CARACTERÍSTICAS DE LOS GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA (C.C.)

Transcripción

1 CARACERÍSCAS DE LOS GENERADORES DE CORRENE CONNUA (C.C.) Fueza electomotiz (f.e.m.) Es la causa que mantiene una tensión en bones del geneado. La fueza electomotiz (f.e.m.) es la tensión eléctica oiginada en el geneado, que impulsa a los electones libes a movese, ceando una coiente eléctica (sentido convencional) que va del bone positivo al negativo en el exteio y del negativo al positivo en el inteio. E Geneado Electoquímico Simbología Geneado Electomagnético Cuando no existe cicuito exteno de utilización (es deci no cicula ninguna coiente eléctica), la tensión de vacío coincide con la fueza electomotiz (f.e.m.). Esta, como se vio en unidades anteioes, se mide en voltios (V) y su símbolo es (E). ntensidad Nominal Es la máxima intensidad coiente que puede cicula po el geneado sin povoca efectos pejudiciales que puedan deteioalo. Resistencia intena Es la esistencia de los conductoes y de los componentes intenos de todo geneado. o ejemplo: La esistencia intena en una pila o un acumulado depende de muchos factoes. Ente ellos, destacamos la esistencia de las popias placas, la de los puentes de unión, la de contacto del electolito con las placas, y la popia esistencia del electolito. odos ellos, a excepción de la esistencia del electolito, son de muy difícil valoación. ENSÓN EN BORNES DE UN GENERADOR A continuación, vamos a analiza el compotamiento de un geneado de c.c. conectado con caga o sin caga. Si analizamos un geneado sin caga, no hay ciculación de coiente ( = 0). o lo tanto, en la esistencia intena ( i ) no hay caída de tensión (c.d.t.) y la (f.e.m.) fueza electomotiz (E) es igual a la (d.d.p.) difeencia de potencial (V). 6

2 Si analizamos la pila en caga, obsevamos que se establece una ciculación de coiente y se poduce una disminución de la tensión en bones o d.d.p. (V). Esto se debe a que la esistencia intena ( i ) poduce una caída de tensión (c.d.t.) al paso de la coiente ( 0). odo ello se elaciona con las siguientes expesiones matemáticas: E = V + i V = E i Donde: E = Fueza electomotiz (f.e.m.) en voltios (V). V = Difeencia de potencial (d.d.p.) en voltios (V). i = Resistencia intena en ohmios (Ω). = ntensidad en ampeios (A). Si R epesenta la esistencia exteio del cicuito y ésta está en seie con ( i ) al aplica la ley de Ohm genealizada, tenemos: ( R + ) E = i Ley de Ohm genealizada: La intensidad de coiente que ecoe un cicuito es diectamente popocional a la f.e.m. total del cicuito e invesamente popocional a la esistencia total del mismo (int ensidad ) E = R ( f.e.m. total ) ( esistencia total ) Si en el cicuito hay vaias f.e.m. se considean positivas las que favoecen el sentido de la coiente y negativas las que se oponen a dicha coiente incipio de la consevación de la enegía: La enegía total poducida en el geneado es igual a la enegía eléctica utilizada más la enegía eléctica pedida. E t = V t + Dividiendo po t, se obtiene la ecuación de potencias. E = V + Dividiendo po, se obtiene la ecuación de tensiones del geneado. E = V + t 7

3 otencias elécticas: otal ( ), pedida ( p ) y útil ( u ) La potencia total poducida po el geneado y que po lo tanto este cede al cicuito, seá la suma de la potencia que se piede en la esistencia intena más la que se consume en la caga. aa calculala aplicamos la expesión de la potencia utilizando la fueza electomotiz en el pime témino (la f.e.m. se coesponde con toda la tensión que popociona el geneado) y la coiente en el segundo. otencia otal o poducida po el geneado: = u p o bien = E o también = V + como podemos vemos a continuación. + En la esistencia intena también se poduce una pédida de potencia, que se tansfoma en calo po efecto Joule y que educe el endimiento del geneado. otencia pedida po el geneado. p = Al ecepto se le entega una potencia que es infeio a la total geneada. Esta potencia útil es igual al poducto de la tensión en bones del geneado po la coiente. otencia útil o suministada a la caga: Rendimiento eléctico y endimiento industial u = V Siempe que hay una tansfomación de enegía, hay unas pédidas, es po ello que siempe hay que habla de endimiento. Se epesenta po la leta giega η (eta). Se define endimiento eléctico como el cociente ente la potencia útil suministada a la caga y la potencia total poducida po el geneado. u u V ηeléctico = Si lo expesamos pocentualmente, tendemos que: η (%) = 00 = 00 8

