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GENERADORERS DE CORRIENTE CONTINUA (DÍNAMOS) DÍNAMOS DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE Suponiendo que el flujo de una dínamo con excitación independiente se mantienen constante y que girando a 1200 r.p.m. produce una f.e.m. de 45 V, calcule la f.e.m. que se produce si la velocidad de giro del inducido inducido (a) aumenta a 2000 r.p.m. y (b) disminuye a 1000 r.p.m. Sol: (a) 75 V, (b) 37.5 V . PROBLEMA 2. (figura 1) Una dínamo con excitación independiente tiene en vacío una tensión en bornes de 120 V. La resistencia del inducido es de 5 Ω y la del devanado de conmutación es de 3 Ω, además, cuando la dinamo está cargada, la caída de tensión tensión en las escobillas escobillas es de 1 V. Calcule: Calcule: (a) la tensión tensión en bornes cuando la dínamo entrega 1 A, (b) y cuando entrega 5 A. Sol: (a) 112 V, (b) 78 V. PROBLEMA 3. Una dínamo con excitación independiente y sin polos de conmutación tiene una tensión en borne en vacío vacío de 150 V, y cuando cuando entrega 10 figura 1 A la tensión en borne baja a 145 V. Calcule la resistencia del devanado inducido. Sol: r = 0.5 Ω . PROBLEMA 4. La dínamo de excitación independiente de la figura 2, tiene tiene las siguie siguient ntes es caract caracterí erísti sticas cas:: 10 kW, 125 V, resis resisten tencia cia del devanado inducido 0,06 Ω y resistencia del devanado de conmutación 0,04 Ω. Calc Calcul ular ar:: a) El valo valorr de la f.e.m f.e.m.. gene genera rada da a plen plenaa carg carga, a, considerando la caída de tensión correspondiente al contacto de cada esco escobi billllaa con con el cole colect ctor or de 1 V, b) Pote Potenc ncia ia tota totall prod produc ucid idaa por por el inducido, c) Potencia perdida por el inducido, polos de conmutación y escobillas. Sol: a) 135 V, b) 10800 w, c) P cu = 800 w PROBLEMA 5. Una dínamo de excitación independiente tiene una tensión en bornes de 240 V y está conectada a una carga de resistencia 10 Ω. La resistencia del devanado inducido es de 0,1 Ω y no tiene devanado de conmutación. La caída de tensión en el contacto de escobilla con el colector es de 1 V. Calcular: a) Intensidad de corriente de carga, b) valor de la f.e.m. generada en el inducido. Sol: a) 24 A b) 244,4 V. PROBLEMA 6. Una dínamo de excitación independiente tiene en vacío una tensión en bornes de 230 V. Las resistencias de los devanados con la máquina en funcionamiento son: resistencia de inducido 1,2 Ω; resistencia del devanado de conmutación 0,9 Ω. La caída de tensión por contacto de escobilla con colector es de 1 V y la velocidad de giro de la máquina 1500 r.pm. Calcular: a) Tensión en bornes cuando suministra 5 V, b) Valor de la f.e.m. cuando la velocidad es de 1000 r.p.m. Sol: a) 217,5 V, b) 153,3 V. PROBLEMA 7. Un generador de excitación independiente tiene en vacío una tensión en bornes de 240 V cuando circula por el devanado inductor una corriente de intensidad 2 A y el inducido gira a 1500 r.p.m. Considerando que el flujo polar es directamente proporcional a la intensidad de excitación y que la máquina funciona con el circuito magnético no saturado, calcular: a) La f.e.m. generada en el inducido cuando cuando la intensidad intensidad de excitación excitación aumenta aumenta a 2,5 A. b) La f.e.m. f.e.m. generada generada en el inducido inducido cuando cuando la intensidad de excitación se mantiene en 2,5 A y la velocidad se reduce a 1300 r.p.m.. Sol: 300 V, b) 260 V PROBLEMA 1.
