Cuando el generador trabaja en vacío el único flujo existente es el debido a la corriente de excitación

Generación Y SUMINISTRO DC
Generación fundamental de la aeronave
En la aeronave, se entiende como corriente
fundamental a la primera que se produce. En
aeronaves de gran tamaño lo habitual es que esa
corriente fundamental sea de AC. En los aviones
pequeños el sistema principal suele ser de corriente
continua con la alimentación principal suministrada
por generadores de corriente continua.

La salida de cada generador alimenta a su bus
correspondiente, con conexiones a inversores para el
suministro de corriente alterna para determinados
servicios,

SISTEMA EN EL QUE LA DC ES LA CORRIENTE
PRINCIPAL DE LA AERONAVE
En este caso los generadores serán:
Auto-excitados, Generadores de bobinado de
derivación y Generadores de arranque. El voltaje de
salida tiene que ser constante a 28 voltios,
independientemente de la velocidad del generador y
la carga que soporte. El trabajo del regulador de
voltaje es mantener la salida del generador a un
voltaje constante de 28 voltios en las siguientes
condiciones:

AUMENTANDO LA VELOCIDAD DEL MOTOR

AUMENTA LA Tensión DE SALIDA DELGENERADOR

Al aumentar la velocidad del motor, aumentara
la velocidad del generador. En este caso, la armadura
se mueve con mas velocidad y el flujo inducido
aumentara y por tanto la tensión tenderá a subir.

DISMINUYENDO LA VELOCIDAD DEL MOTOR

Disminuirá LA Tensión DE SALIDA EL
GENERADOR
Al disminuir la velocidad del motor disminuirá la
velocidad del generador, en este caso, la armadura se
mueve con menos velocidad y el flujo inducido
disminuirá y por tanto la tensión tenderá a bajar

AUMENTANDO LA CARGA Eléctrica

Disminuirá LA Tensión DE SALIDA DEL
GENERADOR
Un aumento en la carga eléctrica provocara un
aumento de la corriente a través de los devanados del
inducido , provocando un aumento en la caída de
tensión interna y la tensión en bornes tiende a caer.
Vbornes = Fem - I Ri

DISMINUYENDO LA CARGA Eléctrica

AUMENTARA LA Tensión DE SALIDA DEL
GENERADOR
Una disminución en la carga eléctrica provocara
un disminución de la corriente a través de los
devanados del inducido , provocando un disminución
en la caída de tensión interna y la tensión en bornes
tiende a subir.

En la actualidad la mayoría de los aviones han transistorizado los reguladores de voltaje, pero
algunos aviones más viejos todavía tienen reguladores denominados de pila de carbón, por lo
que conviene analizar ambos tipos.
La misión de cualquier regulador de voltaje es ajustar la corriente de campo del generador,(corriente de excitación) para mantener la tensión en un valor constante, típicamente 28 voltios, cuando hay un cambio de velocidad o carga en el generador

REGULADOR DE PILA DE Carbón

Este regulador tiene una superficie granular, y una resistencia de contacto entre las dos caras de carbono que se mantienen juntas, esta uníón dependerá de la presión y área de contacto .
Cuando la pila de carbono se comprime su resistencia es baja, cuando no está comprimido es
alta.

La regulación de tensión en las dinamos, sean de excitación paralela o compound, se consigue variando la corriente de campo del generador (excitación)

Por medio de un regulador de pilas de carbón conectado en serie con el devanado paralelo del campo

Los discos de la pila se encuentran apretados por la acción de un muelle, acción a la que se opone la bobina del regulador, que está energizada con la salida de la dinamo. Si la salida es pequeña la
fuerza ejercida por la bobina del regulador es también pequeña.

El muelle antagonista comprime los discos de la pila de carbón disminuyendo así su resistencia, con lo que la intensidad de campo y por tanto la salida del generador de continua, aumenta. Análogamente sucede a la inversa.

Variación DE LA VELOCIDAD DEL GENERADOR

Veamos un ejemplo con el siguiente esquema, este muestra el regulador conectado a un generador en derivación auto excitado.
La pila de carbono está en serie con el campo del generador y la bobina magnética se conecta a través de la salida del generador.
En serie con la bobina del imán esta la resistencia de la propia reactancia y una resistencia de ajuste. La resistencia de la reactancia se hace generalmente de un material con un coeficiente de temperatura despreciable y tiene una resistencia mucho mayor que la bobina magnética.

La resistencia de la bobina del imán aumentará debido al incremento de la temperatura, mientras que la resistencia de la reactancia se mantendrán estable.
Esto significa que el cambio total en la resistencia del circuito de la bobina será insignificante debido al valor mayor de la resistencia de balasto.

