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La Máquina Shunt como Generador C.C. Jean P. Portuguez Benancio, Saúl Chirinos Retuerto, Jairo Abdala Castro, Yessenia Peña Yupanqui, Fracner Pinto Córdova, Yair Requena Camargo Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad Nacional de Ingeniería
Sentido Invertido
This Document is the final report of the experience Abstrac Abstract t — This « The shunt shunt Machine as a DC Generator », where the intoduction, the obtained data and the questions are answ ered. Shunt Machine, DC Generator. I ndex T erms — Shunt
I. I NTRODUCCIÓN NTRE Los distintos s tipos de máquinas eléctricas que actualmente se emplean en aplicaciones de potencia, la primera en ser ser desarrollada desarrollada fue la máquina máquina de corriente corriente continua (C.C.). La razón de ello fue que, en un principio, no se pensó que la corriente alterna tuviera las ventajas que hoy se le conocen, especialmente en la transmisión de energía eléctrica a grandes distancias.
E
II. CUESTIONARIO A. Presentar la relación de las lecturas tomadas en la experiencia Motor R A-AA = 23.3 Ω RZ-ZZ = 167.7 Ω
Generador R A-AA = 152.4 Ω RZ-ZZ = 79,1 Ω
Características de excitación ω = 1694,7 RPM
Vacío
Carga V (V)
IL (A)
If (A) (A)
102,6
0,2
0,92
101,1
0,4
0,9
98,9
0,5
0,88
94,3
0,9
0,85
89,1
1,5
0,82
85,7
1,7
0,8
82
2
0,77
78,4
2,3
0,73
74,5
2,6
0,7
71,3
3
0,68
V (V)
If (mA) (mA)
6,28
200
6,11
240
V (V)
IL (A)
If (A) (A)
5,92
290
92
0,2
0,79
5,59
400
91
0,4
0,76
4,37
490
88,6
0,6
0,76
84,5
1
0,72
74,7
1,5
0,64
70,6
1,9
0,6
64,5
2,4
0,57
Característica externa
2
0,2
Característica de regulación ω = 3660 RPM, V = 95 V
V (V)
IL (A)
If (A)
W (RPM)
91
0,2
0,79
3610
88
0,6
0,75
3546
C. Coger tres pares de valores (E ,f I f ) de los datos tomados en la característica en vacío, de tal manera que se cumpla: = 2 + ; 2 = 1 + y aproximar una parábola de la forma:
B. Trazar las características en vacío y en carga a corriente nominal. Conociendo la resistencia de armadura incluyendo interpolos, trazar el llamado “triángulo característico” del
generador para una tensión en bornes igual a la nominal.
= 0 + 1 ∗ + 2 ∗ 2
Chequear los errores porcentuales respecto de los valores experimentales.
De los tres pares de valores se obtiene la siguiente ecuación: = 7.37 − 6.45 ∗ + 5 ∗ 2
Característica en vacío
If vs Ef
V vs I 6.3 6.2 ) V ( 6.1 f E 6 5.9
140 120 100 80 60 40 20 0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
If(mA) 0
0.5
1
1.5
Característica con carga
V vs I
Errores porcentuales: If (mA)
Ef (V) experimental
Ef (V) Teórico
Error porcentual (%)
0.2
6.28 6.11 5.92 5.59 4.37
6.28 6.11 5.92 5.59 5.41
0 0 0 0 23.798627
0.24
120 100 80 60 40 20 0
0.29 0.4 0.49
0.65
0.7
0.75
0.8
Para Vn = 117.4 V ΔV = R AI A = 117.4 – 102,6 = 14,8
14,8
0.85
0.9
0.95
D. Del triángulo característico trazado en 4.2, anotar el cateto que cuantifica la reacción de armadura. Puede asumirse (no estrictamente correcto) que este valor expresado en amperios es proporcional a la corriente de armadura (C.Ia). Calcular “C”:
C x 1.31 = 0.2 C = 0,153
E. Para considerar el efecto desmagnetizante de la reacción de armadura se puede considerar que: I’F = IF – C.Ia Siendo IF = V / R f R f = (Z - ZZ) + R’x Evaluar la f.e.m. inducida E (I f ) encontrar una ecuación que relacione la tensión en bornes (V), los coeficientes a0, a1 y a2,
0.35
3 la resistencia total del circuito de campo (Rf), la corriente en la carga (If) y la constante “C” de 4.4 Ef = a0 + a1 (If – C.Ia) + a2 (If – C.Ia)2 Ef = a0 + a1 ((1 - C)I f – C.IL) + a2 ((1 - C)I f – C.IL)2
Ef = a0 + (a1(1 - C) - 2a 2.C.IL(1 - C))I f + a2(1 - C)2 If 2 a1.C.IL+ a2.C 2.IL 2 Ef = a0 + (a1(1 - C) - 2a 2.C.IL(1 - C))V/R f + a2(1 - C)2 (V/R f) 2 a1.C.IL+ a2.C 2.IL 2
F. Trazar la característica experimental de regulación para una tensión en bornes V igual a. Contrastarlo con la teórica, ésta se obtiene reemplazando en la ecuación obtenida en 4.5 (pero expresada en función de la corriente de armadura i a y la corriente de campo i f ) el valor de la tensión en bornes V y dando valores para i f y calculando ia. Explicar las divergencia.
