Generadores de Corriente Continua

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Detalles de conexiones y características de los generadores de Corriente Continua

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INTRODUCCION

Los generadores de corriente continua, tambin llamados dinamos, son las mismas mquinas que transforman la energa mecnica en energa elctrica en forma de corriente continua aprovechando el fenmeno de induccin electromagntica. No existe diferencia real entre un generador y un motor, a excepcin del sentido de flujo de potencia. Los generadores de cc se clasifican de acuerdo con la forma en que se provee el flujo de campo, y stos son de excitacin independiente, derivacin, serie, excitacin compuesta acumulativa y compuesta diferencial, y adems difieren de sus caractersticas terminales (voltaje, corriente) y por lo tanto en el tipo de utilizacin. En el presente informe se abordara teora relacionada con este tipo de mquinas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Los generadores de corriente continua funcionan parecido a los motores de corriente continua. En general, los motores de corriente continua son similares en su construccin a los generadores. De hecho podran describirse como generadores que funcionan al revs. Los generadores son mquinas que convierten la energa mecnica en elctrica se le denomina tambin alternador o dnamo.

Su funcionamiento constituye una aplicacin directa de la ley de induccin de Faraday. En forma esquemtica El generador est construido a partir de una bobina que gira en el campo magntico. De esta manera, una fuerza electromotriz se establece sobre la bobina como consecuencia de las variaciones del flujo mientras que gira.

Al lado izquierdo se muestra cmo funciona el generador, usando una espira que gira en el campo magntico de un imn permanente. Los lados de la espira son pintados con diferentes colores para poder distinguirlos cuando la espira gira. Aplicando la ley de Faraday, y con la ayuda de la ley de Lenz, se puede entender que en los extremos de la espira se induce una f.e.m. cuya amplitud y signo cambia segn gira la espira. Lo que queda claro es que el alambre que queda a la derecha ser siempre el lado positivo.

Para aprovechar la fem as generada debe implementarse unos contactos mviles que conmutan automticamente los terminales dela bobina mientras que sta gira. Esta parte del generador recibe el nombre de conmutador, y est formado por unas pistas de cobre llamadas delgas, donde se conectan los extremos de la bobina, y las escobillas que recoge la f.e.m. de la bobina para entregarlas a los contactos externos o bornes del generador.

Lamentablemente, un generador como el de la ilustracin tiene muchos inconvenientes. Para empezar, por tener una sola espira la tensin sera muy pequea pero, ms importante, la tensin generada tendra variaciones muy pronunciadas. Adems, por tener un entrehierro muy grande, el campo magntico en el lugar donde gira la bobina sera menor que el disponible en los imanes. Por todas esas razones, el inducido del generador se construye usando muchas bobinas, cada una de las cuales tiene un nmero considerable de espiras y todas ellas se arrollan sobre un ncleo de hierro como se muestra en la Figura.

Un generador es una mquina elctrica que produce energa elctrica en forma de corriente continua aprovechando el fenmeno de induccin electromagntica. Para ello est dotada de un armazn fijo (estator) encargado de crear el campo magntico en cuyo interior gira un cilindro (rotor) donde se crearn las fuerzas electromotrices inducidas.

EstatorConsta de un electroimn encargado de crear el campo magntico fijo conocido por el nombre de inductor.

RotorEs un cilindro donde se enrollan bobinas de cobre, que se hace girar a una cierta velocidad cortando el flujo inductor y que se conoce como inducido.

Durante un semiperiodo se obtiene la misma tensin alterna pero, en el semiperiodo siguiente, se invierte la conexin convirtiendo el semiciclo negativo en positivo.Los generadores de corriente continua funcionan normalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. El potencial ms alto desarrollado para este tipo de generadores suele ser de 1.500 V. En algunas mquinas ms modernas esta inversin se realiza usando aparatos de potencia electrnica, como por ejemplo rectificadores de diodo.

CLASIFICACIONLos generadores de corriente continua se clasifican segn el mtodo que usan para proporcionar corriente de campo que excite los imanes del mismo. En un generador de excitacin independiente el electroimn se excita por una corriente independiente. Un generador de excitado en serie tiene su campo en serie respecto a la armadura. Un generador de excitado en derivacin, tiene su campo conectado en paralelo a la armadura. Un generador de excitado combinado tiene parte de sus campos conectados en serie y parte en paralelo. Los dos ltimos tipos de generadores tienen la ventaja de suministrar un voltaje relativamente constante, bajo cargas elctricas variables. El de excitado en serie se usa sobre todo para suministrar una corriente constante a voltaje variable.