La resistencia de ajuste puede ser, como se muestra, en el regulador o puede ser una unidad remota. Se utiliza para ajustar el sistema a la tensión requerida.
El trimmer resistor tiene como misión, el evitar que el voltaje del generador se eleve a un valor no regulado, en el caso de que el voltaje trimmer resistor se quedara en circuito abierto.

La acción electromagnética de 'tirar' sobre la armadura de hierro del regulador está influenciado por dos factores:

a) la magnitud de la corriente que fluye en la bobina.
b) la distancia entre la armadura y el polo del imán
La fuerza de la oposición ejercida por el resorte de compresión de la pila, depende sólo de la posición de la armadura.

Con el generador detenido, no hay ninguna corriente a través de la bobina, por lo que no tira de la armadura, por lo que el muelle de compresión de la pila está totalmente comprimido la pila de carbón ofrece entonces una resistencia mínima en el circuito de campo del generador. El hueco de aire entre la
armadura y el regulador en la cara polar del imán esta en su valor máximo.
A medida que el generador empieza a girar una Fem. Se genera a partir del magnetismo residual del generador y la tensión de salida aumenta progresivamente aplicándose a través de la bobina en el regulador.

En las etapas iníciales, hay una fuerza débil de atracción sobre la armadura y la pila queda totalmente comprimida, permitiendo el aumento en la salida del generador.
Como la tensión del generador se eleva a su valor de 28 voltios hay más atracción sobre la armadura y se alcanza una posición donde la tracción del resorte es igual y opuesta a la
atracción del imán. Esta posición se conoce como la "posición de inmersión", y se ajusta en el banco de prueba. De modo que cualquier posición de la armadura se equilibra con una fuerza de resorte igual y opuesta. Si aumentara la velocidad del generador, el voltaje de salida del generador se elevaría.
El aumentó de la tensión a través de la bobina magnética da lugar a un aumento en la fuerza de atracción que actúa sobre la armadura, es decir, la atracción del imán es momentáneamente mayor que la fuerza del resorte.
Esto reduce la compresión en la pila de carbono, aumenta el valor de la resistencia de la pila de carbono y por lo tanto, la reducción de corriente al campo del generador
La condición de equilibrio se alcanza cuando la fuerza del resorte es igual a la tracción del imán, con la armadura en una nueva posición, con el voltaje del generador estable a los 28 v.

Si la velocidad del generador disminuye, la Fem. Del generador tenderán a caer, la corriente en bobina se reducirá y el equilibrio se rompe, esta vez con la fuerza del muelle mayor que la atracción del imán.
La pila se comprime, disminuyendo la resistencia y la corriente fluirá más al campo del generador aumentando su salida de nuevo a 28 voltios.

Variación DE LA CARGA Eléctrica

En el caso de que la carga eléctrica se incremente, entonces la
caída de tensión interna aumentará y la tensión en bornes caerá. La
acción ahora será exactamente la misma que por una reducción en la
velocidad del generador .
Si la carga eléctrica se reduce, la tensión en bornes se elevará y
la acción será exactamente la misma que si un aumentara la velocidad
del generador

REGULADOR DE Tensión TRANSITORIZADO

Este es un circuito simplificado para indicar el principio de
funcionamiento de un regulador de voltaje transistorizado.

Supongamos que el motor está funcionando y el generador
está dando una salida pequeña debido al magnetismo residual
solamente.
Cuando el interruptor de generador se coloca en ON la
batería energiza el relé campo.

La batería suministra ahora una red divisora de tensión con R1, R2 y Rv1 (esto es a través de la salida del generador), también se aplica energía a TR2 que conduce, la alimentación de su salida a la base de TR3. TR3 conduciendo conecta el circuito de
campo del generador a masa
La salida del generador está ahora alimentado a través de su
campo en derivación y TR3 a tierra

Si la salida del generador comenzará a aumentar en el divisor de
tensión punto X, también aumentaría, haciendo que la
polarización inversa del diodo Zener, le permita conducir. haciendo mas positiva la base de TR1, y al conducir este, evitaría la
conducción de TR2 y este a su vez el corte de TR3, que evitaría la
puesta a masa de la bobina de excitación.

Cuando la tensión del Generador cae, hasta un valor determinado, es el
punto X el que hará que el diodo Zener deje de conducir entonces , TR1
se cortara lo que significa TR2 y TR3 conducirán de nuevo y la excitación
volverá.

Esta secuencia de operaciones se repite continuamente,
manteniendo la salida del generador a 28 voltios de una forma
constante
Así la forma de onda aplicada al campo es realmente una
forma de onda rectangular, donde los transistores TR2 y TR3 están
continuamente alternando entre el estado de conducción y de
corte.
El diodo D1 en derivación con la bobina de campo, absorbe
los picos de tensión evitando una alta tensión en TR3, en cada una
de las conmutaciones de estado.

