LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I Práctica No. 7 Máquina DC: Generador DC de Excitación Independiente OBJETIVOS
Determinar la característica de carga en un generador de excitación independiente. Determinar la característica externa de un generador de excitación independiente. Determinar la característica de regulación de un generador de excitación independiente. Realizar la prueba de cortocircuito de un generador de excitación independiente. Evaluar la comprensión de lo realizado y observado en el laboratorio.
ACTIVIDADES PREVIAS
Leer detenidamente este documento. Prestar atención a la explicación del profesor y el técnico de laboratorio.
EQUIPO NECESARIO
Multímetro Digital. Amperímetros. Voltímetro y milivoltímetro. Fototacómetro. Máquinas de corriente continua (DC). Reóstatos.
INTRODUCCIÓN
motor la resistencia de arranque (resistencia variable), conectada en serie con la armadura, debe estar al máximo; mientras que la resistencia variable que permite regular la corriente de excitación, debe estar al mínimo. Para obtener la característica de carga se lleva el generador a la velocidad nominal y se excita hasta alcanzar una tensión de entre el 30% y el 50% de la tensión nominal. nominal. Se coloca coloca carga hasta llegar llegar a la corriente de armadura para la cual se va a determinar la curva característica. Tener en cuenta que cuando se coloca carga al generador, este produce un par resistente que hace que la velocidad disminuya. Entonces, a medida que se coloca carga se va controlando la velocidad para que se mantenga constante. Con el generador a la velocidad nominal y a la corriente para la cual se va a determinar la característica de carga, se toman las lecturas de corriente de excitación y tensión en los bornes del inducido. Disminuyendo la carga, controlando la velocidad y aumentando cuidadosamente la corriente de excitación del generador, se pueden obtener otros puntos de la característica. Procure no devolver el reóstato con que controla la corriente de excitación del generador.
El comportamiento de una máquina DC que opera como generador, se puede entender mejor analizando tres curvas características: la de carga, la externa y la de regulación.
La característica externa externa de un generador DC nos muestra el comportamiento de la tensión en los bornes del inducido en función de la corriente de armadura = ; para una corriente de excitación exc itación constante y una velocidad constante.
La característica de carga de un generador DC nos muestra el comportamiento de la tensión en los bornes del inducido, en función de la corriente de excitación [ = ( )]; para una corriente de armadura constante y una velocidad constante. La corriente de excitación es la que circula por el devanado de campo y se utiliza para producir el flujo que, junto con el movimiento, se requiere para inducir tensión en el devanado de armadura. En el laboratorio, el movimiento necesario proviene de un motor DC autoexcitado Shunt, que se acopla al eje del generador bajo prueba. Entonces, la velocidad del generador se controlar regulando la corriente de excitación del motor Shunt. Para ar rancar el
Para obtener la característica externa se lleva el generador a velocidad nominal y se ex cita hasta alcanzar en vacío la tensión que será el punto de partida de la característica. Se toma la lectura de corriente de excitación y tensión en los bornes del inducido. La corriente de armadura debe ser cero. cero. A partir de ese punto inicial, simplemente se va aumentando la carga del generador, se controla la velocidad, se verifica que la corriente de excitación del generador permanezca constante y se toman las lecturas de tensión en el inducido y la corriente de armadura; para obtener otros puntos de la característica.
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER Escuela de ingenierías Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones - E 3T “Perfecta combinación entre energía e intelecto” Practicas propuestas por el Profesor PhD Gerardo Latorre Bayona y actualizadas por el Profesor M Sc Gabriel Malagón
LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I Práctica No. 7 Máquina DC: Generador DC de Excitación Independiente Ampérmetro
La característica de regulación de un generador DC nos muestra el comportamiento de la corriente de exc itación en función de la corriente de armadura [ = ] ; para una tensión en bornes del inducido constante y una velocidad constante. Para obtener la característica de regulación se lleva el generador a la velocidad nominal y se excita hasta alcanzar en vacío la tensión para la cual se va a determinar la característica. Se toma la lectura de corriente de excitación y tensión en bornes del inducido. La corriente de armadura debe ser cero. A partir de ese punto inicial, simplemente se va aumentando la carga del generador, se controla la velocidad, se aumenta cuidadosamente la corriente de excitación y corriente en la armadura; para obtener otros puntos de la característica. Procure no devolver el reóstato que controla la corriente de excitación del generador. La figura 1 muestra la conexión de la máquina que permite obtener las características señaladas.
