tema 3.1: generadores de corriente continua · 2013. 3. 6. · adaptado de [j. fraile mora,...
TRANSCRIPT
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
1
TEMA 3.1: Generadores de corriente continua
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
2
GENERALIDADES DE LA MÁQUINA DE CC
• La máquina está compuesta por dos devanados alimentados con CC: unollamado inductor que se encuentra en el estator de la máquina y el otrollamado inducido que está en el rotor.
• Cuando la máquina funciona como generador se alimenta el inductor conCC y por el inducido obtendremos una FEM (CC).
• Cuando la máquina funciona como motor los dos devanados estánalimentados con CC.
• Necesitan un frecuente mantenimiento.
3.1.1 Introducción
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
3
3.1.2 Estructura de la máquina de CC
Adaptado de [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
4
Fig.2. Despiece máquina CC.
3.1.3 Despiece de la máquina de CC
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
5
Máquinas del laboratorio: La Electricitat S.A. – Sabadell – 1950 – 22 kW
3.1.4 Ejemplos de máquinas de corriente continua
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
6
Máquinas del laboratorio: Laboratorio de accionamientos
3.1.4 Ejemplos de máquinas de corriente continua
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
7
Máquinas del laboratorio: Laboratorio de accionamientos
3.1.4 Ejemplos de máquinas de corriente continua
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
8
Máquinas del laboratorio
3.1.4 Ejemplos de máquinas de corriente continua
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
9
Ejemplo de una de las máquinas del laboratorio:
3.1.5 La placa de características
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
10
Tipo de servicio: S1
S1 SERVICIO CONTINUIO - Máquina trabajando a carga constante, de este modo se alcanza la temperatura de régimen permanente.
S2 SERVICIO TEMPORAL O DE CORTA DURACIÓN
-La máquina trabaja en régimen de carga constante un tiempo breve, de este modo no se llega a alcanzar una temperatura estable. - Permanecerá entonces parada hasta alcanzar de nuevo la temperatura ambiente.
S3 SERVICIO INTERMITENTE -Serie continua de ciclos iguales compuestos por periodos de carga constante.- Periodos de reposo sin que se alcance nunca una temperatura constante.
S4 SERVICIO INTERMITENTE - Serie continua de ciclos iguales compuestos por periodos de carga constante.-Se incluye el tiempo de arranque.-Periodos de reposo sin que se alcance nunca una temperatura constante.
S5 SERVICIO INTERMITENTE - Serie continua de ciclos iguales compuestos por periodos de carga constante.-Se incluye el tiempo de arranques y frenados.-Periodos de reposo sin que se alcance nunca una temperatura constante.
S6 SERVICIO INTERMITENTE -Serie continua de ciclos iguales compuestos por periodos de carga constante.- Sin periodos de reposo.
S7 SERVICIO INTERMITENTE - Serie continua de ciclos iguales compuestos por periodos de carga constante.-Se incluye el tiempo de arranque.- Sin periodos de reposo.
S8 SERVICIO INTERMITENTE - Serie continua de ciclos iguales compuestos por periodos de carga constante.-Se incluye el tiempo de arranques y frenados.- Sin periodos de reposo.
3.1.5 La placa de características
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
11
Ejecución B5
[Siemens]
3.1.5 La placa de características
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
12
Protección: IP 23
[NTP 588: Grado de protección de las envolventes de los materiales eléctricos]
3.1.5 La placa de características
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
13
Código de refrigeración IC 06
[ABB, Low Voltage General Purpose Motors]
3.1.5 La placa de características
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
14
La placa de características
Clase de Aislamiento
Temperatura máxima
Y 90 ºC
A 105 ºC
E 120 ºC
B 130 ºC
F 155 ºC
H 180 ºC
200 200 ºC
220 220 ºC
250 250 ºC
[ABB, Low Voltage General Purpose Motors]
3.1.5 La placa de características
Clase de aislamiento: F
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
15
• Los devanados pueden ser imbricados u ondulados, dependiendo de si se cruzan o no las partes de la bobina observadas desde el lado del colector.
