PORTADA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA: ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, INFORMATICA Y MECANICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
LABORATORIO N°2: ANALISIS EXPERIMENTAL DEL MODELO Y LAS CARACTRISTICAS OPERATIVAS DE LA MAQUINA DE CD CON EXCITACIÓN
Curso: Laboratorio de Maquinas Eléctricas II Docente: Ing. Dany J. Cañihua Flórez.
Alumno: Mamani Barrientos Kevin Fernando. Semestre Académico 2016-II Cusco-Perú 2016
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INDICE PORTADA .......................................................................................................... 1 INDICE ............................................................................................................... 2 OBJETIVOS ....................................................................................................... 4 1 GENERAL. ................................................................................................... 4 2 ESPECIFICOS. ............................................................................................ 4 VI. MARCO TEORICO ....................................................................................... 4 3 CONCEPTO. ............................................................................................... 4 4 CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS DE LA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA................................................................................... 5 5 EL MODELO DE LA MAQUINA. .................................................................. 6 6 ECUACIONES DE EQUILIBRIO DE LA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA. ........................................................................................................ 7 7 EL CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA MAQUINA. ......................... ............ ......................... .............. 7 8 EL MODELO DEL GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. ............................................................................................. 8 9 EL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. ...................................................................... 8 10 LAS ECUACIONES DE EQUILIBRIO DELM GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. ...................................................................... 8 11 LA EFICIENCIA DEL GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. ............................................................................................. 8 VII. PROCEDIMIENTO I: DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LOS PARAMETROS DEL CIRCUITO CIRCUITO EQUIVALENTE EQUIVALENTE DEL GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. ............................................................. 9 12 DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS. ......... 9 13 DETERMINACION DE LAS INDUCCIONES DE LOS DEVANADOS. ... 10 14 DETERMINACION DE LA INDUCTANCIA ROTACIONAL. ................... 12 15 CIRCUITO EQUIVALENTE DEL GENERADOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. ........................................................................................... 13 VIII. PROCEDIMIENTO II: ANALISIS EXPIREMENTAL DEL COMPORTAMIENTO DEL GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. ........................................................................................... 14 16 CARACTERISTICA DE MAGNITIZACION DEL NUCLEO DEL GENERADOR DE CD. ..................................................................................... 14 17 FUNCIONAMIENTO ESTACIONARIO DEL GENERADOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. .................................................................... 15 18 COMPORTAMIENTO DE LA PUERTA DEL INDUCIDO, EN REGIMEN PERMANENTE, PARA UN GENERADOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE, TRABAJANDO A VELOCIDAD CONSTANTE. ................................................ 16
3 19 COMPORTAMIENTO DEL PAR EXTERIOR APLICADO, EN REGIMEN PERMANENTE EN FUNCION DE LA CORRIENTE DEL INDUCIDO, PARA UN GENERADOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE, TRABAJANDO A VELOCIDAD CONSTANTE. ............................................................................. 17 20 EFICIENCIA DE UN GENERADOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. 18 21 DETERMINACION DE LA REACCION DE ARMADURA DEL GENERADOR CD DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. ................................ 18 22 CUESTIONARIO .................................................................................... 22 22.1 ¿QUE REPRESENTA LA COMBINACION DE LAS VARIABLES ? ........................................................................................................ 22 22.2 ¿CUAL ES LA IPORTANCIA DEL MODELAMIENTO MATEMATICO DE CD?......................................................................................................... 22 22.3 EN LA PRUEBA EN VACIO DE LA MAQUINA ¿Qué REPRESENTA LA CURVA GRAFICADA? ............................................................................ 22 22.4 EN LA PRUEBA EN VACIO DE LA MAQUINA ITEM 8.1, PARA UNA VELOCIDAD CONSTANTE, CUANDO SE INCGEMENTA LA CORRIENTE DE CAMPO, TAMBIEN LO HACE LA TENSION INDUCIDA, HASTA UN DETERMINADO VALOR. ............................................................................. 22 22.5 EN LA PRUEBA EN VACIO DE LA MAQUINA .EXPLIQUE PORQUE EXISTE UN VALOR DE TENSION INDUCIDA, SI LA CORRIENTE DE CAMPO ES CERO. ...................................................................................... 23 22.6 EN EL ANALISIS DE LAS CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS DE LA MAQUINA DE CD, SE TOMARAN DATOS DEL ROTOR: SUGIERE EL TIPO DE CONEXIÓN. EXPLIQUE SU RESULTADO. ............................ 23 22.7 MENCIONES LAS PRINCIPALES APLICACIONES DEL GENERADOR DE CD................................................................................... 23 22.8 DESCRIBA LAS PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LAS SIGUIENTES PARTES DE LA MAQUINA. ................................................... 24 22.9 EN LA FIG.9 DEL ITEM 8.3; IDENTIFICAR EL VALOR DE ; COMENTAR. ........................................................................ 25 22.10 EN LA FIG.10 DEL ITEM 8.4; IDENTIFICAR : COMENTAR. . 25 22.11 A PARTIR DE LA ECUACIONES DE EQUILIBRIO DESARROLLE EL DIAGRAMA DE BLOQUES CORRESPONDIENTE. ............................... 26 CONCLUSION ................................................................................................. 27 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................ 27
.
