Generador de excitación independiente

Alternador de autoexcitación

Un generador eléctrico o motor eléctrico consta de un rotor que gira en un campo magnético. El campo magnético puede ser producido por imanes permanentes o por bobinas de campo. En el caso de una máquina con bobinas de campo, debe circular una corriente por las bobinas para generar el campo; de lo contrario, no se transfiere potencia hacia o desde el rotor. El proceso de generación de un campo magnético mediante una corriente eléctrica se denomina excitación. Las bobinas de campo ofrecen la forma más flexible de regulación y desregulación del flujo magnético, pero a expensas de un flujo de corriente eléctrica. Existen topologías híbridas que incorporan imanes permanentes y bobinas de campo en la misma configuración. La excitación flexible de una máquina eléctrica rotativa se emplea mediante técnicas de excitación sin escobillas o mediante la inyección de corriente por escobillas de carbón (excitación estática).

A la izquierda se muestra un generador de CC autoexcitado y a la derecha un generador de CC magnético con imanes de campo permanente. La salida del generador shunt-wound varía con el consumo de corriente, mientras que la salida del magneto es constante independientemente de las variaciones de carga.

Generador de corriente continua

Cuando el devanado de campo se alimenta desde una fuente de c.c. externa e independiente, es decir, la excitación del devanado de campo es independiente, el generador se denomina generador de excitación independiente. La representación esquemática de este tipo se muestra en la Fig.1.

El devanado de campo de este tipo de generador tiene un gran número de vueltas de alambre delgado. Así que la longitud de tal bobinado es más con menos área de sección transversal. Así que la resistencia de este devanado de campo es alta con el fin de limitar la corriente de campo.

La f.e.m. inducida internamente E está suministrando el voltaje de la carga por lo tanto el voltaje terminal Vt es una parte de E. Pero E no es igual a Vt mientras suministra una carga. Esto se debe a que cuando la corriente de armadura Ia fluye a través del devanado de armadura, debido a la resistencia del devanado de armadura Ra ohmios, hay una caída de tensión a través del devanado de armadura igual a Ia Ra voltios. La f.e.m. inducida tiene que suministrar esta caída, junto con la tensión en bornes Vt. Para que la caída Ia Ra sea mínima, la resistencia Ra se diseña para que sea muy pequeña. Además de esta caída, hay una caída de tensión en los contactos de la escobilla llamada caída de contacto de escobilla. Pero esta caída es insignificante y, por lo tanto, generalmente no se tiene en cuenta. En total, la f.e.m. inducida E tiene tres componentes, a saber,

Generador de derivación

Otra forma de clasificar los métodos de excitación del generador de CC, que tiene sentido para las máquinas de CC utilizadas como generador, es distinguir si el campo de la máquina se excita mediante su propia tensión/corriente de inducido o si se utiliza una fuente independiente para este fin.

En la excitación separada, se necesita una fuente de CC independiente sólo para la excitación y, obviamente, es inconveniente. La disposición de excitación separada, el devanado de campo en derivación, se muestra en la Fig. 7.18(a). La máquina de excitación separada es la más flexible, ya que permite un control total e independiente de los circuitos de inducido y de campo. Las máquinas de imanes permanentes también entran en esta categoría.

Un generador de CC autoexcitado puede ser excitado por su propia tensión de inducido (excitación en derivación) como en la Fig. 7.18(b) o por su propia corriente (excitación en serie) como en la Fig. 7.18(c). También se utiliza una combinación de excitación en serie y en derivación (excitación compuesta) para los generadores, como se explica más adelante en esta sección. Un generador autoexcitado puede dejar de excitarse en determinadas condiciones de campo.

Generador de serie

El generador de corriente continua convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El flujo magnético en una máquina de CC se produce cuando las bobinas de campo llevan corriente. La corriente que circula por las bobinas de campo produce un flujo magnético, y el fenómeno se conoce como excitación.

El polo de campo del generador de CC está estacionario, y el conductor de inducido gira. La tensión generada en el conductor de inducido es de naturaleza alterna, y esta tensión se convierte en tensión continua en las escobillas con la ayuda del conmutador.

En este tipo de generador de CC, no hay devanado de campo alrededor de los polos. El campo producido por los polos de estas máquinas permanece constante. Aunque estas máquinas son muy compactas, sólo se utilizan en tamaños pequeños como dinamos en motocicletas, etc.

Un generador de corriente continua cuyo devanado o bobina de campo está alimentado por una fuente de corriente continua separada o externa se denomina generador de corriente continua de excitación separada. El flujo producido por los polos depende de la corriente de campo con la región no saturada del material magnético de los polos, es decir, el flujo es directamente proporcional a la corriente de campo. Pero en la región saturada, el flujo permanece constante.