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M ÁQUI N A S EL ÉCTRI CAS
Docente: Ing. Washington Rodrigo Freire Llerena
Integrantes: Cristina Charco Stalin Quimbita David Torres Carlos Vargas Nivel: Quinto NRC: 3167
EL GENERADOR EN DERIVACIÓN DE CD CON AUTOEXCITACIÓN
OBJETIVOS
Estudiar las propiedades del generador de CD en derivación con autoexcitación en condiciones de vacío y plena carga. Aprender cómo se conecta el generador autoexcitable. Obtener la curva de tensión de armadura en función de la intensidad de corriente de armadura del generador.
EXPOSICIÓN El generador con excitación independiente tiene muchas aplicaciones. Sin embargo posee la desventaja de que se requiere una fuente de alimentación independiente de corriente directa, para excitar el campo en derivación esto es costoso y en ocasiones inconveniente, por lo que el generador de CD auto excitable es a menudo más apropiado. En un generador con autoexcitación, el devanado de campo se conecta a la salida del generador, se le puede conectar directamente a la salida, en serie con esta o bien, usando una combinación de ambas conexiones. La forma en que el campo se conecte (derivación serie, compuesta) determina muchas de las características del generador. Todos los generadores antes citados tienen la misma construcción, la autoexcitación es posible debido al magnetismo remanente de las partes de los polos del estator. Cuando gira la armadura se induce una pequeña tensión en sus devanados. Cuando el de vanado de campo se conecta en paralelo (en derivación) con la armadura, se tendrá el flujo de una pequeña intensidad de corriente de campo. Si esta pequeña intensidad de corriente de campo fluye en sentido adecuado, el magnetismo remanente se refuerza, lo cual aumenta más todavía una tensión de armadura y por lo tanto, se produce un rápido aumento de voltaje. Si la corriente de campo no fluye en el sentido adecuado, el magnetismo remanente se reduce y no se generará tensión, en este caso, la situación se corrige intercambiando simplemente las terminales del campo en derivación. El propósito de este experimento de laboratorio es ilustrar estos puntos importantes.
INSTRUMENTOS Y EQUIPOS
Modulo de fuente de alimentación. Módulo de medición de c-d (200V, 2.5 A) Módulo de medición de c-a Módulo generador/ Motor de c-d Módulo de generador/ Motor síncrono Módulo de resistencia Cables de conexión
EMS 8821 EMS 8412 EMS 8425 EMS 8211 EMS 8311 EMS 8941 EMS 8942
PROCEDIMIENTOS Advertencia: ¡En este experimento de laboratorio se maneja altos voltajes! ¡No haga ningunas conexiones cuando la fuente este conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer una medición! 1. El motor síncrono es el adecuado para impulsar el generador de CD debido a su velocidad constante de operación, conecte el circuito que aparece en la figura usando la fuente de alimentación, medición de CD y motor síncrono. No aplique po tencia por ahora.
¡NO APLIQUE POTECIA POR AHORA!
2. Las terminales 1, 2 y 3 de la fuente de alimentación proporcionan la potencia trifásica fija para los devanados del estator. Las terminales 8 y N de la fuente de alimentación producen la potencia fija de c-d para el devanado del rotor. Ajuste la perilla de control del reóstato a su posición correcta para una excitación normal.
3.
a) Use los módulos EMS de motor/generador de c-d, medición de c-d y resistencia, para conectar el circuito de la figura 28-2. b) Acople el motor síncrono y el generador de CD por medio de la banda. c) Haga girar la perilla de control del reóstato de campo del generador de CD en el sentido de las manecillas del reloj hasta la posición correcta para obtener una resistencia mínima. d) Asegúrese de que las escobillas estén en la posición neutra. e) Coloque los interruptores de resistencia para obtener la condición de vacío (todos los interruptores abiertos).
Advertencia: el interruptor en el circuito de excitación del motor síncrono debe estar cerrado (posición arriba) solo cuando el motor este girando. 4.
a) Conecte la fuente de alimentación. El motor debe comenzar a girar. b) Si el motor síncrono tiene el interruptor S, ciérrelo al llegar a este paso. c) Observe si el voltaje E4, se incrementa SI d) Si no, desconecte la fuente de alimentación e intercambie los cables del campo en derivación, en las terminales 5 y 6. e) Mida el voltaje de armadura con el circuito abierto. EA= 150 V c-d
5. Haga girar el reóstato de campo y observe que pasa con el voltaje de armadura EA. ¿Varia? ¿Si Explique por qué? La corriente de excitación varia por lo tanto también el flujo magnético aumenta debido a que se aplica una mayor carga al motor y estará trabajando con mayor fuerza. Cuando se varía la corriente de excitación el flujo magnético también varía como consecuencia aumenta el voltaje inducido, por lo tanto si la corriente de estación aumenta, porque la resistencia del reóstato disminuyo, el voltaje también aumentará como consecuencia de que el flujo magnético aumento.
