Qué es un generador de corriente continua en derivación y su funcionamiento

Sabemos que un motor autoexcitado es uno de los tipos de generador de CC que está disponible en tres tipos diferentes como generador compuesto, generador en derivación y generador en serie. La clasificación de los generadores de CC puede hacerse en función de la forma de salida de los devanados de campo. En un generador de CC en derivación, la conexión de dos devanados, como el campo y el inducido, puede hacerse en paralelo, donde el devanado del inducido suministra tanto la corriente de campo como la de carga.


¿Qué es un generador de CC en derivación?

Un generador de CC en derivación es un tipo de generador de CC en el que los dos devanados, el de armadura y el de campo, están conectados en paralelo. En este caso, el devanado de la armadura proporciona tanto la carga como las corrientes de campo. Para la excitación de un generador de CC, necesita una corriente de campo de CC. La corriente de campo de CC puede excitarse por separado a través de una fuente de CC, como una batería, para que el generador de CC también suministre la energía necesaria para la corriente de campo.

Generador de derivación de corriente continua

Principio de funcionamiento

El Principio de funcionamiento del generador de corriente continua es similar al de un generador normal como el de inducción electromagnética. En este generador, la conexión del devanado de campo puede derivarse hacia el inducido. Una vez que se proporciona la entrada a través del motor principal, el conductor puede girar dentro del campo magnético permanente. Por esta razón, el flujo de corriente se inducirá dentro de los conductores que están dispuestos bajo la influencia del campo magnético.

Basándose en la ley electromagnética de Faraday, se inducirá una fuerza electromagnética en los conductores una vez que el conductor gire dentro del campo magnético. Así que esta emf inducida puede utilizarse para generar energía y esta energía puede utilizarse a través de otros dispositivos mecánicos.

El flujo de la corriente inducida a lo largo del devanado del inducido es irregular. Por lo tanto, la salida del devanado de la armadura es irregular con frecuencia. En este caso, la CA se transforma en CC gracias al conmutador. De este modo, se puede conseguir una salida de CC dentro de un generador de CC en derivación.

Diagrama de un generador de CC en derivación

A continuación se presenta el diagrama de funcionamiento del generador de CC en derivación.

Diagrama del generador de CC en derivación
Diagrama del generador de corriente continua en derivación

Los devanados de campo de un generador de corriente continua en derivación están conectados en paralelo a través de los conductores del inducido. En este caso, el devanado de campo incluye una serie de devanados junto con un cable fino que incluye una alta resistencia.

La conexión de la carga puede realizarse más allá del inducido que se muestra en el siguiente diagrama. Se suministrará una pequeña corriente en todo el devanado de campo y una gran corriente en todo el devanado del inducido.

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En el diagrama del generador anterior,

La corriente de campo en derivación es ‘Ish’

La corriente de armadura es ‘Ia’

La corriente de carga es «IL

‘Ra’ Resistencia del bobinado del inducido

v’ es la tensión en los bornes

‘Vbr’ es una caída de contacto de la escobilla

La corriente de armadura puede proporcionarse mediante Ia = IL + Ish

Ish (corriente de campo en derivación) = V/Rsh, siendo Rsh la resistencia de campo en derivación

La ecuación de la tensión en los bornes puede obtenerse mediante V = Eg – Ia Ra – Vbr

La potencia desarrollada en el generador de CC es Eg Ia

Potencia transmitida hacia la carga = V*IL

Corriente de la armadura Ia = Ish + IL

Corriente de campo en derivación Ish = V/Rsh

Tensión de los terminales V = Eg -IaRa

Potencia generada = Pg = Eg x Ia

Potencia transmitida a la carga PL = V x IL

ecuación de emf del generador shunt de cc Eg = (PɸZN/60A) Voltios

Características

El características del generador de corriente continua incluyen las siguientes.

  • Son capaces de generar una enorme gama de o/p constantes.
  • Estos generadores incluyen una enorme carga terminal.
  • Son fáciles de diseñar y construir.
  • Se utilizan para dar una potencia de salida variable.
  • Los generadores de corriente continua son extremadamente consistentes, incluyendo un 85-95%. de eficiencia.
  • Son sólidos y pesan menos.

Características del generador de CC en derivación

Las características del generador de CC en derivación incluyen principalmente las características de circuito abierto, las características internas y las características de carga o externas que se comentan a continuación.

Características del circuito abierto

A continuación se muestra la característica de circuito abierto de un generador en derivación, que es similar a la de un generador en serie.
La línea OA significa la resistencia del circuito de campo en derivación. Una vez que este generador de corriente continua funcione a la velocidad habitual, acumulará una tensión OM.

Características del circuito abierto
Características del circuito abierto

En condiciones de vacío, la tensión en los bornes del generador será estable, lo que se indica mediante la línea de puntos horizontal MC.

Características internas

Una vez que el generador en derivación de corriente continua está cargado, el flujo de cada polo puede disminuir debido a la reacción del inducido. Así, la f.e.m. que se puede producir con carga es baja en comparación con la f.e.m. producida en vacío. En consecuencia, las características internas como E/Ia disminuirán un poco.

Características internas
Características internas

Características de carga

En el diagrama de características anterior, la segunda curva muestra las características de carga del generador en derivación de corriente continua. Proporciona las principales relaciones entre la tensión de los terminales, como V, y la corriente de carga, como IL.

V = E – IaRa = > E – (IL + Ish)*Ra

Así, las características exteriores se reclinarán bajo la curva de la característica interna a través de la suma equivalente a la caída en el circuito de la armadura como (IL + Ish)Ra

Se puede observar en la curva característica exterior que el cambio en la tensión de los bornes de vacío a plena carga es ínfimo. La tensión en el terminal puede mantenerse constante regulando siempre la R (reóstato de campo) de forma rutinaria.

