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32 CAPÍTULO 1 Introducción a los principios de las máquinas
La dirección de la fuerza inducida está dada por la regla de la mano derecha. Esta fuerza inducida se
opone a la fuerza aplicada sobre la barra.
Finalmente, la fuerza inducida será igual y opuesta a la fuerza aplicada, y la barra se moverá a
una velocidad mayor que antes. Note que ahora se está cargando la batería. La máquina lineal actúa
ahora como generador, convirtiendo la potencia mecánica F ind v en potencia eléctrica e ind i.
El resumen de este comportamiento es:
1. Si se aplica una fuerza F ap en la dirección del movimiento, F neta actúa en la dirección del movimiento.
2. Si la aceleración a 5 F neta /m es positiva, la velocidad de la barra aumenta (v↑).
3. El voltaje e ind 5 v↑Bl se incrementa, y también se incrementa i 5 (e ind ↑ − V B )/R.
4. La fuerza inducida F ind 5 i↑lB se incrementa a una velocidad mayor v hasta que *F ind * 5
*F carga *.
5. Al convertir una cantidad de potencia mecánica igual a F ind v en potencia eléctrica e ind i, la máquina
opera como generador.
Un generador real se comporta de esta forma: al aplicar un par al eje en la dirección del movimiento,
la velocidad del eje se incrementa, el voltaje interno aumenta y fluye corriente desde el
generador hacia la carga. La cantidad de potencia mecánica convertida en potencia eléctrica en el
generador rotatorio real está dada por la ecuación (1-52):
P conv 5 t ind v (1-52)
Es interesante observar el hecho de que la misma máquina opere como motor y como generador.
La única diferencia entre las dos opciones es que, en uno de los casos, la fuerza externa que se aplica
tiene la misma dirección del movimiento (generador), y en el otro caso tiene dirección contraria al
movimiento (motor). En electricidad, cuando e ind > V B , la máquina actúa como generador, y cuando
e ind < V B , la máquina actúa como motor. Así la máquina opere como motor o como generador,
tanto la fuerza inducida (acción motriz) como el voltaje inducido (acción generatriz) se encuentran
presentes todo el tiempo. En general, esto es cierto para todas las máquinas: ambas acciones están
presentes, pero sólo las direcciones relativas de las fuerzas externas, aplicadas con respecto a la dirección
del movimiento, determinan si la máquina opera como motor o como generador.
Debe examinarse otro hecho muy interesante: cuando esta máquina actuó como generador se
movió más rápidamente; cuando actuó como motor se movió de manera más lenta. No obstante,
fuera como motor o como generador, siempre se movió en la misma dirección. Muchos estudiantes
principiantes esperan que la misma máquina gire en un sentido como generador y en otro como
motor. Esto no ocurre porque simplemente se presenta un pequeño cambio en la velocidad de operación,
así como una inversión en el flujo de la corriente.
Problemas con el arranque en la máquina
de corriente directa lineal
En la figura 1-25 se muestra una máquina lineal que está alimentada por una fuente de 250 V y su
resistencia interna R es de aproximadamente 0.10 Ω (la resistencia R sirve como representación de
la resistencia interna de una máquina de cd real y está razonablemente aproximada a la resistencia
interna de un motor de cd de tamaño mediano).
0.10 V
B = 0.5 T,
dirigida hacia la página
t = 0
i (t)
×
×
×
V B = 250 V
0.5 m
×
×
×
FIGURA 1-25 Máquina lineal de cd con los valores de los componentes
para ilustrar el problema de la corriente de arranque excesiva.