Características do Gerador DC de Excitação em Série

Definição do Gerador de Série

Um gerador DC com enrolamento em série é definido como um gerador onde as bobinas de campo, as bobinas do armadura e o circuito de carga externo estão conectados em série, fazendo com que a mesma corrente flua por cada parte.

 Nesses tipos de geradores, as bobinas de campo, as bobinas do armadura e o circuito de carga externo estão todos conectados em série, conforme mostrado na figura abaixo.

Portanto, a mesma corrente flui pelas bobinas do armadura, bobinas de campo e pela carga.

Seja, I = Ia = Isc = IL

Aqui, Ia = corrente do armadura

Isc = corrente de campo em série

IL = corrente de carga

Existem geralmente três características mais importantes de um gerador DC com enrolamento em série, que mostram a relação entre várias grandezas, como corrente de campo em série ou corrente de excitação, tensão gerada, tensão terminal e corrente de carga.

Curva Característica Magnética

A curva que mostra a relação entre a tensão sem carga e a corrente de excitação do campo é chamada de curva característica magnética ou de circuito aberto. Durante a ausência de carga, os terminais de carga estão em circuito aberto, não havendo, portanto, corrente de campo no campo, pois o armadura, o campo e a carga estão conectados em série e formam um circuito fechado. Assim, essa curva pode ser obtida praticamente separando a bobina de campo e excitando o gerador DC por uma fonte externa.

No diagrama, a curva AB mostra a característica magnética de um gerador DC com enrolamento em série. A curva é linear até que os polos atinjam a saturação. Após esse ponto, a tensão terminal não aumenta significativamente com a corrente de campo adicional. Devido ao magnetismo residual, há uma tensão inicial através do armadura, então a curva começa ligeiramente acima da origem no ponto A.

Curva Característica Interna

A curva característica interna mostra a relação entre a tensão gerada no armadura e a corrente de carga. Essa curva leva em conta a queda causada pelo efeito desmagnetizador da reação do armadura, fazendo com que a tensão gerada real (Eg) seja menor que a tensão sem carga (E0). Portanto, a curva cai ligeiramente da curva característica de circuito aberto. No diagrama, a curva OC representa essa característica interna.

Curva Característica Externa

A curva característica externa mostra a variação da tensão terminal (V) com a corrente de carga (IL). A tensão terminal deste tipo de gerador é obtida subtraindo a queda ohmica devido à resistência do armadura (Ra) e à resistência de campo em série (Rsc) da tensão realmente gerada (Eg).

Tensão terminal V = Eg – I(Ra + Rsc)

A curva característica externa está abaixo da curva característica interna porque o valor da tensão terminal é menor que a tensão gerada. Aqui, na figura, a curva OD está mostrando a característica externa do gerador DC com enrolamento em série.

Das características de um gerador DC com enrolamento em série, podemos ver que, à medida que a carga aumenta (e, portanto, a corrente de carga), a tensão terminal inicialmente aumenta. No entanto, após atingir um pico, ela começa a diminuir devido ao efeito desmagnetizador da reação do armadura. A linha pontilhada na figura mostra esse fenômeno, indicando que a corrente permanece aproximadamente constante, apesar das mudanças na resistência de carga. Quando a carga aumenta, a corrente de campo também aumenta, pois o campo está conectado em série com a carga. Da mesma forma, a corrente do armadura aumenta, pois também está conectada em série. No entanto, devido à saturação, a força do campo magnético e a tensão induzida não aumentam significativamente. O aumento da corrente do armadura leva a um maior efeito de reação do armadura, causando uma queda na tensão de carga. Se a tensão de carga diminui, a corrente de carga também diminui, pois a corrente é proporcional à tensão (lei de Ohm). Esses efeitos simultâneos significam que não há mudança significativa na corrente de carga na parte pontilhada da curva característica externa. Este comportamento torna o gerador DC em série um gerador de corrente constante.

Gerador de Corrente Constante

Um gerador DC com enrolamento em série é conhecido como gerador de corrente constante porque a corrente de carga permanece quase constante, apesar das variações na resistência de carga.