República Bolivariana de VenezuelaInstituto Universitario Politécnico

“Santiago Mariño”Cátedra: Máquinas Eléctricas

Escuela: Eléctrica

Facilitadora:Ranielina Rondón

Alumna:Desireé RodríguezC.I: 17.971.638.

GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

PROCESO DE FORMACION DE TENSIÓN EN UN GENERADOR EN DERIVACIÓN

GENERADOR DE CORRIENTE CONTÍNUA EN DERIVACIÓN

Este es un tipo de generador que provee su propia corriente de campo, conectando el campo directamente a sus terminales, tal y como se observa en la figura Circuito equivalente de un generador

dc en derivación

Según la ley de Kirchhoff:

Este tipo de generador tiene una clara ventaja sobre al ya estudiado. Pero si no tiene alimentación externa para su excitación ¿de donde sale el flujo eléctrico inicial para arrancar cuando se energiza?

Formación del voltaje en un generador en derivación: Supongamos que el generador de la gráfica circuital anterior, no se le conecta carga y que el motor primario comienza a mover su eje.¿Cómo aparece el voltaje inicial en los terminales de la máquina? Pues ahí la importancia de la teoría ferromagnética (histéresis)

El voltaje dependerá directamente de un flujo residual en los polos el cual viene dado por:

Este voltaje es sumamente pequeño pero existe y aparece en los terminales del generador (puede ser un volt o dos). Cuando este voltaje aparece en los terminales del generador, produce una corriente que fluye en la bobina del campo del generador

Esta corriente produce una fuerza magnetomotriz en los polos, el cual incrementa el flujo y este a la vez incrementa y por tanto aumenta si

Para comprender más el comportamiento de este generador, analicemos la gráfica siguiente, en el cual se muestra la saturación magnética en la cara de los polos, ello es lo que limita la tensión en los bornes del generador La constitución de IF y EA no se hace en forma rápida, mas bien se hace a través de varios pasos, según se ve en la siguiente gráfica:

Aumento del voltaje en el arranque de un generador dc en derivación

Existen algunos problemas cuando un generador en derivación se pone en marcha y no se forma el voltaje residual

1.-Posibilidad de que no haya flujo magnético residual entonces en este caso la solución es desconectar el campo del circuito del inducido y conectarlo directamente a una fuente de corriente continúa. Este proceso se denomina como “Centello del Campo”2.- La dirección de rotación del generador pudo haber sido invertida y/o las conexiones del campo pueden haber sido invertidas. La solución: corregir la polaridad correspondiente y si no se logra, proceder con el Centello del Campo

3.- La resistencia del campo se puede ajustar a un valor mayor que la resistencia crítica

Para entender este paso analicemos la siguiente gráfica:

Efecto de la resistencia del campo en derivación sobre el voltaje en los

terminales de un generador en vacío

( resistencia critica), entonces el volteje del generador nuca se elevara

R2, se denomina resistencia crítica donde la línea es aproximadamente paralela a la curva de magnetización. Si Rf excede a R2 como es el caso de R3, no habrá formación de voltaje, la solución es reducir Rf Cuanto más baja sea la velocidad del eje, mas baja será la resistencia crítica, puesto que el voltaje de la curva de magnetización varía como función de la velocidad.

Característica terminal de un generador de corriente continua en derivación

Si observamos el circuito de la figura anterior se tendrá que: Si la carga aumenta →IL↑→IA↑=IL↑+If Si IA↑→RAIA↑→VT↓=EA-RAIA↑ Si VT↓→If↓→Ф↓→EA↓ lo que indica que VT↓=EA↓-RAIA↑ Esto lo veremos mejor en la siguiente gráfica:

En conclusión la caída de voltaje es menor en éste generador que en el de excitación en serie. Aparentemente podíamos decir que la tensión de salida tendería a disminuir en forma progresiva hasta un valor mínimo

Control de voltaje del generador de corriente continua en derivación

Existen dos formas para controlar el voltaje de un generador en derivación

1.- Cambio de la velocidad ωm del eje del generador

2.- Cambio de resistencia de campo Rf del generador para así modificar la corriente de campo If

