La influencia de diferentes devanados de armadura de CC en el rendimiento

Tipos de devanados de armadura de CC

1. devanados en serie
2. Devanados en derivación
3. Devanados compuestos

devanados en serie

Los devanados en serie son devanados de armadura de CC en los que el devanado de campo está conectado en serie con el devanado de armadura. En otras palabras, la misma corriente fluye a través de los devanados de campo y la armadura. Esta configuración da como resultado varias propiedades diferentes:

• Alto par de arranque: los motores de CC de la serie son conocidos por su alto par de arranque. Esto los hace adecuados para aplicaciones en las que se requiere arrancar con cargas elevadas, como en sistemas de transmisión de trenes y vehículos eléctricos.
• Control de velocidad variable: En los motores en serie, la velocidad disminuye a medida que aumenta la carga. Esto se debe a que un aumento de la carga conduce a una disminución de la resistencia general del circuito, lo que a su vez conduce a un aumento de la corriente y la consiguiente disminución de la velocidad.
• Peligro de velocidad incontrolada: una desventaja de los motores bobinados en serie es que si la carga se elimina repentinamente, puede ocurrir un aumento incontrolado de la velocidad, ya que la carga reducida da como resultado un aumento de la velocidad.
• Falta de autorregulación: los motores bobinados en serie no regulan su velocidad de manera efectiva cuando varía la carga, lo que puede ser una limitación en aplicaciones que requieren un control preciso de la velocidad.

Devanados en derivación

Los devanados en derivación conectan el devanado de campo (campo en derivación) en paralelo al devanado del inducido. El devanado en derivación tiene una resistencia alta en comparación con el devanado del inducido, lo que significa que la mayor parte de la corriente fluye a través del circuito del inducido. Los motores de derivación tienen las siguientes propiedades:

• Control de velocidad estable: los motores de derivación tienen un control de velocidad relativamente estable bajo diferentes cargas. A medida que aumenta la carga, la reducción de velocidad es menos pronunciada que en los motores bobinados en serie.
• Operación de velocidad constante: se sabe que los motores de derivación mantienen una velocidad relativamente constante bajo cargas variables. Esto los hace adecuados para aplicaciones donde se requiere una velocidad constante, como por ejemplo: B. Máquinas industriales.
• Par de arranque moderado: los motores de derivación generalmente tienen un par de arranque moderado. Es posible que necesite mecanismos adicionales (por ejemplo, resistencias de arranque) para proporcionar un par de arranque suficiente en escenarios de carga alta.

Devanados compuestos

Los devanados compuestos combinan elementos de devanado en serie y en derivación. Hay dos tipos principales de devanados compuestos: devanados compuestos acumulativos y devanados compuestos diferenciales.

• Devanados compuestos acumulativos: en esta configuración, el devanado de campo en serie soporta el devanado de campo en derivación. El resultado es un motor con características similares a las de un motor en derivación, pero con un aumento adicional en el par de arranque en todo el campo en serie.
• Devanados compuestos diferenciales: aquí el devanado de campo en serie es opuesto al devanado de campo en derivación. Los motores de bobinado compuesto diferencial ofrecen características que combinan motores en serie y en derivación. Ofrecen un buen control de velocidad bajo diferentes cargas y un mejor par de arranque.

La elección entre estos tipos de devanados depende de los requisitos específicos de la aplicación, incluido el control de velocidad deseado, el par de arranque y las condiciones de carga. Para optimizar el rendimiento para casos de uso específicos, desde máquinas industriales hasta sistemas de accionamiento, se eligen diferentes configuraciones en espiral.

Opciones de conexión

No es necesario conectar las distintas bobinas del inducido en un devanado del inducido de CC en paralelo (en serie), es decir, mediante conexión final, de modo que las tensiones generadas por las bobinas individuales puedan ayudarse entre sí a producir la fem terminal del devanado.

Hay dos formas sencillas de crear estas conexiones finales:

1. envoltura de bobinado
2. onda sinuosa

envoltura de bobinado

Para un devanado simple, la separación del conmutador yc = 1 y la extensión de la bobina ys = separación de los polos. Por lo tanto, los extremos de cada bobina están resaltados en segmentos adyacentes del conmutador. En consecuencia, el resultado de esta técnica de conexión es que todos los ejes del inducido quedan en fila, estando el último anillo conectado a la bobina primaria. Esto da como resultado devanados en bucle (circuito cerrado), como se muestra a menudo en la figura siguiente. Parte de la envoltura del regazo se muestra en todas partes. Por simplicidad, sólo se muestran dos bobinas. El nombre de superposición proviene de cómo las oleadas posteriores se superponen a las anteriores.

onda sinuosa

Para un devanado ondulado simple, el paso del conmutador es y _C = 2 pasos de polo y la extensión de la bobina = paso de polo. El resultado es que las bobinas bajo pares sucesivos de polos no están conectadas en paralelo (en serie), lo que hace que sus fuerzas electromotrices se sumen, como se muestra en la siguiente figura. Una vez que el devanado rodea la armadura, cae en una ranura a la izquierda o derecha de la línea de salida, conectando otro circuito. Siguiendo de esta manera, todos los conductores quedan conectados en un único devanado cerrado. Este devanado se denomina devanado ondulado debido a la forma (ondulada) de las conexiones de las puntas.

Materiales conductores para máquinas eléctricas.

Los materiales conductores son las arterias que permiten que la electricidad fluya en estas máquinas. Los diferentes materiales ofrecen diferentes niveles de conductividad, propiedades mecánicas y consideraciones de costos.

• Cobre: ​​El cobre es un material conductor ampliamente utilizado debido a su excepcional conductividad eléctrica, formabilidad y resistencia a la corrosión. Se prefiere por su eficiencia en la transmisión de energía eléctrica con mínimas pérdidas.
• Aluminio: El aluminio tiene menor conductividad que el cobre y es más ligero y económico. A menudo se utiliza en aplicaciones donde la reducción de peso juega un papel importante, como líneas eléctricas aéreas.
• Escobillas de carbón: los materiales a base de carbón, como el grafito, se utilizan en escobillas en aplicaciones que requieren la transferencia de energía entre piezas estacionarias y giratorias, como motores y generadores.
• Superconductores: los materiales superconductores no ofrecen resistencia eléctrica a temperaturas extremadamente bajas. Se utilizan en aplicaciones especiales donde es crucial una transmisión altamente eficiente y de bajas pérdidas.

Efectos de la fusión

La elección de la configuración del devanado del inducido y del material del conductor crea una sinergia única que afecta el rendimiento de las máquinas eléctricas. Diferentes combinaciones dan como resultado diferentes eficiencias, características de par y control de velocidad. Los ingenieros deben considerar estos factores durante el diseño para optimizar la función prevista de la máquina y lograr el equilibrio deseado entre rendimiento y costo.

Conclusión

Los efectos de los devanados del inducido de CC van más allá del suministro de energía, ya que los campos magnéticos generados por estos devanados pueden causar interferencias electromagnéticas y ruido. Para minimizar la interferencia y garantizar un rendimiento óptimo del sistema, es esencial considerar cuidadosamente los diseños de los devanados, los materiales de aislamiento y las técnicas de blindaje. Además, el rendimiento térmico y la confiabilidad de los sistemas eléctricos dependen en gran medida de la robustez del diseño en espiral elegido, destacando la importancia de los materiales, los mecanismos de enfriamiento y las consideraciones de mantenimiento.