Autoexcitación y característica externa del generador de CC
¿Dónde se asienta la tensión y cuándo no llega a cebar?
La pequeña tensión que crea el magnetismo remanente impulsa una corriente de campo que refuerza el flujo, y ese flujo sube todavía más la tensión. Esta realimentación se detiene donde se cruzan la curva de magnetización y la recta de resistencia de campo (V = Rf·If), y al subir la resistencia de campo con el control, la recta se empina y el cruce baja. En cuanto la recta se vuelve más empinada que la pendiente inicial de la curva de magnetización (unos 400Ω en esta figura), la tensión deja de cebarse, y el porqué es la pregunta de esta lección.
La semilla es el magnetismo remanente
Los núcleos polares conservan flujo remanente, huella de haber sido magnetizados alguna vez, así que al girar el generador este flujo remanente induce una pequeña tensión remanente en el inducido. Si el campo en derivación está conectado en paralelo con el inducido, esta tensión hace circular una pequeña corriente por el devanado de campo, y esa corriente refuerza el flujo y sube más la tensión: una realimentación positiva que se levanta a sí misma sin fuente externa. Eso sí, la conexión del campo debe reforzar el flujo remanente; conectada al revés, borra incluso el flujo remanente y la tensión se derrumba. Si tras mucho tiempo parado se ha perdido el magnetismo remanente, se recupera haciendo pasar brevemente continua externa por el campo para volver a magnetizarlo (cebado externo del campo).
Donde se detiene la realimentación, la resistencia crítica
Al subir la tensión también crece la corriente de campo, pero a medida que el núcleo se satura la curva de magnetización se dobla y la tensión ya no puede subir en proporción. La recta de resistencia de campo V = Rf·If, en cambio, es una recta, así que la realimentación se detiene donde se cruzan las dos líneas. Subir la resistencia de campo empina la recta y baja el cruce por debajo del codo, y en cuanto la recta es más empinada que la pendiente inicial de la curva de magnetización, el único cruce está cerca del punto remanente y la tensión no se ceba. Esta pendiente límite es la resistencia de campo crítica. La curva de magnetización se estira hacia arriba y hacia abajo en proporción a la velocidad, así que a baja velocidad la tensión puede no cebarse aunque la resistencia de campo sea la misma (la velocidad crítica).
Bajo carga: la característica externa por excitación
Cuando circula corriente de carga, la tensión en bornes Vt = E - IaRa baja por la caída en la resistencia del inducido y por la reacción del inducido. Un generador de excitación independiente, con su propia alimentación de campo, solo se hunde un poco por estas dos causas. En uno en derivación, al bajar la tensión en bornes también baja la corriente de campo y se pierde más flujo, así que se hunde con más pendiente. En uno serie la corriente de carga es la corriente de campo, así que la tensión primero sube y luego se dobla por la saturación y la reacción del inducido; uno compuesto añade un devanado serie para compensar la caída del derivación y puede ajustarse para quedar casi plano (compuesto plano) o subir un poco (sobrecompuesto) con la carga.
De vuelta a la primera pantalla
La tensión no se cebó cuando la recta de resistencia de campo era más empinada que la pendiente inicial de la curva de magnetización y las dos solo se cruzaban cerca del punto remanente. Con el magnetismo remanente como semilla, la realimentación positiva funciona, pero se detiene donde la curva de magnetización, doblada por la saturación, cruza la recta de resistencia de campo. Solo cuando la resistencia de campo está por debajo del valor crítico se forma el cruce alto, por encima del codo, y la tensión se ceba. Una vez establecida, la tensión baja con carga según Vt = E - IaRa: un poco en excitación independiente, más en derivación, y con formas propias en serie y en compuesto. Tanto cebar la tensión de un generador como mantenerla con carga se lee sobre la curva de magnetización.
Con esto se cierra la máquina de CC. El colector vuelve CA en CC (B1), la reacción de inducido desplaza el eje neutro (B2), la FCEM fija la velocidad y el par de un motor (B3) y la autoexcitación ceba la tensión de un generador (B4): todo una sola máquina girando sobre un único circuito magnético. El grupo C es la máquina de inducción, que crea la rotación misma a partir de un campo magnético. Empieza por cómo la corriente trifásica teje un campo magnético giratorio.