.
.
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OBJETIVOS 1 GENERAL. Analizar el modelo y las ecuaciones de equilibrio, para evaluar las características operativas y de funcionamiento de las máquinas de cd con excitación independiente. 2 ESPECIFICOS. Determinar experimentalmente las variables y parámetros del modelo de la máquina de cd. Identificar las características constructivas de las máquinas de CD verificando la aplicación de cada uno de sus elementos. Analizar las curvas de comportamiento de las máquinas de CD con excitación independiente. Analizar experimentalmente los efectos de la reacción de la armadura. Interpretar el esquema y circuito equivalente, determinando sus variables y parámetros. Realizar el montaje e instalación correcta de las máquinas de CD. Determinar experimentalmente la eficiencia del generador. Utilización del instrumento virtual en modo osciloscopio. Efectuar medidas, procesar datos y realizar las gráficas correspondientes.
VI. MARCO TEORICO 3 CONCEPTO. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades básicas: el campo magnético, que es el electroimán con sus bobinas, y la armadura, que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magnético y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitación en el caso del motor. La armadura es por lo general un núcleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores. Una dinamo o generador dc es una máquina eléctrica que produce energía eléctrica en forma de corriente continua aprovechando el fenómeno de inducción electromagnética. Los motores son máquinas eléctricas rotativas que transforman la energía eléctrica en mecánica. Para ello están dotadas de un armazón fijo (estator) encargado de crear el campo magnético en cuyo interior gira un cilindro (rotor) donde se crearán las fuerzas electromotrices inducidas.
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4
CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS CORRIENTE CONTINUA. N° COMPONENTE 01
02
03
04
05
06
07
08
DE
LA
MAQUINA
FUNCION ESTATOR: Es la parte fija de la máquina. Es el que crea el campo magnético fijo, al que le llamamos excitación. CARCASA: Es el cimiento de la máquina y sostiene a todo los otros componentes. Además sirve para completar el campo magnético entre las piezas polares. PIEZAS POLARES: sostienen las bobinas de campo, y están diseñadas para producir un campo concentrado. Dirigen el flujo magnético al inducido y llevar al devanado de excitación. BOBINADO DE CAMPO: forman electroimanes que suministran el campo magnético necesario para el funcionamiento del dinamo. POLOS DE CONMUTACION: Sirven para corregir los problemas de la reacción del inducido y los voltajes auto inducidos. PORTA ESCOBILLAS: Sirven para sostener las escobillas y sus conductores respectivos. TAPAS O SOPORTES: Están conectados con el yugo y contienen los cojinetes con los que se soporta el eje de la armadura. ESCOBILLAS: Las escobillas rozan sobre el colector y transportan la tensión generada a la carga.
