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7.4 Problemas de conmutación en las máquinas reales 329 mutación. Sin embargo, el flujo interpolar también se incrementa y provoca un voltaje más grande en los conductores que se opone al voltaje debido al desplazamiento del plano neutro. El resultado neto es que sus efectos se cancelan entre sí en el caso de un amplio intervalo de cargas. Nótese que los interpolos trabajan tanto en la operación como motor como en la operación como generador, puesto que cuando la máquina cambia de motor a generador, se invierte la dirección de la corriente tanto en el rotor como en los interpolos. Por lo tanto, los efectos de voltaje también se cancelan. ¿Qué polaridad debe tener el flujo en los interpolos? Los interpolos deben inducir un voltaje en los conductores en proceso de conmutación que es opuesto al voltaje provocado por los efectos del desplazamiento del plano neutro y de L di/dt. En el caso de un generador, el plano neutro se desplaza en la dirección de rotación, lo que quiere decir que los conductores en proceso de conmutación tienen la misma polaridad de voltaje que el polo que acaban de dejar atrás (véase la figura 7-29). Para oponerse a este voltaje, los interpolos deben tener un flujo en sentido opuesto, que corresponde al flujo del polo que se aproxima. Para oponerse a este voltaje, los interpolos deben tener la misma polaridad que el polo principal anterior. Por lo tanto, 1. Los interpolos deben tener la misma polaridad que el siguiente polo principal del generador. 2. Los interpolos deben tener la misma polaridad que el polo principal anterior del motor. La utilización de polos o interpolos de conmutación es muy común, debido a que corrigen los problemas de generación de chispas de las máquinas de cd a un costo relativamente bajo. Casi siempre se encuentran en cualquier máquina de cd de 1 hp o mayor. Sin embargo, es importante recalcar que no ayudan en nada a la distribución del flujo bajo las caras polares, por lo que el problema de debilitamiento de flujo aún persiste. La mayoría de los motores medianos de uso corriente corrigen el problema de generación de chispas mediante interpolos y soportan los efectos de debilitamiento del flujo. N Nuevo plano neutro Nuevo plano neutro Voltaje debido al interpolo N a) Voltaje debido al desplazamiento del plano neutral y a L di dt FIGURA 7-29 Determinación de la polaridad que se requiere de un interpolo. El flujo del interpolo debe producir un voltaje que se oponga al voltaje existente en el conductor. b) S DEVANADOS DE COMPENSACIÓN Para los motores de ciclos de trabajo pesado e intenso, el problema de debilitamiento de flujo es muy serio. Para cancelar por completo la reacción del inducido y por lo tanto eliminar el deslizamiento del plano neutro y el debilitamiento del flujo, se desarrolló una técnica diferente. Esta tercera técnica involucra la ubicación de devanados de compensación en ranuras labradas en las caras de los polos paralelas a los conductores del rotor para cancelar el efecto de distorsión de la reacción del inducido. Estos devanados están conectados en serie con los devanados del rotor, por lo que cuando la carga en el rotor cambia, también cambia la corriente en los devanados de compensación. La figura 7-30 muestra este concepto básico. En la figura 7-30a) se ilustra por sí solo el flujo polar. En la figura 7-30b) se observa el flujo del rotor y el flujo en el devanado de compensación. En la figura 7-30c) se puede ver la suma de estos tres flujos, que es igual al flujo polar original en sí mismo. La figura 7-31 muestra un desarrollo más cuidadoso del efecto de los devanados de compensación en una máquina de cd. Nótese que la fuerza magnetomotriz debida a los devanados de compensación es igual y opuesta a la fuerza magnetomotriz debida al rotor en cada punto ubicado por debajo de las caras polares. La fuerza magnetomotriz neta resultante es igual a la fuerza magnetomotriz debida a los polos, por lo que el flujo en la máquina permanece igual sin importar la carga en la máquina. En la figura 7-32 se ilustra el estator de una máquina de cd grande con devanados de compensación.
330 CAPÍTULO 7 Fundamentos de máquinas de corriente directa (cd) Flujo del rotor (inducido) Flujo de los devanados de compensación N S N S a) b) Plano neutro no desplazado con carga N S c) FIGURA 7-30 Efecto de los devanados de compensación en una máquina de cd. a) El flujo del polo en la máquina; b) los flujos del inducido y de los devanados de compensación. Nótese que son iguales y tienen sentido opuesto; c) el flujo neto en la máquina, que es igual al flujo original en el polo. Estator Devanados de campo S N Rotor , A • vueltas , A • vueltas Fuerza magnetomotriz del polo Devanado de compensación Fuerza magnetomotriz del rotor Movimiento del generador Movimiento del motor t net = polo + R + cw net = polo Plano neutro sin desplazamiento t FIGURA 7-31 Flujo y fuerzas magnetomotrices en una máquina de cd con devanados de compensación.
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