Resumen.En esta práctica se trabajó con un generador de C.D. autoexcitado en derivación. Variamos el voltaje de dos maneras distintas. Se realizó primero una variación en la corriente, utilizando una resistencia variable y posteriormente una variación en la velocidad angular, utilizando un motor acoplado al generador.

Introducción.Generador de C.D. en derivación.Este tipo de generador suministra su propia corriente de campo conectando éste directamente a través de las terminales de la máquina. En la figura 1 se muestra el circuito equivalente de un generador de C.D. en derivación. En este circuito la corriente del inducido de la máquina alimenta tanto al circuito de campo como a la carga conectada a la máquina:

En este circuito, 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.

Cuando se incrementa la carga suministrada al generador, IL (y por lo tanto IA) aumenta. Conforme se eleva la corriente del inducido, se incrementa la caída I AR A, por lo que cae el voltaje en las terminales del generador.Esta característica en las terminales no siempre es completamente exacta. En los generadores sin devanados de compensación, un incremento de IA provoca un incremento de la reacción del inducido y una reacción del inducido provoca un

Figura 1 [2]

debilitamiento del flujo. Este debilitamiento del flujo provoca una disminución de EA

que origina una mayor disminución del voltaje en las terminales del generador.

Se puede controlar el voltaje en las terminales de un generador de C.D. de excitación separada por medio del cambio del voltaje interno generado EA por la máquina. Por la ley de voltaje de Kirchhoff:

V T=EA – I A RA

Por lo cual si aumenta EA, aumentará V T y si disminuye EA , disminuirá V T. Puesto que el voltaje interno generado está dado por la ecuación:

EA=Kfvm

Hay dos formas posibles de controlar el voltaje de un generador de este tipo:

1. Cambio de la velocidad de rotación. Si aumenta vm, entonces aumenta EA=Kfvm, por lo que también aumenta: V T=EA – I A RA2. Cambio de la corriente de campo. Si disminuye RF, aumenta la corriente de

campo IF=V FRF

.

Por lo tanto, aumenta el flujo f en la máquina. Conforme aumenta el flujo, también debe aumentar EA=Kfvm, por lo que aumenta V T=EA – I A RA. [1]

Desarrollo.

El Generador utilizado en la práctica fue el generador de C.D. autoexcitado en derivación como el mostrado en la figura 1. Una vez conectado de esta manera se procedió a obtener los datos necesarios para la realización de la práctica.

Repasando las formulas resultantes del circuito obtuvimos o concluimos que la variación del voltaje, al igual que el generador excitado por separado, estaba dado por la fórmula:

EA=K ∅ω

Las maneras de variar entonces el voltaje, entonces podían ser, ya sea variando el flujo magnético, o variando la velocidad angular. En este caso, no teníamos tanto control de la corriente, como en la conexión anterior, debido a que en este caso al variar la velocidad angular y/o el flujo, tato el voltaje como la corriente tenderían a variar proporcionalmente, lo cual nos deja un manejo más limitado de la variación de corriente.

También descubrimos la única condición necesaria para obtener un voltaje a partir de este tipo de generador, la cual requiere de contar con al menos flujo residual para poder obtener una tensión. De no ser así, no importaría que tanto variáremos la velocidad angular o el flujo, la tensión seguiría resultando nula.

Una vez cumpliendo con la condición anteriormente mencionada, procedimos a realizar la toma de lecturas.

Sabemos que para variar el flujo magnético, hay que variar primero la corriente, y a su vez, para variar la corriente, había que variar la resistencia, utilizando para ello una resistencia variable la cual estaba conectada al generador. Estos principios están expresados en las formula siguiente:

∅=N I FR

Ahora, si se desea variar el voltaje variando la velocidad angular, entonces simplemente se tenía que variar las revoluciones obtenidas, a partir del motor que se encontraba conectado al generador.En este caso la corriente resultaba tener cierta variación sin tener control de ello.

Se realizaron, entonces, dos tablas, las cuales se tenían que llenar con los datos obtenidos del circuito, primero manteniendo constante la velocidad angular, dejando constante las rpm. Una segunda tabla realizándose de la misma manera pero ahora intentando mantener una corriente constante, la cual sin embargo variaba un poco debido a la expresión antes analizada.

Se tabularon los datos obtenidos en cada experimentación y se elaboraron gráficas para observar el comportamiento del Voltaje dependiendo del cambio que se realizara en alguno de sus factores.

Resultados.

Cálculos.Conservando la velocidad angular constante.

N[Rpm]

If[A]

Vt [Volts]

1100 0.4 16.81100 0.5 18.831100 0.6 201100 0.7 521100 1.1 1731100 1.2 1901100 1.3 204.5

Conservando el flujo constante y, por lo tanto, la corriente constante.

If[Amp]

N[Rpm]

Vt[Volts]

0.5 935 22.30.5 998 300.6 1043 450.8 1085 1101.0 1140 1701.1 1217 2241.2 1255 246

Gráficas.

0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.50

50

100

150

200

250

Gráfica V vs I (Velocidad angular constante)

I [A]

V [V

olts

]

900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 13000

50

100

150

200

250

300

Gráfica V vs N (Corriente constante)

N [RPM]

V [V

olts

]

En este caso, debido a las condiciones de este tipo de conexión, tenemos menos control en cuanto a la variación de la corriente, la cual, en su defecto, no se mantiene constante.

Conclusiones.En base a los resultados obtenidos, podemos comprobar que al variar, ya sea, la corriente y/o el flujo, variamos a su vez el voltaje final obtenido y gracias al análisis de las fórmulas antes mencionadas, nos damos cuenta que al variar la resistencia, variamos la corriente y al variar la corriente variamos el flujo, lo cual nos da como resultado la variación de voltaje deseada. Lo mismo ocurre con la velocidad angular variando simplemente las rpm del motor. En este caso en particular, la corriente no se mantiene constante debido a las condiciones de la conexión, y a su vez se incluye la restricción de funcionamiento, que obliga a tener al menos flujo residual para generar tensión.

Bibliografía.[1] http://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/index.htm[2] Manual de Laboratorio (Maquinas Eléctricas I).[3] Chapman, S. J. (2012). Máquinas eléctricas (5a. ed.). México, D.F.: McGraw-Hill. Capitulos: 1.6, 1.7 y 1.8.