4 Se define endimiento industial como el cociente ente la potencia útil suministada po el geneado y la absobida po el mismo (es el caso de un geneado electomagnético, pues la potencia absobida coincide con la aplicada po el eje). u u V ηeléctico = Si lo expesamos pocentualmente, tendemos que: η (%) = 00 = 00 ab El endimiento de cualquie tansfomación enegética es siempe meno que la unidad. ab ab ASOCACÓN DE GENERADORES Montaje seie Al igual que otos componentes, los geneadoes también se pueden asocia en montaje seie, paalelo o mixto, obteniéndose así estuctuas de geneado con difeentes caacteísticas en cuanto a la tensión y coiente que pueden popociona. La conexión de geneadoes en seie se utiliza cuando queemos aumenta la tensión de salida. Esta foma de conexión es muy utilizada en las bateías de acumuladoes, donde se consigue la tensión de salida buscada a base de conecta vaios acumuladoes en seie. Consiste esta conexión en agupa los geneadoes uno seguido del oto conectándolos ente sí po sus polos contaios y dejando dos teminales libes, que constituyen el positivo (+) y negativo ( ) del agupamiento. En la conexión en seie se cumple que: La fueza electomotiz (f.e.m.) del conjunto es igual a la suma de las fuezas electomotices de cada uno de los geneadoes. E = E + E + E Esta expesión supone que en las conexiones se ha espetado la polaidad aditiva conectando el positivo (+) de un elemento con el negativo ( ) del siguiente, paa que su f.e.m. se sume. 9

5 Si algún elemento se conectaa en oposición a los demás, su f.e.m. en la expesión tendía que esta afectada del signo ( ). La esistencia intena del conjunto es igual a la suma de las esistencias intenas de cada uno de los geneadoes. = + + La intensidad de la coiente eléctica, al se un montaje seie, es igual en todos los geneadoes. = = = Así pues, con este tipo de montaje se consigue aumenta la tensión, peo, en contapatida, con un aumento de la esistencia intena total. Y en cuanto a la coiente disponible, está limitada po la máxima que pueda sopota uno de los elementos. La condición de entabilidad exige en la aplicación que todos los elementos sean iguales. La consecuencia páctica es que, al conecta una bateía de N elementos iguales, el esultado es igual a una f.e.m. de N veces la de cada elemento y la intensidad de la coiente poducida es igual a la de uno de sus elementos. En el caso de geneadoes difeentes, la intensidad máxima del cicuito queda limitada po la máxima intensidad que puede popociona el geneado más pequeño. La ley de Ohm genealizada paa el cicuito seie nos da una intensidad de coiente en la caga de: E + E + E = R Montaje paalelo La conexión de geneadoes en paalelo se utiliza cuando queemos aumenta la coiente de salida manteniendo la tensión constante. La conexión en paalelo posee las siguientes caacteísticas: 0

6 aa que todos los geneadoes apoten enegía debeán posee la misma f.e.m. E = E = E La f.e.m. equivalente al conjunto es la misma que la de los geneadoes acoplados. E = E = E = E La esistencia intena del conjunto al se un montaje paalelo, es igual. = + + Si deseamos que todos los geneadoes apoten la misma coiente y potencia, además de se igual su f.e.m., también debeán se iguales sus esistencias intenas ( ). i i = = = po lo tanto = i La intensidad que suminista el conjunto de geneadoes es igual a la suma de las intensidades que apota cada geneado. = + + Con este tipo de montaje se consigue obtene una mayo coiente de salida, ya que la coiente que cicula po la caga es la suma de las coientes de cada geneado. En este caso la intensidad que cicula po el cicuito exteio y po la tanto po la caga es: E = + R = + +

