miércoles, 30 de noviembre de 2016

Generador en derivación (o Shunt)





I.- GENERALIDADES

Un generador con excitación en derivación es una máquina cuyo devanado de campo en derivación está conectado en paralelo a las terminales de la armadura, de modo que el generador puede ser autoexcitado.

La ventaja principal de esta conexión es que elimina la necesidad de una fuente externa de excitación. ¿Cómo se logra la autoexcitación? Cuando se pone en marcha un generador en derivación, se induce un pequeño voltaje en la armadura, producido por el flujo remanente en los polos. Este voltaje produce una pequeña corriente de excitación I en el campo en derivación. La pequeña fmm resultante actúa en la misma dirección que el flujo remanente, y hace que el flujo por polo aumente. El flujo incrementado aumenta Ex, el cual incrementa I, ésta aumenta aún más el flujo, el cual incrementa aún más Ex, y así sucesivamente. Este incremento progresivo continúa hasta que Eo alcanza un valor máximo determinado por la resistencia del campo y el grado de saturación.



 
II.- CONTROL DE VOLTAJE DE UN GENERADOR DE DERIVACIÓN

                Es fácil controlar el voltaje inducido de un generador con excitación en derivación. Simplemente variamos la corriente de excitación mediante un reóstato conectado en serie al campo en derivación.

                Para entender cómo varía el voltaje de salida, suponga que Eo es de 120 V cuando el contacto móvil p  está en centro del reóstato. Si movemos el contacto hacia el extremo m, la resistencia Ro entre los puntos p y b disminuye, lo que provoca que la corriente de excitación aumente. Esto incrementa el flujo y, por consiguiente, el voltaje inducido Eo. Por otra parte, si movemos el contacto hacia el extremo n, R aumenta, la corriente de excitación disminuye, el flujo disminuye y de esa manera E disminuirá.

Podemos determinar el valor sin carga de Eo si conocemos la curva de saturación del generador y la resistencia total R del circuito de campo en derivación entre los puntos p y b. Trazamos una línea recta correspondiente a la pendiente de Rt y la superponemos en la curva de saturación (Fig. 4.21). Esta línea punteada pasa por el origen, y el punto donde corta la  curva da el voltaje inducido.

Por ejemplo, si el campo en derivación tiene una resistencia de 50 Ω y el reóstato se coloca en el extremo m, entonces Rt=50V. La línea correspondiente a Rt  debe pasar por la coordenada E 5 50 V, I = 1 A. Esta línea corta la curva de saturación por donde el voltaje es de 150 V (Fig. 4.21). Ése es el voltaje máximo que el generador en derivación puede producir.

Cambiando la colocación del reóstato, la resistencia total del circuito de campo se incrementa, y hace que Eo disminuya progresivamente. Por ejemplo, si Rt se incrementa a 120 Ω, la línea de la resistencia corta la curva de saturación a un voltaje Eo de 120 V.

Si continuamos elevando R, se alcanzará un valor crítico donde la pendiente de la línea de resistencia es igual a la de la curva de saturación en su región no saturada.
Cuando se alcanza esta resistencia, el voltaje inducido cae repentinamente a cero y permanecerá así con cualquier R mayor que este valor crítico.


III.- CIRCUITO EQUIVALENTE

Hemos visto que el devanado de la armadura contiene un juego idéntico de bobinas, las cuales poseen cierta resistencia. La resistencia total de la armadura R es la que existe entre las terminales de la armadura cuando la máquina está detenida, y se mide en la superficie del conmutador entre aquellos segmentos que quedan debajo de las escobillas (1) y (2). La resistencia casi siempre es muy pequeña, con frecuencia de menos de un centésimo de ohm. Su valor depende principalmente de la potencia y el voltaje del generador. Para simplificar el circuito del generador, podemos representar R como si estuviera en serie con una de las escobillas. Si la máquina tiene interpolos, la resistencia de estos devanados está incluida en Ro.
Por lo tanto, el circuito equivalente de un generador se compone de una resistencia Ro en serie con un voltaje Eo. Éste es el voltaje inducido en los conductores rotatorios. Las terminales 1, 2 son las terminales externas de la armadura de la máquina, y F1, F2 son las terminales del devanado de campo. Con este circuito, a continuación estudiaremos los tipos más comunes de generadores de corriente directa y su comportamiento bajo carga.




Bibliografía:

Máquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia  Theodore Wildi




No hay comentarios:

Publicar un comentario