Generador de excitacin independiente:

En este tipo de generador, la tensin en los bornes es casi independiente de la carga de la mquina y de su velocidad, ya que la tensin se puede regular por medio del restato de campo, aunque naturalmente, dentro de ciertos lmites, porque la excitacin del campo inductor no puede aumentar ms all de lo que permite la saturacin.En la Figura se representa el esquema de conexiones completo de un generador de corriente continua con excitacin independiente; se supone que el sentido de giro de la mquina es a derechas lo que, por otro lado, es el que corresponde a casi todas las mquinas motrices. Si hubiere que cambiar el sentido de giro, bastar con cambiar, las conexiones del circuito principal.

Para la puesta en marcha, antes que nada se excita el generador, para lo cual, se realizarn las siguientes maniobras:1. Se intercala todo el restato de campo, pero sin llegar a tocar el borne de cortocircuito.2. Se cierran los interruptores unipolares del circuito de excitacin.Despus, se aumenta de forma gradual la velocidad de la mquina motriz hasta alcanzar la velocidad de rgimen para la que est ajustado el regulador de la mquina motriz. A medida que crece la velocidad, crece tambin la tensin indicada en el voltmetro. Si falta el contador de revoluciones en la mquina motriz, se regular su velocidad por medio del voltmetro, procurando que la tensin quede algo ms baja que la tensin nominal del generador.Ahora ya se puede conectar el generador al circuito exterior; pero hay que distinguir dos casos, segn que las barras estn sin tensin (por ejemplo, si el generador trabaja independientemente) o que las barras estn bajo tensin (por ejemplo, si hay bateras de acumuladores en el circuito exterior).Cuando las barras estn sin tensin, se acopla el generador, cerrando el interruptor general; despus de una manera gradual, se va conectando la carga maniobrando al mismo tiempo el restato de campo, aumentando gradualmente la corriente de excitacin, para mantener, en lo posible, constante la tensin en los bornes del generador.Cuando en la red estn acopladas bateras de acumuladores se cierran primero los interruptores de alimentacin de las bateras, pero el interruptor general del generador, se cerrar solamente cuando ste haya alcanzado una tensin en bornes igual a la tensin de las barras, para lo que ha de disponerse de un segundo voltmetro que mida esta tensin o, por lo menos, proveer al voltmetro del generador, del correspondiente conmutador del voltmetro; si no se tomase sta precaucin, las bateras descargaran sobre el generador el cual, funcionando como motor, tendera a arrastrar a la mquina motriz. Si el generador est provisto de un interruptor automtico de mnima (lo que es conveniente, para evitar que las bateras se descarguen sobre l), es necesario conectarlo antes de la puesta en marcha y desconectarlo cuando la mquina est todava en funcionamiento, antes de la parada de sta.Durante el funcionamiento bajo carga del generador hay que tener en cuenta que cualquier variacin en la carga, conduce a una variacin de la tensin en el generador, que es necesario regular, actuando sobre el restato de campo. Hay que tomar en cuenta que intercalando resistencias en dicho restato, se disminuye la corriente de excitacin, por lo tanto, tambin la tensin en bornes del generador y, como consecuencia se disminuye la corriente principal; eliminando resistencias del restato de campo, se consigue los efectos contrarios.La carga del generador no ha de superar el lmite mximo para el que ha sido construida la mquina; por esta razn, debe instalarse un ampermetro con objeto de vigilar constantemente el estado de carga del generador y, adems, como garanta de que la mquina suministra efectivamente corriente.La parada se efecta con los mismos cuidados prescritos para la puesta en marcha. Es muy peligroso abrir el interruptor general de la mquina cuando sta se encuentra todava en carga, por la elevada extracorriente de ruptura que se producira, lo que ocasionara chispas en el interruptor y en el colector del generador y una brusca variacin de los esfuerzos mecnicos, lo que puede ocasionar grandes averas en los rganos mecnicos.

Generador de excitacin en serie:

El devanado inductor se conecta en serie con el inducido, de tal forma que toda la corriente que el generador suministra a la carga fluye por igual por ambos devanados. Dado que la corriente que atraviesa al devanado inductor es elevada, se construye con pocas espiras de gran seccin. Tiene el inconveniente de no excitarse al trabajar en vaco. As mismo se muestra muy inestable por aumentar la tensin en bornes al hacerlo la carga, por lo que resulta poco til para la generacin de energa elctrica. Para la puesta en marcha es necesario que el circuito exterior est cerrado.

A partir de una tensin mxima, el aumento de intensidad hace decrecer la tensin en bornes. Ello es debido a que la reaccin de ind