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Estudio empírico de la autoexcitación del generador shunt y la determinación de sus características en estado estable. Asimismo, a partir de esta máquina se implementa un generador de tipo compuesto.
Los generadores de corriente continua son maquinas que producen tensión su funcionamiento se reduce siempre al principio de la bobina giratorio dentro de un campo magnético. Si una armadura gira entre dos polos magnéticos fijos, la corriente en la armadura circula en un sentido durante la mitad de cada revolución, y en el otro sentido durante la otra mitad. Para producir un flujo constante de corriente en un sentido, o corriente continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de un medio para invertir el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolución. En las máquinas antiguas esta inversión se llevaba a cabo mediante un conmutador, un anillo de metal partido montado sobre el eje de una armadura. Los generadores modernos de corriente continua utilizan armaduras de tambor, que suelen estar formadas por un gran número de bobinas agrupadas en hendiduras longitudinales dentro del núcleo de la armadura y conectadas a los segmentos adecuados de un conmutador múltiple. Si una armadura tiene un solo circuito de cable, la corriente que se produce aumentará y disminuirá dependiendo de la parte del campo magnético a través del cual se esté moviendo el circuito. Un conmutador de varios segmentos usado con una armadura de tambor conecta siempre el circuito externo a uno de cable que se mueve a través de un área de alta intensidad del campo, y como resultado la corriente que suministran las bobinas de la armadura es prácticamente constante. Los campos de los generadores modernos se equipan con cuatro o más polos electromagnéticos que aumentan el tamaño y la resistencia del campo magnético. En algunos casos, se añaden interpolos más pequeños para compensar las distorsiones que causa el efecto magnético de la armadura en el flujo eléctrico del campo. El campo inductor de un generador se puede obtener mediante un imán permanente (magneto) o por medio de un electroimán (dinamo). En este último caso, el electroimán se excita por una corriente independiente o por autoexcitación, es decir, la propia corriente producida en la dinamo sirve para crear el campo magnético en las bobinas del inductor. Existen tres tipos de dinamo según sea la forma en que estén acoplados el inductor y el inducido: en serie, en derivación y en combinación. Los generadores de corriente continua se clasifican según el método que usan para proporcionar corriente de campo que excite los imanes del mismo. Un generador de excitado en serie tiene su campo en serie respecto a la armadura. Un generador de excitado en derivación, tiene su campo conectado en paralelo a la armadura. Un generador generad or de excitado combinado tiene parte de sus campos conectados conectado s en serie y parte en paralelo. Los dos últimos tipos de generadores tienen la ventaja de suministrar un voltaje relativamente constante, bajo cargas eléctricas variables. El de excitado en serie se usa sobre todo para suministrar una corriente constante a voltaje variable. Un magneto es un generador pequeño de corriente continua con un campo magnético permanente.
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Haciendo girar una espira en un campo magnético se produce una f.e.m. inducida en sus conductores. La tensión obtenida en el exterior a través de un anillo colector y una escobilla en cada extremo de la espira tiene carácter senoidal. Conectando los extremos de la espira a unos semi anillos conductores aislados entre sí, conseguiremos que cada escobilla esté siempre en contacto con la parte de inducido que presenta una determinada polaridad.
El inducido suele tener muchas más espiras y el anillo colector está dividido en un mayor número de partes o delgas, aisladas entre sí, formando lo que se denomina el colector. Las escobillas son de grafito o carbón puro montado sobre porta escobillas que mediante un resorte aseguran un buen contacto.
Al aumentar el número de delgas, la tensión obtenida tiene menor ondulación acercándose más a la tensión continua que se desea obtener.
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El devanado inductor se conecta en serie con el inducido, de tal forma que toda la corriente que el generador suministra a la carga fluye por igual por ambos devanados. Dado que la corriente que atraviesa al devanado inductor es elevada, se construye con pocas espiras de gran sección. Tiene el inconveniente de no excitarse al trabajar en vacío. Así mismo se muestra muy inestable por aumentar la tensión en bornes al hacerlo la carga, por lo que resulta poco útil para la generación de energía eléctrica. Para la puesta en marcha es necesario que el circuito exterior esté cerrado.
En la dinamo con excitación mixta o compuesta el circuito inductor se divide en dos partes independientes, conectando una en serie con el inducido y otra en derivación. Existen dos modalidades, la compuesta corta que
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paralelo con el grupo formado por el inducido en serie con el otro devanado (FC). El devanado serie aporta solamente una pequeña parte del flujo y se puede conectar de forma que su flujo de sume al flujo creado por el devanado paralelo (aditiva) o de forma que su flujo disminuya el flujo del otro devanado (diferencial). Así mismo, en función del número de espiras del devanado serie su aportación de flujo será mayor o menor, dando lugar a los tipos: hipercompuesta, normal, hipocompuesta y diferencial.
