Cap_8 Ensayos Maquinas Cc

Máquinas Eléctricas Capítulo 8 Ensayos de máquinas eléctricas de corriente continua

Máquinas Eléctricas Capítulo 8

IDENTIFICACIÓN DEL TIPO T IPO DE MÁQUINA SEGÚN SU PLACA DE BORNES






DINAMO DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE: FUNCIONAMIENTO

DINAMO • Cuando la máquina trabaja como un generador (convierte la energía mecánica que recibe por su eje en energía eléctrica que suministra por sus bornes).

EXCITACIÓN INDEPENDIENTE • Cuando la corriente que recorre el inductor está generada por una fuente de alimentación exterior, independiente independiente de la máquina. máquina.





¿CUÁNDO GENERA UNA DINAMO F.E.M.? • Existe flujo inductor. • Gira el inducido en medio del flujo inductor

E = K * Φ * n K es un valor constante, que depende de cada máquina (nº pares de polos y de conductores por espira). Φ es el valor del flujo. n es el valor de la velocidad de giro. • Modificando Φ o n , varía la tensión inducida (f.e.m.) (f. e.m.) en los bornes bornes de la dinamo. dinamo.


DINAMO DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE: ARRANQUE


DINAMO DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE: ARRANQUE

SECUENCIA 1. Acoplam Acoplamiento iento mecánic mecánico o de una máquina máquina de excitación excitación independien independiente te y un un motor trifásico asíncrono de corriente alterna. 2. Con Conexion exionado ado de las máquinas máquinas y elemen elementos tos auxilia auxiliares. res. 3. Puesta en marcha marcha del motor motor,, que provoca provoca el movimiento movimiento del rotor de la dinamo. 4. Cier Cierre re del del inter interru rupto ptorr Q , que alimenta el circuito inductor. 5. El voltím tímetro tro V 2 indica un valor progresivo de f.e.m., en bornes de la máquina; que será igual a la f.e.m. inducida V 1.


DINAMO DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE: CARACTERÍST CARAC TERÍSTICAS ICAS DE VACÍO VACÍO

CARACTERÍSTICAS DE VACÍO • Relación entre la f.e.m. E 0 generada en el bobinado inducido y la corriente de excitación I exc , cuando la máquina funciona sin carga (circuito abierto) y a velocidad n constante. • En estas condiciones, I ind = 0



CARACTERÍSTICAS DE VACÍO • Recordando la fórmula, E = K * Φ * n , podemos decir que el de la I exc. • La representación de esta relación corresponde a la

del hierro.

Φ depende

del valor

curva de magnetización



CARACTERÍSTICAS DE VACÍO • Para una velocidad nominal constante n 1, la curva que relaciona I exc y E 0 tiene la misma forma que la que relaciona I exc y Φ 0 . • Para velocidades inferiores a la nominal, el valor de f.e.m. generada disminuye proporcionalmente.



CARACTERÍSTICAS DE VACÍO • Ejemplo pag. 134:


DINAMO DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE: ENSAYO DE VACÍO

ENSAYO ENSA YO DE VACÍO Al hacer el ensayo, determinamos las siguientes características: • Curva de vacío. • Valor de E con I exc = 0, como consecuencia del magnetismo remanente. • Valor de la I exc con la que se alcanza la saturación magnética.

Pasos a seguir: 1. Montar Montar el circu circuito ito según según el el esque esquema ma 8.6. 8.6. 2. Cerr Cerrar ar el inter interru rupt ptor or Q de la máquina de arrastre y regular la velocidad hasta el valor deseado.



ENSAYO ENSA YO DE VACÍO Pasos a seguir: 4. Cerr Cerrar ar el inte interru rrupt ptor or Q del circuito de excitación de la dinamo, estando el circuito inducido abierto, y R 2 en el valor medio. 5. Regula ular con R 1 la velocidad, hasta el valor nominal de la máquina, valor que controlamos a través de la dinamo tacométrica (DT).

Materiales necesarios para el ensayo: • • •

1 máquina máquina de c.c. de excitación independiente. independiente. 1 motor de c.c. para el arrastre. 1 dinamo tacométrica.








DINAMO DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE: CARACTERÍSTICAS DE CARGA

CARACTERÍSTICAS DE CARGA • Cuando funciona en carga, se producen

pérdidas por caídas de tensión.

• Esto implica que la f.e.m. generada por la dinamo NO es igual a la tensión en bornes de la máquina. m áquina.

Pérdidas • En las bobinas del inducido (por efecto Joule). • Por el contacto de las escobillas (efecto Joule). • Por reacción del inducido (disminuye la tensión en bornes). • Por los polos de conmutación (efecto Joule en sus bobinados). • Por la carga del circuito exterior, con la que calculamos la tensión en bornes (efecto Joule).


DINAMO DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE: CARACTERÍSTICAS DE CARGA

CARACTERÍSTICAS DE CARGA • Ejemplo pag. 138:


DINAMO DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE: ENSAYO DE CARGA

ENSAYO DE CARGA Al hacer el ensayo, determinamos las siguientes características: • Curva de carga. • Determinación del comportamiento de la curva en carga.

