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8/14/2019 Informe 5 Maquinas Gr3 1a
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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA
LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS
INFORME DE LABORATORIO
PRACTICA #5
TEMA: La mquina de c.c como generador
GRUPO: GR3
SUBGRUPO: 1A
FECHA: 07/11/2013
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Estas conexiones de los generadores difieren en sus
caractersticas V-I, por lo que cada uno esutilizado en diferentes
aplicaciones.
En esta prctica se utiliza solamente las conexiones de excitacin
separad y shunt.
Generador en excitacin separada
En el generador se requiere la fem Ea = Kadm, donde Ka es la
constante de la mquina, la
mquina motriz del generador suministra el torque mecnico Tm y
como consecuencia el rotordel generador gira a la velocidad m y la
fmm IfNf del devanado de excitacin produce el flujo
magntico por polo d.
En esta conexin, se determina la curva de magnetizacin de la
mquina, trabajando en vaci,para una determinada velocidad. Se
obtiene una curva de la siguiente forma:
Generador en derivacin
En el generador se requiere la fem Ea = Kadm, donde Ka es la
constante de la mquina, la
mquina motriz del generador suministra el torque mecnico Tm y
como consecuencia el rotordel generador gira a la velocidad m y la
fmmIfNf del devanado de excitacin produce el flujomagntico por polo
d.
Esta conexin requiere que el generador cc tenga un voltaje
remante en sus terminales paralograr el proceso de induccin. Esto
se ve en la siguiente imagen:
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2. Material Utilizado 1 motor trifsico de induccin con arranque
estrella - delta. 1 generador de cc. 1 medidor de velocidad. 2
ampermetro analgico. 1 set de cargas resistivo. 2 pinzas
amperimtricas. 2 Restatos
3. Procedimiento Prctico Determinar los devanados de la mquina
c.c. Armar el circuito para obtener la curva de magnetizacin de la
mquina c.c., hasta
llegar a la saturacin. Tomar los datos necesarios.
Armar el circuito necesario para determinar la caracterstica de
carga del generadorshunt. Aumentar la carga manteniendo el equipo a
velocidad nominal, luego disminuirla carga hasta que llegue a un
valor de cero, manteniendo constante la velocidad.
Observe el efecto de los interpolos.
4. Tabulacin de datosElemento
Resistencia[]
Armadura 3,3
Campo 27,9
Interpolos 2,9
TABLA 1
TABLA 2
Conexin en derivacin
Vta [V] IL [A]
110 0
112,9 4,4
112,2 9,2
112,2 14,3
112,8 19
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Conexion Independiente
Vta [V] IF [A]
2,3 0
7,3 -
12 0,23
17 0,26
22 0,46
27 0,58
32 0,68
37 0,8
42 0,9
47 1,02
52 1,14
57 1,24
62 1,4
TABLA 3
5. INFORME5.1 Tabular y graficar, cada curva obtenida. Efectuar
los comentarios sobre los datos y
aquellas curvas obtenidos en la prctica.
En la determinacin de la curva de magnetizacin se obtuvieron los
datos de la tabla 3. En laprctica no se pudo alanzar el voltaje de
saturacin de la mquina debido a que los restatosutilizados limitan
la corriente a un mximo de 1.4 A.
La curva obtenida es la siguiente:
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En este grfico se puede observar la regin lineal del generador
de cc. Se puede observartambin el voltaje remanente cuando la
corriente de excitacin es cero. Lo cual es esperado enuna mquina
que se ha utilizado anteriormente.
La curva del generador en carga se obtiene de los datos de la
tabla 2. Para este procedimientose usa el generador en
derivacin.
El voltaje en los generadores en conexin en derivacin cae un
cierto valor al conectar carga,
pero no en una manera que represente problemas en las
aplicaciones de estos generadores.
5.2 Determinar grficamente el valor de la resistencia crtica del
generador.
En este grfico, la lnea roja representa el valor de la
resistencia crtica del generador. El valor
de resistencia est dado por la pendiente de la recta.
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5.3 Analizar y explicar los resultados obtenidos que tienen
relacin con el voltajegenerado de acuerdo a los sentidos de giro y
campo magntico del generador.
Para el caso del generador con excitacin independiente. Al
invertir la polaridad del campo al
cambiar el sentido de giro de la mquina motriz, la polaridad del
voltaje generado se invierte.
Esto se debe al cambio en la direccin del flujo magntico en el
entre hierro. En el laboratorio,nuestro terminal H/B era positivo
al realizar la primera conexin. Al cambiar el sentido de giro
de la mquina motriz, ste terminal ahora tiene una polaridad
negativa.