3.1.6 Tipos de devanados del inducido
Adaptado de [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
16
• Devanado ondulado (simple): siempre dispone de dos vías (a=1)• Si la corriente por vía es demasiado elevada se utiliza el devanado imbricado (simple). • En el devanado imbricado se tienen tantas vías como polos (p=a).
• Colector: Nº de delgas = Nº de conductores• Escobillas: número de escobillas igual al número de polos.
3.1.6 Tipos de devanados del inducido
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
17
• Devanado ondulado (simple): siempre dispone de dos vías (a=1)• Si la corriente por vía es demasiado elevada se utiliza el devanado imbircado (simple). • En el devanado imbricado se tienen tantas vías como polos (p=a).
• Colector: Nº de delgas = Nº de conductores• Escobillas: número de escobillas igual al número de polos.
3.1.6 Tipos de devanados del inducido
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
18
3.1.6 Tipos de devanados del inducido
Devanado imbricado simple
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
19
3.1.6 Tipos de devanados del inducido
En el ejemplo, la corriente entra por una escobilla (en delga 1) , se puede observar los sentidos de las corrientes cada uno de los conductores y como sale la corriente por la otra escobilla (en delga 4). Si el motor avanza (rota) un paso de escobilla la corriente entrará por la delga 2 y saldrá por la delga 5 (que noestá representada).
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
20
3.1.6 Tipos de devanados del inducido
Devanado ondulado simple
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
21
v
inductor
Los conductores situados en laLínea Neutra sus fem’s son nulas.
Adaptado de [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
vle
3.1.7 Eje directo y Línea Neutra
inducido
Se mantiene la cuadratura entre el el campo del inductor y el campo
del inducido.
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
22
La figura muestra el proceso de conmutación en el colector (Las escobillas deben colocarse en las Líneas neutras)
Adaptado de [N. Mohan, Electric Drives: An Integrative Approach, NMPERE,2001 ]
3.1.8 Funcionamiento del colector de delgas
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
23
Fem inducida en una espira (sin rectificar)
Fem inducida en una espira (rectificada)
3.1.9 La fuerza electromotriz inducida
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
24
Máquina bipolar, 12 espiras
- [L.S. Iribarnegaray, Fundamentos de Máquinas Eléctricas Rotativas, Ed. Marcombo, 1989 ]
fem’s correspondientes a las espiras e1...e6
3.1.9 La fuerza electromotriz inducida
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
25
dtdte
1)(1
dtteT
ET
avg 01
'1 )(1 dt
dtd
TE
T
avg
0
1
T
avg dT
E0
1
ˆ
ˆ
2 dT
Eavg
En un semiperiodo (T/2) el flujo concatenado varía entre loslímites de + a - .
Fem inducida en una espira (en general).
Valor medio de la tensión inducida:
ˆ ˆ2 4 4
avgET T T
T es el periodo de la corriente.
TE
ˆ4
Tomaremos:
(fem producida por una espira)
3.1.9 La fuerza electromotriz inducida
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
26
az
2
Nz ·2
azpnE
21
260·ˆ4
La frecuencia de la tensión generada va ligada al número de polos (2p) y a la velocidad de rotación:
60·pnf
Las escobillas recogen las fem’s inducidas en las distintas bobinas durante un semiperiodo. La fem resultante será igual a la suma de fem’s medias de las distintas bobinas que componen cada rama en paralelo (2a) del devanado:
número de conductores.
número de tensiones aditivas
60·ˆ4
ˆ4 pnT
E
fem producida por el conjunto de conductores (z/2) por espira
ˆ60pzE n
a
(fem producida por una espira)
2pzE
a
SIMPLEIMBRICADOapopa 1/22
SIMPLEONDULADOaoa 122
a número de pares de vías en paralelo.
