* Las Corrientes de Armadura

Las Corrientes de Armadura

Para iniciar el razonamiento, se toma como modelo una armadura simple, de una sola espira, como la que se muestra a continuación

Como se puede observar, se le ha agregado una resistencia de carga R, para cerrar el circuito y que de este modo, se origine una corriente circulante.

Si consideramos que la espira está trabajando como fuente de potencial, la corriente sale de ella por la escobilla A que es positiva, y atraviesa la resistencia de carga y regresa por la escobilla B que es negativa, para cerrar su circuito a través de la espira y darle la vuelta como indica la figura. A esta corriente se le daría el nombre de corriente de armadura.

La corriente de armadura en el exterior de la máquina se identificará como I_a, mientras que la corriente en un costado de la espira será i_a. Para la figura anterior, I_a e i_a son exactamente la misma, pero cuando aparezcan ramas paralelas en una armadura real, entonces

Par electromagnético

La corriente de la armadura circula por los costados de la espira a-b y c-d en presencia del flujo magnético, lo que origina fuerzas en los conductores cuyo valor es:

La perpendicular entre las magnitudes evita el adicionar funciones trigonométricas a la formula. El sentido de la fuerza se puede deducir  por la regla de la mano derecha resultando así fuerzas de sentido opuesto en cada costado y formando entre las dos, un par que en la modalidad de trabajo de los generadores, se opone a la velocidad (contrapar).

A este par se le da el nombre de par electromagnético.

Par electromagnético de una armadura real.

Éste está definido por:

El par electromagnético es proporcional al flujo polar y a la corriente de armadura. Una forma más práctica sería recurrir a la función d Froelich

Con lo que obtiene finalmente

Motor de corriente directa.

Se utilizará una armadura elemental de una espira, y se le suministrará movimiento desde el exterior y se le aplicará una fuente de C.D, como se muestra en la siguiente figura:

Como la fuente proporciona la corriente que atraviesa la armadura, por lo que se sigue identificando como I_a en el exterior de la máquina e i_a en cada costado dela espira. Esta corriente sale por polo positivo de la fuente, de manera que, comparando con la figura 1.4.1, su sentido se ha invertido, como también el sentido del par electromagnético, que ahora es a favor de la velocidad.

Su magnitud en una máquina real sería:

El par da origen al movimiento, y habiendo flujo y velocidad se induce una fuerza electromotriz en forma idéntica a como sucedía en el generador:

La polaridad sigue siendo también igual que en el generador, de modo que quedaría en oposición con el voltaje aplicado. Es por esto que muchos autores le llaman  Fuerza contraelectromotriz.

La fuerza electromotriz crece con la velocidad, y cuando llega a ser igual al voltaje aplicado deja de circular corriente, cesa el par y el motor queda girando a su velocidad nominal.

Conversión de energía.

Debido a que, tanto en la modalidad de generador como en la del motor, existe una fuerza electromotriz

Y un par electromagnético

Dividiendo la primera ecuación entre la segunda, y al quitar denominadores:

Que es la fórmula para la conversión de energía (más propiamente, conversión de potencias).

Usando el Sistema Internacional de Unidades se tiene para el primer miembro:

Y para el segundo miembro