Anexo:Circuitos eléctricos de las máquinas
Circuitos eléctricos de las máquinas eléctricas, se utilizan dos tipos de circuitos: el inductor que produce el campo magnético (circuito que es inexistente en las pequeñas máquinas de imán permanente) y el del inducido, que sufre la acción del campo magnético. Estos dos circuitos están constituidos por bobinas colocadas en los polos o por barras alojadas en sus alvéolos llamados (muescas).
Sumario
Circuito magnético
Es heterogéneo, está constituido de varias partes perfectamente distinguibles, sea por estar formada por materiales férricos diferentes ó por estar sometidas a inducciones de distinto valor y el entrehierro. Siendo diferentes según se trate de máquinas estáticas o rotativas.
Máquinas estáticas
Las máquinas estáticas presentan un circuito magnético constituido por dos columnas y dos culatas. Rodeando a las columnas van dispuestos los dos circuitos eléctricos el de AT y el de BT que se conectan a las redes de corriente alterna de AT y BT, motivo por el que en el circuito magnético, se establece un flujo de sentido alternativo y valor variable.
Máquinas rotativas
En las rotativas la construcción de los circuitos magnéticos está basada en electroimanes, a los que se les da el nombre de polos. Los polos pueden ser salientes o lisos. Polos salientes: Son núcleos de hierro unidos sólidamente a la culata rodeados por bobinas que al ser recorridas por una corriente eléctrica, originan un flujo que magnetiza la masa de hierro, creando en sus extremos los polos correspondientes. En estas máquinas se completa el circuito magnético con otra parte metálica llamada armadura que está provista de ranuras en las que va alojada el segundo circuito eléctrico. Dentro de las máquinas de polos salientes se distinguen dos tipos: 1. Polos salientes pertenecen a la parte fija o estatórica, siendo la forma típica de las dínamos y de los motores de cc. 2. Polos salientes pertenecen a la parte móvil, en las que giran los polos, la culata y el eje juntos formando una rueda polar, siendo la forma típica de los alternadores y motores síncronos.
Realización de los circuitos
Para realizar los circuitos, se utilizan conductores de cobre (o eventualmente de aluminio), redondos hasta los 10 mm² de sección y semiplanos (de sección rectangular con ángulos redondeados) por encima de esta cifra. Para las grandes secciones, se recurre con el objeto de reducir las corrientes parásitas de FOUCAULT, a emplear bien sea conductores aislados en paralelo, barras divididas por una ranura en toda su longitud, o diferentes partes de la barra que queden en oposición (ver figura a continuación).
Impermeabilización de los conductores
Los conductores quedan siempre recubiertos por un aislante. Para las secciones pequeñas, se usan una o dos capas de esmalte (en los bobinados de los inductores). Para las secciones de mayor grosor, los conductores, generalmente esmaltados, están recubiertos de una envoltura de algodón o de seda impregnada de barniz (1 a 3 capas) o por cintas enrolladas a medio cubrir. Actualmente, se emplean cada vez más las cintas de vidrio impregnadas de siliconas. Para los transformadores, el aislamiento se realiza por arrollamiento de bandas de papel que se secan enseguida a la estufa y se impregnan de aceite; esta envoltura puede, en ciertos lugares, ser protegida por una cinta de algodón.
Calentamiento de las máquinas
El paso de la corriente en los conductores produce un calentamiento de la máquina. Si ésta funciona en régimen permanente, se establece una temperatura estacionaria de acuerdo con una ley de tipo exponencial que queda bastante bien representada por la función:
La constante de tiempo t es del orden de los 30 minutos para las máquinas pequeñas, de 1 a 2 horas para as medias y de varias horas para las grandes (Ver Figura a continuación).
La temperatura de equilibrio 0ο + Θ debe quedar suficientemente baja para que no se produzca ningún deterioro: carbonización de los aislantes, oxidación de los contactos, aparición de juegos anormales y modificación de las propiedades mecánicas de los conductores en particular en las soldaduras).
Principales causas de la destrucción de las máquinas
La principal causa de la destrucción de una máquina es la alteración los aislantes por el calor. Los estudios sistemáticos que han podido hacerse han enseñado que la temperatura máxima que puede soportar aislante, sin alteración, depende de la duración de la aplicación de temperatura. La curva que se da a continuación indica, en función la temperatura 0 a la que está sometida el tiempo T al cabo del cual aislante de una máquina queda descalificado (es decir, que deja de responder a las condiciones de aislamiento y solidez mecánica que se le exigen).
Temperatura de las máquinas
Si se mantiene la temperatura por debajo de un límite, al llegar al cual se destruye rápidamente el aislante, esta <<curva de vida>> es una exponencial caracterizada por la condición de que toda reducción de 8° a 10° en el valor de 0 tiene por efecto el doblar la duración de vida T.
Se admite que las temperaturas que pueden soportar prácticamente los aislantes son:
105° para los aislantes orgánicos (resinas, bakelitas del tipo esmalte, algodón, telas, papeles y cartones diversos en su aspecto).
110° para los aislantes orgánicos en aceite.
125° para los aislantes minerales (esteatitas, porcelana, vidrio, mármol, amianto, micanita, micalex).
202° para las siliconas (compuestos orgánicos los cuales el carbono ha sido remplazado por silicio más silicatos inorgánicos).
257° para el teflón.
367° para los aislantes a base de vidrio y de mica y para los aislantes de cerámica.
A estas temperaturas, la duración de vida es la de por lo menos de 40.000 horas lo que, unido al hecho de que una máquina no trabaja en general a plena carga, produce para ellas una duración de vida práctica be 20 años.
Fuentes
Jacques Thurin. Funcionamiento y empleo de las maquinas eléctricas. Editorial GREFOL, 1975, Pág. 33-36.
