Tema 3 Parte 2

 

4.5.- Paralelo de generadores de c.c. Los generadores de c.c pueden operar perfectamente conectadas en paralelo. Tratándose de generadores shunt shunt el  el circuito empleado está indicado en la figura. f igura. 3-11

Figura 3-11 La puesta en paralelo del generador B con el A se realiza de la siguiente manera: 1. Se Se c hace el gener generador ador de B a la  yve velocidad locidad 2. cierra ierragirar el interruptor de c campo ampo se regulanominal la excitación hasta igualar  las tensiones de ambos generadores. Se comprueba con el voltímetro V. 3. Se cie cierra rra el interruptor de lí línea nea    quedando asi conectado el generador  en paralelo. 4. Para darle c carga arga al generador   es nec necesario esario aume aumentar ntar su corriente de excitación reduciendo la resistencia de campo. El amperímetro     nos indica la carga que va tomando No es necesario que los generadores tengan la misma potencia nominal. La repartición de cargas se hará automáticamente según las características externas de los generadores. Si por ejemplo los generadores tienen las mismas características indicadas en la figura 3-12, cuando la tensión en la barras sea de 125 V tomaran lo porcentajes de carga de 70 y 50 % de su potencia nominal.

Figura 3-12

 

Naturalmente excitando mas la maquina B  esta elevara su f.e.m que podría pasar de 130 a 140 V y tomar entonces un porcentaje de carga mayor. En general para que la repartición de carga entre los generadores sea proporcional a sus potencias nominales se requiere que sus características externas porcentuales sean idénticas. Cuando se trata de generadores compund , la puesta en paralelo se realiza con el circuito indicado en la figura 3-13 que difiere de la figura 3-11 por la presencia de un ecualizador que pone en paralelo las bobinas de campo serie de los generadores para evitar que la tensión interna del generador que incrementa su carga suba por efecto del campo serie , lo que produciría un efecto acumulativo que haría pasar toda la carga a ese generador En la figura 3-14 3 -14 puede verse el esquema simplificado correspondiente al circuito de la figura 3-13

Figura 3-13

Figura 3-14

 

Ejemplo 3-1 Dos generadores shunt A y B de 250 kw y 400kw respectivamente, que tienen idénticas características lineales    −    , son conectados en paralelo. Si la tensión en vacío es de 260 V y la tensión a plena carga es de 240V. Calcular: a) La potencia que entreg entrega a cada máquina y la p potencia otencia de la carga cuan cuando do la tensión terminal es de 245V b) La potencia que entrega cada máquina y la tensión terminal cua cuando ndo la potencia de la raga es de 575kw.

SOLUCION

a) Del grafico obtenemos con    = 245  .  = 75 %       = 0.75 ∗ 250 = 187.5     = 0.75 ∗ 400 = 300.0    =  +  = 487. 487.5 5    

Figura 3-15 b) Por tener igual carac característica terística la potencia de la carga se distribuye en forma directamente proporcional a la potencia nominal de cada máquina , es decir :  =

 =

El porcentaje de carga es:

575 650 575 650

 

∗ 250 = 221   

∗ 400 = 354   

∗ 100 = 85.5 % 

 

  En el gráfico de la figura 3-15 obtenemos:  = 242. 242.3 3  

También puede determinarse analíticamente: 260 −  = 88.5  260 − 240 100  = 242. 242.3 3  

Ejemplo 3-2 Un generador shunt cuyo inducido tiene una resistencia (incluido las escobillas)  = 0.0 0.04 ohmios y cuyo campo tiene una resistencia  = 20 ohmios suministra una corriente de 30 A, a una tensión  = 65 . Hallar: a) La corriente de excitación. b) La corriente de armadura. c) La f.e.m. SOLUCION a)  =

 

=

 

= 3.25 .25  

b)  =  +  = 30 + 3.25  c)  =  +  ∗  = 65 + 0.04 ∗ 33.25 = 66.33 .

Figura 3-16 Ejemplo 3-3 Trazar la curva de magnetización de un generador independiente independiente de 25 kW 120V que gira a 900 r.p.m. los datos son: E(volt)  () 

4 0

40 0.67

60 1.03

80 1.5

100 2.07

120 2.94

140 4.35

 

 A) Indicar si la polaridad de la maquina cambia con las siguientes operaciones. a) Inversión del s sentido entido d de e rotació rotación n b) Inversión de las conex conexiones iones de la bobina de excitación B) Si el voltaje de la excitación es de 12 120 0 V. cuál debe ser la resistencia resistencia del circuito de excitación para que los voltajes engendrados puedan ser de 40V. C) Si la resistencia del circuito de exc excitación itación se mantiene constante constante en 41 ohmios, cual es la corriente de excitación y cuál es el voltaje generado cuando la velocidad es de 700, 900,1100 r.p.m.

