Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

364 CAPÍTULO 8 Motores y generadores de corriente directa
No es necesario decir que la experiencia asustó a todos los presentes y les enseñó que se debe
ser extremadamente cuidadoso en la protección del circuito de campo. En el arranque de un motor
de cd y sus circuitos de protección, por lo regular se incluye un relé de pérdida de campo para desconectar
el motor de la línea en caso de una pérdida de corriente de campo.
Se presenta un efecto similar en los motores de cd en derivación que operan con campos ligeros
si los efectos de la reacción del inducido son lo suficientemente severos. Si la reacción del
inducido en un motor de cd es severa, un aumento en su carga puede debilitar el flujo lo suficiente
como para provocar que la velocidad del motor se incremente. Sin embargo, la mayoría de las cargas
tiene curvas par-velocidad cuyos pares se incrementan con la velocidad, por lo que el aumento
de velocidad del motor incrementa su carga, que a su vez eleva la reacción del inducido, lo que una
vez más debilita su flujo. Este flujo debilitado provoca otro incremento de velocidad, lo que aumenta
más la carga, etc., hasta que el motor se desboca. Esta condición se conoce como embalamiento del
motor.
En motores que operan con severos cambios de carga y ciclos de trabajo pesados, el problema
del debilitamiento del flujo se puede resolver instalando devanados de compensación. Desafortunadamente,
los devanados de compensación son demasiado caros para que se utilicen en motores
comunes y corrientes. La solución que se emplea para el problema de embalamiento en los motores
menos costosos con ciclos de trabajo menos pesados es proporcionar una o dos vueltas de
composición acumulativa en los polos del motor. A medida que se incrementa la carga, la fuerza
magnetomotriz de las vueltas en serie se incrementa, lo que contrarresta la fuerza magnetomotriz
desmagnetizadora de la reacción del inducido. Un motor en derivación equipado con tan sólo unas
vueltas en serie se llama motor en derivación estabilizado.
8.5 MOTOR DE CD DE IMÁN PERMANENTE
Un motor de cd de imán permanente (MCDIP) es un motor de cd cuyos polos están hechos de imanes
permanentes. Para ciertas aplicaciones, estos motores ofrecen varios beneficios en comparación con
los motores de cd en derivación. Puesto que no requieren un circuito de campo externo, no sufren las
pérdidas en el cobre del circuito de campo asociadas con los motores de cd en derivación. Debido a
que no requieren devanados de compensación, pueden ser más pequeños que los correspondientes
motores de cd en derivación. Por lo general, los motores MCDIP se pueden encontrar en tamaños
hasta de 10 hp y, en años recientes, se han construido algunos motores hasta de 100 hp. Sin embargo,
son especialmente comunes en tamaños más pequeños, de caballaje fraccional y subfraccional,
donde no se puede justificar el costo y el espacio necesarios para un circuito de campo separado.
Por lo común, los motores MCDIP son menos costosos, más pequeños, más sencillos y con
mayor eficiencia que los motores de cd correspondientes con campos electromagnéticos separados.
Esto hace que sean una buena selección en muchas aplicaciones de motores de cd. Los inducidos
de los motores MCDIP son esencialmente idénticos a los de los motores con circuitos de campos
separados, de modo que sus costos también son similares. Sin embargo, la eliminación de electroimanes
separados en el estator reduce el tamaño, el costo de éste y las pérdidas en los circuitos de
campo.
Sin embargo, los MCDIP también tienen desventajas. Los imanes permanentes no pueden producir
una densidad de flujo tan alta como la que suministra en forma externa un campo en derivación,
por lo que un MCDIP tendrá un par inducido t ind menor por ampere de corriente del inducido
I A que un motor en derivación del mismo tamaño y misma construcción. Además, los MCDIP corren
el riesgo de desmagnetizarse. Como se mencionó en el capítulo 7, la corriente del inducido I A en
una máquina de cd produce su propio campo magnético del inducido. La fuerza magnetomotriz del
inducido se resta de la fmm de los polos en ciertas partes bajo las caras polares y se suma a la fmm
de los polos en otras partes bajo las caras polares (véanse las figuras 8-23 y 8-25), lo cual reduce el
flujo neto total en la máquina. Éste es el efecto del inducido. En una máquina MCDIP, el flujo polar
es igual al flujo residual en los imanes permanentes. Si la corriente del inducido es muy grande, hay
cierto riesgo de que la fmm del inducido desmagnetice los polos, y reduzca y reoriente de manera
permanente el flujo residual que tienen. La desmagnetización también puede ser provocada por el
calentamiento excesivo que se puede presentar durante periodos prologados de sobrecarga. Además,
los materiales de MCDIP son físicamente más frágiles que la mayoría de los aceros normales, de