Noves aportacions al desenvolupament de motors elèctrics sense coixinets.

Resum

Ens proposem fer girar tubs de material conductor (coure o alumini) de diferents llargades i diàmetres. Aquest tub que hom vol fer girar és el secundari duna màquina elèctrica dinducció, i actua de rotor o part mòbil. Linductor de la màquina, que actua destàtor o part fixa, està alimentat per mitjà duna font de corrent ideal. Ens trobem, per tant, en un sistema elèctric alimentat per font de corrent, en contraposició al sistema elèctric usual que salimenta per font de tensió. En el sistema elèctric de font de corrent, la potència en borns saconsegueix per variació de la tensió aplicada a la màquina, mentre que es manté fix el corrent. Cal evitar el circuit obert com calia evitar el curtcircuit en el sistema de font de tensió. Aquest treball està enquadrat en un marc més ampli que amb els nous materials (nuclis de ferrites, superconductors, electrònica) es qüestiona la mateixa essència constructiva de les màquines elèctriques, de soca-rel. Els resultats són esperats per altres persones que treballen en camins paral.lels i complementaris. Es contempla aprofitar aquestes noves màquines en una aplicació tèxtil. Constructivament, es treballa amb un sol conductor per ranura. Fa que aquestes màquines siguin aptes per anar substituint trams de conductor rígid per superconductor. Els conductors de linductor van refrigerats per aigua, per així incrementar la densitat de corrent. Quan sesdevingui la utilització amb superconductors caldrà refrigerar amb nitrogen líquid. El mètode de treball és experimental, però sense menystenir altres eines (ajustaments teòrics, simulació per elements finits). Es comença per dissenyar un primer prototipus amb les dues úniques exigències de: màxima simplicitat i alimentació per font de corrent. És lanomenada màquina de canyeria o Prat-1. Els resultats permeten dissenyar dos nous prototipus. De cadascun sen fan dues variants Primerament, la màquina de sector destàtor. El seu inductor és només un arc destàtor (Prat-2.1). El model complet és la màquina de vuitanta conductors (Prat-2.0). De totes dues sen construeixen i assagen els prototipus pneumàtics. De Prat-2.1 se n estudia també la part electromagnètica. Després es construeix una màquina que, alimentada en monofàsic, arrenca per variació de reluctància, i alimentada en bifàsic, arrenca per camp giratori. Es la màquina darrencada per reluctància (Prat-3). Sen construeix una segona versió fent servir estany fos (que per mitjà duns utillatges apropiats passa a omplenar els camins destinats a circuit elèctric). Hom lanomena màquina destany colat (Prat-4). Industrialment, es preveu substituir lestany per alumini. Totes dues tenen vuit conductors de coure refrigerats amb aigua. Tots aquests resultats previs permeten construir una màquina trifàsica de rotor extern i amb dos inductors (Prat-5). Aquests prototipus giren sense rodaments mecànics. En el cas de Prat-2.0/ Prat-2.1 es fa servir un coixí pneumàtic. En la màquina de canyeria (Prat-1), sobserva un desplaçament axial del rotor cap a fora quan augmentem el corrent. Els altres tres prototipus giren sense rodaments i amb frecs poc importants. Hom no aprofundeix en tot el tema de levitació associat a aquests fenòmens, perquè en aquest treball interessaven més els aspectes constructius. Destaquem com a fets més representatius haver treballat amb un sol conductor per ranura, la gran importància de les simetries en el disseny daquestes màquines, la necessitat dun transformador dintensitat sobre la pròpia màquina, i la convicció que hom ha de tendir cap a ranures cada vegada més aplanades. La màquina de canyeria sense ranures (pura capa de corrent), és la que millor gira, i a més, levita. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- RESUMEN Nos proponemos hacer girar tubos de material conductor (cobre o aluminio) de distintas longitudes y diámetros. Este tubo que se quiere hacer girar es el secundario de una máquina eléctrica de inducción, y actúa de rotor o parte móvil. El inductor de la máquina, que actúa de estátor o parte fija, se alimenta de una fuente de corriente ideal. Nos encontramos, por tanto, en un sistema eléctrico alimentado por fuente de corriente, en contraposición al sistema eléctrico al uso que se alimenta por fuente de tensión. En el sistema eléctrico de fuente de corriente, la potencia en bornes se consigue por variación de la tensión aplicada a la máquina, manteniéndose fija la intensidad. Cabe evitar el circuito abierto, al igual que debíamos evitar el cortocircuito en el sistema de fuente de tensión. Este trabajo se encuadra en un marco mucho más amplio que con los nuevos materiales (núcleos de ferrita, superconductores, electrónica) se cuestiona la misma esencia constructivas de las máquinas eléctricas. Los resultados los esperan otros que trabajan en caminos paralelos y complementarios. Se contempla aprovechar estas nuevas máquinas en una aplicación textil. Constructivamente se trabaja con un solo conductor por ranura. Las hace a estas máquinas aptas para que tramos de conductor rígido puedan ser sustituidos por superconductor. Los conductores del inductor se refrigeran por agua para incrementar las densidades de corriente admisibles. En el caso de superconductores habrá que cambiar el refrigerante a nitrógeno líquido. El método de trabajo es experimental, sin menoscabro de otros (ajustes teóricos, simulación por elementos finitos). Se diseña un primer prototipo con dos únicas exigencias: máxima simplicidad y alimentación por fuente de corriente. Se le llama máquina de cañeria o Prat-1. Los resultados permiten diseñar dos nuevos prototipos. Dos variantes de cada uno. El primero, la máquina de sector de estátor. Su inductor es un arco de estátor (Prat-2.1). El modelo completo es la máquina de ochenta conductores (Prat-2.0). De ambas se construyen y ensayan los prototipos neumáticos. De Prat-2.1 también la parte electromagnética. Después se construye una máquina que, alimentada en monofásico, arranca por variación de reluctáncia, y alimentada en bifásico, arranca por campo giratorio. Es la máquina de arranque por reluctáncia (Prat-3). Se construye una segunda versión utilizando estaño fundido (mediante unos utillajes apropiados pasa a rellenar los huecos destinados a ubicar el circuito eléctrico). Se la llama máquina de colada de estaño (Prat-4). En la industria se prevé sustituir estaño por aluminio. Ambas tienen ocho conductores de cobre refrigerados por agua. Estos resultados previos permiten construir una máquina trifásica de rotor externo y dos inductores (Prat-5). Estos prototipos giran sin rodamientos mecánicos. En Prat-2.0/ Prat-2.1 se utiliza cojín neumático. En la máquina de cañeria (Prat-1), se observa un desplazamiento axial del rotor hacia el exterior si incrementamos la intensidad de corriente. Los tres restantes prototipos giran sin rodamientos y con fricciones de poca monta. No se profundiza en el tema de levitación asociado por tratarse de un trabajo más orientado a aspectos constructivos. Como hechos más representativos se citan haber trabajado con un solo conductor por ranura, la gran importancia de las simetrías en el diseño de estas máquinas, la necesidad de un transformador de corriente sobre la propia máquina, i la convicción que hay que tender a ranuras cada vez más planas. La máquina de cañeria sin ranuras (pura capa de corriente), es la que mejor gira y encima levita ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------