Um gerador composto DC é um gerador de corrente contínua que combina as propriedades de um gerador shunt e de um gerador enrolado em série. É frequentemente usado em aplicações onde um gerador deve fornecer tensão constante e alto torque de partida.
Características de um gerador excitado separadamente
Um gerador excitado separadamente é um gerador elétrico no qual o enrolamento de campo (a bobina que cria o campo magnético) é alimentado por uma fonte de energia separada e independente. Este arranjo permite o controle preciso da tensão de saída e outras características de desempenho do gerador.
Funcionalidades externas
A curva característica externa de um gerador composto cumulativo é mostrado na figura acima. A excitação em série favorece a excitação em shunt. O grau de conexão é afetado pelo aumento da excitação em série com o aumento da corrente de carga.
(i) Se as espiras do enrolamento conectado em série forem ajustadas de tal forma que a tensão terminal aumente com o aumento da corrente de carga, ele é chamado de gerador superdimensionado. Nesse caso, o campo em série mmf Torna-se maior devido ao aumento da corrente de carga e tende a aumentar o fluxo e, portanto, a tensão gerada. O aumento na tensão gerada é maior que a queda de IaRa, então a tensão terminal não diminui, mas aumenta, como mostra a curva 1 da Fig.
(ii) Se os enrolamentos em série forem ajustados de tal forma que a tensão terminal permaneça constante à medida que a corrente de carga aumenta, ele é chamado de gerador de enrolamento composto plano. O enrolamento em série de tal máquina tem menos voltas do que o dispositivo sobreconectado e, portanto, não aumenta a quantidade máxima de corrente de carga variável. Assim, a tensão em plena carga corresponde à tensão em vazio, como mostrado na curva 2 da Fig.
(iii) Se uma bobina de campo em série tiver menos espiras do que um gerador composto plano, a tensão da fonte diminui com o aumento da corrente de carga, como mostrado na Curva 3 Fig. Essa máquina é chamada de gerador de subcomposto.
Características internas
Por outro lado, as características internas de um gerador descrevem a relação entre a força eletromotriz (EMF) gerada e a corrente de campo (If) fornecida ao enrolamento de campo. Este diagrama mostra como a fem produzida pela armadura varia com as mudanças na corrente de campo enquanto a corrente de carga permanece constante.
A característica interna de um gerador excitado separadamente é geralmente uma linha reta. Isto significa que a força eletromotriz gerada é diretamente proporcional à corrente de campo. À medida que a corrente de campo aumenta, a força eletromotriz induzida também aumenta linearmente. A inclinação da característica interna representa a capacidade de regulação de tensão do gerador. Uma inclinação mais acentuada indica uma melhor regulação de tensão, enquanto uma inclinação mais plana indica uma regulação de tensão mais fraca.
Requisito para eficiência máxima de uma máquina de corrente contínua
Para alcançar a máxima eficiência de uma máquina DC, diversas condições devem ser levadas em consideração. Aqui estão os principais fatores que ajudam a maximizar a eficiência de uma máquina DC:
Perdas de cobre
As perdas no cobre surgem da resistência da armadura e dos enrolamentos de campo. Para atingir a eficiência máxima, as perdas de cobre devem ser minimizadas. Isto pode ser conseguido usando condutores de cobre de baixa resistência para os enrolamentos e garantindo um resfriamento adequado para evitar aumento excessivo de temperatura que aumenta a resistência e, portanto, as perdas de cobre.
Perdas de ferro
As perdas de ferro, também conhecidas como perdas no núcleo, surgem da histerese magnética e das correntes parasitas no núcleo da máquina. Para minimizar as perdas de ferro, devem ser utilizados materiais magnéticos de alta qualidade com baixa histerese e baixas perdas por correntes parasitas. Além disso, otimizar o projeto do circuito magnético, como o uso de núcleos laminados para reduzir correntes parasitas, pode ajudar a reduzir as perdas de ferro.
Perdas de escova e contato
Os anéis coletores, comutadores ou anéis coletores em uma máquina CC causam perdas adicionais nas escovas e nos contatos. Para minimizar essas perdas, devem ser utilizadas escovas de alta qualidade, com boa condutividade elétrica e propriedades de baixo atrito. O alinhamento adequado das escovas e a manutenção regular, como limpeza e lubrificação, também são essenciais para reduzir a perda de escovas e de contato.
Resistência do ar e perdas por atrito
As perdas pelo vento surgem da resistência que as partes móveis da máquina oferecem ao ar circundante. As perdas por atrito surgem do atrito mecânico entre diferentes componentes. Para minimizar essas perdas, devem ser utilizados rolamentos eficientes e o atrito mecânico reduzido através de lubrificação adequada. A racionalização do projeto da máquina e a otimização da ventilação também podem ajudar a reduzir as perdas pelo vento.
Saturação magnética
A saturação magnética ocorre quando a intensidade do campo magnético atinge seu valor máximo e não pode mais aumentar proporcionalmente ao aumento da corrente. Operar a máquina próximo ao ponto de saturação magnética reduz sua eficiência. Para evitar a saturação, o dispositivo deve ser projetado para operar dentro dos limites nominais de corrente e tensão. Além disso, controlar a corrente de excitação para garantir que ela permaneça dentro da faixa ideal é essencial para evitar a saturação magnética.