DE
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09
10
11
12
13
14
15
5
ROTOR: también llamado armadura, lleva las bobinas cuyo campo crea, junto al del estator el par de fuerzas que le hace girar. RODAMIENTO: Permite el movimiento relativo entre dos componentes. Se utilizan para sostener y fijar ejes mecánicos, y para reducir la fricción. VENTILADOR: Permite la ventilación de la máquina, funciona cuando la maquina empieza a emitir calor y sobrecalentarse. EJE: Son componentes mecánicos. Formado por una barra de acero. NUCLEO DEL ROTOR: Conjunto de laminaciones de acero al silicio, el núcleo del rotor se fija a la carcasa. El tipo de núcleo es de polos salientes. DEVANADO DEL ROTOR: Es el corazón de la máquina, ahí se origina la potencia eléctrica.
DELGAS: Son los sectores circulares aislados entre sí, que tocan con las escobillas y a su vez están soldados a los extremos de los conductores que conforman las bobinas del rotor.
EL MODELO DE LA MAQUINA.
Se utiliza como instrumento de análisis, para investigar diferentes tipos de máquinas eléctricas. Los devanados del estator y el rotor de dicho maquina están construidas de tal forma que sean lo más generales posibles, para permitirnos analizar todas las maquinas normales.
7
6
ECUACIONES DE EQUILIBRIO DE LA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA. 1. Ecuación del devanado directo del estator.
= + +
2. Ecuación de cuadratura del estator-
= + +
3. Ecuación del devanado directo del rotor.
= + + + +
4. Ecuación del devanado de cuadratura del rotor
= + + − − Donde:
Es la resistencia de los devanados, su unidad es en Ω. Es la inductancia propia de cada devanado, su unidad viene dado en Henrios (H). Es la inductancia mutua entre devanados ubicados en el mismo eje. Es la inductancia rotacional entre devanados en cuadratura del rotor con el estator. Ecuación de equilibrio mecánico.
Donde:
7
1 ∫. + = + . +
Es el par de origen rotacional. Es la velocidad rotacional, su unidad viene dado en Es el momento de inercia del rotor. Es el coeficiente de fricción viscoso. Es el coeficiente de deformación en el eje del rotor. Es el par de origen eléctrico.
.
EL CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA MAQUINA.
El conjunto completo de las ecuaciones de equilibrio del modelo de la máquina, representada en la figura N°1 se obtiene a partir de las cinco ecuaciones de equilibrio, para cada puerta. Utilizando el transformador ideal de varias bobinas, se pueden representar las cinco ecuaciones de equilibrio dadas por el circuito equivalente de la figura N°2.
8
8
EL MODELO DEL INDEPENDIENTE.
GENERADOR
DE
CD
CON
EXCITACIÓN
9
EL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE.
10 LAS ECUACIONES DE EQUILIBRIO DELM GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE.
°10.1: °10.2: °10.3: °10.4: °10.5: °10.6:
= . = + . = . = − . = + = −
11 LA EFICIENCIA DEL GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE.
= = + + ℎ
9
VII. PROCEDIMIENTO I: DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LOS PARAMETROS DEL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. Máquina de corriente continua Modelo : SE:2b72.30 Serie: VDE 0530
= 220 = 220 = 0.30
= 0.1/1.2/1.2 = 1,2 = 2000/1800/2000
= 2.0 = 220 = 1.2
Observaciones. La máquina se encuentra en un regular estado.
12 DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS. a. método del voltímetro –amperímetro en CC. A1-A2
D1-D2
E1-E2
V
12.3
13.5
15.7
17.7
16.88
17.8
20.4
24.3
142.5
I
0.7
0.8
0.91
1.02
0.71
0.8
0.9
1.07
70.7
157 179.2 200.8 80
90.7 100.9
R 17.571 16.875 17.252 17.352 23.774 22.25 22.666 22.71 2.015 1.962 1.975 1.990
ARMADURA 20 y = 17.233x + 0.023 R² = 0.9912
15
e l t i T 10 s i x A
Series1
5
Linear (Series1)
0 0
0.5
1
1.5
Axis Title
SERIE 30 y = 21.361x + 1.2606 R² = 0.9835
25 e 20 l t i T s 15 i x A10
Series1 Linear (Series1)
5 0 0
0.5 Axis Title
1
1.5
10
CAMPO 250 200
y = 1.9489x + 3.0978 R² = 0.9958
e l 150 t i T s i x 100 A
Series1 Linear (Series1)
50 0 0
50
100
150
Axis Title
b. ohmímetro de precisión.
