Generador De Cd

UNIDAD II

GENERADOR ELÉCTRICO DE CD

La generación de voltaje en una máquina de C. D. requiere el corte de flujo magnético por conducto en movimiento. La magnitud de la fem. inducida dependerá sin embargo de la razón en la cual esta acción ocurre. La dirección ( Polaridad ) será determinada por la polaridad magnética y el sentido de rotación de la armadura. Si un solo conductor se mueve a velocidad constante a través de un campo magnético de densidad de flujo uniforme, 1 Volt, será generado por cada 108 max = 1 webber que corte por segundo. Cuando el campo no es uniforme el voltaje instantáneo por conductor será:

y el valor del voltaje promedio como gira a una velocidad de (RPM / 60) revoluciones por segundo, para cortar  maxwell bajo cada polo será:

Como la armadura tiene un total de Za conductores divididos en a caminos paralelos, cada camino tendrá (Za / a) conductores en serie. Así el voltaje generado en su valor promedio será:

Analicemos como se genera el voltaje y la polaridad de este.

FIGURA 8: Generación de Voltaje

En la figura ( 8A ) la bobina esta en un plano vertical tanto que los conductores ab y cd no cortan flujo y por lo tanto ningún voltaje es generado en este instante. En la figura ( (B ) la bobina es movida en sentido de las manecillas del reloj, es decir, el conductor ab se mueve hacia abajo y el cd hacia arriba. El flujo parcialmente circula al conductor ab en sentido contrario de las manecillas y al conductor cd en el sentido de las manecillas del reloj aplicando la regla de la mano derecha es visto que el voltaje generado es de “b” a “a” y de “d” a “c”. El voltaje por consiguiente incrementa desde cero en esta posición por que la razón de corte es baja. En la figura ( 8C ) la bobina alcanza el plano horizontal, tanto que el corte de flujo es máximo y un voltaje máximo es alcanzado, con las mismas direcciones de la fig. ( 8B ).

A medida que la bobina continua girando, el voltaje disminuye a cero conforme se aproxime al plano vertical, pero con la misma dirección que antes. Así durante media revolución a es (+) y d es ( - ). Durante la siguiente medida revolución el conductor ab corta flujo bajo un polo norte y el conductor cd corta flujo bajo un polo sur. Este implica que la polaridad se invierta, es decir “ d” es positivo y “a” es negativo.

Otro análisis hace uso d la ley de lentz, la cual establece que “ la dirección del voltaje generado en una bobina es tal que tiende a conducir un flujo de corriente de manera tal que produzca un flujo que se oponga al cambio de flujo que enlaza a la bobina”.

CONMUTACIÓN:

De la anterior discusión deberá ser clara que el voltaje generado, al igual que la corriente, en un devanado de armadura de C. D. es alterno. La frecuencia f en ciclos por segundo es proporcional a la velocidad en rps, ( rpm / 60 ), y el número de pares de polos ( p/2 ).

Se puede observar que la escobilla superior mantiene la misma polaridad, lo cual significa que el voltaje se rectifica de C.A. a C.D.

OBTENCIÓN DE LA EXPRESIÓN DE VOLTAJE GENERADO

El devanado de armadura es de una sola bobina que tiene N vueltas y las terminales son –a y +a. El rotor es movido por una fuente mecánica de potencia constante y por lo tanto la velocidad es constante.

Veamos la distribución espacial de densidad de flujo. Consideremos que la máquina es seccionada en x-x’ y es extendida en el sentido de rotación.

CURVA DE MAGNETIZACION

En una máquina dada, el voltaje generado será directamente proporcional al flujo en el entrehierro si la máquina es operada a velocidad constante. Esto es así:

Entonces: Ea = K

Sin embargo el flujo  resulta de una fmm que debe actuar no solamente en el entrehierro sino también en el hierro, cuya permeabilidad magnética varía considerablemente con la densidad de flujo. Esto implica entonces, que pasa valores variantes de la corriente de campo, donde fmm = 0.4 NIf, , el voltaje generado, en general, no será proporcional a la corriente magnetizante . Si se desarrollará una prueba en un generador a velocidad constante y la corriente de campo se varia aumentando considerable, el resultado de graficar Ea vs If no será una línea recta.

FIGURA 9 . Maquina de 4 polos

En la figura puede notarse que cada bobina de campo debe magnetizar una mitad de cada uno de los circuitos magnéticos en paralelo, uno de estos circuitos esta constituido por el hierro de ab, bc y de, el otro circuito es a´b´, b´c´ y d´e´, ambos circuitos tienen entrehierros cd y c´d´.

El total de fmm por polo debe ser suficientes para magnetizar todas las partes de un circuito magnético serie, el número de amperes-vuelta = :

NIf = (NI)y + (NI)p + (NI)a + (NI)g

N = Nº de vueltas total de cada bobina

If = corriente de campo

(NI)y = fmm para distribución ab

(NI)p = fmm para distribución bc

(NI)a = fmm para distribución de

(NI)g = fmm para distribución cd

En condiciones de operación normal de los amperes- vuelta en el entrehierro será usualmente de alrededor de 65% al 85% del total de NIf

(NI)g =0.313 x g x e

g = Densidad de flujo en el entrehierro líneas / pulg2 .

e = Longitud equivalente del entrehierro en pulgadas.

Para obtener los datos para la llamada curva de magnetización, es necesario operar el generador a velocidad constante. Entonces, con el campo excitado separadamente y variándolo sobre un considerable rango, Valores de Ea e If serán obtenidos, a medida que If es incrementada progresivamente desde cero hasta un punto en cual obtenemos el voltaje nominal E0 . Los datos son después graficados con el voltaje generado como ordenada contra If o NIf como las abscisas. Esta curva es muy importante

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