Máquinas Eléctricas

MAQUINAS ELECTRICAS
CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS
MÁQUINAS DE C.C.
1.- CURVAS CARACTERISTICAS.
Las magnitudes que son fundamentales, son : F.e.m.s.
inducidas, corrientes por la máquina, tensiones de salida, pares
y velocidad.
2.- CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE
LOS GENERA-DORES DE CORRIENTE CONTINUA.
Para el estudio de la máquina de corriente continua, como
generador,nos centraremos en las características más
importantes y que son la de vacío, la exterior y la de regulación.
Vacío:
⇒

E0 = f ( Iex )

nº = cte.

En otra escala, representa los valores del flujo en la
máquina en función de los amperios-vuelta inductores (ξ). Es la
llamada característica magnética.
Φ=f(ξ)
E0 = K n Φ
A velocidad constante n = cte.

⇒

Por otra parte:
ξ = N Iex = K2Iex

1

E0 = K 1 Φ

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Exterior:

n = cte
U = f(I) I = cte
ex
Regulación:

n = cte
Iex = f(I) U = cte
Cada una de estas características difiere de un generador
a otro dependiendo del sistema de excitación utilizado.

2.1.- Generador de excitación independiente.
2.1.1.- Característica de vacío.

E = f ( Iex )

Del circuito equivalente:
U = E0 - Ri Ii - 2Ue
Como se cumple: Ii = 0 y 2Ue = 0
2

⇒ n = cte

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U = E0

El funcionamiento de la máquina se suele situar en torno
al codo de la curva, buscando una mayor estabilidad con
valores mínimos de la corriente de excitación.

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Para un mismo valor de la corriente de excitación, se
cumplirá la siguiente relación:

E = KΦ n
E′ = KΦn′
En
=E′ n′
2.1.2.- Característica exterior o de carga.
U = f (I)

⇒

n = cte. y Iex = cte.

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La ecuación de la máquina será:

U = E - I (Ri + Rp) - 2Ue

De acuerdo con la ecuación de la máquina, si a los
distintos valores de la tensión le sumamos la caída de tensión
óhmica I (Ri + Rp) + 2Ue, obtendremos el valor de la f.e.m.
inducida "E".
Representando losvalores obtenidos se observa que la
f.e.m. "E" decrece con la carga. Es la llamada característica
interna de la máquina.

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La diferencia entre la f.e.m. E0 y la tensión "U" será
debida a la superposición de dos caídas de tensión que se
producen cuando la máquina funciona en carga: la debida a la
resistencia interna y la originada por la disminución del flujo.
Estadiferencia representa la caída de tensión total en la
máquina.
E0 - U = Ii (Ri + Rp) + 2Ue +∆ E
Siendo ∆ E la caída de tensión debida al efecto de
reacción de inducido.

E = U + Ii (Ri + Rp) + 2Ue
E0 = E +∆ E

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ζr =

E0 − U
U

ζr % =

E0 − U
⋅ 100
U

2.1.3.- Característica de regulación.
Iex = f ( I )

⇒

n = cte. y U = cte.

Puede obtenersemediante ensayo directo o bien a partir
de la característica de vacío y de caída de tensión total.

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2.2.- Generadores autoexcitados.
2.2.1.- Máquina shunt o derivación.

Característica de vacío. Proceso de autoexcitación.
Φr ⇒ E´0↑ ⇒ I´ex↑ ⇒ Φ´↑ ⇒ E´´0↑ ⇒ I´´ex↑ ⇒ ..........
Esta variación de corriente en las bobinas inductoras,
durante el proceso de cebado, dalugar a una f.e.m
autoinducida de valor:

e =L
au

di
dt

di
U = R ⋅i +L
dt

ex

ex

ex

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En vacío:

U ≈ E0 = K Φ n

El punto de corte (Q) define el valor en el que la tensión
queda estabilizada
En el punto de corte (Q), se cumple que la tensión en el
inducido (U = Rex ⋅ iex + L diex / dt) y la del inductor (Rex ⋅ iex)
se igualan, o lo que es lomismo : L diex / dt = 0.
Por encima de este punto (Q) no es posible valores de
tensión ya que ello implicaría valores negativos de L ⋅ diex / dt ,
siendo necesario que los incrementos de la corriente de
excitación "iex" sean negativos.
En el punto "Q" se cumple:

U
= tg β = R
I
ex

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ex

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Si aumentamos el valor de Rex, introduciendo un reostato
de campo en el...