1− 2 17.33 1− 2 21.65 1 − 2 1.98K c. Fuente de medición para resistencia. 1− 2 1− 2 1 − 2
Ω Ω Ω
Valores resistivos finales.
1 − 2 1 − 2 1 − 2 Corregir los valores resistivos por temperatura. 1 − 2 1 − 2 1 − 2 13 DETERMINACION DE LAS INDUCCIONES DE LOS DEVANADOS. a. Método del voltímetro y amperímetro. Devanado de armadura A1- A2. I 0.99 0.91 0.81 0.7
V 146.1 134.9 121.1 105.5
z 147.575758 148.241758 149.506173 150.714286
XL 130.919077 131.585078 132.849492 134.057605 =
L 0.34744978 0.3492173 0.35257296 0.35577921 0.35125481
11
V 160 140
y = 139.82x + 7.7033 R² = 1
120 100 80 60 40 20 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Devanado de armadura D1- D2. I 0.7 0.81 0.9 1
v 141.1 169.2 195.7 224.6
z 201.571429 208.888889 217.444444 224.6
XL 178.231024 185.548485 194.10404 201.259596 =
L 0.47301227 0.49243228 0.51513811 0.53412844 0.50367778
v 250 y = 279.48x - 55.607 R² = 0.9989
200 150 100 50 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Devanado de armadura E1- E2.
I( ) 5 4.8 4.5 4.3
V(V) 199.7 190.6 180.4 170.9
Z(Ω) 39.94 39.7083333 40.0888889 39.744186
XL(H) 37.9577557 37.726089 38.1066446 37.7619418 =
L(H) 0.10073714 0.10012232 0.10113228 0.10021747 0.1005523
12
V 205 200
y = 40.034x - 0.7603 R² = 0.9958
195 190 185 180 175 170 165 4.2
4.4
4.6
4.8
5
5.2
Valores inductivos iniciales.
1 − 2 1 − 2 1 − 2
0.35125481 0.50367778 0.1005523
14 DETERMINACION DE LA INDUCTANCIA ROTACIONAL. 1 2 3 4 197 191 183 172 99.9 90.3 80.6 70.4 2000 2000 2000 2000 0.9859 1.0575 1.1352 1.2215
Valor final de
1.502903
13
(Tensión
de campo)
T (par velocidad dotacional) rotacional
99.9
199.3
197
0.3
2000
0.985986
90.3
186.3
191
0.29
2000
1.057586
80.6
167.4
183
0.28
2000
1.135236
70.4
146.6
172
0.27
2000
1.221591
60
124.5
158
0.26
2000
1.316667
50
103.8
141
0.25
2000
1.410000
40
83.3
118
0.24
2000
1.475000
30.6
63.4
95
0.23
2000
1.552288
20.4
42.3
66
0.22
2000
1.617647
10.1
21
33
0.22
2000
1.633663
4.2
8.9
17
0.21
2000
2.023810
0.8
1.73
7
0.21
2000
4.375000
4.2
9
15
0.21
2000
1.785714
11.5
23.7
34
0.21
2000
1.478261
20.5
42.1
62
0.22
2000
1.512195
30.5
62
91
0.22
2000
1.491803
39.1
79.5
114
0.22
2000
1.457801
50.3
102.5
138
0.23
2000
1.371769
61.6
125.4
159
0.24
2000
1.290584
69.6
142.2
170
0.25
2000
1.221264
81.2
165.7
182
0.25
2000
1.120690
91.2
187.1
191
0.25
2000
1.047149
100.5
206.7
198
0.26
2000
0.985075
= 15 CIRCUITO EQUIVALENTE DEL INDEPENDIENTE.
GENERADOR DE
1.502903
EXCITACIÓN
Figura N°5.Cicuito Equivalente del Generador de DC con excitación independiente.
14
VIII. PROCEDIMIENTO II: ANALISIS EXPIREMENTAL DEL COMPORTAMIENTO DEL GENERADOR DE CD CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. 16 CARACTERISTICA DE MAGNITIZACION DEL NUCLEO DEL GENERADOR DE CD. La tensión inducida depende de la velocidad de rotación y el flujo por polo, así:
= Ø. O también:
= ...
