Característica del generador de CC excitado por separado

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Ultima edición el 21 septiembre, 2023

Los generadores de corriente continua son dispositivos que convierten la energía mecánica en energía eléctrica. Estos generadores se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales, como la generación de energía eléctrica y la carga de baterías.

Una característica importante de los generadores de corriente continua es que pueden ser excitados de dos maneras diferentes: excitación en serie y excitación por separado. En este artículo, nos enfocaremos en la excitación por separado y sus características.

El generador de corriente continua excitado por separado es un tipo de generador que tiene dos devanados separados: uno para el campo y otro para el armadura. Esto permite que el campo se excite independientemente del armadura, lo que resulta en una mayor estabilidad y control del voltaje de salida.

Además, la excitación por separado permite que se ajuste la corriente de campo para mantener un voltaje de salida constante, incluso cuando cambia la carga conectada al generador. Esto lo hace ideal para aplicaciones que requieren un voltaje de salida estable, como en la carga de baterías y en la generación de energía eléctrica para sistemas de iluminación y motores eléctricos.

Principio de funcionamiento

El generador de CC excitado por separado es un tipo de generador que se utiliza para producir corriente continua a partir de una fuente de energía mecánica. Su principio de funcionamiento se basa en el uso de dos bobinas de campo: una bobina de campo principal y una bobina de campo de excitación.

Bobina de campo principal

La bobina de campo principal es la encargada de producir el campo magnético principal del generador. Esta bobina se conecta directamente a la fuente de energía mecánica y genera un campo magnético constante en el interior del generador.

Bobina de campo de excitación

La bobina de campo de excitación es la encargada de generar el campo magnético que excita el rotor del generador. Esta bobina se conecta a una fuente de corriente continua externa, que puede ser una batería o un generador de corriente continua independiente.

Funcionamiento conjunto

Cuando se aplica una fuente de energía mecánica al generador, la bobina de campo principal comienza a producir un campo magnético constante. Al mismo tiempo, la bobina de campo de excitación comienza a generar un campo magnético variable que se superpone al campo magnético principal.

Este campo magnético variable es el que produce la corriente continua en el generador. La intensidad de la corriente depende de la magnitud del campo magnético de excitación y de la velocidad de rotación del rotor.

Control de la corriente generada

La corriente generada por el generador de CC excitado por separado puede ser controlada mediante la regulación de la corriente de excitación que se aplica a la bobina de campo de excitación. Si se aumenta la corriente de excitación, se aumenta la intensidad del campo magnético variable y, por lo tanto, se aumenta la corriente generada por el generador.

La intensidad de la corriente generada puede ser controlada mediante la regulación de la corriente de excitación que se aplica a la bobina de campo de excitación.

Especificaciones técnicas

Las especificaciones técnicas son un conjunto de características y detalles técnicos que definen el funcionamiento y rendimiento de un equipo o dispositivo. En el caso del generador de CC excitado por separado, las especificaciones técnicas son las siguientes:

Capacidad de carga

La capacidad de carga se refiere a la cantidad de energía que el generador puede suministrar de manera constante sin sobrecalentarse ni dañarse. Por ejemplo, un generador de CC excitado por separado puede tener una capacidad de carga de 50 amperios.

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Tensión nominal

La tensión nominal es la tensión de salida del generador cuando está funcionando a plena carga. Por ejemplo, un generador de CC excitado por separado puede tener una tensión nominal de 120 voltios.

Velocidad nominal

La velocidad nominal es la velocidad a la que el generador debe girar para producir la tensión nominal. Por ejemplo, un generador de CC excitado por separado puede tener una velocidad nominal de 1800 RPM.

Factor de potencia

El factor de potencia indica la eficiencia del generador en la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. Un factor de potencia de 1 indica que todo el trabajo mecánico se convierte en energía eléctrica, mientras que un factor de potencia de menos de 1 indica que parte de la energía se pierde en forma de calor. Por ejemplo, un generador de CC excitado por separado puede tener un factor de potencia de 0.8.

Regulación de voltaje

La regulación de voltaje se refiere a la capacidad del generador para mantener una tensión constante en la salida, independientemente de las variaciones en la carga. Por ejemplo, un generador de CC excitado por separado puede tener una regulación de voltaje del 5%.

Corriente de excitación

La corriente de excitación es la cantidad de corriente necesaria para excitar el campo magnético y producir la tensión de salida del generador. Por ejemplo, un generador de CC excitado por separado puede requerir una corriente de excitación de 4 amperios.

Temperatura ambiente

La temperatura ambiente es la temperatura a la que el generador debe funcionar de manera eficiente y segura. Por ejemplo, un generador de CC excitado por separado puede tener una temperatura ambiente máxima de 40 grados Celsius.