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DÍNAMOS DE EXCITACIÓN DERIVACIÓN O
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SHUNT
La figura 3 muestra una dínamo “derivación” de 5 kW, 220 V y 1500 r.p.m. Si la resistencia en el devanado de excitación de 100 Ω, la resistencia del inducido es 3 Ω, la de bobina de conmutación es 1 Ω, y la caída de tensión en la escobilla es de 1.5 V, calcule, para cuando la dínamo funciona a plena carga: (a) la intensidad de la corriente de carga, (b) la intensidad de la corriente de excitación, (c) la intensidad de la corriente del inducido, (d) la f.e.m. en el inducido, (e) la potencia eléctrica total y (f) la potencia perdida en los devanados y en los contactos de las escobillas. Sol: (a) 22.7 A, (b) 2.2 A, (c) 24.9 A, (d) 322.6 V, (e) P T = 8 kW, (f) PCu = 3 kW. PROBLEMA 9. Una dínamo derivación tiene una tensión en bornes de 180 V cuando está conectada a una resistencia de carga de 10 Ω. La resistencia del inducido y de las bobinas de conmutación es 0.3 Ω, mientras que la resistencia del devanado de derivación es 120 Ω y la caída de tensión en la escobilla es 0.5 V. Calcule: (a) La intensidad de la corriente por la carga, por el inductor y por el inducido, (b) la f.e.m. generada por el inducido, (c) la potencia eléctrica total, la potencia perdida por los devanados y las escobillas y la potencia útil. Sol: (a) 18, 19.5 y 1.5 A, (b) 187 V, (c) P T = 3.64 kW, PCu = 403 W, P U = 3.24 kW. PROBLEMA 10. Una dínamo derivación de 50 kW, 250 V, 1150 r.p.m. tiene una resistencia en el circuito de excitación de 62,5 Ω, con una resistencia de inducido y devanado de conmutación de 0,025 Ω. La caída de tensión por contacto de escobilla con colector de 1,5 V. Calcular cuando la máquina funciona a plena carga: a) Intensidad de corriente de carga, b) Intensidad de corriente de excitación, c) Intensidad de corriente de inducido, d) Valor de la f.e.m. generada en el inducido, e) Potencia eléctrica total f) Potencia perdida por efecto Joule en los devanados y contacto de escobillas en el colector. Sol: a) 200 A, b) 4 A, c) 204 A, d) 258,1 V, e) 52652,4 W, f) 2652,4 W. PROBLEMA 11. Una dínamo derivación tiene una tensión en bornes de 250 V cuando esta conectada a una carga de 5 Ω. La resistencia del devanado inducido y del devanado de los polos auxiliares de conmutación es de 0,1 Ω. La resistencia del devanado derivación es de 100 Ω y se considera una caída de tensión en el contacto de cada escobilla con el colector de 1 V. Calcular: a) La intensidad de corriente por la carga, por el inductor y por el inducido, b) La f.e.m. generada en el inducido, c) La potencia eléctrica total, potencia perdida en los devanados y escobillas y potencia útil. Sol: a) I = 50 A, I d = 2,5 A, Ii = 52,5 A; b) 257,25 V; c) P t = 13, 506 kW, Pcu = 1,006 kW, Pu = 12,5 kW. PROBLEMA 12. Una dínamo derivación de 6 kW, 120 V, resistencia de inducido 0,06 Ω, resistencia del devanado de los polos de conmutación 0,04 Ω, resistencia del circuito derivación 60 Ω y caída de tensión en cada escobilla 1 V, funciona a plena carga. Calcular: a) Intensidad de inducido, b) valor de la f.e.m. Sol: a) 52 A; b) 127,2 V. PROBLEMA 13. La f.e.m. de un generador de excitación derivación es igual a 200 V, la intensidad de corriente de carga es de 16 A, la resistencia del devanado del inducido es de 0,36 Ω, y la intensidad de corriente en el devanado de excitación es de 2,2 A. La máquina no tiene devanado auxiliar de conmutación y se considera la caída de tensión por contacto de escobilla con colector de 1 V. Calcular: a) Tensión en bornes de la máquina, b) Resistencia del devanado de excitación. Sol: a) 191,45 V, b) 87,02 Ω. PROBLEMA 8.
