´ ´ CTRICAS III, FIEE-UNI, 2015-I LABORATORIO DE MAQUINAS ELE
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INFORME PREVIO : GENERADOR DE CAMPO TRANSVERSAL (AMPLIDINA) Alonso Portella, Studentes Member, IEEE-PES.
Abstract—Analizar las caracter´ısticas ısticas de funcionamiento de la amplidina (modelo extendido de la m´ maquina a´ quina primitiva) bajo carga resisti resistiva va y distin distingui guirr la corres correspon ponden dencia cia entre entre las ecuacio ecuaciones nes te´ teoricas o´ ricas y los resultados resultados experimentales experimentales en el estado estacionario. estacionario. AT X, paper, template. Keywords— IEEEtran, journal, L E
I.
I NTRODUCTION
amplidina es un generador de dos etapas, incorporado La La amplidina es a una ma´ quina. En la fig. 1. se ha representado esquem´atic a ticam amen ente te la ampl amplid idin ina, a, alim alimen enta tand ndo o una una carg cargaa resistiva RL . El rotor gira a una velocidad constante, ω0r . El f , se excit inductor inductor de control control , o devanad devanado o f , excitaa median mediante te una tensi´ tension o´ n vf y crea un campo dirigido hacia la derecha. En el conmutador se sit uan u´ an un par de escobillas en cudratura con el f , estableci devanado f , estableciendo endo as´ as ´ı el devanado q . Las escobillas est´ estan a´ n en cortocirc cortocircuito uito,, seg´ segun u´ n se indic indicaa en la figur figuraa Fig. Fig. 1. La tensi tensi´on o´ n rotaci rotaciona onall induci inducida da en el deva devanad nado o q , debi debida da a f , genera una gran corriente en el la corriente del devanado f , cortocircuito, que establece un campo en el eje de cuadratura de mucha intensidad y en direcci on ´ vertical. En el mismo conmutador se situa otro par de escobillas, esta vez en el eje horizontal, que establecen el devanado principal de induci inducido, do, o deva devanad nado o d. Debi Debido do a la exis existe tenc ncia ia de un campo campo intenso, intenso, creado por la corriente corriente de corto corto circuito circuito del devanado q , se induce una tensi´o, o, se induce una tensi´on on muy alta en el devanado d. Si conect conectamo amoss una carga carga direct directam ament entee a las escobi escobilla llass del induci inducido, do, aparec aparecer er una corrie corriente nte de induci inducido, do, que crear crear un campo horizontal que tiende a anular al campo del devanado f . Al anularse el campo f , f , original original de control, control, o devanad devanado o f . dismuniye iq , as como el campo del devanado q , acci´on on que tiende a eliminar la tensi on o´ n del inducido. inducido.Hacie Haciendo ndo pasar pasar las corrie corriente nte de induci inducido do por un devanado devanado de compensa compensaci ci´ on ´ , design designado ado por el simbol simbolo o c en la Fig. Fig. 1, se podr podra´ anular anular cualqu cualquier ier campo campo debido debido al deva devanad nado o d. El dev devanad anado o de compensaci´ compensacion o´ n se pued puedee dise disear ar cuid cuidad ados osam amen ente te a fin de obtener los resultados f´ısicos ısicos que deseamos. El modelo de la m´aquina aquina primitiva aplicado a la amplidina se muestr muestraa en la Fig. Fig. 2. Las conexion conexiones es exter exterior iores, es, por la que se cortocir cortocircuit cuitaa el devanado devanado q , y las las de los los deva devana nado doss d y c conecta conectados dos en serio serio con la resist resistenc encia ia de carga carga RL , las ecuaci ecuacione oness de equili equilibri brio o corres correspon pondie diente ntess a los cuatr cuatro o devanados. La experien experiencia cia se llevar llevar´a´ a cabo en el Laboratorio de Electricidad de la Universidad Nacional de Ingenier´ Ingenier´ıa ıa Con la supervisi on o´ n de los docentes Ing.Victor Caceres y Ing. Jos e´ Medina
Fig. 1.
