Resumen. En está práctica veremos como funciona un generador excitado por separado en la primera parte y en la segunda auto excitado en paralelo con carga. En este caso en la carga se utilizaran focos incandescentes que se irán encendiendo para ver como cambia el voltaje y la corriente tanto de armadura como de campo en el generador.
Introducción. Los generadores de CD son maquinas de CD que se utilizan como generador. No hay diferencias reales entre un generador y un motor excepto en la dirección del flujo de potencia. Hay cinco tipos principales de generadores de CD, que se clasifican de acuerdo con la forma en que se produce su flujo de campo a) Generador de excitación separada, b) generador de derivación, c) generador en serie, d) generador compuesto acumulativo y e) generador compuesto diferencial. Estos tipos de generadores de CD difieren en sus características en las terminales (voltaje-corriente), y por lo tanto en las aplicaciones para las cuales son adecuados. Se compraran entre sí por su voltaje, potencia nominal, eficiencia y regulación de voltaje. Todos los generadores son accionados por una fuente de potencia mecánica, que normalmente se llama motor primario del generador. El motor primario de un generador de CD puede ser una turbina de vapor, un motor diesel o incluso un motor eléctrico. En razón de que la velocidad del motor principal afecta el voltaje de saluda de un generador y de que los motores principales pueden variar dentro de un amplio intervalo dentro de su característica de salida en diferentes generadores suponiendo que los motores primario tienen una velocidad constante. Los generadores de CD son bastante raros en los sistemas de potencia modernos. Incluso en los sistemas de potencia de CD de los automóviles se utilizan generadores de CD con rectificadores para producir una potencia de CD. No obstante, han mostrado un renacimiento limitado en los últimos años como fuentes de potencia en las torres independientes para teléfonos celulares.
Desarrollo. Un generador de CD de excitación separada es aquel cuya corriente de campo la suministra una fuente de voltaje de CD externa separada. El Voltaje VT representa el voltaje real medido en las terminales del generador y la corriente IL representa la corriente que fluye en las líneas conectadas a las terminales. El voltaje interno generado es EA y la corriente del inducido es IA. Es claro que en un generador de excitación separada la corriente del inducido es igual a la corriente de línea IA=IL. En este tipo de generador, la corriente inductora se obtiene de una fuente de c.c. externa a la máquina. Es el tipo de excitación más antiguo y hoy se emplea únicamente en casos muy especiales. El esquema básico de conexiones es el que se indica en la Figura 1, donde se ha dispuesto de un reóstato en serie con el inductor para regular la corriente de excitación.
Fig.1 Esquema basico de conexión. Para determinar la curva de vacío se hace girar el rotor a velocidad constante, manteniendo desconectada la carga. La corriente de excitación se va aumentando gradualmente desde cero hasta el valor máximo permitido, anotando simultáneamente la f.e.m. generada E, que se mide con ayuda de un voltímetro. AI representar la relación E = f(I e) se obtiene la rama ascendente A de la curva de la Figura 2. Se repiten luego las medidas disminuyendo la corriente I, hasta llegar a cero y al dibujar la curva E = f(I e) se obtiene la rama descendente B de la Figura 2. La diferencia entre ambas ramas se debe a la histéresis de los polos.
Fig. 2 Curva de vacío de un generador de CD.
Un generador de CD en derivación es aquel que suministra su propia corriente de campo conectando su campo directamente a los terminales de la maquina. La corriente del inducido de la maquina alimenta tanto el circuito de campo como a la carga conectada a la maquina. IA= IF+IL. Es te tipo de generador tiene una clara ventaja sobre el generador de CD de excitación separada porque no requiere fuente externa alguna para el circuito de campo. La clave para entender el análisis grafico de los generadores en derivación es recordar la ley de voltajes de Kirchhoff, la diferencia entre el voltaje interno generado y el voltaje en las terminales corresponde a la caída IA RA en la maquina. Las líneas de todos los valores posibles de EA es la curva de magnetización y la línea de todos los voltajes posibles en los terminales es la línea de resistencia. Por tanto para encontrar el voltaje en los terminales para una carga dada, es necesario determinar la caída IARA y localizar el lugar de la grafica donde la caída encaja exactamente entre la línea EA y la línea VT.
Fig. 3 Características de los terminales de un generador CD en derivación.
Procedimiento. En la primera parte de la practica conectamos el circuito de la Figura 4 y dejando las RPM como constante vamos tomando mediciones de voltaje, corriente de campo y corriente de armadura, las cargas resistivas se encendían de forma variada a veces 1 después 2 seguidas y así consecutivamente. En la segunda parte ahora se conecta como la Figura 5 e igual se dejan las RPM como constante y se miden los mismos valores con las mismas cargas resistivas. Después en esa misma conexión ya con todas las cargas conectadas, empezábamos a quitarlas para observarlo en forma inversa.
Resultados. Excitado por separado: n (rpm)
If(amps)
Ia(amps)
V(Volts)
1100 1100 1100 1100 1100 1100
1.2 1.1 1.1 1.1 1.1 0.9
0 2.2 3.9 5.6 8 8.8
250 240 232.7 225.1 212.6 209
255 250 245 240 ) s 235 t l o230 V ( V225
220 215 210 205 0
2
4
6
Ia (Amp.)
8
10
Excitado en derivación: n (rpm)
If(amps)
Ia(amps)
V(Volts)
1100 1100 1100 1100 1100 1100
1 0.7 0.6 0.6 0.5 0.4
0 2 3.6 5.9 7.9 9.4
251.9 224.22 211.3 191.7 172 151.6
300 250 ) 200 s t l o150 V ( V100
50 0 0
5
10
Ia (Amp.)
n (rpm)
If(amps)
Ia(amps)
V(Volts)
1100 1100 1100 1100 1100 1100
0.5 0.5 0.4 0.6 0.5 0.7
9.4 8.4 7.1 5.2 2.7 0
150.7 163.7 175.9 200.4 220.7 234.7
250 200 ) s t 150 l o V ( 100 V
50 0 0
2
4
6
Ia (Amp.)
8
10
Conclusiones. En base a los resultados en el primer caso al tener conectada una fuente de alimentación externa el voltaje total no sufre mucho cambio a pesar de la corriente de armadura, ya que la corriente de campo se mantiene fija. En el segundo el voltaje total si sufre gran perdida y la corriente de armadura aumenta en un valor mas grande mientras que la corriente de campo disminuye.
Bibliografía. Máquinas Eléctricas 5ta. Edición – Stephen J. Chapman. Máquinas Eléctricas 5ta. Edición – Jesús Fraile Mora.