El devanado de campo de un generador shunt se conecta en paralelo con la armadura. La tensión en terminales es el mismo del devanado de campo. Sin carga la corriente de armadura es igual a la corriente de campo. El generador es denominado autoexcitado, debido a que existe un proceso de realimentación positiva. Para que el fenómeno de autoexcitación se lleve a cabo deben cumplirse ciertas condiciones: Debe existir un flujo remanente. El flujo generado y el flujo remanente existente deben de ser aditivos. Siendo el dinamo shunt una maquina auto excitada, empezará a desarrollar su voltaje partiendo del magnetismo residual tan pronto como el inducido empiece a girar. Después a medida que el inducido va desarrollando voltaje este envía corriente a través del inductor aumentando el número de líneas de fuerza y desarrollando voltaje hasta su valor normal.
Puesto que circuito inductor y el circuito de la carga están ambos conectados a través de los terminales de la dinamo, cualquier corriente engendrada en el inducido tiene que dividiese entre esas dos trayectorias en proporción inversa a sus resistencias y, puesto que la parte de la corriente pasa por el circuito inductor es relativamente elevada, la mayor parte de la corriente pasa por el circuito de la carga, impidiendo así el aumento de
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Circuito N°1:
Circuito N°2:
Resistencia de arranque Ra, 30 Ω, 8.5 A. Resistencia de campo motor 1000 Ω, 1.2 A campo de la MS. 03 llaves cuchilla 2x30 A. 01 Amperímetro CD 0-40 A. 01 Amperímetro CD 0-1.2 A. 01 Amperímetro Amperímetro AC 0-15 A, Ia. 02 Voltímetros Voltímetros CD 0-300 V. 01 Multímetro digital. 01 Resistencia de carga 0-15 A, 220 V o lámparas incandescentes. 01 Amperímetro CD 0-2.5 A, campo generador. 01 Tacómetro o estroboscopio. Cables de conexión.
Con el interruptor S 3 abierto, medir con el multímetro la tensión inducida en la armadura, cerrar el interruptor, con Rx en máximo valor y observar en el multímetro el efecto producido sobre la tensión generada. Si la conexión no posibilita la autoexcitación, permutar los bornes del devanado de excitación o de armadura. Observar ahora la dependencia de la tensión inducida con respecto a I f reduciendo reduciendo R x sin tomar aun valores; regresar luego a la máxima resistencia.
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Excitar nuevamente la máquina incrementando I f hasta hasta obtener una tensión del 120% de la nominal. Anotando Ano tando la tensión y la excitación en este punto disminuir monótona y gradualmente I f hasta tomar 8 o 10 valores. Finalmente, con I f =0 =0 (S1 abierto) se anota la nueva tensión remanente.
Con la tensión generada al mínimo verificar que R L se encuentre en su máximo valor, luego conectarla. Aumentar la corriente de excitación I f hasta hasta alcanzar una tensión en bornes de aproximadamente el 70%V n. Ajustar RL hasta lograr la corriente de carga igual al valor nominal. nomina l. Registrar la tensión en bornes V y la corriente de excitación I f . Luego actuar sobre R x y RL para aumentar I f (por lo tanto, V), manteniendo I constante. Anotar los nuevos valores de I y V.
Con RL en máximo valor, llevar la tensión hasta 0,9V n aproximadamente y medir la corriente de excitación I f correspondiente. A partir de este punto tomar los valores de tensión en bornes (V), la corriente de excitación I f , reduciendo R L gradualmente hasta alcanzar la corriente máxima tolerada por esta resistencia. Tratar de completar la característica hasta el punto de cortocircuito, considerando que la sobrecarga de la máquina debe ser muy breve.
Con la carga R L en máximo valor, elevar la tensión (reduciendo (reduciend o R x) hasta el 90%V n aproximadamente. Bajo estas condiciones elevar gradualmente la corriente de carga (reduciendo R L) y al mismo tiempo, para mantener constante la tensión, elevar la corriente de excitación I f (reduciendo R x). Tomar de 4 a 6 valores de I f e e I.
Efectuar los cambios de conexión en el generador tal como se muestra en la figura 5.2, la bobina de tipo serie y repetir el procedimiento 3.2. Invertir la polaridad de la bobina serie y repetir lo anterior. Apuntar valores de tensión (V) y corriente (I) para ambos casos.
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MAQUINAS ELECTRICAS - FRAILE MORA Diapositivas de clase. Guía de laboratorio de máquinas eléctricas II. http://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/constitucion%20maq%20elec.pdf
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