En el caso del generador en derivacin se tiene que prestar
atencin a la polaridad con la que
se alimenta a l campo ya que es posible que al conectar el
campo, el flujo de la armadura y el
flujo del campo estn en direcciones opuestas y por lo tanto el
generador no induzca voltaje.
Para corregir esto, se debe cambiar la polaridad de alimentacin
del campo.
5.4 Determinar grficamente la caracterstica de carga del
generador shunt, a partir dela curva de magnetizacin y establecer
comparaciones con la caracterstica de cargaobtenida en la
prctica.
No se obtuvieron los datos necesarios, ya que esta prctica fue
realizada al final de la prctica
6 de motores cc.
5.5 Explicar el proceso de autoexcitacin de un generador
serie.Para que un generador de cc induzca voltaje, es necesario que
exista un flujo magntico de
excitacin, que es producido por el campo. En el generador serie
es necesario que exista un
voltaje remanente y se tiene que conectar carga a los terminales
del generador para que
circule corriente. Al circular corriente se tiene que Ia=IF=IL y
en ese momento IF producir elflujo magntico que inducir voltaje en
la armadura.
Si la carga tiene una resistencia muy elevada, es posible que no
se produzca la induccin de
voltaje. Si se reduce la R de la carga, el voltaje terminal
tiene un incremento relativamente
alto.
5.6 Explicar el mtodo que permite determinar experimentalmente
si el generadorcompuesto es acumulativo o diferencial.
El generador compuesto es una mezcla entre el generador shunt y
en serie. El circuito
equivalente es el siguiente:
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Este circuito es compuesto acumulativo. Se observa la polaridad
de los campos serie y paralelo
en un instante dado. Si la polaridad es aditiva la Fmm se
incrementa.
El generador compuesto diferencial es una variante del compuesto
acumulativo, en donde laspolaridades de los campos serie y paralelo
se oponen, reduciendo la Fmm. El circuito es el
siguiente:
Al ser la Fmm mayor en el generador compuesto acumulativo, el
voltaje inducido ser mayor
que el voltaje inducido al utilizar la conexin diferencial.
Para comprobar la configuracin del generador se debe puentear el
terminal C con el E luego
colocar un voltmetro entre los terminales D-F, y al final
alimentar a los terminales C-D,
entonces si la lectura del voltmetro es mayor que el de la
fuente tendremos el caso de
polaridad acumulativa, caso contrario ser polaridad
negativa.
5.7 Explicar el significado de la regulacin de voltaje para los
diversos tipos degeneradores de c.c.
En el caso general, la carga conectada a un generador cc no ser
fija (cargas en la industria).Esto provoca que los voltajes varen
de acuerdo con la magnitud de la carga conectada yel factor de
potencia de la misma.
El Coeficiente de Regulacin de Voltaje o la Regulacin de Voltaje
(RV) es una cantidad quecompara el voltaje de salida sin carga (en
Vaco) con el voltaje de salida a plena carga y sedefine por la
ecuacin.
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A nivel de suministro de tensin se desea tener una regulacin de
voltaje tan pequea comosea posible.
5.8 Explicar el mtodo requerido para determinar la cada de
voltaje debido al efecto dela reaccin de armadura de un
generador.
La reaccin de inducido produce un efecto desmagnetizante en el
generador, al mismo tiempoque se produce una cada de voltaje debido
a IARA.
Para analizar el efecto de la reaccin de armadura, se debe
conocer la corriente de laarmadura, con lo cual se conocer IARA,
como tambin la fuerza magnetomotrizdesmagnetizante. Tanto la Fmm de
reaccin de armadura como la cada de voltaje IARA debenencajar entre
la lnea Ea y VT. Se debe localizar el lugar bajo la curva de
magnetizacin dondeel tringulo formado por los efectos de reaccin de
armadura y de IARA encaja exactamenteen estas lneas. Esto se puede
observar en el siguiente grfico:
5.9 Describir un mtodo prctico para determinar la caracterstica
de eficiencia de ungenerador de c.c.
En la industria, las magnitudes de voltaje y corriente no son
buenos indicadores de la eficienciaen la operacin de nuestra
mquina. Generalmente, las mquinas son caracterizadas con lapotencia
que llegan a generar o consumir por lo que la eficiencia se
determina con relacin a laPentrada y Psalida de la mquina.
La eficiencia en un generador CC ser :
donde: es la potencia elctrica activa
entregada, y es la potencia mecnica entregada al rotor del
generador.
