Inducidos y Maquinas de Corriente Continua

1. República Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Extensión-Barcelona
Máquinas Eléctricas I
Inducido
Alumno:
Federico Díaz
C.I.: 8.284.981
Facilitadora:
Ranielina Rondón
Barcelona, 18 de junio de 2014.

2. Índice
p.p.
Desarrollo………………………………………………………………………………..…3
1. Qué es un inducido….……………….............................................…….........3
2. Como está construido el inducido en las máquinas de corriente
continua………………..…………………………………………………………..4
3. Como está constituido el estator de las máquinas de corriente continua…..7
4. Como se calcula la tensión interna generada y del momento de torsión
inducida en las maquinas de corriente directa…………………………………9
Anexos..…………………………………………………………………………………..12
Bibliografía………………………………………………………………………………..17

3. DESARROLLO
5. ¿Qué es un inducido?
En las dinamos y motores eléctricos, circuito, ya sea rotor o estator, en el cual se
desarrolla la corriente inducida. Es la parte de una máquina eléctrica en la que
tienen lugar los fenómenos de inducción. Es aquí donde se genera una fuerza
electromotriz que produce una corriente eléctrica debido a las variaciones del flujo
magnético que se producen. Se denomina también rotor por ser la parte giratoria
de la máquina.
Está formado por un tambor construido de chapas apiladas de hierro al silicio de
0,5 mm de espesor con una serie de ranuras longitudinales en su periferia, en
cuyo interior se alojan las bobinas donde se induce la fuerza electromotriz cuando
este gira dentro del campo magnético creado por el inductor.
Figura 1.

4. Los extremos de las bobinas están conectadas a unas láminas de cobre, llamadas
delgas, dispuestas en la periferia de un cilindro aislante, llamado colector (usado
para transmitir continuamente energía eléctrica), que se encarga de conectar las
bobinas con el circuito exterior de la máquina mediante unas escobillas de carbón
estáticas que rozan sobre las delgas.
2. Como está construido el inducido en las máquinas de corriente
continua.
El inducido consta de:
Figura 2.
 Núcleo: El núcleo del inducido está formado por un cilindro de chapas
magnéticas generalmente construidas de acero laminado con un 2% de
silicio para reducir las pérdidas. Este cilindro se fija al eje de la maquina
descansando sobre unos cojinetes que facilitan la posibilidad de giro del
mismo.
Las chapas que forman el núcleo del inducido tienen unas ranuras donde
se alojan los hilos de cobre que forman las espiras del devanado inducido.

5.  Devanado inducido: Se encuentra conectado al circuito exterior por medio
del colector y sus delgas (Figura 3). En él es donde se produce la
conversión de energía.
 Este devanado se suele construir de cobre electrolítico cuya resistividad es
0,0017 mm2/m a 20º de temperatura.
Figura 3
Escobillas
Se fabrican de carbón o grafito, se deslizan sobre las delgas del colector. Su
función es transmitir la energía eléctrica de la red al inducido en el caso de
motores o viceversa si es un generador (Figura 3).

6. Entrehierro
Es el espacio existente entre la parte fija y la móvil de la maquina, es decir, entre
la culata y el rotor (Figura 3 y Figura 4).
Figura 4

7. 3. Como está constituido el estator de las máquinas de corriente
continua.
El devanado inductor, también denominado excitación o campo, Los devanados,
bobinados o arrollamientos de una máquina eléctrica son el conjunto de los
conductores de la misma.
El material conductor suele ser cobre en forma de hilo esmaltado (el esmalte sirve
de aislamiento entre conductores) o de pletina de sección rectangular y recubierta
de un material aislante.
En algunas máquinas (básicamente las de corriente continua y síncronas de más
de dos polos) el núcleo magnético del inductor está construido a base de polos
salientes. En este caso el devanado inductor consiste simplemente en un
arrollamiento de varias espiras en serie (Fig. 5) alrededor de los polos en el
sentido adecuado para que éstos sean alternativamente Norte y Sur. El conjunto
de espiras devanadas alrededor de un polo forma una bobina y las bobinas de
todos los polos se suelen conectar en serie entre sí, aunque a veces se puedan
conectar formando varias ramas en paralelo iguales.
Este tipo de devanado es concentrado y en él todas las espiras de un polo están
atravesadas por el mismo flujo magnético principal.
Fig. 5 Corte de una máquina cuyo inductor está en el estator y es de polos salientes.

8. Figura 5-a
Las partes del inductor representadas en la Figura anterior son:
• Núcleo: Parte de material ferromagnético encargada de confinar el flujo
magnético creado por los devanados inductores. En ocasiones se le denomina
culata.
• Polos: Son dos alargamientos del núcleo en los cuales se instalan los
devanados inductores. Se les llama así porque actúan como los polos de un
imán cuando sus respectivos devanados son recorridos por una corriente
eléctrica.
• Expansión Polar: es un ensanchamiento de los polos cerca del inducido.
• Devanado inductor: Conjunto de espiras que producirá un flujo magnético
cuando sean recorridas por una corriente eléctrica.