El más aceptable es el cambio de la resistencia de campo

Características de los terminales de un generador

dc en derivación

ANÁLISIS GRÁFICO DE LOS GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA EN DERIVACIÓN

El análisis gráfico para este tipo de generador es más complicado que el de excitación en serie. Ello motivado a que la corriente de campo depende directamente de su propio voltaje de salida. El análisis se hace sin la reacción de inducido y posteriormente se incluye este efecto. En la gráfica siguiente se hace un análisis de su comportamiento, en base a la recta de carga

sin reacción de inducido

Análisis gráfico de un generador dc en derivación, con devanados de

compensación

En vacío VT≅EA, cuando IARA=0 de VT=EA-IARA; VT=EA=IARA

Análisis gráfico de un generador dc en derivación del inducido

En vacío VT≅EA, con carga y reacción de inducido se tendrá EA=VT+IARA, se originará una fuerza magnetomotriz, ver la grafica:

ANÁLISIS GRÁFICO DE LOS GENERADORES COMPUESTOS DIFERENCIAL

GENERADOR DE CORRIENTE CONTÍNUA COMPUESTO DIFERENCIAL En un generador con ambos campos, en derivación y en serie. Pero en la cual las fuerzas magnetomotrices se restan. Observemos el siguiente circuito:

Circuito equivalente de un generador de compuesto diferencial con conexión en derivación larga

La circulación de la corriente IA, fluye hacia afuera, mientras que If fluye hacia adentro.

Características terminales de un generador de corriente continúa compuesto diferencial

El efecto es el mismo que el generador compuesto acumulativo.

1.- Cuando IA↑→IARA+RS↑→VT↓→VT↓=EA-IARA+RS↑

2.- Cuando IA↑, la fuerza magnetomotriz del campo en serie se aumenta (NSEIA)↑ ello produce una disminución en el flujo total del generador, lo que implica que EA↓=KФ↓ω→VT↓

Los dos efector hacen que VT↓→RL↑→IL↑

Características de los terminales de un generador de compuesto diferencial

Análisis gráfico de un generador de corriente continúa compuesto diferencial

Las características de este generador se pueden determinar de la misma forma que se realiza para el compuesto acumulativo.

Análisis gráfico de un generador dc compuesto

GENERADOR DE CORRIENTE CONTÍNUA COMPUESTO ACUMULATIVO

Es un generador con ambos campos, tanto en serie como en derivación. Conectados de tal forma que la fuerza magnetomotriz de los dos campos se suman. Esto lo podemos observar en el siguiente circuito:

Circuito con derivación larga

Circuito equivalente de un generador de compuesto acumulativo con conexión en derivación larga

Donde es la fuerza magnetomotriz del campo en derivación Es la fuerza magnetomotriz del campo en serie Es la fuerza magnetomotriz de reacción del inducido Las fuerzas magnetomotrices generadas son positivas La corriente equivalente del campo se puede expresar por la siguiente formula:

Circuito con derivación corta

Circuito equivalente de un generador de compuesto acumulativo conectado en

derivación corta

Características terminales de un generador de corriente continúa compuesto acumulativo

Para entender su comportamiento lo analizaremos, con carga VT efectiva

Si IL↑→IA↑=IF+IL↑, en este momento ocurre lo siguiente en el generador.

1. Si IA↑→IARA+RS↑→VT↓=EA-IARA+RS↑2. Si IA↑→la fuerza magnetomotriz del campo

en serie ↑ = ↑, entonces ↑ ↑ y

EA↑→VT↑=EA↑-IARA+RS se eleva. En conclusión estos dos fenómenos se oponen entre sí, mientras en uno VT↑, el otro lo disminuye VT↓

La duda se despeja en el siguiente análisis:1.- Pocas espiras en serie ( pequeño). Si hay pocas espiras en serie, el efecto de la caída de voltaje se dificulta. El voltaje disminuye, tal como el generador en derivación. Este tipo de comportamiento se denomina “parcialmente compuesto”

