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
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