RV1, permite un pequeño trimado del punto X, y como
consecuencia el ajuste de valor de salida del generador.

CONEXIÓN DEL GENERADOR A LAS BARRAS DE
Distribución
Debe de haber alguna forma de conexión y desconexión eléctrica del generador a la barra
DC. Cuando el generador se ha detenido, o por una corriente inversa la barra puede pasar a
alimentar al generador, causando que el generador se comporte como un motor. Esto se
realizada a través de los contactores o relés de potencia
Los contactores por tanto son los encargados de conectar la salida del generador a las barras de distribución en las siguientes condiciones CONECTAR;
Cuando la tensión del generador es correcta

DESCONECTAR:

Cuando la tensión del generador cae por debajo de un umbral determinado

SISTEMAS DE PROTECCIÓN

En un sistema generador de corriente continua los sistemas de protección suelen ser:
a) Protección contra sobretensiones.
b) Protección de sobrecarga c) Protección a la corriente inversa d) Protección diferencial

Protección a sobretensiones

La bobina de detección del relé de sobretensión está
conectado en paralelo con el campo (excitación) del generador

Si el generador de sobrevoltaje (30v - 31v) habrá aumento en la
corriente de campo y la bobina del relé de sobretensión lo detectara;
inicialmente, parte de esa corriente se desvía a través de las bajas
resistencias de las lámparas L1 y L2,
como las lámparas aumentan la resistencia de su filamento al
calentarse, la corriente se desvía más a la bobina de detección,
esto da una pequeña demora antes de que el circuito de la
bobina de detección pueda funcionar, para asegurar que
cualquier sobretensión transitoria no dispare el generador.
Cuando el circuito de la bobina de detección opera y cierra sus
contactos, permite suministrar corriente desde el terminal 3 y
4 y energizar el blocaje de la bobina.

(Latching Coil)

Esto hace que se interrumpa el circuito de excitación ó campo. Como la resistencia a través de los contactos es muy alta , el
circuito esta abierto (que impide arco en los contactos de la
gran campo inductivo del generador).

El generador por lo tanto, abre la línea, cerrando los contactos
y proporcionando una alimentación a la bobina de retención.

Quedándose en este estado aunque desaparezca la sobre
tensión, siendo necesario la realización del reset

Protección a Sobrecargas

que esta conectada a un elemento bimetálico. A través de esta
bobina, se alimentan las cargas de la aeronave

Si está corriente se elevase por encima de un cierto valor, el
bimetal se deformaría debido a la temperatura y esto cambiaría
la posición de sus contactosUna vez que dichos contactos han variado su posición, y a través
del circuito formado por los contactos 5-3 alimentamos la bobina
de blocaje del relé de sobre voltaje, interrumpiendo la excitación y
sacando al generador de barras.
Cada vez que el generador se desconecta de las barras, bien por
el sistema de protección o bien por una parada normal del motor, un
aviso de Warning rojo, se encenderá a través de los contactos 5 y 6

Si la salida del generador es de 1.5 a 2 voltios, debido al magnetismo
residual del generador (imán permanente). Por consiguiente, existe
una posibilidad de un fallo dentro en el circuito de excitación.

Si la salida del generador es de cero voltios, entonces hay dos
posibles fallos: a) Generador no gira
b) El generador ha perdido su magnetismo residual.

Protección a la corriente inversa

Switch de Generador en ON
Aproximadamente a 22V energiza el relé de bajo voltaje, al estar
alimentado de masa directamente (a este relé se le denomina a
veces piloto)
Al cerrarse el relé de bajo voltaje Ia tensión del generador se
conecta al terminal 6 del relé polarizando al terminal 5 que le
llega información del voltaje existente en el barra.
Cuando entre la tensión del generador y la de la barra se
acumula una diferencia superior entre O,5 V a 0,75 V, el voltaje
diferencial creado es suficiente para hacer conducir una
corriente excitadora que pivota la armadura, y cierra los
contactos
Esto energiza el contactor principal, cerrando sus contactos y
aplicado la tensión del generador a la barra. Cuando el
generador está conectado a la barra, la corriente ahora fluye a
través de la bobina en serie en dirección (generador barra )
polarizándose la armadura en el mismo sentido que la bobina
diferencial
Cuando cae la tensión del generador, por debajo de la tensión
de la barra, provocará una corriente inversa de la barra hacia el
generador.
Cuando esa corriente inversa (entre 15 y 20 amperios) circula a
través de la Bobina Serie polarizara la armadura giratoria en el
sentido opuesto y provocando su movimiento hacia atrás, es
decir, a su posición original. Esto desconecta la alimentación
que energizaba el contactor y el generador se quitara de la barra distribuidora.