Entrada destacada de hoy

Consideraciones sobre las limitaciones de los análisis termográficos

lunes, 18 de febrero de 2019

Tipos de generadores de corriente continua (y Parte 2ª)



Generadores de corriente continua con excitación en derivación

Es un generador que provee su propia corriente de excitación, conectando el devanado de excitación directamente a sus terminales. Es el tipo de excitación más utilizado en la práctica ya que no necesita una excitación separada.


Figura 14: Esquema equivalente de un generador de corriente c.c.

con excitación en derivación

Curva de vacío E=f(Ie)

Para determinar la curva de vacío se hace girar el rotor a velocidad nominal manteniendo desconectada la carga y aumentando gradualmente desde cero hasta el valor máximo permitido la corriente de excitación mediante un reostato.

Figura 15: Ensayo en vacío de un generador de c.c.
con excitación en derivación

Como la excitación no es independiente, la f.e.m. que produce la dinamo en vacío dependerá también de la curva de magnetización (línea de campo) que representa la relación:

V = (Raj+Re) · Ie

La f.e.m. final que proporciona el generador corresponde al punto A, intersección de la curva de vacío y la línea de campo.

Figura 16: Determinación de la f.e.m. inducida en vacío (punto A)
por un generador con excitación en derivación

Para cada valor de la resistencia del circuito de excitación (suma de Re + Raj) se obtendrá una recta de pendiente distinta cuya intersección con la curva de vacío determinará la f.e.m. resultante.

Si Re se va aumentando (se reduce Ie) se llega al valor Rcrit, que forma una recta tangente a la curva de vacío en su inicio. Para este valor la dinamo prácticamente no se puede excitar.

Por ello el reóstato que varía Re, debe proyectarse para que al sumarse con la resistencia del devanado de excitación no se supere la magnitud Rcrit.


Figura 17: Si RF > Rcrit. ( la resistencia crítica), entonces
El voltaje del generador nunca se formará

Proceso de autoexitación del generador c.c.

Si el generador abastece su propia corriente de excitación, ¿de dónde sale la corriente eléctrica inicial para arrancar el generador?


Figura 18: Formación del voltaje en un generador de c.c.
Con excitación en derivación al ponerlo en marcha

Leyenda de la figura 18:

(1) Inicialmente el eje del generador es movido por el motor primario sin conectar la carga. La presencia de un flujo residual en los polos de excitación, permite que se induzca un pequeño voltaje en los terminales del generador, que puede ser de solo 1 o 2V.

Einicial = k · ΦRESIDUAL · ω  = OA

(2) Tomar la precaución de que la Re tenga un valor inferior al crítico.

(3) Existen dos formas:
  1. Cambio de la velocidad del eje del generador (velocidad del motor primario).
  2. Cambio de la resistencia de excitación del generador para así modificar la corriente de excitación.

El método más usado es cambiar la resistencia de excitación. Si se disminuye la resistencia Re entonces la corriente de excitación Ie aumenta. Al aumentar Ie, el flujo de excitación aumenta lo que provoca un aumento en la f.e.m. interna E, lo que provoca un aumento en la f.e.m. interna E, lo que a su vez hace que la tensión en bornes del generador también aumente.

Problemas de arranque en el generador c.c. con excitación en paralelo

Hay tres condiciones que deben cumplirse para que pueda producirse el arranque de un generador c.c. con excitación paralelo:

1.- Es necesario que exista flujo magnético residual en los devanados de excitación. Si el flujo residual es nulo,  Φresidual = 0, entonces Einicial = 0 y el voltaje inicial nunca se formará.

Procedimiento de centelleo de campo o Flashing the field.

Desconecte la excitación del circuito de inducido (el del rotor) y conéctela directamente a una fuente de c.c. externa (por ejemplo una batería).

De esta forma se consigue magnetizar el devanado de excitación lo que permitirá        disponer de un flujo residual para el arranque.

2.- Es necesario que el sentido de giro de la máquina y la polaridad del devanado de excitación produzcan una f.e.m. del mismo signo que la producida por el magnetismo remanente

Invertir el sentido de giro del rotor, o cambiar la polaridad del devanado de excitación (esto último suele ser más sencillo).

También puede volverse a magnetizar la excitación de nuevo en el sentido que interese con el procedimiento de Flashing the field.

3.- Es necesario que la resistencia de excitación sea inferior a la resistencia crítica, Rcrit

Tomar la precaución de que la Re tenga un valor inferior al crítico.

Control de la tensión

Existen dos formas:
  1. Cambio de la velocidad del eje del generador (velocidad del motor primario).
  2. Cambio de la resistencia de excitación del generador para así modificar la corriente de excitación.