= 2000
Manteniendo constante . Variar los valores de valor de la tensión .graficar e interpretar.
y medir el
250
200 A R U D A 150 M R A E D N O100 I S N E T
50
0 0
20
40
60
80
100
120
CORRIENTE DE CAMPO
En la gráfica podemos observar, que si incrementamos la tensión de armadura, la corriente de campo también se incrementa hasta llegar a un punto, además la curva nos representa, la curva de histéresis.
1 7 0.9
2 17 4.8
3 33 9.7
Incrementar 4 66 20
5 95 30.5
6 118 40.1
7 141 50.2
8 158 59.4
9 172 70.7
15 Para
tres
valores
1,2,3 =
de velocidades rotacionales, ; variar los valores de y medir el valor de la tensión , graficar, ubicar el punto de operación del generador e interpretar resultados.
1000 , 1400 ,2000
100.1
→ 1000 rpm → 1400 rpm → 2000 rpm 98.1
136.8
197
90.1
94.7
131.5
191
80.5
90.4
124.6
183
70.7
85.4
116.9
172
59.4
77.3
106.4
158
50.2
69.1
93.2
141
40.1
58.5
77.6
118
30.5
46.2
52.7
95
20
31.9
40.8
66
9.7
16.6
22.2
33
4.8
8.1
10.4
17
0.9
3.7
5.2
7
250
200 A D I C U150 D N I N O I 100 S N E T
Ea → 1000 rpm Ea → 1400 rpm Ea → 2000 rpm
50
0 0
20
40
60
80
100
120
CORRIENTE DEL CAMPO
Se tiene tres curvas .la primera curva pertenece a 2000rpm.al incrementar y reducir la tensión, en las otras dos curvas se observan 2 velocidades de 1400rpm y 1000rpm. A medida que la velocidad disminuye, se puede observar que disminuye también.
17 FUNCIONAMIENTO ESTACIONARIO DEL GENERADOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. El circuito equivalente de la fig.4 se puede reducir a su forma de estado estacionario, en continua, haciendo iguales a cero a todas las fuentes variables con el tiempo y reemplazando las inductancias por cortocircuito y los
16 condensadores por circuitos abiertos. Es así que en régimen estacionario de DC, todas las tensiones y corrientes son constantes, la tensión en las inductancias dada por , vale cero; con la que nos lleva al cortocircuito.
Análogamente la corriente que pasa por los condensadores, dada por también cero; por lo que se da las de equilibrio:
ó °7 ó °8 ó °9 ó °10 ó °11 ó °12
, vale
= = .. = + . = − . = .. = +
Y el circuito equivalente se convierte en:
Figura N°3. Circuito equivalente en régimen de continua del generador de CD con excitación independiente.
18 COMPORTAMIENTO DE LA PUERTA DEL INDUCIDO, EN REGIMEN PERMANENTE, PARA UN GENERADOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE, TRABAJANDO A VELOCIDAD CONSTANTE.
0.99 0.8 0.71 0.66 0.6 0.5 0.44 0.36 0.3
/100%
/75 %
119.8
/ 50 %
145 155.1 126.4 159.7 164.8
132.5 135.8
68.5 84.1 91.2 94.5
167.5 172 175 178.6 181.2
139.3 149.6 149.6 152.9 156.9
97.3 105.1 107.5 114.6 118.5
17 200 180 A160 R U D140 A M120 R A E 100 D N 80 O I S 60 N E 40 T
Varmadura 100% Varmadura 75 % Varmadura 50 %
20 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
CORRIENTE DE ARMADURA
19 COMPORTAMIENTO DEL PAR EXTERIOR APLICADO, EN REGIMEN PERMANENTE EN FUNCION DE LA CORRIENTE DEL INDUCIDO, PARA UN GENERADOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE, TRABAJANDO A VELOCIDAD CONSTANTE. Si se desea una ecuación que relacione la corriente de salida o de armadura y el par exterior aplicado se tiene:
= . + . Para tres valores de corriente de campo: . Graficar la curva característica & . Ubicar en gráfico y determine el valor de . Interpretar resultados. I (armadura) 0.99
/ 100 %
1.18
/75 %
0.82
/50 %
0.73
0.82
1.08
0.87
0.64
0.73
0.98
0.8
0.62
0.68
0.88
0.76
0.6
0.59
0.83
0.72
0.57
0.5
0.7
0.65
0.52
0.43
0.68
0.59
0.46
0.37
0.61
0.55
0.43
0.3
0.55
0.49
0.39
18 1.4
1.2 L A 1 N O I C A 0.8 T O R R A 0.6 P
Tr 100 % Tr 75 % Tr 50 %
0.4
0.2
0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
CORRIENTE DE ARMADURA
20 EFICIENCIA DE UN GENERADOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. Para determinar la eficiencia del generador de CD con excitación independiente relacionaremos la potencia de entrada, la potencia de salida más las pérdidas y obtenemos la ecuación:
= . + .. + . + . Interpretar cada uno de los elementos que representen las pérdidas.
