Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

324 CAPÍTULO 7 Fundamentos de máquinas de corriente directa (cd)
En el caso del generador que se muestra en la figura 7-23 el plano magnético neutro se desplazó
en la dirección de rotación. Si esta máquina hubiera sido un motor, se invertiría la corriente en su
rotor y el flujo se agruparía en las esquinas opuestas de las agrupaciones que se observan en la figura.
Como resultado, el plano magnético neutro se desplazaría en sentido contrario.
En general, el plano neutro se desplaza en la dirección del movimiento en un generador y en la
dirección contraria al movimiento en un motor. Además, la cantidad de desplazamiento depende de
la corriente del rotor y, por lo tanto, de la carga en la máquina.
Entonces, ¿cuál es el problema que genera el desplazamiento del plano neutro? El problema
es justamente éste: el conmutador debe provocar un cortocircuito en los segmentos del conmutador
justo en el momento en que el voltaje a través de ellos es igual a cero. Si se colocan las escobillas
de tal manera que provoquen un cortocircuito en los conductores en el plano vertical, entonces
el voltaje entre los segmentos es en realidad cero hasta que se carga la máquina. Cuando ésta se
carga, el plano neutro se desplaza y las escobillas provocan un cortocircuito en los segmentos del
conmutador con un voltaje infinito a través de ellas. El resultado es un flujo de corriente circulante
entre los segmentos en cortocircuito y grandes chispas en las escobillas al interrumpirse el camino
de corriente cuando la escobilla se separa del segmento. El resultado final es la formación de un arco
y la generación de chispas en las escobillas. Éste es un problema muy grave puesto que lleva a que
la vida útil media de las escobillas se reduzca de manera drástica, a que se deterioren los segmentos
del conmutador y a que se incrementen fuertemente los costos de mantenimiento. Nótese que este
problema no se puede arreglar ubicando las escobillas sobre el plano neutro a plena carga puesto
que sacarían chispas en vacío.
En casos extremos el desplazamiento del plano neutro puede producir un chisporroteo en los
segmentos del conmutador que están cerca de las escobillas. El aire que se encuentra cerca de las
escobillas en la máquina normalmente está ionizado como resultado de las chispas en las escobillas.
El chisporroteo se presenta cuando el voltaje en los segmentos del conmutador adyacentes es lo
suficientemente grande como para provocar un arco en el aire ionizado que está sobre ellos. Si se
presenta el chisporroteo, el arco resultante puede incluso derretir la superficie del conmutador.
, Wb
i
d
i
d
fmm Polo
– fmm
inducido
fmm Polo
fmm Polo + fmm inducido
incremento del flujo bajo las secciones reforzadas de los polos
, A • vueltas
disminución del flujo bajo las secciones de los polos que se restan
FIGURA 7-24 Curva típica de magnetización que muestra los efectos de la
saturación de los polos cuando se suman las fuerzas magnetomotrices de los polos y
del inducido.