3.1.9 La fuerza electromotriz inducida
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
27
3.1.10 Tipos de máquinas según su excitación
Máquina (generador) de corriente continua con excitación independiente
El flujo inductor se obtiene mediante un circuito de excitación independiente. Permite la regulación de la tensión generada.
escaaa UIREU
escaaa UIRkU
escaaexcga UIRIkkU )(
ai IkM
aexcgi IIkkM )(
exc
escexc R
UI
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
28
3.1.10 Tipos de máquinas según su excitación
Máquina (generador) de corriente continua con excitación derivación (shunt o paralelo)
El flujo inductor se obtiene mediante un circuito de excitación independiente conectado en paralelo con la máquina. No permite regulación.
escaaa UIREU
escaaa UIRkU
escaaexcga UIRIkkU )(
ai IkM
aexcgi IIkkM )(
exc
escexc R
UI
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
29
3.1.10 Tipos de máquinas según su excitación
Máquina (generador) de corriente continua con excitación mediante imanes permanentes
El flujo inductor se obtiene mediante imanes permanentes. El flujo es constante.
escaaa UIREU
escaaa UIRkU
ai IkM
.cte
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
30
TEMA 3.2: BALANCE DE POTENCIAS, LA REACCIÓN DE INDUCIDO Y LA CONMUTACIÓN
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
31
3.3.1 Balance de potencias de una máquina de CC
PÉRDIDAS EN EL COBRE DEL ESTATOR(INDUCTOR)
PERDIDASEN LAS ESCOBILLAS
PÉRDIDAS EN EL HIERRO (SOLO INDUCIDO)
PÉRDIDAS EN EL COBRE EN EL INDUCIDO
PÉRDIDAS MECÁNICAS(ROZAMIENTO Y VENTILACIÓN)
POTENCIAÚTIL
POTENCIAABSORBIDA
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
32
POTENCIAABSORBIDA
·MPabs
3.2.1 Balance de potencias de una máquina de CC
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
33
ROTOR
PÉRDIDAS MECÁNICAS(ROZAMIENTO Y VENTILACIÓN)
POTENCIAABSORBIDA
·MPabs
3.2.1 Balance de potencias de una máquina de CC
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
34
2aaCu IRP
ind
ROTOR
PÉRDIDAS MECÁNICAS(ROZAMIENTO Y VENTILACIÓN)
POTENCIAABSORBIDA
·MPabs
ai IEP
3.2.1 Balance de potencias de una máquina de CC
PÉRDIDAS EN EL HIERRO
Solo aparecen enel rotor debido a lamagnetización cíclicaque aparece por su movimiento aunque elflujo del inductor seaconstante.
Pi potencia interna o electromagnética desarrolladapor la máquina
kgWBfkP mhh /·· 5.25.1
kgWBfkP mee /·· 22
Pérdidas por histéresis
Pérdidas por corrientes parasitarias
2·UkPFe
Pérdidas en el hierro
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
35
2aaCu IRP
ind
ROTOR
PÉRDIDAS MECÁNICAS(ROZAMIENTO Y VENTILACIÓN)
PÉRDIDAS EN EL HIERRO
POTENCIAABSORBIDA
PERDIDASEN LAS ESCOBILLAS
aescesc IVP
·MPabs
VVesc 2
ai IEP
suelen considerarse 2V por par de escobillas
Solo aparecen enel rotor debido a lamagnetización cíclicaque aparece por su movimiento aunque elflujo del inductor seaconstante.
Pi potencia interna o electromagnética desarrolladapor la máquina
3.2.1 Balance de potencias de una máquina de CC
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
36
2aaCu IRP
ind
2aaCu IRP
ind
ESTATORROTOR
PÉRDIDAS EN EL COBRE DEL ESTATOR(INDUCTOR)
PÉRDIDAS EN EL COBRE EN EL INDUCIDO
PÉRDIDAS MECÁNICAS(ROZAMIENTO Y VENTILACIÓN)
PÉRDIDAS EN EL HIERRO
POTENCIAÚTIL
POTENCIAABSORBIDA
PERDIDASEN LAS ESCOBILLAS
aau IVP ·
aescesc IVP
2excexcCu IRP
exc
·MPabs
VVesc 2
ai IEP
suelen considerarse 2V por par de escobillas
Solo aparecen enel rotor debido a lamagnetización cíclicaque aparece por su movimiento aunque elflujo del inductor seaconstante.
