Reacción de inducido y desplazamiento del eje neutro
¿Dónde van las escobillas para no chispear?
En una máquina de continua que funciona como generador, al sumarse el flujo principal (vertical) y el flujo transversal del inducido (horizontal), el flujo resultante se inclina en el sentido de giro, y el eje neutro magnético, donde el flujo vale 0 (línea discontinua dorada), se desplaza lo mismo. La conmutación tiene que ocurrir donde el flujo vale 0, y si pones las escobillas en cada una de las tres posiciones con las pestañas, solo una hace desaparecer las chispas. Dónde está es la pregunta de esta lección.
El inducido también es imán
Con carga circula corriente por el devanado del inducido, y el eje de la fuerza magnetomotriz del inducido que crea apunta en la dirección del eje de las escobillas, es decir, del eje neutro geométrico. Si el flujo principal pasa verticalmente de los polos al inducido, el flujo del inducido va en horizontal, en ángulo recto con él. Este flujo transversal es el punto de partida de la reacción del inducido.
La suma vectorial empuja el eje neutro
El flujo principal y el flujo transversal del inducido forman un ángulo recto, así que el flujo resultante se inclina según su suma vectorial, y el eje neutro magnético, donde la densidad de flujo vale 0, se mantiene perpendicular al resultante y se desplaza del eje neutro geométrico el mismo ángulo. En un generador se desplaza en el sentido de giro; en un motor, donde la corriente del inducido va al revés, se desplaza en contra del giro. El desplazamiento crece con la corriente del inducido, y la inclinación de la figura es un ejemplo a una carga dada. En un extremo de polo el flujo se amontona y se satura mientras el otro lado se debilita, así que el flujo total puede bajar un poco (efecto desmagnetizante).
Tres correcciones que protegen la conmutación
Mover las escobillas al nuevo eje neutro magnético da una conmutación limpia a esa carga, pero el desplazamiento cambia con cada carga, así que habría que moverlas cada vez. Los polos auxiliares son polos pequeños situados en el eje neutro geométrico; como van devanados en serie con el inducido, se fortalecen y se debilitan con la carga y crean en la bobina en conmutación justo la fem opuesta necesaria, eliminando las chispas. Los devanados de compensación, alojados en ranuras de las caras polares, anulan el flujo transversal del inducido justo donde se forma, de modo que evitan la propia distorsión del flujo. Cuanto mayor es la máquina, más probable es que use polos auxiliares y devanados de compensación a la vez.
De vuelta a la primera pantalla
Las chispas desaparecieron solo cuando las escobillas se movieron en el sentido de giro hasta el eje neutro magnético. El flujo transversal del inducido se suma vectorialmente al principal, inclina el flujo resultante y empuja el mismo ángulo el eje neutro, donde el flujo vale 0. La conmutación tiene que ocurrir donde el flujo vale 0, así que unas escobillas dejadas en su sitio quedan desfasadas y echan chispas. La reacción del inducido sacude la promesa del conmutador de B1, cambiar la conexión en el paso por cero, y por eso el paso por cero se mantiene en su sitio desplazando las escobillas o con polos auxiliares y devanados de compensación, que actúan sea cual sea la carga.
La reacción del inducido es a la vez un quebradero de cabeza de las máquinas de continua y el lugar donde se luce su diseño. Con el eje neutro y el flujo bajo control, el paso siguiente es el par y la velocidad que producen el flujo y la corriente del inducido cuando la misma máquina funciona como motor. La próxima lección trata las relaciones T ∝ Φ·Ia y N ∝ (V - IaRa)/Φ, y cómo se controla la velocidad cambiando el campo (MC-B3).