Pasos a seguir: 1. Montar Montar el circu circuito ito según según el el esque esquema ma 8.8. 8.8. 2. Cerr Cerrar ar el inte interru rrupt ptor or Q 1 de la máquina de arrastre y regular la velocidad hasta el valor nominal de la dinamo a ensayar. 3. Cerr Cerrar ar el inte interru rrupt ptor or Q 2 del circuito de excitación de la dinamo, asegurándose



ENSAYO ENSA YO DE VACÍO Pasos a seguir: 4. Regula ular con R 1 la velocidad, hasta el valor nominal de la máquina, valor que controlamos a través de la dinamo tacométrica (DT).

Materiales necesarios para el ensayo: • • • • • •

1 máquina máquina de c.c. de excitación independiente. independiente. 1 motor de c.c. para el arrastre. 1 dinamo tacométrica. 2 voltímetros y 2 amperímetros. Reóstatos. Resistencia de carga de valor regulable.








DINAMOS AUTOEXCITADA AUTOEXCITADAS S

Cuando el bobinado inductor está directamente conectado con el inducido. Está conexión puede ser: • • •

En serie. En paralelo. Compuesta de las 2 anteriores (compound).

PRINCIPIO DE AUTOEXCITACIÓN Debe existir cierto magnetismo remanente en los polos, para que se genere una pequeña f.e.m., que aumentará progresivamente.



CONDICIONES DE CEBADO La corriente que circula por las bobinas inductoras de los polos será de tal sentido que el flujo creado refuerce el magnetismo remanente.



CONDICIONES DE CEBADO Para que lo anterior no pase, las conexiones deben ser correctas. De lo anterior se deduce que: “La polaridad de los bornes A y B del inducido de la dinamo depende del sentido de giro del rotor y del sentido del flujo remanente”.



COMPROBACIÓN DE LA CORRECTA CONEXIÓN DE UNA DINAMO Hacer las conexiones del montaje de la figura 8.13. • Hacer girar el rotor de la dinamo, dejando abierto el interruptor Q. • Comprobar el valor de la tensión entre A y B (f.e.m. generada por el flujo remanente) y el signo de la tensión (+ o –, según el sentido de giro). • Si al cerrar Q aumenta la tensión, las conexiones son correctas. • Si al girar la dinamo por primera vez con Q abierto, el voltímetro no mide nada, será necesario conectar las bobinas inductoras a una fuente de alimentación externa durante unos minutos.




DINAMOS EXCITACIÓN SERIE

EXCITACIÓN SERIE Bobinado inductor conectado en serie con el inducido y con la carga. El bobinado inductor será de sección grande y pocas espiras, con lo que obtenemos una resistencia elevada.





PUESTA EN MARCHA Ponemos en cortocircuito los bornes de la máquina mediante un reóstato ( R1). Con el reóstato reducimos al mínimo la resistencia para que la pequeña corriente inicial de excitación sea lo mayor posible y refuerce rápidamente el flujo remanente. Después, se va metiendo carga con

R1, hasta obtener los valores nominales.





CARACTERÍSTICAS DE VACÍO En este circuito al abrir el inducido también se queda abierto el inductor. Hay que recordar que la resistencia de este circuito es muy pequeña. El resto del proceso (ENSAYO) es igual que para el conexionado independiente.



CARACTERÍSTICAS DE CARGA • La f.e.m. generada en el interior del inducido (E) debe cubrir todas las pérdidas. • Esto implica que la f.e.m. generada por la dinamo NO es igual a la tensión en bornes de la máquina. m áquina.

Pérdidas • En las bobinas del inducido (por efecto Joule). • En las bobinas del inductor (por efecto Joule). • Por el contacto de las escobillas (efecto Joule). • Por reacción del inducido (disminuye la tensión en bornes). • Por los polos de conmutación (efecto Joule en sus bobinados).



ENSAYO DE CARGA Al hacer el ensayo, determinamos las siguientes características: • Curva de carga. • Determinación del comportamiento de la curva en carga.

Pasos a seguir: 1. Montar Montar el circu circuito ito según según el esqu esquema ema 8.14 8.14.. 2. Cortocircui Cortocircuitar tar los los bornes bornes de la dinamo dinamo mediante mediante el reóstato R 1. 3. Accionar Accionar el el motor de arrastre arrastre y ver si hay hay paso paso de intensidad intensidad por el el amperímetro.



ENSAYO DE CARGA Pasos a seguir: 4. Si el amperímetro amperímetro no mide o lo hace en sentido sentido contrario, contrario, cambiar cambiar de posición el conmutador Q. 5. Una vez alcanzada alcanzada la tensión tensión nominal en bornes, bornes, ir poniendo poniendo carga con R 1, sin pasar de la intensidad nominal.

Materiales necesarios para el ensayo: • • •

1 máquina máquina de c.c. de excitación independiente. independiente. 1 motor de c.a. para el arrastre. 1 voltímetro y 1 amperímetro.





ENSAYO DE CARGA Conclusiones: • La tensión en bornes aumenta cuando lo hace la intensidad de carga. • Por lo que al disminuir el valor de la carga, aumenta la intensidad y aumenta la E (Ley de Ohm).