Pi potencia interna o electromagnética desarrolladapor la máquina
3.2.1 Balance de potencias de una máquina de CC
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
37
aaabs IVP ·
·MPu
Resumen
umCuindfeescCuabs PPPPPPPindexc
En general:
MOTOR
·MPabs
GENERADOR
aau IVP ·
%90
abs
u
PPRendimiento:
3.2.1 Balance de potencias de una máquina de CC
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
38
• La reacción de inducido es el efecto que ejerce la fmm. del devanado delinducido sobre la fmm del inductor y que hace variar la forma y magnituddel flujo del entrehierro respecto a los valores que presentaba la máquinaen vacío.
Fi: Fmm de reacción delinducido.
Fe: Fmm creada de los polos.
3.2.3 La reacción de Inducido
Figura de [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
39
• La amplitud de la inducción magnética trabajando en vacío (asumimos muy pocacorriente en el inducido) idealmente debería ser constante.
• No obstante debido a los flujos de dispersión que aparecen entre las expansionespolares, hacen que esta curva coja forma trapezoidal.
3.2.3 La reacción de Inducido
Adaptado de [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
40
• En esta imagen se representa la distribución de la f.m.m. del inducido sobre la periferia del entrehierro. Se muestran los polos a trazos para constatar que su acción no se tiene en cuenta.
Figura de [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
3.2.3 La reacción de Inducido
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
41
Deformación del campo magnético en el entrehierro debido a la reacción del inducido.
Desplazamiento de las escobillas hasta la línea neutra real.
3.2.3 La reacción de Inducido
Figuras de [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
42
• Consecuencias de la inducción resultante en el inducido:
- La reacción del inducido deforma la curva de inducción debajo de cadapolo.
- Si la máquina no está saturada no se modifica su fem. ya que tenemos flujoconstante.
- En el caso de saturación la B resultante tiene un valor inferior a la salida delos polos, hace que el flujo disminuya y que aparezca un efectodesmagnetizante reduciendo así el valor de la fem.
- Posible elevación de la tensión entre delgas consecutivas motivada por elpaso de las espiras por la zona de refuerzo del flujo entre polos (chisporreoen el colector).
- Desplazamiento de la línea neutra debido a la reacción del inducido, éstase adelanta (generador) o se retrasa (motor) respecto al sentido de giro delrotor. Para evitar esto hay que modificar la posición de las escobillasadelantándolas o retrasándolas.
3.2.3 La reacción de Inducido
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
43
• En la mayoría de máquinas de CC para eliminar el desplazamiento de la línea neutrageométrica con las variaciones de carga y asegurar una mejor conmutación, seemplean los polos auxiliares, estos van provistos de un devanado que se conecta enserie con el inducido, produciendo un campo magnético opuesto al de la reaccióntransversal.
3.2.3 La reacción de Inducido
Figura de [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
44
Escobillas:• Cuando las escobillas están situadas en la línea neutra geométrica, la reacción de
inducido es totalmente transversal, lo que conduce a un desplazamiento de la líneaneutra magnética que provoca un chispeo en el colector.
• Si se desplazan las escobillas a la línea neutra magnética verdadera, se evita elchisporroteo del colector pero aparece una reacción antagonista que se opone a laacción del inductor y que debe ser compensada por un aumento idéntico en la fmmde los polos.
En la práctica se impide este desplazamiento. Lasolución más eficaz consiste en neutralizar lareacción de inducido mediante la incorporaciónde un arrollamiento de compensación.
Devanado de compensación.
3.2.3 La reacción de Inducido
Figura de [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
45
3.2.4 ConmutaciónOK
NO OK
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
46
TEMA 3.3: CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
47
• Ecuaciones de la máquina:aa IREU
excIf
3.3.1 Máquina de corriente continua con excitación derivación/independiente
E
aa RL ,
E
aI
dexcIdd excexc RL ,
I
U
nkE ˆ'1 ˆ1kE
aaIRnkU '1
ai IkM 1
excgI
Si no hay saturación:
gkk 1gkk '
1'
aaexc IRnIkU '
aexci IIkM Figura izq. [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
aa IRkU 1
aaexc IRkIU
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
48
nkE ˆ'1
U
a aU E R I
a aU K n R I
aI
3.3.1 Máquina de corriente continua con excitación derivación/independiente
Característica de vacio (Ua=E) Característica de salida o de carga
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
49
aIkM ·ˆ1
Características electromecánicas de par.