.: representa las pérdidas de salida, perdidas por la carga. .: representa pérdidas en el cobre, en el campo. . : representa pérdidas en el cobre, específicamente en armadura. : representa pérdidas por fricción viscosa, resistencia al aire.
la
Determinar el valor de la eficiencia del generador.
= . + .. + . + . = 46.65% Interpretar el resultado.
) y las Las pérdidas mayormente ocurren por las resistencias del aire pérdidas de salida; es decir de la carga, por tanto las perdidas en la maquina son mayores y la eficiencia de este es pequeña, por tanto no es óptimo en su operación. Las pérdidas en el cobre son mínimas.
21 DETERMINACION DE LA REACCION DE ARMADURA GENERADOR CD DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. Desarrollar la prueba con carga del generador. Tomar los datos siguientes.
DEL
19
100
tension de campo)
99.5
205.7
99.5
205.7
99.5
0.99
T (par dotacional)
velocidad rotacional
carga (Ω)
145
1.18
2000
146.464646
0.82
155.1
1.08
2000
189.146341
205.7
0.73
159.7
0.98
2000
218.767123
99.5
205.7
0.68
164.8
0.88
2000
242.352941
99.5
205.7
0.59
167.5
0.83
2000
283.898305
99.5
205.7
0.5
172
0.65
2000
344
99.5 99.5
205.7 205.7
0.43 0.37
175 178.6
0.68 0.61
2000 2000
406.976744 482.702703
99.5
205.7
0.3
181.2
0.55
2000
604
99.5
205.7
0.25
183.3
0.49
2000
733.2
99.5
205.7
0.2
185.4
0.44
2000
927
99.5
205.7
0.18
186
0.43
2000
1033.33333
PARA75mA
( tensión de campo) 75
0.98
T( par dotacional)
velocidad rotacional
carga (Ω)
119.8
0.82
2000
122.244898
75
0.86
121.7
0.9
2000
141.511628
75
0.79
126.4
0.87
2000
160
75
0.75
129.1
0.84
2000
172.133333
75
0.7
132.5
0.8
2000
189.285714
75
0.65
135.8
0.76
2000
208.923077
75
0.6
139.3
0.72
2000
232.166667
75
0.54
142.6
0.69
2000
264.074074
75
0.49
149.6
0.65
2000
305.306122
75
0.43
149.6
0.59
2000
347.906977
75
0.38
152.9
0.55
2000
402.368421
75
0.35
145.7
0.53
2000
416.285714
75
0.31
156.9
0.49
2000
506.129032
75
0.26
159.6
0.45
2000
613.846154
20
PARA50mA
tension de campo)
50.6
105
0.99
T( par dotacional)
velocidad rotacional
carga (Ω)
68.5
0.73
2000
69.1919192
50.6
0.94
72
0.7
2000
76.5957447
50.6
0.9
75.7
0.69
2000
84.1111111
50.6
0.84
80.9
0.67
2000
96.3095238
50.6
0.79
84.1
0.65
2000
106.455696
50.6
0.79
86.9
0.64
2000
110
50.6
0.7
91.2
0.62
2000
130.285714
50.6
0.65
94.5
0.6
2000
145.384615
50.6
0.61
97.3
0.57
2000
159.508197
50.6
0.54
102.3
0.54
2000
189.444444
50.6
0.5
105.1
0.52
2000
210.2
50.6
0.46
107.5
0.49
2000
233.695652
50.6
0.4
111.7
0.46
2000
279.25
50.6
0.36
114.6
0.43
2000
318.333333
50.6
0.3
118.5
0.39
2000
395
256.553718
−
Reacción de armadura
20.2653 111.553718
91.28841799
256.553718
16.7854 101.453718
84.66831799
256.553718
14.9431
96.853718
81.91061799
256.553718
13.9196
91.753718
77.83411799
256.553718
12.0773
89.053718
76.97641799
256.553718
10.235
84.553718
74.31871799
256.553718
8.8021
81.553718
72.75161799
256.553718
7.5739
77.953718
70.37981799
256.553718
6.141
75.353718
69.21271799
256.553718
5.1175
73.253718
68.13621799
256.553718
4.094
71.153718
67.05971799
256.553718
3.6846
70.553718
66.86911799
Caída de tensión − V(reacción armadura)
.