7 Montaje mixto Además se debe tene la pecaución de conecta debidamente las polaidades de los geneadoes; todos los positivos (+) unidos en un punto, y todos los negativos ( ) unidos en oto punto. Un geneado mal conectado da luga a una descaga geneal con una coiente que puede se muy elevada y poduci deteioos. Asimismo, todos los geneadoes deben tene igual valo de tensión ya que, de lo contaio, se poduciían coientes de descaga ente ellos. En cuanto a la esistencia intena total, esulta infeio a la del geneado que la tenga más baja. En este tipo de montaje, al se la combinación de los montajes seie y paalelo, se combinan los dos tipos de caacteísticas; se consigue aumenta la tensión y la coiente. o ejemplo, en la estuctua del geneado de la figua, se deduce que: E = E + + E = E E4 = Es una estuctua de geneado utilizada cuando se equieen potencias elevadas, ya que conectando en seie elementos de baja tensión se pueden consegui tensiones elevadas, y asociando en paalelo los montajes seie se pueden consegui elevadas intensidades. Apaecen, pues, las siguientes caacteísticas: odos los gupos seie de geneadoes deben da la misma tensión total; la tensión del geneado esultante (E), es igual a la de un gupo seie. La coiente total en la caga viene dada po la suma de las coientes de cada gupo seie. La esistencia intena total queda deteminada po la de uno de los gupos seie dividida ente el númeo de gupos (se suponen todos los gupos seie iguales).

8 CARACERÍSCAS DE LOS RECEORES DE CORRENE CONNUA (C.C.) Fueza contaelectomotiz (f.c.e.m.) Cuando un geneado de c.c. electoquímico o electomagnético, funciona como ecepto, absobe enegía eléctica, geneando un fueza electomotiz que se opone a la tensión aplicada en sus bones. A esta fueza electomotiz se le llama fueza contaelectomotiz (f.c.e.m.) es luna consecuencia del pincipio físico: los efectos se oponen a las causas que los poducen La f.c.e.m. se epesenta po la leta E y al igual que la f.e.m. esta también se mide en voltios. ntensidad Nominal Es la máxima intensidad de coiente que puede cicula po el ecepto sin povoca efectos pejudiciales que puedan deteioalo. Resistencia intena Es la esistencia de los conductoes y de los componentes intenos de todo ecepto. Se epesenta po la leta. E Simbología Recepto electoquímico o acumulado Moto de c.c. ENSÓN EN BORNES DE UN RECEOR Cuando un ecepto foma pate de un cicuito eléctico absobiendo una coiente eléctica y geneando una fueza contaelectomotiz (f.c.e.m.) la tensión en sus bones es igual: Cicuito eléctico V = E' + E'= V Donde: E = Fueza contaelectomotiz (f.c.e.m.) en voltios (V). V = ensión en bones aplicada al ecepto en voltios (V). = Resistencia intena del ecepto en ohmios (Ω). = ntensidad en ampeios (A).

9 Ley de Ohm genealizada: La intensidad de coiente que ecoe un cicuito con geneado y ecepto es diectamente popocional a la difeencia ente las f.e.m. de los geneado y las f.c.e.m. de los eceptoes del cicuito e invesamente popocional a la esistencia total del mismo (int ensidad ) E = ( f.e.m. R total ) E' ( esistencia total ) ( f.c.e.m. total) incipio de la consevación de la enegía: La enegía eléctica absobida po el ecepto es igual a la enegía eléctica utilizada más la enegía eléctica pedida. V t = E' t + Dividiendo po t, se obtiene la ecuación de potencias. V = E' + Dividiendo po, se obtiene la ecuación de tensiones del ecepto. V = E' + t otencias: Absobida ( ab ), pedida ( p ) y útil ( u ) La potencia absobida po el ecepto seá la suma de la potencia que se piede en la esistencia intena más la potencia útil (en el caso de un moto esta coesponde a la mecánica que da po su eje) del ecepto. aa calculala aplicamos la expesión de la potencia utilizando la tensión aplicada en bones del ecepto en el pime témino y la coiente absobida en el segundo otencia absobida o consumida po el ecepto: + ab = u p o bien ab = V En la esistencia intena también se poduce una pédida de potencia, que se tansfoma en calo po efecto Joule y que educe el endimiento del ecepto. otencia pedida po el ecepto. p = Al ecepto se le entega una potencia que es infeio a la útil (en el caso de un moto esta coesponde a la mecánica que da po su eje) del ecepto. Este es igual a la difeencia ente la potencia absobida po el ecepto y la pedida po éste. 4

10 otencia útil suministada po el ecepto: u = ab p o bien u = V Rendimiento industial Siempe que hay una tansfomación de enegía, hay unas pédidas, es po ello que siempe hay que habla de endimiento. Se epesenta po la leta giega η (eta). Se define endimiento eléctico como el cociente ente la potencia útil suministada po el ecepto y la potencia absobida po el ecepto. eléctico = u η Si lo expesamos pocentualmente, tendemos que: η (%) = 00 = 00 ab u ab u V El endimiento de cualquie tansfomación enegética es siempe meno que la unidad. 5