Si has escuchado hablar sobre los generadores de corriente continua (CC), seguramente también has escuchado mencionar la reacción de armadura. Esta peculiaridad de los generadores de CC es fundamental para entender su funcionamiento y cómo se genera la corriente eléctrica. En este artículo, exploraremos en detalle qué es la reacción de armadura y cómo afecta al generador de CC. ¡Prepárate para descubrir todo sobre esta fascinante respuesta de la armadura en estos dispositivos eléctricos!
En este artículo, aprenderemos sobre la reacción de armadura en un generador de CC, sus efectos y los métodos para minimizarla.
En un generador eléctrico de CC, existen dos tipos de flujo magnético: flujo de campo principal y flujo de armadura. El flujo principal es deseable porque es completamente responsable de la generación de voltaje, es decir, del funcionamiento del generador. Mientras que el flujo del inducido no es deseable, se produce debido a la corriente que fluye en el devanado del inducido.
El flujo de armadura afecta el flujo de campo principal, y esto efecto del flujo de armadura sobre el flujo de campo principal que se conoce como reacción de armadura. En un generador de CC, la reacción del inducido afecta negativamente al flujo principal, por lo que no es deseable. Sin embargo, no podemos eliminarlo por completo, pero podemos reducirlo.
El proceso y los efectos de la reacción del inducido en los generadores de CC se describen en las siguientes secciones.
Caso I: cuando la corriente del inducido es cero, es decir, en condiciones sin carga:
Considere un generador de CC que tiene dos polos magnéticos y funciona sin carga. En condiciones sin carga, no fluye corriente eléctrica a través del devanado del inducido. Así, en este caso, solo existe un flujo de campo principal (ϕm) en el generador producido por el sistema de campo magnético de la máquina. Dado que no hay flujo de armadura, el flujo principal se distribuye simétricamente con respecto al eje polar, como se muestra en la figura 1. Además, en este caso, el eje neutro magnético (MNA) y el eje neutro geométrico (GNA) coinciden entre sí.
Caso II: cuando el devanado del inducido transporta corriente sin corriente en las bobinas de campo:
Cuando el devanado del inducido conduce una corriente sin corriente en el devanado de campo. En este caso, el flujo magnético producido en la máquina debido únicamente a la corriente de armadura se denomina flujo de armadura (ϕA), como se muestra en la figura-2.
Podemos determinar la dirección del flujo del inducido mediante la regla del sacacorchos. Aquí, podemos ver que los conductores de la armadura debajo del polo N transportan una corriente dirigida al plano del papel, por lo tanto, el flujo magnético debido a estos conductores está en dirección hacia abajo.
Los conductores debajo del polo S transportan corriente dirigida hacia afuera del plano del papel. Por lo tanto, el flujo de armadura debido a estos conductores también está en dirección hacia abajo. Por lo tanto, podemos observar que todo el flujo de armadura está en dirección hacia abajo.
Caso III: cuando el flujo de campo y el flujo de armadura actúan simultáneamente:
Los dos flujos existen dentro del generador cuando tanto el devanado de armadura como el devanado de campo transportan corrientes eléctricas simultáneamente. Un flujo se debe a la corriente a través del devanado de campo principal y otro se debe a la corriente a través del devanado del inducido. La combinación de estos dos flujos da un flujo resultante (ϕR) en la máquina.
Aquí, el flujo del inducido cambia y destruye el flujo del campo principal que ingresa al inducido. El flujo de campo en la punta del polo superior del polo norte y la punta del polo inferior del polo sur aumentan debido a la distorsión en el flujo del campo principal. De la misma manera, la densidad de flujo en la punta del polo inferior del polo norte y en la punta del polo superior del polo sur disminuye.
Por lo tanto, la dirección del flujo magnético resultante cambia en la dirección de rotación de la armadura. Ya que sabemos que la MNA siempre debe ser perpendicular al eje del flujo resultante. Por lo tanto, el MNA también se desplaza. Este comportamiento no lineal y la saturación del flujo resultante provocan una disminución del flujo del campo principal en la máquina. Como resultado, el voltaje generado disminuye con un aumento en la carga.
Efectos adversos de la reacción de armadura en el generador de CC
Los siguientes son algunos de los efectos principales que provoca la reacción del inducido en un generador de CC.
- El flujo magnético total creado por cada polo se reduce, lo que a su vez reduce la fem inducida en el generador.
- El MNA (eje neutro magnético) se desplaza en la dirección de rotación de la armadura, este desplazamiento de MNA se debe al desplazamiento en el eje del flujo resultante.
- La reacción del inducido provoca un flujo magnético en la zona neutra. Este flujo en la zona neutra induce una tensión en los devanados del inducido que provoca problemas de conmutación.
Remedios de la reacción de armadura en el generador de CC
En la práctica, utilizamos los siguientes cuatro métodos para minimizar los efectos de la reacción del inducido en un generador de CC.
Ajuste de la posición del cepillo
Podemos reducir el efecto de la reacción del inducido ajustando las posiciones de las escobillas. En este método, el conjunto de escobillas de carbón se gira para encontrar la posición correcta de la zona neutra. Sin embargo, este método solo se puede aplicar a la corriente de carga fija.
Modificación de extremos de polos magnéticos
En este método, modificamos las puntas de los polos del campo magnético para que tengan una alta reluctancia, esto controla que la densidad de flujo sea alta en los extremos de los polos.
Interpolos
También podemos reducir el efecto de la reacción del inducido mediante el uso de un conjunto de interpolos entre los polos de campo principal de un generador de CC. En el caso de un generador de CC, la polaridad del polo intermedio es la misma que la del polo de campo principal justo al lado en la dirección de rotación del inducido.
Los devanados de los polos intermedios están conectados en serie con el inducido, de modo que el flujo entre polos cambia con el cambio en la corriente de carga y, por lo tanto, compensa el efecto de la reacción del inducido.
Devanado de compensación
Los generadores de CC sujetos a operaciones de trabajo pesado tienen cambios repentinos en la reacción del inducido. Por tanto, en estos generadores, los interpolos no son capaces de neutralizar los efectos de la reacción del inducido. En tales generadores, usamos devanados de compensación para minimizar los efectos de reacción del inducido.
Los devanados de compensación son devanados auxiliares colocados en los polos del campo principal y conectados en serie con el devanado del inducido. La dirección de la corriente en los devanados de compensación es tal que será opuesta a la corriente a través del conductor del inducido adyacente. De esta forma, los devanados de compensación producen un flujo magnético que es igual y opuesto al flujo del inducido y, por lo tanto, ayuda a reducir los efectos de la reacción del inducido.
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