Debido a lo anterior, la máquina de c.c. con excitación serie es muy inestable, y poco adecuadas en circuitos con previsión de cargas variables. Su utilización se restringe a aplicaciones que necesiten una tensión en bornas que aumente en poco tiempo (soldaduras con grupos electrógenos).






DINAMOS EXCITACIÓN SHUNT

EXCITACIÓN EXCITAC IÓN SHUNT O PARALELO Bobinado inductor conectado en paralelo con el inducido y con la carga. El bobinado inductor será de sección pequeña y muchas espiras, con lo que obtenemos una resistencia elevada. Al ser circuito paralelo y la resistencia de excitación (del inductor) elevada tendremos pocas pérdidas en el inductor y el rendimiento de la máquina mejorará.







CARACTERÍSTICAS DE VACÍO • Relación entre la f.e.m. E 0 generada en el bobinado inducido y la corriente de excitación I exc , cuando la máquina funciona sin carga (circuito abierto) y a velocidad n constante. • En vacío, la f.e.m. inducida ( E 0 ) es prácticamente prácticamente a la tensión en bornas, ya que que la tensión en los devanados inductor e inducido es despreciable. • El punto de funcionamiento en vacío es donde se cortan la curva de vacío y la recta E = I exc * r. r. • Por tanto E 0 es proporcional a I exc .





ENSAYO ENSA YO DE VACÍO Se obtiene: 1. Manten Mantenien iendo do consta constante nte la la velo velocid cidad ad.. 2. Variando la excitación excitación desde desde cero hasta un valor valor máximo de intensidad intensidad de excitación y tomando los valores de tensión en bornas del inducido.



CARACTERÍSTICAS DE CARGA • La f.e.m. generada en el interior del inducido (E) debe cubrir todas las pérdidas. • Esto implica que la f.e.m. generada por la dinamo NO es igual a la tensión en bornes de la máquina. m áquina.

Pérdidas • En las bobinas del inducido (por efecto Joule). • En las bobinas del inductor (por efecto Joule). • Por el contacto de las escobillas (efecto Joule). • Por reacción del inducido (disminuye la tensión en bornes). • Por los polos de conmutación (efecto Joule en sus bobinados).



ENSAYO EN CARGA Se obtiene: 1. Manteniend Manteniendo o constante constante la intensidad intensidad de excitación. excitación. 2. Varian ariando do el el valor valor de de la carg carga a 3. Tomando los valores de tensión tensión en bornas del del inducido e intensidad de la carga..





ENSAYO DE CARGA Conclusiones: • Al aumentar la corriente demandada por el circuito exterior, aumenta la corriente de inducido. • Como consecuencia de lo anterior, aumenta también la caída de tensión en el devanado inducido, lo que provoca una disminución de la tensión en bornes de la máquina.

Debido a lo anterior, la máquina de c.c. con excitación paralelo o shunt es muy estable, ya que su tensión en bornas disminuye cuando aumenta la corriente de carga.





ENSAYO ENSA YO DE REGULACIÓN REG ULACIÓN • Es cuando queremos mantener constante la tensión en bornas de la máquina. • Para ello tenemos que modificarla intensidad de excitación (devanado inductor) a medida que varíe la intensidad de carga, manteniendo constante la velocidad.




MOTOR DE C.C.

• Máquina destinada a producir un movimiento en su eje de rotación (rotor). • Para ello necita consumir una energía eléctrica, que proviene de una fuente de alimentación de c.c. • Su sentido de giro depende de las fuerzas ejercidas sobre los conductores del bobinado inducido, de acuerdo con la reglas de la mano izquierda.


MOTOR DE C.C.

• La característica exigible a un motor es un relación PAR-VELOCIDAD. • En los motores de c.c. es fácil de regular, por lo que son idóneos en aplicaciones donde es primordial el control de estas características.

CONTROL DE LA VELOCIDAD Los procedimientos más usados son: • Variación del flujo inductor • Variación de la tensión aplicada U.


MOTOR DE C.C.

Variación Va riación del flujo fluj o inductor Cuando la tensión aplicada es constante. Para regular el flujo variamos: • Nº de espiras • Iexc

Variación Va riación de la tensión aplicada apli cada Cuando el flujo inductor es constante.


MOTOR DE C.C.

CARACTERÍSTICAS DEL PAR MOTOR EN LOS MOTORES SHUNT Y SERIE Característica muy importante en la aplicación industrial de los motores. • Debemos conocer la relación entre par de arranque y el par rotacional de la máquina.

Ta = x * Tn • El par motor es proporcional al flujo inductor y a la intensidad absorbida.

T=K*Φ*I • Si la intensidad absorbida es muy grande en le momento del arranque, el par será muy grande en ese instante.


MOTOR DE C.C.

Motorr SHUNT Moto SHUNT Intensidad de excitación y flujo inductor constante.

El par motor es proporcional proporcional a la intensidad intensidad absorbida

En el arranque, la intensidad absorbida es hasta 4 vec


MOTORES

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