2.-Más espiras en serie ( mayor), sucede que al comienzo el efecto de fortalecimiento predomina y la tensión en los bornes sube con la carga. En este generador, la tensión de los bornes se eleva primero y luego disminuye, en tanto que la carga aumenta. Si VT en vacío es igual a plana carga, el generador se denomina “normalmente compuesto”

3.Más espiras en serie ( grande). Si todavía se agregan más espiras en serie al generador, el efecto es mayor antes que el efecto resistivo se imponga. El resultado es una característica con la tensión en los bornes a plena carga realmente más alta que la misma tensión en vacío, y el generador se denomina “hipercompuesto”

Características en terminales de generadores de compuestos acumulativos

Control de voltaje de los generadores de corriente continúa compuesto acumulativo

Son los mismos que el generador en derivación 1.- Cambio de velocidad de rotación. Si ω↑→EA↑=KФω↑→VT↑=EA↑-IARA+RS

2.- Variación de la corriente de campo (IF). Si Rf↓→If↑, con If↑=VTRf↓→ ↑

→Ф↑→EA↑=KФ↑ω→VT↑

Análisis gráficos del generador de corriente continúa compuesto acumulativo

Para entender esto analizaremos las siguientes ecuaciones y posteriormente las gráficas.Corriente de campo en derivación equivalente

Corriente de campo efectiva

La corriente equivalente representa un lado horizontal a la izquierda y/o a la derecha de la línea de la resistencia de campo

La caída resistiva , corresponde a un lado paralelo al eje de los terminales (EA,Lf) Para encontrar el voltaje de salida en una carga dada, hay que determinar el tamaño del triangulo y el punto donde encaja exactamente, entre las líneas de corriente de campo y la curva de magnetización.

Análisis gráfico de un generador dc compuesto acumulativo

FLUJO DE POTENCIA Y PÉRDIDAS EN LOS GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA

Los generadores de corriente continúa toman potencia mecánica y producen potencia eléctrica. Los motores de corriente continúa toman potencia eléctrica y producen potencia mecánica.

En cualquiera de los dos casos no toda la potencia que entra a la máquina aparece en forma útil en el otro extremo. Generalmente existen una serie de pérdidas por el proceso. El rendimiento máximo de una máquina de corriente continúa se define como:η=PsalidaPentradax100=Pentrada-PsalidaPentradax100

Psalida=Pentrada-Pérdidas

Pérdidas en la máquina de corriente continúa:

1. Pérdidas eléctricas o del cobre I2R2. Pérdidas en las escobillas3. Pérdidas en el núcleo 4. Pérdidas mecánicas5. Pérdidas diversas

Las pérdidas eléctricas o del cobre. Son las pérdidas que ocurren en el inducido y en los embobinados del campo.

Pérdidas en el inducido PA=IA2RAPérdidas en el campo Pf=If2RfPérdidas en las escobillas. Son las causadas por el contacto potencial en las escobillas de la máquina.

PBD=VBDIAVBD= caída de voltaje en las escobillas IA= corriente de armaduraEl valor está considerado entre (2volts)Pérdidas en el núcleo. ≅B2 Son las ocasionadas por histéresis y corrientes parásitas que ocurren en el metal del motor.Pérdidas diversas. Son las asociadas a los efectos mecánicos. Hay dos tipos de éstas pérdidas. Por fricción y por fricción con el airePérdidas diversas o Pérdidas misceláneas. Son aquellas que no corresponden a ninguna de las anteriores. Se toman con 1% de plena carga

Diagrama de flujo de potencia

Las pérdidas son una de las técnicas para explicar el diagrama de flujo de potencia

DIAGRAMA DE FLUJO DE POTENCIA DE UN GENERADOR

DIAGRAMA DE FLUJO DE POTENCIA DE UN MOTOR

BIBLIOGRAFIA https://docs.google.com/document/d/

1xFAdOR7ojhsLLrgu8G_UNsA4l5CXMsCUg42EOylPKuQ/edit?hl=es&pli=1