Estos detalles son esenciales para garantizar un rendimiento óptimo y seguro del generador.

Ventajas

Ventajas

El generador de CC excitado por separado presenta diversas ventajas en comparación con otros tipos de generadores eléctricos. Algunas de estas ventajas son:

Mayor control sobre la tensión de salida

Al tener una excitación independiente del rotor, el generador de CC excitado por separado permite un mayor control sobre la tensión de salida. Esto se debe a que la tensión del campo se puede ajustar con mayor precisión, lo que se traduce en una tensión de salida más estable y consistente, sin importar las variaciones en la carga.

Mayor capacidad de sobrecarga

El generador de CC excitado por separado también tiene una mayor capacidad de sobrecarga que otros tipos de generadores eléctricos. Esto se debe a que, al tener un campo independiente del rotor, se puede proporcionar una mayor corriente de excitación sin afectar la capacidad del rotor para generar energía.

Mayor eficiencia

Otra ventaja del generador de CC excitado por separado es su mayor eficiencia en comparación con otros tipos de generadores. Esto se debe a que el campo independiente del rotor permite una mejor distribución de la corriente y una menor pérdida de energía por efecto Joule.

Menor costo de mantenimiento

El generador de CC excitado por separado también tiene un menor costo de mantenimiento en comparación con otros tipos de generadores eléctricos. Esto se debe a que el sistema de excitación independiente del rotor es más simple y requiere menos mantenimiento que otros sistemas de excitación.

Mayor durabilidad

Finalmente, el generador de CC excitado por separado presenta una mayor durabilidad en comparación con otros tipos de generadores. Esto se debe a que el sistema de excitación independiente del rotor permite una menor carga mecánica sobre el generador, lo que se traduce en una vida útil más larga.

Estas ventajas lo convierten en una opción atractiva para aplicaciones que requieren una fuente de energía estable y confiable.

Aplicaciones

El generador de CC excitado por separado es una máquina eléctrica que se utiliza en diversas aplicaciones. A continuación, se detallan algunas de sus principales aplicaciones:

1. Industria automotriz

En la industria automotriz, el generador de CC se utiliza para cargar la batería de los vehículos. La energía eléctrica generada por el motor del automóvil es convertida a CC por el generador y es utilizada para cargar la batería. De esta manera, se asegura que el vehículo tenga la energía necesaria para arrancar y funcionar correctamente.

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2. Industria naval

En la industria naval, el generador de CC es utilizado para alimentar los sistemas eléctricos del barco, como el alumbrado, la navegación y los sistemas de comunicación. Algunos barcos también utilizan generadores de CC para propulsión, ya que es más eficiente que los sistemas de propulsión convencionales.

3. Industria de generación de energía eléctrica

En la industria de generación de energía eléctrica, el generador de CC se utiliza para convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Los generadores de CC se utilizan en centrales hidroeléctricas, térmicas y nucleares para generar energía eléctrica para el consumo humano.

4. Industria de la aviación

En la industria de la aviación, el generador de CC se utiliza para alimentar los sistemas eléctricos del avión, como las luces, las comunicaciones y los sistemas de navegación. Los aviones también utilizan generadores de CC para propulsión, ya que es más eficiente que los sistemas de propulsión convencionales.

5. Aplicaciones militares

En aplicaciones militares, el generador de CC se utiliza para alimentar los sistemas de comunicaciones, los sistemas de radar y los sistemas de armamento. Los generadores de CC también se utilizan en vehículos militares para cargar las baterías y alimentar los sistemas eléctricos.

Su capacidad para convertir la energía mecánica en energía eléctrica lo hace esencial en la generación de energía eléctrica y en la propulsión de vehículos. Además, su capacidad para alimentar sistemas eléctricos lo hace importante en la industria naval, la aviación, la automotriz y las aplicaciones militares.

Limitaciones

El generador de CC excitado por separado es una máquina eléctrica que tiene numerosas ventajas, pero también presenta limitaciones que deben ser consideradas antes de su utilización. A continuación, se detallan las principales limitaciones de este tipo de generador:

1. Costo elevado

El generador de CC excitado por separado es más costoso que otros tipos de generadores de corriente continua. Esto se debe a que su construcción es más compleja y se requiere de un mayor número de componentes, lo que se traduce en un mayor costo de producción.

2. Regulación de voltaje limitada

La regulación de voltaje en el generador de CC excitado por separado es limitada en comparación con otros tipos de generadores de corriente continua. Esto se debe a que la excitación del campo se realiza de forma independiente, lo que hace que sea más difícil mantener un voltaje constante.

