Generadores con excitacin independiente o seprada.

Son

en las que el devanado inductor es alimentado mediante una fuente de alimentacin externa a la mquina, que puede ser, por ejemplo, una batera de acumuladores.

Las

propiedades de los generadores se analizan con la ayuda de las caractersticas que establecen la dependencia entre las magnitudes principales que determinan el funcionamiento de la mquina. Cada uno de los principales tipos de excitacin: independiente, serie, derivacin y compuesto, impone a la mquina caractersticas de funcionamiento distintas, que determinan la clase de servicio al que se adapta cada una de ellas. Hay 4 caractersticas principales:

1. Caracterstica de vaco E = f(Ie), que representa la relacin entre la f.e.m. generada por la dinamo y la corriente de excitacin, cuando la mquina funciona en vaco; es decir, el inducido no alimenta ninguna carga. 2. Caracterstica en carga V = f(Ie), que representa la relacin entre la tensin terminal y la corriente de excitacin para una intensidad de carga I constante. En particular, cuando I es igual a cero se obtiene la curva de vaco. 3. Caracterstica externa V = f(I), que representa la tensin en bornes en funcin de la corriente de carga, para una intensidad de excitacin constante. 4. Caracterstica de regulacin Ie = f(I), que representa la relacin entre la corriente de excitacin y la corriente de carga, para una tensin en bornes constante.

En

este tipo de generador, la corriente inductora se obtiene de una fuente de c.c. externa a la mquina. Es el tipo de excitacin ms antiguo y hoy se emplea nicamente en casos muy especiales. El esquema bsico de conexiones es el que se indica en la Figura 6.22, donde se ha dispuesto de un restato en serie con el inductor para regular la corriente de excitacin.

Para

determinar la curva de vaco se hace girar el rotor a velocidad constante, manteniendo desconectada la carga. La corriente de excitacin se va aumentando gradualmente desde cero hasta el valor mximo permitido, anotando simultneamente la f.e.m. generada E, que se mide con ayuda de un voltmetro.

AI

representar la relacin E = f(Ie) se obtiene la rama ascendente A de la curva de la Figura 6.23. Se repiten luego las medidas disminuyendo la corriente I, hasta llegar a cero y al dibujar la curva E = f(Ie) se obtiene la rama descendente B de la Figura 6.23a. La diferencia entre ambas ramas se debe a la histresis de los polos.

La curva media entre las mismas representa la caracterstica de vaco del generador de c.c. Se observa en esta curva que la mquina produce una f.e.m. ER sin corriente de excitacin (Ie = 0), lo cual se debe al magnetismo remanente que aparece en los polos. Si se tiene en cuenta la ecuacin (6.6), que expresa el valor de la f.e.m. generada, es evidente que para una determinada velocidad de giro, la f.e.m. es proporcional al flujo por polo, y como quiera tambin que la f.m.m. del inductor (A.v/polo) es proporcional a la corriente de excitacin, se comprueba que la forma de la caracterstica de vaco es del mismo tipo que la curva de magnetizacin de los materiales magnticos.

Otro aspecto a considerar en la curva de vaco es que la f.e.m. generada resulta, de acuerdo con (6.6): es decir, la f.e.m. es directamente proporcional al flujo magntico que producen los polos y a la velocidad de rotacin de la mquina. Es por ello que si se considera que la velocidad de giro es diferente, por ejemplo n', la f.e.m. producida para el mismo valor del flujo ser: y al dividir entre s las expresiones (6.34) y (6.35) resulta:

Es decir, para los mismos valores de los flujos, las f.e.m.s. son proporcionales a las velocidades de giro respectivas. Esto significa que si se conoce la curva de vaco de una mquina para una velocidad n, se puede deducir la curva de vaco a otra velocidad n' sin ms que aplicar la ecuacin (6.36). En la Figura 6.23b se muestra esta idea; la curva de vaco de trazo grueso est definida para la velocidad n y se ha deducido la curva de vaco para la velocidad n', de tal manera que E' = E(n'/n) para cada valor de las abscisas.

Para determinar la caracterstica externa de un generador con excitacin independiente habr que conectar la carga; cerrando el interruptor de la Figura 6.22 y variando la misma se representar la relacin V = f(I) cuando se mantiene constante tanto la corriente de excitacin como la velocidad de giro del motor primario. En principio, si no se considera la reaccin del inducido, la f.e.m. generada E ser constante y la variacin de la tensin en bornes con la corriente del inducido vendr expresada por la relacin (6.28), es decir:

donde Ii es la intensidad del inducido y que coincide con la corriente de carga. La expresin anterior representa la ecuacin de una recta. Si se tiene en cuenta la reaccin del inducido, al desplazar las escobillas para obtener una buena conmutacin, aparece una f.m.m. desmagnetizante que acta sobre el valor de la f.e.m. engendrada y cuya magnitud puede ser no lineal con la corriente si la mquina trabaja en la zona de saturacin. En la Figura 6.24 se muestra la caracterstica externa de un generador con excitacin independiente, donde pueden apreciarse cada una de las cadas anteriores.

Se

observa que en la zona normal de trabajo, que llega hasta la corriente asignada, la caracterstica es prcticamente lineal. Hay que hacer notar que si no se considera la reaccin del inducido por estar compensada por los polos auxiliares, hay que introducir en la resistencia Ri de la ecuacin (6.37) la resistencia de estos polos.

El

voltaje en los terminales de un generador c.c. de excitacin separada puede controlarse cambiando el voltaje interno generado EA de la mquina. Segn la ley de voltajes de Kirchhoff VT = EA-IARA, de modo que, si EA se aumenta, VT aumentar y si EA disminuye, VT disminuir. Puesto que el voltaje interno generado EA est dado por la ecuacin EA=K . hay dos formas posibles de controlar el voltaje de este generador:

Cambio de la velocidad de rotacin. Si aumenta, entonces EA=K se incrementa; por tanto,VT = EA |- AR tambin aumenta. 2. Cambio de la corriente de campo. Si RF disminuye, entonces aumenta la corriente de campo (iF = Vp/RF | ). En consecuencia, el flujo 4> en la mquina aumenta. Como el flujo aumenta, EA=K| debe elevarse tambin, de modo que VT = EA | - IARA se incrementa. 1.

En

muchas aplicaciones, el rango de velocidad del motor primario es muy limitado; por tal razn el voltaje en los terminales se controla, cambiando la corriente de campo. En la figura 9-46a se muestra un generador de excitacin separada que opera sobre una carga resistiva. La figura 9-46b muestra el efecto de una disminucin en la resistencia de campo sobre el voltaje en los terminales del generador cuando est operando bajo carga.