El método más usado es cambiar la resistencia de excitación. Si se disminuye la resistencia Re entonces la corriente de excitación Ie aumenta. Al aumentar Ie, el flujo de excitación aumenta lo que provoca un aumento en la f.e.m. interna E, lo que provoca un aumento en la f.e.m. interna E, lo que a su vez hace que la tensión en bornes del generador también aumente.

Generadores de corriente continua con excitación en serie

Es aquel cuya excitación está conectada en serie con su inducido.

Puesto que el inducido debe tener una corriente mucho más alta que la excitación, en este tipo de generador la excitación se construye con pocas espiras de conductor siendo éste mucho más grueso que lo habitual.


Figura 19: Esquema equivalente de un generador de c.c.
con excitación en serie

Curva de vacío E=f(Ie)

Para determinar la curva de vacío se hace girar el rotor a velocidad nominal manteniendo desconectada la carga y aumentando gradualmente desde cero hasta el valor máximo permitido la corriente de excitación mediante un reostato.


Figura 20: Ensayo en vacío de un generador de c.c. con
excitación en serie

La curva de magnetización se representa junto a la recta correspondiente (Ri + Re) · I. La curva de tensión V viene dada por la separación vertical de ambas líneas, de las que se deduce cómo inicialmente tiene un valor Vco, para luego ir aumentando hasta un máximo, y a continuación disminuir hasta cero con una intensidad dada por la intersección de ambas líneas.


Figura 21: Determinación de la f.e.m. inducida en vacío
(punto A) para un generador de c.c. con
excitación en serie

Línea de carga V=f(Ii)

Se puede obtener experimentalmente conectando una resistencia de carga variable en bornes del motor, con la que se varía la intensidad que circula para una velocidad constante.


Figura 22: Ensayo en carga de un generador de c.c. con excitación en serie

Figura 23: Línea de carga V=f(Ii)

Leyenda de la figura 23:

(1) En vacío, esto es, para Rc = , la intensidad será nula y la pequeña tensión V   se debe al magnetismo remanente.

(2) A medida que aumenta la intensidad, como consecuencia de la disminución de la resistencia de carga Rc, el flujo de excitación aumenta, y en consecuencia la tensión E aumenta y al mismo tiempo aumenta la tensión V, por no ser muy grande la caída de tensión (Ri + Re) · I.

(3) Llega un momento en que la línea de carga llega a un máximo (debido a la saturación del material ferromagnético y a la caída debida a (Ri + Re) · I. y la tensión no aumenta más, para luego disminuir hasta cero, quedando el generador en cortocircuito con una intensidad Icc.

Aplicaciones

El generador serie NO es una buena fuente de voltaje constante, ya que cualquier variación de la carga provoca un importante cambio en la tensión.

Los generadores serie se usan solamente en unas pequeñas aplicaciones especializadas, donde la característica de voltaje excesivo del aparato puede explotarse y lo que se requiere es una intensidad prácticamente constante.

Ejemplos:

         Máquinas con devanado de excitación

Cuando los electrodos de la soldadura se tocan entre sí, antes de comenzar a soldar fluye una corriente muy grande. Mientras el operario separa los electrodos de soldadura, hay una subida abrupta en el voltaje del generador, en tanto que la corriente permanece alta. El voltaje hace que un arco permanezca en el espacio que queda entre los electrodos que se quedan para soldar.

         Determinados sistemas de alumbrado

Generadores de corriente continua con excitación compuesta acumulativa

Tienen el devanado de excitación subdividido en 2 partes, con el fin de poder conectar una en serie y otra en paralelo con el inducido. Las espiras en serie están constituidas por hilo de gran sección, y las otras por hilo de pequeña sección.

Las bobinas se conectan de tal forma que las f.m.m. producidas se sumen.

Hay 2 opciones de conexión:

·         Conexión acumulativa corta


Figura 24: Conexión acumulativa corta

·         Conexión acumulativa larga


Figura 25: Conexión acumulativa larga

Línea de carga V=f(I)


Figura 26: Línea de carga de los generadores de c.c. con
excitación compuesta acumulativa
               
Aplicaciones

Este tipo de generadores son utilizados en el sistema de generación de energía eléctrica de c.c. en aviones polimotores, en los que existe un generador para cada motor y se realiza un acoplo en paralelo de los mismos, para atender a toda la energía eléctrica necesaria.

Generadores de corriente continua con excitación compuesta sustractiva

Tienen el devanado de excitación subdividido en 2 partes, con el fin de poder conectar una en serie y otra en paralelo con el inducido.

Las bobinas se conectan de tal forma que las f.m.m. producidas se restan:

Hay 2 opciones de conexión:

·         Conexión sustractiva corta


Figura 27: Conexión sustractiva corta

·         Conexión sustractiva larga


Figura 28: Conexión sustractiva larga

Línea de carga V=f(I)


Figura 29: Línea de carga de los generadores de c.c. con
excitación compuesta sustractiva
















No hay comentarios:

Publicar un comentario