V
IL
IF
92
0.2
0.79
91
0.4
0.76
88.6
0.6
0.76
84.5
1
0.72
74.7
1.5
0.64
70.6
1.9
0.6
64.5
2.4
0.57
Se tiene: V a 0
a1 . i f
C .i a
a 2 . i f
C .i a
2
G. Graficar en un mismo papel milimetrado la característica externa obtenida en 3.2
4 3.5
CARACTERÍSTICA EXTERNA
3 2.5
e t n 2 e i r r 1.5 o C
3 2.5
1
2 L I
0.5
1.5
0
1
0
0.5
20
40
60
80
100
Voltaje
0
60
70
80
90
10
V
H. Trazar la característica externa experimental del generador Shunt. En el mismo papel milimetrado graficar la característica externa teórica. Ésta debe obtenerse utilizando la ecuación obtenida en la pregunta 5, dar los valores para . Discutir y sustentar las divergencias. De los datos obtenidos: E If 92.0 0.79 91.0 0.76 88.6 0.76 84.5 0.72 74.7 0.64 70.6 0.60 64.5 0.57
Fig. Curva Teórica Notamos una gran similitud en ambas curvas; sin embargo, dicha diferencia que los voltajes obtenidos de manera teórica y experimental radica en los voltajes remanentes presentes en la armadura que surgen como consecuencia del flujo remanente presente en los bobinados. I. Indique Conclusiones. -
Il 0.2 0.4 0.6 1 1.5 1.9 2.4
Eteórico 93.7 93.3 89.3 85.1 75.2 70.9 65.5
Error 1.23% 1.83% 1.26% 1.54% 1.29% 1.14% 1.81%
-
-
-
3.5 3
-
E 2.5 T N 2 E I R R 1.5 O C 1
La Máquina shunt posee una gran capacidad de regulación, y por consiguiente, puede regular otros motores, como puede ser fácilmente controlada. Según la característica externa obtenida, se puede deducir si un motor o generador es reversible en flujo de potencia o no. La tensión realmente se manifiesta en toda respuesta de voltaje y/o corriente, como lo visto para obtener la característica externa. Las perdidas por corrientes parasitas y por histéresis en una maquina eléctrica se pueden reducir si la carga esta a un nivel determinado, que no es necesariamente la plena carga. El uso de interpolos en una máquina eléctrica ayuda a reducir el efecto desmagnetizante, reduciendo, en consecuencia, la tensión remanente y dando la oportunidad de aprovechar la potencia entregada por la máquina.
0.5
R EFERENCIAS
0 0
20
40
60
VOLTAJE
Fig, Curva Experimental
80
100
[1] Agustín Gutierrez Páucar, Teoría y Análisis de Maquinas Electricas, 1 era Edición. Pag. 385. [2] A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley Jr, Stephem D. Umans, Máquinas Electricas,6ta Edición. [3] Kostenko-Piotrosky, Máquinas Eléctricas Tomo I