Fig. 2.
v R + L p v = M p v −G w f
f
c
fc fc
q
qf
vd
M f c Rc + Lc p −Gqc w0r M cd cd p
f
r
0
M fd fd p
0 0 Rq + Lq p
Gdq w0r
M fd fd p M cd cd p −Gqd w0r Rd + Ld p
i i i f c
q
id
De la Fig. 2, se pueden definir las siguientes ligaduras en los terminales: vq vL iL
= = =
0
vd − vc −id
= =
RL iL ic
(1)
Sustituyendo estas ecuaciones en las ecuaciones de equilibrio, se puede representar el resultado mediante el diagrama de bloque de la Fig. 3. Donde se a definido:
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Fig. 4.
Fig. 3.
V L (V)
τ f
=
τ q
=
τ a Ra
= =
Lf Rf Lq Rq Ld +Lc −2.M cd Rd +Rc +RL
1)
b)
c)
P ROCEDIMIENTOS ( TABLA DE D ATOS )
Montar el circuito tal como se muestra en la gu´ıa (Experimento 2) Con la m a´ quina girando a velocidad nominal (1750 r.p.m) elevar cuidadosamente la corriente de control para obtener una tensi´on de salida a circuito abierto 150 V Medir la corriente en el corto circuito en cuadratura cortocircuitado. Mantener la velocidad y corriente de control constantes y anotar su valor. A continuaci o´ n conectar una resistencia de carga de 220 Ω a los terminales de salida. V L (V)
ω(r.p.m)
f) g)
I q (A)
I f (A)
2)
Efectuar estas mediciones para varios valores de la resistencia de carga. T´engase cuidado de no permitir que el ciclo de hist´esis perturbe los resultados obtenidos. La bobina estato´ rica X 11 -X 12 cumple con la funci´on de amplificar el flujo en el eje de cuadratura (devanado amplificador g)
Medici´on de las inductancias rotacionales: a)
b)
c)
Con respecto a la Fig. 2.2 (gu´ıa) se puede demostrar que la ecuaci´on para el estado estacionario de la amplidina viene dada por: Esta situaci´on nos ayuda a encontrar un m´etodo para estimar los valores de la inductancias rotacionales. Gqf , Gqc , Gqd , Gdq , Gdg . Si deseamos evaluar G qf procedemoremos como sigue: i)
ω(r.p.m) ii)
iii)
d)
I L (A)
Rd + Rc + RL
Determinaci´o de la caracter´ıstica de carga: a)
I f (mA)
(2)
e) II.
I q (A)
Anotar la tensi´o n y corriente de salida y la corriente en el circuito en cuadratura.
Hacemos cero todas las corrientes excepto I f y midiendo los valores correspondiente de tensi´on V q y la velocidad wm podemos determinar Gqf . Este procedimiento no es otro que el de trazar la caracteristica de excitaci o´ n de una m´aquina de corriente continua ( vq vs ic ). Procediendo de la misma manera podemos calcular: A) B) C) D)
iv)
Gqc variando Gqd variando Gdq variando Gdg variando
Gqf variando
ic y midiendo vq . id y midiendo vq . iq y midiendo vd . ig y midiendo vd . I f y
midiendo
V q .
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V q (V)
v)
I f (A)
Gqc variando V q (V)
I c (A)
3
ω(r.p.m)
I c y
V d (V)
midiendo
V q .
ω(r.p.m)
vf vc vd
vq vg
=
Rf
0 0
−Gqf wm 0
I g (A)
0 Rc 0 −Gqc wm 0
ω(r.p.m)
0 0 Rd + R1 −Gqd wm 0
0 0
−Gdq wm Rq
0
0 0 Gdg wm 0 Rg
R EFERENCES [1]
Principles of electromechanical energy conversion Jerome Meisel, 1975
[2]
The students demonstration set Mawdsley LTD . Dursley, 1964.
[3] Dynamic Simulation of Electric Machinery using Matlab-Simulink Chee-Mun Ong, 1997.
vi)
Gqd variando V q (V)
vii)
Gdq variando V d (V)
viii)
I d (A)
I q (A)
Gdg variando
I d y
midiendo
V q .
midiendo
V d .
midiendo
V d .
ω(r.p.m)
I q y ω(r.p.m)
I g y
Alonso Mart´ı Portella Retuerto Estudiante de Ingenier´ıa El´ectrica de la Universidad Nacional de Ingenier´ıa.
if ic id
iq ig