5.10 Indicar las aplicaciones prcticas de la mquina de corriente
continua.La mquina de corriente continua tiene varias aplicaciones,
tanto en la industria como en lavida diaria. Sin embargo, estas
mquinas son ampliamente utilizadas en la industria ya que sonptimas
para aplicaciones donde se requiera precisin y control de la
velocidad. Tambin sonimportantes en el transporte como la traccin
elctrica de tranva y trenes.
Los motores cc se aplican principalmente en aplicaciones de
automatizacin y control de losprocesos industriales en donde se
requiere control preciso de la velocidad y adems porqueson capaces
de proporcionar alto par a bajas velocidades.
Es importante tener en cuenta que debido a la combinacin de los
efectos serie y derivacinen la excitacin compound, se consigue que
la Tensin que suministra el generador a la carga
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sea ms estable para cualquier rgimen de carga. Esta gran
estabilidad hace que sta sea en laprctica la ms utilizada para la
generacin de energa.
6. Conclusiones y Recomendaciones- Se pudo comprobar
experimentalmente la operacin de la mquina de cc como
generador. Para obtener la curva de magnetizacin de estas
mquinas se utiliza algenerador con excitacin independiente, y se
debe variar la corriente de excitacin delcircuito de campo.
- Se observ cmo vara el voltaje terminal del generador al variar
la carga conectada.En la conexin shunt, las variaciones de voltaje
no tienen una repercusin importanteen la carga alimentada.
- Se debe tener en cuenta tambin la resistencia del circuito de
armadura para que lamquina funcione correctamente. En la prctica se
determin el valor de la resistenciacrtica del circuito. Si esta
resistencia es mayor a este valor, la mquina no inducirvoltaje.
Adems se debe tomar en cuenta que trabajar con resistencias de
valor muypequeo implican alta magnitud de corriente a costo de
aumentar muy poco el voltajeinducido, esto se debe a la saturacin
que existe de las mquinas elctricas rotativas al
trabajar con corrientes muy altas.- Los mtodos de inversin de
polaridad del voltaje generado se basan en la inversin
de giro de los campos magnticos del generador. Es importante
tener en cuenta quepara la conexin shunt, las polaridades de los
devanados de campo y de armadura nose opongan ya que de esta manera
la mquina no induce voltaje. En este caso, se debecambiar la
polaridad de uno de los devanados.
- Actualmente, las mquinas de cc se reemplazan por mquinas de
induccin debido alalto costo de mantenimiento que tienen las
mquinas de cc. Esto se lo hace medianterectificadores de estado
slido. A pesar de esto, los motores de cc an ofrecen
unfuncionamiento ptimo en aplicaciones de control preciso.
- Como recomendacin, se debe tener cuidado al momento de
conectar y desconectarel campo. Es importante siempre controlar el
campo mediante los restatos ydesconectarlo una vez se haya
terminado de trabajar con la mquina.
7. Bibliografa
-Mquinas Elctricas, Jess F. Mora, Mc Graw-Hill, 5ta Ed, Captulo
6.
-Mquinas Elctricas, Chapman, Mc Graw-Hill, 3ra Ed, Captulo
9.
http://www.uib.es/depart/dfs/GTE/education/industrial/con_maq_electriques/teoria/Teoria%20Oviedo/Segundo%20Parcial/Presentaciones%20en%20formato%20PDF/Tema8.pdf
http://www.uib.es/depart/dfs/GTE/education/industrial/con_maq_electriques/teoria/Teoria%20Oviedo/Segundo%20Parcial/Presentaciones%20en%20formato%20PDF/Tema8.pdfhttp://www.uib.es/depart/dfs/GTE/education/industrial/con_maq_electriques/teoria/Teoria%20Oviedo/Segundo%20Parcial/Presentaciones%20en%20formato%20PDF/Tema8.pdfhttp://www.uib.es/depart/dfs/GTE/education/industrial/con_maq_electriques/teoria/Teoria%20Oviedo/Segundo%20Parcial/Presentaciones%20en%20formato%20PDF/Tema8.pdfhttp://www.uib.es/depart/dfs/GTE/education/industrial/con_maq_electriques/teoria/Teoria%20Oviedo/Segundo%20Parcial/Presentaciones%20en%20formato%20PDF/Tema8.pdfhttp://www.uib.es/depart/dfs/GTE/education/industrial/con_maq_electriques/teoria/Teoria%20Oviedo/Segundo%20Parcial/Presentaciones%20en%20formato%20PDF/Tema8.pdf
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