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Características de magnetización del generador de corriente continua en derivación

Para la acción de un generador de CC en derivación, se requiere el campo magnético que se proporciona a través de imanes permanentes, electroimanes que reciben corriente excitante a través de una fuente exterior y electroimanes excitados a partir de la corriente obtenida del propio generador de CC.

El objetivo principal de los imanes permanentes se limita a los generadores extremadamente pequeños. En un generador compuesto, los campos en serie y en derivación pueden estar unidos para ayudarse mutuamente. Cuando se genera el flujo total, se produce una alta emf, por lo que esta conexión se denomina acumulativa.

Sin embargo, si se conectan los devanados en serie y en derivación, la disposición del flujo a través de uno resiste al otro, por lo que la emf inducida será menor. Por tanto, este tipo de conexión puede denominarse diferencial.

A continuación se muestra la curva característica de magnetización normal de un generador shunt de CC. La tensión producida como ‘Ea’ está ligada a la corriente del devanado de campo. Este generador genera una tensión Ea incluso en ausencia de una corriente ‘If’.

La diminuta tensión en la excitación cero se debe principalmente al magnetismo residual dentro del polo de material.
La curva de magnetización aumenta repentinamente mientras el circuito magnético no está saturado. Cuando el circuito magnético se satura, la curva se aplana.

Existe una Rc (resistencia de campo crítica) que permite que un generador se autoexcite. En el generador, la tensión puede aumentar, una vez que toda la resistencia dentro del campo debe ser baja en comparación con la resistencia crítica o Rc.

Para la velocidad nominal de la máquina, la resistencia crítica puede verificarse a partir de la curva de magnetización. Para ello, se puede trazar una línea tangente a la curva de magnetización a partir de la fuente. La línea de pendiente tangente significa principalmente la Rc o resistencia de campo crítica.

Prueba de carga en el generador en derivación de CC

Objetivo: Realizar una prueba de carga en un generador de corriente continua en derivación, este es el experimento. Así podremos ilustrar sus características de carga interna y externa. Los componentes necesarios para este experimento incluyen un amperímetro de tipo M.C. (0 a 20mA y 0 a 2mA), un voltímetro de tipo M.C. (0 a 300 voltios), un reóstato de alambre (0 a 370 ohmios/1,7 A) y un tacómetro digital (0 a 3000 rpm).

Los detalles de la placa de características del motor y el generador incluyen tensión, velocidad, corriente y o/p

Procedimiento de trabajo

Según el diagrama del circuito mostrado arriba, haz las conexiones y mantén el reóstato del campo del motor en la posición más baja y el reóstato del campo del generador en la posición más alta al principio.

Poner en marcha el conjunto MG y llevarlo a la velocidad nominal del generador ajustando el reóstato de campo del motor.
Mantén la velocidad estable a este ritmo durante la prueba de carga de CC porque la emf generada depende principalmente de la velocidad del motor.

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Cambia la tensión del terminal al valor nominal a través del reóstato del campo del generador. Mantén el reóstato en esta posición durante toda la prueba porque su diferencia cambia la resistencia del campo del circuito y, por tanto, la emf generada.

Aplica la carga eléctrica para anotar los valores de la corriente de carga (IL); la tensión de los bornes (V) y la corriente de campo. Si en valores disímiles de la carga eléctrica hasta que se alcance la corriente de carga completa. Analiza la corriente del inducido dentro de cada caso como Ia = IL + If

Indica las conexiones de medición de la resistencia del inducido. Anota la caída de tensión como Va más allá del inducido para distintos valores de corriente que lo atraviesan. En todos los casos, se puede medir la resistencia del inducido

Ra = Va /I, Ra (en caliente) = 1,25 Ra. Anota los valores que se aproximan como la resistencia de la armadura «Ra

Mide la f.e.m. producida en cada valor de corriente de carga E = V + IaRa

Ilustra las características externas frente a V e IL y también las características internas como E frente a IL

Características
Características

Aplicaciones

El aplicaciones de los generadores de CC en derivación incluyen las siguientes.

  • Este motor se utiliza para la galvanoplastia
  • Estos motores se utilizan para cargar baterías
  • Se utilizan en aplicaciones de tensión estable
  • Proporcionan iluminación y excitación a los alternadores.
  • Se utilizan para ofrecer corriente de excitación de campo dentro de las locomotoras de corriente continua para el frenado regenerativo.
  • Se utilizan cuando se requiere un control de la velocidad, como en los motores de corriente continua.
  • Se utilizan como generadores portátiles en los casos en los que es necesario un menor suministro de energía
  • Los generadores de corriente continua se utilizan como dínamos en motocicletas, en juguetes y en aparatos como las afeitadoras eléctricas.
  • Estos generadores de corriente continua se utilizan en la soldadura por arco, donde se necesita una alta caída de tensión y una corriente estable.

Por lo tanto, se trata de una visión general del generador de corriente continua. Un generador de CC en derivación es un tipo de generador eléctrico en el que ambos devanados, como el campo y el inducido, están aliados en paralelo. Así, el inducido proporciona tanto el campo como las corrientes de carga. Un generador de CC sin imán permanente necesita un campo de CC para su excitación. En este caso, el campo se excita por separado a través de una fuente de CC, como una batería, de modo que el generador de CC en derivación ofrece la energía necesaria para la corriente de campo. Aquí tienes una pregunta, ¿cuáles son los diferentes tipos de motores de CC disponibles?

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