Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

CAPÍTULO
8
Motores y generadores
de corriente directa
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
• Entender los tipos de motores de cd en uso general.
• Comprender el circuito equivalente de un motor de cd.
• Entender cómo deducir las características de par-velocidad de
motores de cd de excitación separada, en derivación, en serie y
compuestos.
• Poder realizar análisis no lineal de motores de cd mediante
la curva de magnetización, tomando en cuenta los efectos de
reacción del inducido.
• Entender cómo controlar la velocidad de diferentes tipos de
motores de cd.
• Comprender las características especiales de motores de cd
en serie, y las aplicaciones para las que son especialmente
adecuados.
• Poder explicar los problemas asociados con un motor de cd
diferencialmente compuesto.
• Entender los métodos para hacer arrancar con seguridad
motores de cd.
• Comprender el circuito equivalente de un generador de cd.
• Entender cómo puede trabajar un generador de cd sin una
fuente externa de voltaje.
• Comprender cómo deducir las características de voltajecorriente
de generadores de cd de excitación separada, en
derivación, en serie y compuestos.
• Poder realizar análisis no lineal de generadores de cd mediante
la curva de magnetización, tomando en cuenta los efectos de
reacción del inducido.
Los motores de cd se utilizan como motores y los generadores de cd se usan como generadores.
Como se resaltó en el capítulo 7, la misma máquina puede operar físicamente como motor o como
generador; sólo es una cuestión de la dirección del flujo de potencia que circule a través de ella.
En este capítulo se estudiarán los diferentes tipos de motores y generadores de cd que se pueden
construir y se explicarán las desventajas y ventajas de cada uno. Se incluirá una exposición sobre el
arranque de un motor de cd y los controladores en estado sólido. Finalmente, el capítulo concluye
con una explicación sobre generadores de cd.
8.1 INTRODUCCIÓN A LOS MOTORES DE CD
Los primeros sistemas de potencia en Estados Unidos eran de cd (véase la figura 8-1), pero a finales
de la década de 1890 era claro que los sistemas de potencia de ca ganaban terreno. A pesar de esto,
los motores de cd siguieron siendo una parte significativa de la maquinaria comprada cada año hasta
la década de 1960 (parte que ha disminuido significativamente en los últimos 40 años). ¿Por qué
eran tan comunes los motores de cd, cuando los sistemas de potencia de cd eran tan poco usuales?
Hay muchas razones para la popularidad continua de los motores de cd. Una es que los sistemas
de potencia de cd aún son comunes en los coches, camiones y aviones. Cuando un vehículo tiene
un sistema de potencia de cd, es lógico considerar el empleo de motores de cd. Otra aplicación de
los motores de cd es cuando se requieren variaciones amplias de velocidad. Antes de la creciente
difusión de los rectificadores-inversores de potencia electrónicos, no había un mejor motor que uno
de cd para las aplicaciones de control de velocidad. Incluso si no había una fuente de potencia de cd
disponible, se usaban rectificadores en estado sólido y circuitos recortadores para crear la potencia
de cd que se requería y se utilizaban motores de cd para suministrar el control de velocidad deseado.
(Hoy en día se prefieren los motores de inducción con paquetes accionadores en estado sólido a los
motores de cd para la mayoría de las aplicaciones de control de velocidad. Sin embargo, aún hay
ciertas aplicaciones en las que se prefieren los motores de cd.)