Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

8.13 Generador de cd en derivación 395
Este tipo de generador tiene una clara ventaja sobre el generador de cd de excitación separada:
no se requiere una fuente de potencia externa para el circuito de campo. Pero aún no se ha contestado
una pregunta importante: si el generador suministra su propia corriente de campo, ¿cómo obtiene
el flujo de campo inicial para el arranque cuando se enciende en primera instancia?
Incremento de voltaje en un generador en derivación
Suponga que el generador de la figura 8-49 no tiene ninguna carga conectada y que el motor primario
comienza a hacer girar el eje del generador. ¿Cómo aparece un voltaje inicial en las terminales
de la máquina?
El incremento de voltaje de un generador de cd depende de la presencia de fl ujo residual en los
polos del generador. Cuando un generador comienza a girar, se generará un voltaje interno que está
dado por
E A 5 Kf res v m
Este voltaje aparece en las terminales del generador (puede ser de sólo uno o dos volts). Pero cuando
el voltaje aparece en las terminales, provoca el flujo de corriente en la bobina de campo del generador
(I F 5 V T ↑/R F ). Esta corriente de campo produce una fuerza magnetomotriz en los polos, que a
su vez incrementa el flujo en ellos. El incremento del flujo provoca un incremento de E A 5 K f↑v m ,
que sube el voltaje en las terminales V T . Cuando V T aumenta, I F lo hace aún más, incrementando más
el flujo f, que incrementa E A , etcétera.
En la figura 8-50 se muestra este comportamiento de incremento
de voltaje. Nótese que el efecto de saturación magnética
en las caras polares es lo que a la larga limita el voltaje
en las terminales del generador.
La figura 8-50 ilustra el incremento de voltaje como si
ocurriera en escalones discretos. Estos escalones se dibujan
de esta manera para evidenciar la retroalimentación positiva
entre el voltaje interno del generador y su corriente de campo.
En un generador real el voltaje no se acumula en escalones
discretos: en cambio, tanto E A como I F aumentan simultáneamente
hasta que se llega al estado estacionario.
¿Qué pasa si se hace arrancar un generador de cd y no
se incrementa voltaje? ¿Qué podría estar mal? Hay muchas
causas posibles para que esta falla ocurra durante el arranque.
Entre éstas se encuentran:
1. Tal vez no hay fl ujo magnético residual en el generador
para comenzar el proceso. Si el flujo residual f res 5 0,
entonces E A 5 0 y el voltaje no se incrementará. Si se
presenta este problema, se debe desconectar el campo
del circuito del inducido y conectarlo directamente a una
E A (y V T ), V
FIGURA 8-50 Incremento de voltaje en el arranque de un generador
de cd en derivación.
fuente de cd externa, tal como una batería. El flujo de corriente de esta fuente de cd externa
dejará un flujo residual en los polos, que entonces permitirá tener un arranque normal. Este
procedimiento se conoce como “centelleo del campo”.
2. Se puede haber invertido la dirección de rotación del generador, o se pueden haber invertido las
conexiones del campo. En cualquier caso, el flujo residual produce un voltaje interno generado
E A . El voltaje E A produce una corriente de campo que provoca un flujo opuesto al residual, en
lugar de sumarse a él. En estas circunstancias, el flujo en realidad disminuye por debajo de f res
y no se puede incrementar el voltaje.
Si se presenta este problema, se puede arreglar invirtiendo la dirección de rotación mediante
la inversión de las conexiones de campo o por medio del centelleo del campo con la polaridad
magnética opuesta.
V T sc
R F = V T
I F
V T contra I F
E A contra I F
Curva de
magnetización
E A, res
I F sc
I F , A