Por lo tanto, no es recomendable utilizar este tipo de generador en aplicaciones que requieren un alto grado de precisión en la regulación de voltaje, como por ejemplo en equipos electrónicos sensibles.

3. Requiere mantenimiento constante

El generador de CC excitado por separado requiere un mantenimiento constante debido a la complejidad de su construcción y al mayor número de componentes. Esto hace que su vida útil sea menor en comparación con otros tipos de generadores de corriente continua.

4. Mayor tamaño y peso

El generador de CC excitado por separado es más grande y pesado que otros tipos de generadores de corriente continua. Esto puede ser un problema en aplicaciones donde el espacio y el peso son limitados.

Por lo tanto, no es recomendable utilizar este tipo de generador en aplicaciones portátiles o donde se requiere una alta movilidad.

5. Sensible a variaciones en la carga

El generador de CC excitado por separado es sensible a variaciones en la carga, lo que puede afectar la estabilidad del voltaje de salida. Esto se debe a que la excitación del campo es independiente, lo que hace que sea más difícil mantener un voltaje constante.

Por lo tanto, no es recomendable utilizar este tipo de generador en aplicaciones donde se requiere una alta estabilidad en el voltaje de salida, como por ejemplo en sistemas de alimentación de equipos médicos.

Sin embargo, estas limitaciones no invalidan las ventajas que ofrece este tipo de generador en aplicaciones específicas donde su uso puede ser beneficioso.

Diferencias con otros generadores

En comparación con otros generadores eléctricos, el generador de CC excitado por separado tiene algunas características distintivas:

1. Tipo de corriente eléctrica producida

El generador de CC produce corriente continua, mientras que otros generadores pueden producir corriente alterna. La corriente continua es especialmente útil en aplicaciones que requieren una corriente constante y estable, como en sistemas de control de motores.

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2. Configuración del circuito de excitación

En un generador de CC excitado por separado, el circuito de excitación está separado del circuito de salida, lo que significa que la corriente de excitación se suministra a través de un circuito separado del circuito de salida. Esto permite un mayor control sobre la corriente de excitación y, por lo tanto, sobre la salida de voltaje del generador. En comparación, los generadores de CC autoexcitados tienen el circuito de excitación conectado directamente al circuito de salida.

3. Rango de voltaje de salida

El generador de CC excitado por separado puede producir un rango de voltajes de salida más amplio que otros tipos de generadores. Esto se debe en parte al mayor control sobre la corriente de excitación. Por ejemplo, un generador de CC excitado por separado podría producir voltajes de salida desde unos pocos voltios hasta varios cientos de voltios.

4. Aplicaciones específicas

El generador de CC excitado por separado es especialmente adecuado para aplicaciones que requieren una corriente continua estable y controlable, como en sistemas de control de motores y sistemas de iluminación de emergencia. También se utiliza comúnmente en la industria de la aviación para generar electricidad a bordo de aviones.

Su capacidad para producir corriente continua estable y controlable y su rango de voltaje de salida más amplio son algunas de las razones por las que se utiliza en una variedad de industrias y aplicaciones.

En conclusión, el generador de CC excitado por separado es una de las opciones más populares para la generación de corriente continua. Debido a su capacidad para controlar la cantidad de corriente que fluye a través del rotor, este tipo de generador es ideal para aplicaciones que requieren una fuente de energía constante y estable. Además, su diseño permite una fácil regulación de la tensión de salida, lo que lo hace ideal para su uso en aplicaciones que requieren una tensión constante. En general, el generador de CC excitado por separado es una herramienta valiosa para cualquier aplicación que requiera una fuente de energía confiable y constante.

En conclusión, el generador de CC excitado por separado es una de las opciones más populares para la generación de corriente continua. Debido a su capacidad para controlar la cantidad de corriente que fluye a través del rotor, este tipo de generador es ideal para aplicaciones que requieren una fuente de energía constante y estable. Además, su diseño permite una fácil regulación de la tensión de salida, lo que lo hace ideal para su uso en aplicaciones que requieren una tensión constante. En general, el generador de CC excitado por separado es una herramienta valiosa para cualquier aplicación que requiera una fuente de energía confiable y constante.

En conclusión, el generador de CC excitado por separado es un dispositivo que se utiliza ampliamente en la industria eléctrica debido a su capacidad para generar corriente continua de alta calidad y estable. Su principal característica es la separación física de los devanados de excitación y de armadura, lo que permite un mayor control de la corriente de excitación y, por lo tanto, una mayor estabilidad y eficiencia en la generación de energía eléctrica. Además, este tipo de generador se puede adaptar fácilmente a diferentes aplicaciones y cargas, lo que lo convierte en una opción ideal para una amplia gama de industrias y aplicaciones eléctricas.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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