6.
a) Coloque los interruptores de resistencias, en tal forma que la resistencia total de carga sea 120 ohm. Ajuste el reóstato de campo hasta que le genere de un voltaje de Salida de 120v c-d. El amperímetro le debe indicar 1A c-d. b) Este es el ajuste correcto del control del reóstato de campo para la potencia nominal de salida (120v * 1 A = 120W) del generador de c-d.
¡No toque el control del reóstato del campo durante el Experimento de Laboratorio! 7. a) Ajuste la resistencia de carga las veces que se requiera para obtener cada uno de los valores anotados en la Tabla 1. b) Mida y anote E1 e I1 para cada valor de resistencia que aparezca en la Tabla.
NOTA: Aunque el valor nominal de la corriente de salida del generador es 1 A c-d, se puede cargar hasta 1.5 A c-d (50% de sobrecarga) sin dañarlo. c) Desconecte la fuente de alimentación. d) Calcule y anote la potencia correspondiente a cada resistencia indicada en la Tabla. 8.
a) Invierta la rotación del motor propulsor, intercambiando dos de los tres cables de conexión de estator (terminales 1, 2 o 3) que van al motor síncrono. b) Elimine la carga del generador abriendo todos los interruptores de resistencia. c) Conecte la fuente de alimentación. d) ¿Aumenta el voltaje del generador? No ¿Explique por qué? Cuando el generador funciona sin carga, el voltaje entre sus terminales es igual al voltaje inducido por la bobina excitadora porque la caída del voltaje en la resistencia de la armadura es cero. Sin embargo, si conectamos una carga a través de la armadura, la corriente que circula hacia la carga ocasiona una caída de voltaje en la resistencia de la armadura, entonces el voltaje entre las terminales del generador es menor que el voltaje inducido. e) Desconecte la fuente de alimentación.
R t
IA
(ohms)
(amps)
600 300 200 150 120 100 80 75
EA
POTENCIA (votts) (watts)
0
150
0
0,3 0,5 0,7 0,9 1 1,1 1,2 1,3
150 142 138 120 120 110 110 95
45 71 96,6 108 120 121 132 123,5
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1. Si un generador autoextraíble pierde todo su magnetismo remanente ¿puede generar un voltaje de salida? No puede generar, solo que vuelva a su funcionamiento.
2. ¿Cómo se puede lograr que un generador opere después de que haya perdido todo su magnetismo remanente? Si, tan solo intercambiando las terminales del campo en derivación.
3. ¿Pierde el generador su magnetismo remanente lenta o repentinamente? Lentamente
4. Dibuje la curva de regulación de voltaje EA en función de IA, en la gráfica que aparece.
160 140 120 ) s t l o v (
100 80
A
E
60 40 20 0 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
IA (amps)
5. Calcule la regulación de voltaje, de vacio plena carga (1.0 A c-d) Regulación=……………….. %
= − ×100
1,4
= (150−120 120 )×100 = 25% 6. Compare la regulación de voltaje del generador autoexcitable con la de un generador con excitación independiente (experimento de laboratorio N° 27). La regulación de voltaje es más eficiente en el generador con excitación independiente.
7. Explique por qué uno de los de los generadores tiene mejor regulación d e voltaje que el otro. La razón es la construcción del generador, el devanado de campo está conectado directamente a la salida de manera que una parte de corriente que se genera tiene que circular de nuevo hacia el devanado de campo pa ra que sea posible la autoexcitación.
CONCLUSIONES
Se produce un rápido aumento de voltaje generado si la corriente que aparece en el inducido por magnetización fluye en el mismo sentido del campo remanente; por lo tanto este se fortalece y aumenta considerablemente el voltaje. Cuando se varía la corriente de excitación el flujo magnético también varía como consecuencia aumenta el voltaje inducido, por lo tanto si la corriente de estación aumenta, porque la resistencia del reóstato disminuyo, el voltaje también aumentará como consecuencia de que el flujo magnético aumento. Si conectamos una carga a través de la armadura, la corriente que circula hacia la carga ocasiona una caída de voltaje en la resistencia de la armadura, entonces el voltaje entre las terminales del generador es menor que el voltaje inducido.
RECOMENDACIONES
Es de vital importancia verificar que los equipos estén empotrados en la mesa antes de realizar las conexiones, sobre todo en el caso de los motores al momento de poner la banda. Antes de energizar se recomienda asegurarse de que todo esté bien con la ayuda del docente responsable quien revisara las conexiones. Contar con el equipo de protección adecuada para la elaboración del laboratorio y poner los cinco sentidos a la hora de realizar las conexiones para evitar accidentes.