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DÍNAMOS DE EXCITACIÓN SERIE Una dínamo serie genera una f.e.m. de 400 V. La resistencia del inducido es 2 Ω, la del devanado auxiliar de conmutación es 0.5 Ω y la del bobinado inductor es 1.2 Ω. Si la dínamo se conecta a una instalación que presenta una resistencia de carga de 10 Ω y considerando que la caída de tensión en el contacto de la escobilla es de 1 V, calcule: (a) La tensión en bornes, (b) la intensidad de la corriente que pasa por la carga, (c) la potencia eléctrica total, útil y las perdidas en los devanados y en los contactos de las escobillas. Sol: (a) 290 V, (b) 29 A, (c) PU = 8.4 kW, PT = 11.6 kW, PCu = 3.2 kW. PROBLEMA 15. (figura 4) Se tiene una dínamo serie de 5 kW y 100 V a 1500 r.p.m. La resistencia de inducido es de 0.2 Ω, la del devanado de excitación de 0.3 Ω y el devanado de conmutación de 0.1 Ω. Además, la caída de tensión en los contactos de las escobillas es de 0.75 V. Calcule, para cuando el generador funciona a plena carga : (a) la intensidad de la corriente en el inducido, (b) el valor de la f.e.m., (c) la potencia total producida y (d) la pérdida de potencia en los devanados y las escobillas. Sol: (a) 50 A, (b) 131.5 V, (c) 6.575 kW, (d) 1.575 kW. PROBLEMA 16. Una dínamo serie de 9 kW, 125 V, 1150 r.p.m. tiene una resistencia de inducido y polos de conmutación de 0,1 Ω y una resistencia del devanado de excitación de 0,05 Ω con la máquina en marcha normal. La caída de tensión por contacto de escobilla con colector es de 1 V. Calcular cuando la máquina funciona a plena cargo: a) la intensidad de corriente del inducido; b) el valor de la f.e.m. ; c) potencia eléctrica total producida, d) potencia perdida por efecto Joule en los devanados y en las escobillas. Sol: a) 72 A; b) 137,8 V; c) 9921,6 w; d) 921,6 w. PROBLEMA 17. Una dínamo serie de 5 kW, 125 V, tiene una resistencia de inducido de 0,04 Ω y de devanado de conmutación 0,06 Ω. La resistencia del devanado serie es de 0,05 Ω y la caída de tensión por contacto de escobilla con colector 1 V. Calcular la f.e.m. a plena carga. Sol: 135 V. PROBLEMA 18. En el devanado inducido de una dínamo serie se genera una f.e.m. de 520 V. Sabiendo que la resistencia de inducido y devanado de conmutación es 0,15 Ω; la resistencia del devanado inductor 0,05 Ω. Calcular, cuando se conecta a una resistencia exterior de 19,8 Ω y se desprecia la caída de tensión por contacto de escobilla con colector: a) La intensidad que suministra la dínamo; b) Tensión en bornes, c) Potencia útil. Sol: a) 26 A; b) 514,8 V; c) 13,38 kW. PROBLEMA 19. Una dínamo serie genera una f.e.m. de 452 V. La reistencia del inducido es de 0,1 Ω; la resistencia del devanado auxiliar de conmutación es de 0,04 Ω y la del devanado inductor 0,06 Ω. A los bornes de la máquina ésta conectada una carga de resistencia 8,8 Ω. Calcular, considerando una caída de tensión por contacto de escobilla con colector de 1 V: a) Tensión en bornes de la máquina, b) Potencia eléctrica total, potencia útil y potencia perdida por efecto Joule en los devanados y contacto de escobillas con colector. PROBLEMA 14.
Sol:
W.
a) 440 V; b) P t = 22,6 kW, Pu = 22 kW, Pcu = 600
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DÍNAMOS DE EXCITACIÓN COMPUESTA O COMPUND La dínamo de excitación compuesta larga de 100 kW, 250 V, 1450 r.p.m., de la figura 5 presenta una resistencia de inducido de 0,03 Ω, de devanado auxiliar de conmutación 0,01 Ω, de devanado de excitación serie 0,02 Ω y de devanado de excitación derivación 100 Ω. Se considera la caída de tensión por contacto de escobilla con colector de 1 V. Calcular cuando la máquina funciona a plena carga: a) Intensidad que suministra la carga. b) Intensidad en el inducido. C) Valor de la f.e.m. d) Potencia eléctrica total. d) Pérdida de potencia por efecto Joule en los devanados y en las escobillas. Sol: a) 400 A, b) 402,5 A, c) 276,15 V, d) 111150,37 W, e) 11150,37 W. PROBLEMA 20.
PROBLEMA 21.
Una dínamo de excitación compuesta larga de 30 kW, 220 V, tiene una resistencia de inducido y polos de conmutación de 0,1 Ω, de excitación serie 0,04 Ω y e devanado de excitación derivación 110 Ω. Se considera una caída de tensión por contacto de escobilla con colector de 1 V. Calcular cuando funciona a plena carga: a) Intensidad de corriente de inducido. b) Valor de la f.e.m. Sol: a) 138,36 A, b) 241,37 V. Una dínamo de excitación compuesta corta genera en el devanado inducido una f.e.m. de 316 V y suministra a la carga una corriente de intensidad 24 A. La intensidad en el devanado derivación es 2 A. La resistencia del devanado inducido y del devanado auxiliar de conmutación es de 0,1 Ω. La resistencia del devanado serie es de 0,08 Ω y se considera una caída de tensión por contacto con escobilla con colector de 1,2 V. Calcular: a) Intensidad de corriente en el inducido. b) Valor de la tensión en bornes. Sol: a) 26 A, b) 309,08 V. PROBLEMA 22.
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