Corriente Continua (CC)

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Los generadores son máquinas que convierten la energía mecánica en eléctrica, se le denominan también alternadores o dínamos en función del tipo de corriente que produzcan.

Su funcionamiento constituye una aplicación directa de la ley de inducción de Faraday. En forma esquemática, el generador está construido a partir de una bobina que gira en el campo magnético. De esta manera, una fuerza electromotriz se establece sobre la bobina como consecuencia de las variaciones del flujo mientras que gira.

Un dínamo es un generador eléctrico destinado a la transformación del magnetismo en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente continua eléctrica.

La corriente generada es producida cuando el campo magnético creado por un imán o un electroimán fijo (inductor)1 atraviesa una bobina (inducido)2 colocada en su centro. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna, es transformada en continua mediante la acción de un conmutador giratorio, solidario con el inducido (colector)3, constituido por unos electrodos denominados delgas. De aquí es conducida al exterior mediante otros contactos fijos (escobillas)4 que conectan por frotamiento con las delgas del colector. Fig. 1 explicación simplificada de un generador de C.C.

3.2.2 Transformadores de corriente continua.

Los rectificadores de corriente son elementos o circuitos que permiten convertir una señal eléctrica alterna en una continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores los cuales son los componentes electrónicos empleados para realizar dicha conversión, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio (las cuales se hallan actualmente en desuso excepto para tecnologías de alta potencia).

Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases.

Rectificador común de media onda: durante cada medio ciclo negativo de una fuente de corriente alterna (C.A.) conectada a un solo diodo se registra una polaridad fija en los extremos de un consumidor conectado al circuito de salida del propio diodo, mientras que durante el siguiente medio ciclo positivo no aparecerá polaridad alguna debido al bloqueo que ofrece el propio diodo al paso de los electrones en sentido inverso. De esa forma, a través del consumidor circulará una corriente pulsante. Fig. 2

Rectificador de onda completa: cuando un circuito eléctrico requiere de una corriente directa que no sea pulsante, sino mucho más lineal que la que permite un simple rectificador de media onda, es posible combinar de dos a cuatro diodos rectificadores de forma tal que la resultante sea una corriente directa (C.D.) con menos oscilaciones residuales. La estructura más usual para obtener un puente rectificador de "onda completa" es la compuesta por cuatro diodos conectados de forma conveniente. Fig. 3

3.2.3 Distribución y transporte de corriente continua.

En el pasado la distribución de la energía eléctrica en forma de corriente continua presentaba la dificultad de cambiar el nivel de voltaje, y producir perdidas a lo largo del trayecto de distribución, por lo cual, para su eficiente utilización era necesario que las fuentes de producción o almacenamiento estén situadas en el mismo sitio o cerca del lugar de consumo. Pero en la actualidad la electricidad se transporta mediante corriente alterna, aunque en algunos casos, se emplea la corriente continua de alta tensión, llamada HVDC (High Voltage Direct Current).

“La corriente continua es muy adecuada para las líneas submarinas y subterráneas ya que se requiere una inversión similar para construir las líneas de corriente continua, y tienen menos pérdidas en el transporte de electricidad; es por ello que las líneas de corriente continua son apropiadas a partir de una cierta longitud”, aseguró M. Larruskain. Sin embargo, al ser la mayoría de las líneas de la red eléctrica de corriente alterna, se requieren convertidores para cambiar el tipo de transporte de electricidad, los cuales tienen un precio elevado. En España, por ejemplo, existe una sola línea de corriente continua, la que une la península con las Islas Baleares. Todas las líneas restantes transportan la electricidad mediante corriente alterna.

3.3 Motores de corriente continua.

Tienen la ventaja de ser más fáciles de controlar que los de alterna ya que solo hay que controlar la amplitud. Sin embargo tienen el inconveniente de que necesitan escobillas y colector de delgas por lo que necesitan más mantenimiento, aunque en los últimos tiempos han aparecido motores de continua sin escobillas que eliminan este problema aunque estos motores son realmente motores síncronos de imán permanente con un conversor electrónico DC-AC incorporado. Dentro de los de continua hay varios tipos aunque los más usados son los serie, los paralelos y los de excitación independiente. Los serie poseen un gran par de arranque por lo que pueden dar potencias instantáneas muy elevadas, esto es muy útil en los vehículos híbridos paralelos cuando se circula usando el motor térmico y se necesita una fuerte aceleración. Tienen el inconveniente que su par disminuye proporcionalmente al cuadrado de Ia velocidad.

La utilización de motores de corriente continua viene dada por sus características principales como son los grandes pares de arranque, y le margen de regulación de su velocidad que lo hacen ideal para la propulsión de vehículos eléctricos. Además de esto, tanto la alimentación, como la regulación de su velocidad son procedimientos muy sencillos y económicos. El funcionamiento es análogo al de un motor de arranque convencional, en donde la batería alimenta al estator y al colector del rotor. La diferencia es únicamente el tamaño y el sistema de refrigeración, el cual está suprimido en el motor de arranque.

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3.3.1 TIPOS DE MOTORES

Motores de imanes permanentes: estos motores están siendo universalmente empleados en pequeños vehículos con potencias hasta los 2KW. Son motores muy eficaces y de muy fácil control, no están adecuados para potencia constante, aunque si para alta velocidad debido a que su campo no puede ser controlado, además su capacidad de sobrecarga está limitada ya que los imanes permanentes