9. 4. Como se calcula la tensión interna generada y del momento de torsión
inducida en las maquinas de corriente directa.
El método de control de velocidad del motor de corriente continua por medición de
la fcem o back-emf, está basado en el hecho de que todo motor de corriente
continua produce tensión al girar su eje.
Los motores y las dinamos (generadores de corriente continua) son básicamente
la misma máquina. Cuando gira el eje de un motor de corriente continua, se
genera una tensión interna que es proporcional a la velocidad de giro del motor.
No resulta difícil hacer el experimento de conectar un polímetro en los bornes de
un motor de corriente continua y medir la tensión generada al girar el eje. Además
se puede comprobar que la tensión generada es proporcional a la velocidad de
giro del motor.

10. La relación entre la velocidad de giro y la tensión interna del motor depende de la
constante del motor. La fórmula de conversión es:
Eg = w / Km
 Eg = Tensión del generador eléctrico del motor (también llamado fcem o
back-emf) en voltios [v]
 Km = Constante del motor en radianes por segundo partido voltio [rad/(s·v)]
 w = velocidad angular del eje motor en radianes por segundo [rad/s]
Esto convierte al motor en una rudimentaria tacodinamo que podemos aprovechar
para medir la velocidad de giro del eje motor.
Fuerza ContraElectroMotriz fcem o back-emf
La fuerza contraelectromotriz, también llamada en inglés counter electromotive
force o back-emf, es una tensión inducida en los bobinados del motor que intenta
oponerse a la causa que la genera. De ahí que tenga el prefijo 'contra'.
Se denomina de esta manera a la tensión generada en los devanados de un motor
al girar el eje. En adelante, la fcem o back-emf se referirá a la tensión interna del
motor Eg.
Medición de la fcem o back-emf
Una vez conocido que el motor genera una tensión proporcional a su velocidad de
giro, sólo es necesario realizar una medición de esa tensión interna para saber su
velocidad.
El problema consiste en hacer funcionar al motor como un generador. En su
funcionamiento normal, el motor está acoplado a una fuente de tensión y consume
corriente. Para poder utilizar al motor como una tacodinamo es necesario

11. desconectar al motor de su fuente de tensión. Los pasos a seguir para realizar una
medición de la tensión interna del motor son los siguientes:
1. Desconectar al motor de su fuente de tensión.
2. Esperar a que la corriente por los devanados del motor baje a cero.
3. Esperar a que la tensión interna del motor se estabilice en los bornes del motor.
4. Realizar la medida de la tensión interna del motor.
5. Volver a conectar al motor a su fuente de tensión.
Como se puede ver, este método se adapta mejor al control digital debido a la
secuencia relativamente compleja que se debe realizar para medir la tensión
interna del motor.
Control de la fcem o back-emf
Una vez medida la tensión interna del motor (fcem o back-emf) el controlador debe
intentar que se mantenga constante. Para conocer que valor debe tener la tensión
interna se puede utilizar la ecuación presentada anteriormente:
Eg = w / Km
Hay que convertir la referencia de velocidad de giro deseada en la tensión interna
deseada para que actúe el control.
Ejemplo:
Se desea controlar un motor con los siguientes valores nominales: 18000rpm, 30
voltios
Qué tensión interna se debe mantener para que el motor gire a 10000rpm.
1º.- Se calcula aproximadamente la constante del motor suponiendo la tensión
interna igual a la tensión de alimentación en vacío:
Km = w / Eg = 18000rpm / 30v = 600 rpm / v

12. En este caso se utilizan las revoluciones por minuto (rpm) como unidad de
velocidad de giro, que es la unidad utilizada por la velocidad de referencia.
2º.- Se calcula la tensión interna necesaria para conseguir la velocidad de
referencia
w_ref = 10000 rpm
Eg_ref = w_ref / Km =10000 / 600 = 16.16 voltios
Las unidades utilizadas pueden variar en función del controlador. Por ejemplo la
tensión se puede medir en unidades de 15 milivoltios para adaptarse a los 'puntos'
medidos por el conversor analógico/digital del microcontrolador. Con esta
adaptación de unidades se puede evitar la utilización de cantidades reales en los
cálculos internos del microcontrolador, sustituyendo los valores reales por valores
enteros que se ajusten a los rangos de tensión y velocidad que se manejan.

13. ANEXOS
Representación esquemática de un motor CC.
Constitución de máquinas eléctricas rotativas

14. Carcasa, estator y rotor de un motor
Chapas magnéticas

15. Colector de 3 anillos, Escobilla, y Anillo con escobilla.
Delga y Colectores de delgas

16. Perspectiva y sección de un colector de delgas

17. Bibliografía
http://www.tuveras.com/maquinascc/dinamo/reaccion.htm
http://webs.uvigo.es/quintans/recursos/Web_electromagnetismo/dispositivos_maq
uinasrotatorias.htm
Maquinas Electricas - Quinta Edicion - Jesus Fraile Mora, 2003.
Electric Machinery - Sixth Edition - A. E. Fitzgerald, 2003.