La máquina de CC y el colector
¿Cuándo conmutar para obtener CC fuera?
La FEM dentro de la bobina es alterna y cambia de signo cada media vuelta. Prueba tres opciones de cuándo las escobillas intercambian su conexión. ¿En cuál ve el terminal externo una CC limpia?
La FEM de un conductor giratorio es CA
Al girar la bobina en el campo, el flujo enlazado varía con el ángulo y la FEM inducida es e = -dΦ/dt. La FEM es máxima cuando el conductor corta el flujo más rápido y nula cuando se mueve a lo largo de él. Tras media vuelta el movimiento del conductor se invierte respecto al campo, así que la FEM cambia de signo. De ahí que la FEM en la bobina sea CA.
El colector invierte la conexión en el cruce por cero
El colector es un anillo partido en dos que gira con la bobina. Las escobillas fijas pasan al siguiente segmento justo cuando la bobina se alinea con el campo y la FEM cruza por cero. En ese instante se intercambia la conexión externa. Aunque la FEM se vuelva negativa, la conexión invertida mantiene el terminal externo en la misma polaridad. Conmutar en el cero de la FEM mantiene pequeña la chispa.
Más conductores dan CC más suave y mayor FEM
Una sola bobina pulsa fuerte como |sin θ|. Añadir ranuras y delgas para solapar muchas bobinas suma pulsaciones de distinta fase en una CC casi suave y eleva la FEM media. El resultado es la FEM media inducida E = (P Φ Z N) / (60 a), donde P es el número de polos, Φ el flujo por polo, Z el total de conductores, N la velocidad y a el número de ramas en paralelo.
De vuelta a la primera pantalla
El externo vio CC limpia solo al conmutar en el cruce por cero. No conmutar la dejaba CA; conmutar a destiempo la hundía a negativo. El corazón del colector es el momento: invierte la conexión externa justo cuando la FEM es nula. Así, aunque la bobina se vuelva negativa, fuera se mantiene positivo, y la FEM alterna se vuelve CC pulsante. Una máquina de CC rectifica mecánicamente la CA que genera al girar.
El colector es el corazón de la máquina de CC. Invierte la misma máquina y la CC externa entra a la bobina por el colector para crear par unidireccional: un motor de CC. Pero el flujo de la corriente de inducido distorsiona el flujo principal y desplaza el cruce por cero, que es el problema de la reacción de inducido de la próxima unidad (MC-B2). Allí veremos cómo se empuja el cruce y cómo se corrige.