256.55 145.0
256.55 256.55 256.55 155.1 159.7 164.8
256.55 256.55 167.5 172.0
20.26
16.78
14.94
13.91
12.07
10.23
111.55
101.45 96.85
91.75
89.05
84.55
91.28
84.66
77.83
76.97
74.31
en
de 81.91
21
GRAFICAR E INTERPRETAR EL RESULTADO.
22
22 CUESTIONARIO
22.1 ¿QUE REPRESENTA LA COMBINACION DE LAS VARIABLES ?
. Esta relación representa la relación de transformación, de los circuitos de la parte mecánica y la parte eléctrica. Matemáticamente representada por:
. =
22.2 ¿CUAL ES LA IPORTANCIA MATEMATICO DE CD?
DEL
MODELAMIENTO
Es importante debido a que se aplican métodos de modelación de sistemas y así poder determinar el circuito equivalente. La importancia del modelo matemático, es que mediante este modelo se puede analizar y/o investigar los diferentes maquinas en corriente continua, de este modo se definirá la medida de efectividad del sistema como función matemática de las variables.
22.3 EN LA PRUEBA EN VACIO DE LA MAQUINA REPRESENTA LA CURVA GRAFICADA?
¿Qué
La curva graficada representa la curva de histéresis, la que muestra la curva de magnetización de un material o sustancia, lo que representa estas características: En un inicio la magnetización requiere un mayor esfuerzo eléctrico. En un punto dado, la magnetización se produce de forma proporcional. Este representa la zona lineal. Luego llega a una zona donde ya no magnetiza, esta zona es conocida como la zona o punto de saturación.
22.4 EN LA PRUEBA EN VACIO DE LA MAQUINA ITEM 8.1, PARA UNA VELOCIDAD CONSTANTE, CUANDO SE INCGEMENTA LA CORRIENTE DE CAMPO, TAMBIEN LO HACE LA TENSION INDUCIDA, HASTA UN DETERMINADO VALOR. Tener en cuenta la siguiente formula:
= + Como la maquina está operando en vacío, el valor de también . Por tanto la ecuación se reduce a:
= 0
= 0,
como
= Según la gráfica, el mayor punto de = 104.1 y para este tenemos una tensión = 199.5.
23
22.5 EN LA PRUEBA EN VACIO DE LA MAQUINA .EXPLIQUE PORQUE EXISTE UN VALOR DE TENSION INDUCIDA, SI LA CORRIENTE DE CAMPO ES CERO. En esta prueba .se utilizó un multímetro, lo cual medio la tensión y marco un valor diferente de cero, debido al magnetismo remanente o la maquina ha sido utilizado antes, es decir que la maquina ha sido sometido a la acción de campo magnético, y por lo tanto muestra una tensión aproximado de 5v.
22.6 EN EL ANALISIS DE LAS CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS DE LA MAQUINA DE CD, SE TOMARAN DATOS DEL ROTOR: SUGIERE EL TIPO DE CONEXIÓN. EXPLIQUE SU RESULTADO. El rotor de la maquina representa estas características:
17 51 4
Con estos datos se puede afirmar que el rotor presenta un devanado de tipo ondulado, ya que las características de este tipo son:
Numero de ranuras impar. Numero de escobillas es 2. Numero de polos es 4 o mas Numero de segmentos de conmutación o delgas es impar. Entre otros.
