¿Cuáles son los Métodos para Mejorar la Conmutación?

¿Cuáles son los Métodos para Mejorar la Conmutación?

Definición de conmutación

La conmutación es el proceso de invertir la corriente en la bobina para mantener el motor funcionando de manera eficiente.

Existen tres métodos principales para mejorar la conmutación. 

• Conmutación por resistencia

• Conmutación por F.E.M.

• Bobinas compensadoras

Conmutación por Resistencia

En este método de conmutación se utilizan cepillos de alta resistividad eléctrica para obtener una conmutación sin chispas. Esto se puede lograr reemplazando los cepillos de cobre de baja resistencia con cepillos de carbón de alta resistencia.

Podemos ver claramente en la imagen que la corriente IC de la bobina C puede llegar al cepillo de dos maneras durante el período de conmutación. Una ruta es directamente a través del segmento b del colector y al cepillo, y la segunda ruta es primero a través de la bobina B en cortocircuito y luego a través del segmento a del colector y al cepillo. Cuando la resistencia del cepillo es baja, la corriente IC de la bobina C seguirá la ruta más corta, es decir, la primera ruta, ya que su resistencia eléctrica es comparativamente baja porque es más corta que la segunda ruta.

Cuando se utilizan cepillos de alta resistencia, a medida que el cepillo se mueve hacia los segmentos del colector, el área de contacto entre el cepillo y el segmento b disminuye y el área de contacto con el segmento a aumenta. Ahora, como la resistencia eléctrica es inversamente proporcional al área de contacto, entonces la resistencia Rb aumentará y Ra disminuirá a medida que el cepillo se mueva. Entonces, la corriente preferirá la segunda ruta para llegar al cepillo.

Este método asegura la rápida inversión de la corriente en la dirección deseada, mejorando la conmutación.

ρ es la resistividad del conductor.

l es la longitud del conductor.

A es la sección transversal del conductor (en esta descripción se usa como área de contacto).

 Conmutación por F.E.M.

La principal razón de la demora en la inversión de la corriente en la bobina en cortocircuito durante el período de conmutación es la propiedad inductiva de la bobina. En este tipo de conmutación, el voltaje reactancia producido por la bobina debido a su propiedad inductiva, se neutraliza produciendo un F.E.M. de inversión en la bobina en cortocircuito durante el período de conmutación.

Voltaje Reactancia

El aumento de tensión en la bobina en cortocircuito debido a la propiedad inductiva de la bobina, que se opone a la inversión de la corriente durante el período de conmutación, se llama voltaje reactancia.

Podemos producir un F.E.M. de inversión de dos maneras

• Desplazando los cepillos.

• Utilizando interpolos o polos de conmutación.

 Método de Desplazamiento de Cepillos para la Conmutación

 En este método para mejorar la conmutación, los cepillos se desplazan en dirección hacia adelante para el generador DC y en dirección hacia atrás para el motor para producir el suficiente F.E.M. de inversión para eliminar el voltaje reactancia. Cuando los cepillos se desplazan hacia adelante o hacia atrás, esto coloca la bobina en cortocircuito bajo la influencia del siguiente polo, que tiene polaridad opuesta. Luego, los lados de la bobina cortarán el flujo necesario de los polos principales de polaridad opuesta para producir el suficiente F.E.M. de inversión. Este método rara vez se utiliza porque, para obtener los mejores resultados, con cada variación de carga, los cepillos deben ser desplazados.

Método de Uso de Interpolos

 En este método, se fijan pequeños polos llamados interpolos al yugo y se colocan entre los polos principales. Para generadores, su polaridad coincide con la de los polos principales adyacentes, y para motores, coincide con la de los polos principales anteriores. Los interpolos inducen un F.E.M. en la bobina en cortocircuito durante el período de conmutación, oponiéndose al voltaje reactancia y asegurando una conmutación sin chispas.

Bobinas Compensadoras

Este es el medio más efectivo para eliminar el problema de la reacción del armadura y el flashover equilibrando el mmf del armadura. Las bobinas compensadoras se colocan en ranuras proporcionadas en las caras de los polos paralelas a los conductores del rotor (armadura).

El mayor inconveniente de las bobinas compensadoras es su alto costo. Se utilizan principalmente en máquinas grandes sujetas a sobrecargas pesadas o frenado y en pequeños motores que requieren reversión repentina y alta aceleración.