La ciencia detrás del aumento de voltaje en generadores autoexcitados
Luciano Bertene
Un generador autoexcitado es un generador eléctrico que puede producir excitación o corriente de campo sin la necesidad de una fuente de energía externa. El aumento de voltaje es uno de los procesos críticos en el funcionamiento de un generador autoexcitado. El aumento de voltaje es el aumento gradual del voltaje de salida del generador desde cero hasta su voltaje nominal durante la fase de arranque. Esto sucede debido a la interacción entre el campo magnético creado por el devanado de campo del generador y la corriente del inducido. Comprender el proceso de aumento de voltaje es crucial para el funcionamiento estable y eficiente de los generadores autoexcitados y, por lo tanto, representa un aspecto esencial de la generación de electricidad.
Generador de derivación
Cuando el generador en derivación funciona a velocidad constante, se produce una fuerza electromotriz creada por el magnetismo residual en los polos principales. Esta pequeña fuerza electromotriz crea una corriente de campo que produce sucesivamente un flujo adicional para amplificar el cambio residual inicial. Este proceso continúa y el generador acumula el voltaje generado tradicionalmente de acuerdo con la característica sin carga, como se muestra en la Fig.
Una línea que pasa por el origen suele representar la resistencia de campo Rf. Las dos curvas a menudo se trazan en una sola gráfica porque requieren una ordenada equivalente, como se muestra en la figura.
Desde el punto donde el circuito de campo es inductivo, hay un retraso en el aumento de la corriente cuando se cierra el interruptor del circuito de campo. La tasa de esta corriente aumenta dependiendo del voltaje disponible para mejorar. Suponga que la corriente de campo es I (= OA) en cualquier momento y crece a la velocidad di/dt. Entonces se aplica lo siguiente:
E Ó =IR F +Ldi/Alemán
Dónde,
R F = Resistencia total del circuito de campo
L = inductancia del circuito de campo
Características de un generador de corriente continua excitado por separado.
En un momento, la fuerza electromotriz total disponible en AC (la cantidad AB de la gotita electromotriz iRf absorbe AC, y la porción restante BC está disponible para superar L di/dt). Debido a que este exceso de voltaje está disponible, es posible que la corriente de campo aumente más allá del valor OA. Sin embargo, en el punto D, la tensión disponible es OM, que absorbe la caída I Rf. En consecuencia, la corriente de campo no puede aumentar más y el generador deja de funcionar.
Finalmente, hay que decir que la intersección de la característica sin carga y la línea de resistencia de campo determina el aumento de voltaje del generador. Fig. c, D es la intersección de las dos curvas. Por tanto, el generador puede generar una tensión OM.
Generador en serie
En funcionamiento primario, cuando no hay flujo de corriente, se genera una tensión residual, especialmente con un generador en derivación. El voltaje residual puede hacer que fluya una corriente a través de todo el circuito cuando el circuito está cerrado. Hay un aumento de voltaje hasta un punto de equilibrio equivalente al de un generador en derivación. El gráfico de aumento de voltaje es similar al del generador en derivación, excepto que la corriente de carga actual (en lugar de la corriente de campo en el generador en derivación) se traza en el eje X.
Distribución de carga del generador en derivación de CC
Compartir la carga en los generadores de CC es fundamental cuando se conectan varios generadores en paralelo para suministrar energía a una carga común. Para lograr la distribución de la carga, a menudo se utiliza el control de hundimiento. Cada generador tiene un dispositivo de control de caída, como un controlador electrónico o mecánico, que ajusta su corriente de campo o excitación para variar su velocidad y voltaje de salida. La velocidad del generador disminuye a medida que aumenta la carga, lo que hace que el voltaje de salida disminuya.
Generador de conexión
Cuando un generador compuesto utiliza su flujo de campo en serie y mantiene su flujo de campo en derivación, la máquina se denomina generador compuesto acumulativo. Se dice que el generador está acoplado diferencialmente cuando el campo en serie está acoplado inversamente de modo que su flujo de campo se opone al flujo del campo en derivación.
La forma más sencilla de aumentar el voltaje en un generador compuesto es arrancarlo en ralentí. Cuando está inactivo, sólo el campo de derivación es efectivo. Tan pronto como aumenta la tensión sin carga, el generador se carga. Si el voltaje aumenta bajo carga, la conexión en serie es acumulativa. Si el voltaje cae significativamente, se trata de un compuesto diferencial.
Conclusión
En resumen, el aumento de voltaje en un generador autoexcitado es un proceso fundamental que asegura que el generador pueda producir electricidad de forma autónoma. El generador genera su campo magnético a través de un mecanismo de autoexcitación, lo que le permite comenzar a generar electricidad sin necesidad de una fuente externa de excitación. Examinamos los diferentes métodos para lograr un aumento de voltaje, tales como: B. Magnetismo residual y uso de capacitores en el circuito de excitación. Comprender este fenómeno es fundamental para mantener una generación de energía estable y confiable en una variedad de aplicaciones, desde pequeños generadores portátiles hasta grandes plantas de energía. Al optimizar las técnicas de generación de voltaje, podemos mejorar la eficiencia y el rendimiento de los generadores autoexcitados, contribuyendo a una infraestructura eléctrica más resiliente y sostenible.