22.7 MENCIONES LAS PRINCIPALES GENERADOR DE CD.
APLICACIONES
DEL
Uno de sus aplicaciones de esta máquina seria debido a la excitación del devanado, y estos serían: Generador de excitación independiente. Generador con excitación en derivación. Generador de excitación en serie. Generador con excitación compound. En la parte de la industria sus aplicaciones serian en:
Molinos de viento. Ruedas de agua. Etc.
24
22.8 DESCRIBA LAS PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LAS SIGUIENTES PARTES DE LA MAQUINA. ESTATOR, NUCLEO, DEVANADO, PORTA ESCOBILLA, Y ESCOBILLAS, ROTOR: NUCLEO, DEVANADO, EJE, RODAMIENTOS Y VENTILADOR. ESTATOR: PARTES ESTATOR
DEL DESCRIPCION
NUCLEO
DEVANADO
COMPONENTE
Conjunto de láminas apiladas y aisladas entre sí. Forma parte del circuito magnético, en el cual se encuentran los devanados inductores. Está formado por el conjunto de espiras, encargado de producir flujo magnético cuando circula corriente. Es de tipo paquete concentrado Su función es sostener las escobillas y sus conductores respectivos.
PORTA ESCOBILLAS
ESCOBILLAS
Las escobillas rozan sobre el colector y transportan la tensión generada a la carga.
ROTOR: PARTES ROTOR NUCLEO
DEVANADO
DEL DESCRIPCION Conjunto de laminaciones de acero al silicio, el núcleo del rotor se fija a la carcasa. El tipo de núcleo es de polos salientes. Es el corazón de la máquina, ahí se origina la potencia eléctrica.
COMPONENTE
25 Son componentes mecánicos. Formado por una barra de acero.
EJE
RODAMIENTOS
VENTILADOR
Permite el movimiento relativo entre dos componentes. Se utilizan para sostener y fijar ejes mecánicos, y para reducir la fricción. Permite la ventilación de la máquina, funciona cuando la maquina empieza a emitir calor y sobrecalentarse.
22.9 EN LA FIG.9 DEL ITEM 8.3; IDENTIFICAR EL VALOR DE ; COMENTAR.
.
El valor que resulta en cada curva para los diferentes valores de 100%, 75% y 50% de . Este representa la tensión inducida y disminuye a medida que la velocidad lo hace.
22.10 EN LA FIG.10 DEL ITEM 8.4; IDENTIFICAR
.: COMENTAR.
. De cada una de las curvas (100%, 75% y 50% de ). Representa el par viscoso o de resistencia al aire. Aumenta a medida que aumenta. 1.4
1.2 L A 1 N O I C A 0.8 T O R R A 0.6 P
Tr 100 % Tr 75 % Tr 50 %
0.4
0.2
0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
CORRIENTE DE ARMADURA
1
1.2
26
22.11 A PARTIR DE LA DESARROLLE EL CORRESPONDIENTE.
ECUACIONES DIAGRAMA
De las siguientes ecuaciones tenemos:
− = ………1 − = ……………2 = − ……3 Relacionando entre ellos se obtiene:
= − − = − − = − Invertimos las ecuaciones:
= − = − = ( − )
De donde construimos el diagrama de bloques.
DE DE
EQUILIBRIO BLOQUES
27
CONCLUSION En las curvas de la maquina se obtuvo diferentes curvas esto debido a su operación en vacío y con carga, así mismo con los diferentes velocidades, se pudo verificar que también que las curvas de operación son parecidas a las curvas reales de la máquina. Se puede concluir que también, existe una tensión cuando la maquina está operando en vacío, esto debido al magnetismo remanente. Se analizó las ecuaciones de equilibrio para determinar los distintos cálculos. Por otro lado en las características constructivas de la maquina se verifico cada uno de ellos para así realizar las diferentes mediciones y operaciones de la máquina.
BIBLIOGRAFIA
MEISEL, Jerome. Principios de Conversión de Energía Electromecánica.
GOURISHANKAR, Vembu. Conversión de Energía Electromecánica.
FIZGERALD, A. E. Maquinas Eléctricas.
