Portada » Electrónica » Electromagnetismo en Máquinas Eléctricas Rotativas: Principios y Efectos
El campo magnético lo representamos por líneas de fuerza perpendiculares al plano del papel, con sentido saliente, dibujando entonces una serie de puntos. La cantidad de líneas de fuerza que atraviesan un centímetro cuadrado transversal mide la intensidad *H* de ese campo. El conductor es un trozo de alambre cuyo largo útil es *l*, y que al desplazarse desde la posición *a* hasta la *b*, ha recorrido una distancia *d*.
No se pueden eliminar las corrientes parásitas, pero sí reducir su magnitud, aumentando la resistencia a su circulación. Si se colocan una serie de chapas de hierro delgadas, aisladas entre sí, la corriente inducida encontrará en su camino una resistencia mucho mayor, y su magnitud será limitada.
La distribución del campo magnético debajo de los polos, o sea, en el entrehierro de la máquina, es máxima debajo de las masas polares y nula en la línea neutra, o sea, justo en la mitad del arco entre ejes de polos. Debajo de los núcleos de las masas polares, la inducción conservará su valor máximo, el cual disminuye debajo de las expansiones polares hasta anularse hacia la línea neutra.
Cuando la dinamo está en carga, el flujo del inductor se distorsiona debido al flujo magnético creado por la corriente del inducido, el cual es perpendicular al flujo magnético principal creado por los polos inductores. Aunque aparentemente el flujo principal no varía, pues se reduce en los cuernos de entrada, pero aumenta en los cuernos de salida, en realidad el flujo principal disminuye, pues la distorsión del mismo aumenta su recorrido, es decir, su reluctancia magnética. Se crea saturación de los cuernos polares y, además, aumentan las fugas magnéticas, coadyuvando todo ello en la disminución de la FEM en carga *Ec* respecto a la FEM en vacío *Ev*. Este fenómeno se conoce con el nombre de **reacción magnética del inducido**.
Al girar el colector, la escobilla va rozando con todas sus delgas y se producirán instantes en que la escobilla abandona una delga. Cuando se separa la escobilla de la delga unida a uno de los extremos de la bobina, se extingue la corriente en la misma y aparece una autoinducción.
Los bobinados inductores deben estar alimentados por una fuente eléctrica externa de corriente continua. El circuito de los inductores absorbe una potencia del orden del 1% al 5% de la potencia de la máquina. Los bornes *A* y *B* (fig. 24) son del bobinado inducido del generador y son los que se conectan al circuito de consumo. Están unidos a las escobillas que rozan las delgas del colector.
Se denomina **característica en vacío o magnética** al gráfico que demuestra cómo varía la F.E.M. inducida al regular la corriente de excitación. En el inductor se intercala un reóstato a los efectos de poder variar la corriente de excitación.
Un generador de corriente continua es una máquina reversible, es decir, que si se alimenta su rotor con corriente de la red, funciona como motor. Al circular la corriente por el conductor, que está sumergido en el campo, se origina una acción de carácter dinámico entre ambas magnitudes físicas, actuando sobre el conductor una fuerza que tiende a desplazarlo fuera del campo. Como el conductor sólo puede moverse alrededor del eje, girará mientras dure la corriente.
Como no es posible colocar un bobinado capaz de soportar esa corriente que sólo dura un instante, hay que limitar la corriente de arranque a valores permisibles para el bobinado. Se acostumbra limitar dicha corriente inicial del motor, que llamaremos *Ia*, a un valor 50% superior al de la corriente normal *In*, de modo que se tiene: *Ia* = 1.5 *In*. Para conseguir esa limitación sólo hay un recurso: ya que la tensión no puede modificarse, se aumenta la resistencia intercalada en el paso de la corriente mediante el agregado de un reóstato en serie.
Al principio, la cupla crece lentamente, pero luego comienza a aumentar en forma menos notable. La velocidad crece paulatinamente con la carga, de modo que a plena carga el motor gira algo más despacio que en vacío.
La cupla aumenta notablemente con la carga. La velocidad tiene característica de variación hiperbólica, debido a que con carga reducida el flujo será pequeño y la velocidad grande.
En todo generador resulta imprescindible conocer cómo reacciona la máquina ante las variaciones del consumo, es decir: al variar la corriente principal del inducido. Para tal fin, se conecta un voltímetro en los bornes y un amperímetro en serie con la carga. La velocidad del giro del rotor y la corriente de excitación se mantienen constantes. Cargando el generador, puede representarse con *Rc* las resistencias de todos los circuitos exteriores derivados. Variando la resistencia de carga se hacen lecturas en ambos instrumentos.
De acuerdo con la polaridad del inducido, se obtienen los sentidos de las corrientes de carga *Ic* y de excitación *Ix*. La tensión aplicada al circuito de excitación no es constante, pues es la de los bornes del generador, que es variable con la carga; esto hace que al aumentar la corriente de consumo la máquina se desexcite levemente. La característica de vacío de estos generadores es similar a los de excitación independiente y da la F.E.M. a distintas corrientes de campo, manteniendo constante la velocidad.
En estos generadores, el campo está conectado en serie con el inducido, de modo que en vacío, o sea, sin carga, no hay F.E.M., puesto que la máquina no está excitada. Se conectan y, si hay reóstato de campo, va en paralelo con el bobinado respectivo. Estos generadores no tienen característica de vacío lógica, pues para obtenerla hay que alimentar el campo independiente. La tensión en los bornes para velocidad y resistencia del circuito de campo constantes, crece hasta un punto *K*, llamado crítico, después del cual decae. La resistencia *Rc* del circuito exterior para ese punto se llama crítica y vale: Tg α = *Vm* / *Ilr* = *Rk*
Muchas veces se diseñan las máquinas generadores de corriente continua con dos campos excitadores, uno para conectarlo en derivación con los bornes y otro en serie con la carga. El campo derivación es igual a la de una máquina de tal tipo, y el campo serie es menor que el que correspondería a un generador que solo tuviera ese campo, es decir, que los bobinados inductores a conectar en serie con la carga tiene menor cantidad de ampervueltas que los bobinados derivación; la proporción es del 30%, en cifras medias.