1. Sin reacción de inducido.
2. Con reacción de inducido.
Ia
Generador: Par contrario al de arrastre debido al consumo de corriente.
Motor: Par entregado a la carga que se arrastra.
3.3.1 Máquina de corriente continua con excitación derivación/independiente
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
50
U
U
nkIRU aa ·'1 aa IRnkU ··'
1
3.3.1 Máquina de corriente continua con excitación derivación/independiente
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
51
• Curva característica velocidad:
aa I
kR
kU ·ˆ·ˆ· 11
ao Ib
Características electromecánicas de velocidad.
1. Sin reacción de inducido.
2. Con reacción de inducido.E
aa RL ,
E
aI
dexcIdd excexc RL ,
I
U
Figura de [M.C. Cherta, J.Corrales, A.E.B., Teoría general de máquinas eléctricas, UNED,1991 ]Figura izq. [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
o
Motor: caída de velocidad aumentar la carga mecánica (absorbe más corriente)
3.3.1 Máquina de corriente continua con excitación derivación/independiente
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
52
• Curva característica mecánica:
Mb
Mk
Ra
0
221
0 ·
aIkM
1
aa I
kR
kU ·ˆˆ 11
1. Máquina no saturada.3. Máquina con saturación.
M
Figura izq. [J. Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, 2002 ]
o
Motor: caída de velocidad aumentar la carga mecánica (mayor par resistente)
3.3.1 Máquina de corriente continua con excitación derivación/independiente
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
53
TEMA 3.4: REGULACIÓN DE LA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
54
3.4.1 Conceptos de la regulación del generador de corriente continua
Si la carga aumenta (más demanda de corriente)
IaM
Ia
M
CONSUMO
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
55
Si la carga aumenta
Las caídas de tensión aumentan.
La tensión se reduce
IaM
nkE ˆ'1
Podemos aumentar el flujo(corriente de excitación)
3.4.1 Conceptos de la regulación del generador de corriente continua
CONSUMO
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
56
La velocidad del motor (p.e. turbina) varía. Si queremos
mantener la tensión constante podemos regular de forma
dinámica la excitación
IaM
nkE ˆ'1
n
CONSUMO
3.4.1 Conceptos de la regulación del generador de corriente continua
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
57
Simularemos en Simulink un generador de corriente continua
Constantes:k=0.5;La=0.005;Ra=2;
Valores nominales:
Ia = 22 AIexc = 1 AUa = 314 VN= 6000 rpm
3.4.2 Ejemplo de modelado mediante Matlab/Simulink
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
58
Paso 1: introducir en Matlab las constantes de la máquina (no se tiene en cuenta la inercia….)
>> k=0.5;>> La=0.005;>> Ra=2;
3.4.1 Conceptos de la regulación del generador de corriente continua
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
59
Paso 2: Ejecutar Simulink y abrir el fichero ‘Generador.mdl’
3.4.1 Conceptos de la regulación del generador de corriente continua
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
60
Paso 3: Configuration Simulation Parameters
3.4.1 Conceptos de la regulación del generador de corriente continua
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
61
Paso 4: Simulación
3.4.1 Conceptos de la regulación del generador de corriente continua
Comprobar el efecto de subir carga (Ia) y variar la excitación (Iexc).
Para simular: Simulation Start (o botón play).Para ver las formas temporales hacer click sobre los Scopes
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
62
Ejemplo 2: Regulación automática de un generador de corriente continua
3.4.1 Conceptos de la regulación del generador de corriente continua
•Se desea una consigna de 270 V.
•Se introduce un regulador tipo PI (kp: constante proporcional, ki: constante integración).
•A la velocidad de la turbina se le introduce una perturbación sinusoidal.
Sistema eléctrico del avión: Generadores DCETSEIATDepartament d’enginyeria Elèctrica
J. Montanyà
63
Fichero ‘generadorcontrolexc.mdl’
3.4.1 Conceptos de la regulación del generador de corriente continua