Figura 3-17

Figura 3-18  A.- Las dos operaciones hacen hacen variar la polaridad de la máquina. B.- De la curva de magnetización: E   

40V 100V 120V 0.97A 2.07A 2.94A

 Aplicando la ley de ohm:  =

120 = 179 179 ℎ ℎ ; 0.67

 =

120 = 58 ℎ ℎ  2.07

 

 =

120 2.94

 −  =

= 40.8 40.8 ℎ ℎ 120 41

= 2.9 .92 2 

Con la curva de magnetización encontramos:  = 120  900 . .  

La f.e.m. es directamente di rectamente proporcional a la velocidad. Entonces: 700

 700 700 . .    = 120 ∗  1100 1100 . .    = 120 ∗

900

= 93. 3.1 1 

1100 900

= 146. 146.6 6 

Ejemplo 3-4 Un generador shunt de 10 KW  –  230v  –  1150 r.p.m. es accionado por una maquina prima que tiene una velocidad de 1195 r.p.m. cuando el generador funciona en vacío. La velocidad disminuye proporcionalmente a la potencia de salida del generador y es de 1150 r.p.m. a 10kw. Para aumentar la tensión generada de 230 v en vacío a 250v cuando entrega 43.5 A. a la carga se le añade una bobina serie transformándola en compound corto. Las resistencias de os arrollamientos son:  = 0.09   = 0.26 (     ) ) 

El arrollamiento shunt tiene 1800 espiras por polo. Excitando la maquina independientemente se obtienen los siguientes datos a plena carga:  = 254    = 44.7 4.7   = 1.95 .95   = 1145 .. . 

La curva de magnetización a 1195 r.p.m. es la siguiente:

 

  Figura 3-19

Determinar: El número de espiras por polo del campo serie. La reacción de armadura para

 = 44.7 4.7 

SOLUCION a) Para generar 230 voltios en v vacío acío la corriente de excitación la corriente de excitación de la maquina debe ser , según su curva de magnetización  = 1.95 .95 

 A plena carga la tensión debe debe ser de 250V por con consiguiente siguiente la corriente de excitación shunt aumentara de acuerdo con la ley de ohm a:   = 1.05 ∗

250 + 3.9 230

Figura 3-20

= 1. 1.16 16  

 

  Según los datos de la prueba de excitación independiente se requiere una excitación de 1.95 para producir 254V a plena carga sin el campo serie. En el campo serie se produce una caída de tensión de aproximadamente 4V , por lo que una vez colocada la tensión en bornes se reducirá a 254  –  4 = 250V .exactamente el valor que se necesita. Teniendo en cuenta que el campo shunt solamente tiene 1.16 A y 1800 espiras la f.e.m. adicional deberá ser producida por el campo serie, es decir:

1.95 ∗ 1800 = 1.16 ∗ 1800 + 43.5   1.95 = 1.16 +

 1800

∗ 43. 3.5 5 

 = 33    

b) La reacción de armad armadura ura se presenta cuan cuando do la armadura es recorrid recorrida a por corriente y produce un efecto desmagnetizante, es decir reduce la f.e.m. generada. La prueba bajo carga incluye entonces el efecto de la reacción de armadura y podemos con los datos calcular la f.e.m. generada.  = 254 ∗ 447 ∗ 0.26 = 265.2 

Esta tensión se genera a 1147 r.p.m.  A 1195r.p.m. esta tensión será:  = 295.2 ∗

1195 1147

= 275 275  1195 1195 . . . 

Para generar esta f.e.m. la maquina necesita una corriente de excitación de 1. 1.95 95  A .  Ahora según la curva de magnetización de la figura 3-18 que no incluye incluye el efecto de la reacción de armadura ar madura con  = 1.8  se genera 275 V . Por consiguiente el efecto desmagnetizante de la   será (en amperes equivalentes shunt) :  = 1.95 − 1.80 = 0.15 

En amperes espira será:  = 0.15 − 1800 = 270