Conmutación en Máquinas Eléctricas Rotativas: Optimización y Soluciones

Conmutación en Máquinas Eléctricas Rotativas

Se conoce como conmutación al conjunto de fenómenos vinculados con la variación de corriente en las espiras del inducido al pasar estas por la zona donde se cierra en cortocircuito por las escobillas colocadas en el colector. Una buena conmutación debe realizarse sin la formación de chispas en el colector, mientras que una mala conmutación produce un deterioro de la superficie del colector que perturba el funcionamiento de la máquina.

La teoría que se va a exponer se basa en la hipótesis de considerar un colector mecánicamente perfecto con un devanado del inducido en el que se van a omitir, en principio, las FEM (fuerzas electromotrices) inducidas en las espiras conmutadas y donde se van a despreciar las resistencias de las mismas y de sus hilos de conexión a las delgas frente a la resistencia de contacto escobilla-colector.

En el momento en que una bobina pasa por la línea neutra, ha de cambiar el sentido de la corriente en ella para que, como ya se ha comentado, el par se mantenga en el mismo sentido. La ecuación de la bobina indica que la tensión en bornas de la misma es proporcional a la derivada del flujo que la atraviesa. Este flujo es el debido a la corriente en la propia bobina más el debido al campo resultante en el entrehierro. Este último es máximo en el momento de la conmutación (paso por la línea neutra) y su derivada, por lo tanto, mínima (cero idealmente). Sin embargo, sí habría que considerar el flujo debido a la reacción transversal del inducido y a las inductancias mutuas entre bobinas del propio inducido.

Problemas de la Conmutación y Soluciones

Polos Auxiliares o de Conmutación

Se utilizan sólo en máquinas de tamaño medio o grande (desde algunos cientos de vatios). Su función es contrarrestar los efectos de la reacción del inducido y crear un campo suficiente para compensar la tensión de reactancia (de autoinducción) de la bobina en conmutación.

Se colocan entre los polos principales, en la línea neutra geométrica.

En algunas ocasiones se utilizaban portaescobillas desplazables para ajustar “a ojo” su posición hasta eliminar el chisporroteo en el colector. Lo malo es que la posición óptima depende de la carga.