Se aplic a tensión reducida.
Devanado Shunt
G
Figura 2. Conexión para realizar la prueba de cortocircuito de un generador de excitación independiente.
ACTIVIDADES DE LABORATORIO: - Determine la característica de carga de un generador de excitación independiente, para la velocidad nominal y una corriente de armadura de 3 . Utilice la máquina con la que trabajo la práctica anterior.
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Ampérmetro
A
A
A
A
Determinar la característica externa del generador de excitación independiente, para la velocidad nominal y una corriente de excitación tal que en vacío se obtenga la tensión nominal en bornes de la armadura. Tenga cuidado de no sobrecargar el motor que impulsa el generador.
Vóltmetro Devanado Shunt
-
G
V
Figura 1. Conexión para determinar las curvas características de un generador de excitación independiente.
De otra parte, la prueba de cortocircuito permite determinar la corriente de excitación necesaria para que en cortocircuito circule una corriente de armadura determinada. Los resultados de estar prueba, junto con los obtenidos en la práctica anterior para hallar la caída de tensión en las escobillas, sirven para determinar el triángulo de caídas o el triángulo de cargas de la máquina. La figura 2 muestra la conexión del generador para realizar la prueba de cortoc ircuito.
Determinar la característica de regulación del generador de excitación independiente, para la velocidad nominal y tensión nominal. Tenga cuidado de no sobrecargar el motor que impulsa el generador. Realice la prueba de cortocircuito del generador de excitación independiente, para una corriente de armadura igual a la nominal. Si es posible realice la prueba también para una corriente de armadura igual a 3 A.
INFORME - Escriba en detalle el procedimiento seguido en c ada una de las actividades realizadas en esta práctica. En donde corresponda ilustre el procedimiento con el esquema de conexión empleado, señalando los instrumentos de medida utilizados, así como los valores aplicados y medidos.
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LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I Práctica No. 7 Máquina DC: Generador DC de Excitación Independiente -
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Presente en tablas y en graficas los datos y resultados obtenidos en la realización de esta práctica. Utilizando la curva de vacío y el triángulo de caídas, determine gráficamente la característica de carga de la máquina bajo prueba conectada como generador de excitación independiente, para la prueba de velocidad nominal y corriente de armadura igual a 3 . Realice también esta característica para la velocidad nominal y corriente nominal. Utilizando la curva de vacío y el triángulo de caídas, determine gráficamente la característica externa de la máquina bajo prueba conectada como generador de excitación independiente, para la velocidad nominal y corriente de excitación tal que en vacío se obtenga la tensión nominal.
RECOMENDACIONES -
Tome los datos necesarios para la elaboración del informe.
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Recuerde presentar conclusiones.
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Conserve los resultados de esta práctica, los necesitará en otras prácticas.
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Para la próxima práctica investigue sobre el arranque de motores de corriente continua (cálculo de resistencia de arranque), características de velocidad y par electromagnético en función de la corriente de armadura, característica de par en función de la velocidad, perdidas en máquinas de corriente continua y rendimiento en máquinas de corriente continua.
sus
Calcule la corriente de armadura que se presentaría si accidentalmente el generador quedar en cortocircuito a velocidad nominal y con la corriente de excitación que produce la tensión nominal en vacío. Escriba en detalle el procedimiento que seguiría para obtener las curvas características pata un generador autoexcitado Shunt. En donde corresponda, ilustre el procedimiento con el esquema de conexión que emplearía, señalando los instrumentos de medida que utilizaría. Tomando un ejemplo indique los valores aplicados y medidos en cada caso. Utilizando la curva de vacío y el triángulo de caídas de la máquina bajo prueba, determine gráficamente su característica externa si se conecta como generador autoexcitado Shunt, cuando este toma carga. Para ello considere la situación en la cual la máquina se encuentra ¾ de plena carga.
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