Máquina de corrente continua

Unha máquina de corrente continua é unha máquina capaz de converter enerxía mecánica en enerxía eléctrica (xerador) ou enerxía eléctrica en mecánica (motor).

Utilidade das máquinas de corrente continua

A forma de enerxía eléctrica utilizada hoxe en día na distribución e transporte de enerxía eléctrica é a corrente alterna, porén os motores de corrente continua teñen tradicionalmente grandes aplicacións nas industrias sendo que son eles que permiten variación tanto de velocidade como de torque imprescindíbeis nalgunhas aplicacións como as locomotoras de ferrocarril. Compoñentes da electrónica xa conseguen facer os motores asíncronos variar a velocidade facilmente e polo seu menor mantemento están a substituír os motores de corrente continua na maior parte das aplicacións.

Partes constituíntes da máquina de corrente continua

Rotor (armadura): Parte xirante da máquina, montada sobre o eixo da máquina, Feito con chapas de aceiro con baixo contido en silicio de 0,5 mm de espesor, illadas unhas doutras por unha capa de verniz o de óxido, está montada sobre o eixo dá máquina. Na súa superficie externa ten practicadas unhas rañuras dunha certa inclinación respecto da súa xeratriz onde van aloxadas as bobinas do debandado inducido dá máquina, xeralmente de fío de cobre convenientemente illado.

Colector de delgas: Vai montado sobre ou eixo de xiro e debe dispor de tantas delgas como bobinas ten o debandado inducido, cada delga está unida electricamente ó punto de conexión dunha bobina coa outra. As delgas están fabricadas de cobre de elevada pureza e están separadas unhas doutras por unhas delgadas películas de mica que as mantén illadas. Vasoiriñas: Son os elementos que aseguran o contacto eléctrico entre as delgas do colector e o circuíto de corrente continua exterior, están fabricadas de carbón (grafito) e permanentemente están rozando sobre o colector, van suxeitas cun colariño portavasoiras que mantén a presión prevista mediante elementos elásticos para asegurar que o contacto sexa o adecuado, por iso prodúcese un desgastar progresivo que acurta a súa vida útil, tendo que substituílas cada certo tempo. Desde as vasoiriñas conéctanse coa placa de bornes dá máquina.

Entreferro: Así se chama o espazo que hai entre o estator e o rotor, é imprescindible que exista para evitalo rozamento entre ámbolos dous, aínda que debe ser o menor posible, xa que o aire presenta unha elevada reluctancia magnética, é se o entreferro fose moi amplo debilitaríase o campo magnético indutor.

Estator (Campo): Parte estática da máquina, montada en volta do rotor, de forma que o mesmo poida xirar internamente. tamén é constituído de material ferromagnético, envolto nun enrolamento de baixa potencia chamado de enrolamento de campo que ten a función apenas de producir un campo magnético fixo para interaxir co campo da armadura.
Vasoiriñas: Permiten a circulación da corrente entre o estator e rotor.

Principio de Funcionamento

Operando como xerador de corrente continua

Cando se trata dun xerador, a enerxía mecánica é suplida pola aplicación dun torque e da rotación do eixo do mesmo, unha fonte de enerxía mecánica pode ser, por exemplo, unha turbina hidráulica.

A fonte de enerxía mecánica ten o papel de producir o movemento relativo entre os condutores eléctricos dos enrolamentos de armadura e o campo magnético producido polo enrolamento de campo e dese modo, provocar unha variación temporal da intensidade do mesmo, e así pola lei de Faraday inducir unha tensión entre os terminais do condutor.

Operando como Motor de corrente continua

No caso de motores, o funcionamento é inverso: enerxía eléctrica é fornecida aos condutores do enrolamento da armadura pola aplicación dunha tensión eléctrica en seus terminais polo anel conmutador(colector), facendo con que se circule unha corrente eléctrica nese enrolamento que produce un campo magnético no enrolamento da armadura.

Como o corpo do estator é constituído de materiais ferromagnéticos, ao aplicarmos tensión nos terminais do enrolamento de campo da máquina temos a presenza de campos magnéticos no mesmo e, por tanto, a actuación de pólos magnéticos (Norte e Sur) espallados por toda a extensión do estator.

Pola actuación do anel conmutador que ten como función alternar o sentido de circulación da corrente no enrolamento da armadura, cando aplicamos unha tensión no conmutador, coa máquina parada transfire esa tensión ao enrolamento da armadura facendo con que se circule unha corrente polo mesmo o que produce un campo magnético.

A orientación dese campo, ou sexa, a posición do pólo norte e sur permaneza fixa, simultaneamente temos unha tensión eléctrica aplicada no enrolamento de campo no estator, así, ao termos a interacción entre os campos magnéticos da armadura no rotor e do campo no estator, os mesmos tentarán se aliñar, ou sexa, o polo norte dun dos campos tentará se aproximar do polo sur do outro.

Como o eixo da máquina pode xirar, caso os campos da armadura e do estator non estexan aliñados, xurdirá un binario de forzas que producirá un torque no eixo, facendo o mesmo rotar. Ao xirar, o eixo xira o anel conmutador que é montado sobre o eixo, e ao xirar o anel conmutador muda o sentido de aplicación da tensión, o que fai con que a corrente circule no sentido contrario, mudando o sentido do campo magnético producido.

Así, ao xirar o anel conmutador muda a posición dos polos norte e sur do campo da armadura e como o campo producido polo enrolamento de campo no estator fica fixo, temos novamente a produción do binario de forzas que mantén a mudanza dos pólos e consecuentemente o movemento do eixo da máquina.

Clasificación das máquinas de corrente continua segundo súa excitación

Máquina de excitación independente. O enrolamento de excitación en circuíto separado.
Máquina serie. O enrolamento de excitación en serie co inducido.
Máquina shunt. Con excitación en derivación
Máquina composta. Con dous enrolamentos de excitación, un en serie e outro en derivación

Circuíto equivalente

As máquinas de corrente continua modelízanse como unha fonte de tensión e unha resistencia correspondente á súa resistencia de inducido. Téndose a seguinte relación:

${\vec {U}}={\vec {E}}+{\vec {I}}\times Ri$

Se a máquina funciona como xerador a corrente sae do circuíto (subministra corrente á rede) e E é maior que U. Se traballa como motor, absorbe corrente da rede e U é maior que E.

A queda de tensión nas vasoiriñas (B) pódese desprezar ou sumar á da resistencia de inducido.

Máquinas eléctricas
Máquinas de corrente continua	Máquinas síncronas	Máquinas asíncronas	Transformadores
Dínamo		Motor de indución