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GENERADOR SHUNT- COMPOUND
1.-OBJETIVO: Estudio empírico de la autoexcitación del generador shunt y la determinación de sus características en estado estable. Asimismo Asimismo a partir de esta máquina se implementa un generador tipo compuesto 2.-FUNDAMENTO TEORICO:
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LA MA MAQU QUIN INA A DE CORR CORRIE IENT NTE E CON CONTI TINU NUA A COMO COMO GENE GENERA RADO DOR R Introduccin!
Aunque la mayor parte de la energía eléctrica que se consume lo es bajo la forma de corrientes alternas determinadas aplicaciones industriales exigen que esta energía !enga bajo la forma de corriente continua. "tras aplicaciones recomiendan la corriente continua en !e# de la alterna. $i bien modernamente en la mayoría de instalaciones donde donde se precisa la corriente continua esta esta es obtenida a partir de la corriente alterna con!enientemente rectificada mediante semiconductores rectificaciones del tipo iónico y en algunas ocasiones por con!ertido con!ertidores res rotati!os rotati!os considera consideramos mos que el campo campo de utili#a utili#ación ción de los gene genera rado dore res s rota rotati ti!o !os s de corr corrie ient nte e cont contin inua ua o dina dinamo mos s es a%n a%n lo suficientemente extenso. &ada la re!ersibilidad re!ersibilidad de la maquina eléctrica el funcionamiento funcionamiento de un motor eléctrico de corriente continua en determinados momentos puede in!ertirse pasando a trabajar como generador. $e'alamos al estudiar la excitación de la máquina de corriente continua que éstas se clasificaban en máquinas de excitación separadas y máquinas auto excitadas subdi!idiéndose subdi!idiéndose esta a su !e# en serie deri!ación y compuesta.
".
GENE GENERA RADO DOR R DE DE E#CI E#CIT TACI$N CI$N IND INDEPE EPENDIE NDIENT NTE E
(a circunstancia de que la corriente de excitación en este tipo de máquina sea indepe independ ndien iente te de la tensión tensión en bornes bornes del induc inducido ido hace que su análisis análisis resulte mucho más fácil. )ara la alimentación de su sistema de excitación se utili#a por lo com%n una fuente de tensión continua sensiblemente constante *batería de acumuladores+ red alterna con un rectificador u otro generador auto excitado con un reóstato intercalado , - denominado reóstato de auto excitación o reóstato de campo gracias al cual se puede !ariar la corriente de excitación y consiguientemente el flujo %til en el entrehierro. ig /01
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Esquema de conexión para determinar experimentalmente las características funcionales de la máquina c. c. excitación independiente. .
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ig /01
GENERADOR DE E#CITACI$N DERI&ACI$N
(a figura nos muestra el sistema de conexiones del generador autoexcitación deri!ación. El reóstato , - intercalado en el circuito deri!ación sir!e para modificar entre ciertos límites la corriente de excitación de la máquina y la f.e.m. E inducida. En esta máquina una parte de la corriente que cede el inducido 3 1 por lo general de un -.4 a un 45de su !alor seg%n la potencia de la máquina es absorbida por el propio circuito de excitación. ig /02
Re Rc
Esquema de conexión para determinar experimentalmente las características funcionales de la máquina c. c. excitación deri!ación. 1-. 11. ig /02
1).
GENERADOR DE E#CITACI$N SERIE
En este tipo de máquina el de!anado inductor está conectado en serie con el de!anado inducido !erificando por tanto a la igualdad6 3 1 7 32 7 3 Estando recorrido ambos de!anados por la misma corriente para que la caída de tensión en el inductor será del orden de la que se tiene en el inducido y las perdidas por efecto 8oule peque'as con relación a la potencia de la máquina la resistencia del de!anado inductor deberá ser muy débil tal exigencia cumple perfectamente con la que impone el ele!ado !alor de la corriente de excitación6 de!anado inductor de pocas espiras y conductor de gran sección. ig /09
Esquema de conexión para determinar experimentalmente las características funcionales de la máquina c. c. excitación serie. 19.
14.
ig /09
GENERADOR DE E#CITACI$N COMPUESTA
Este tipo de generadores de corriente continua se caracteri#a por reunir en su sistema de excitación un de!anado inductor deri!ación y un de!anado serie los cuales pueden ser conectados seg%n se muestra en la gráfica /0: de dos modos diferentes *a+ y *b+. En el montaje *a+ el de!anado inductor deri!ación está conectado a los bornes del inducido antes del de!anado serie *compuesta corta+ y en el montaje *b+ lo está en los terminales de la máquina después del de!anado serie *compuesta larga+. (a diferencia entre estos dos montajes tiene muy poca importancia práctica por causa de la peque'a caída de tensión en el de!anado serie *de conductor grueso y pocas espiras+ y apenas influye en las características funcionales de la máquina. (a conexión más frecuentemente utili#ada es la larga por la mayor facilidad de conexión del de!anado deri!ación. Al asociar en la misma máquina los dos tipos de de!anados de autoexcitación podemos hacerlo de forma que sus f.m.ms act%en en el mismo sentido dando lugar a una f.m.m. resultante suma de aquellas o bien que act%en en sentido opuesto en cuyo caso la f.m.m. resultante será la diferencia. ;omo en general la f.m.m. del de!anado deri!ación es muy superior al del de!anado serie en el primer caso tendremos un incremento de la excitación deri!ación
Re Rc
*+,
Re Rc
*, Esquema de conexión para determinar experimentalmente las características funcionales de la máquina c. c. excitación compuesta a+ ;orta> b+ (arga. 14.
ig /0:
C+r+ctr/0tic+ n &+c/o E-7 f*3-+
37-
n 7 ;te.
$e obtendrá bien alimentando el de!anado deri!ación independientemente utili#ando el principio de autoexcitación haciendo uso %nicamente del de!anado deri!ación.
C+r+ctr/0tic+ Etrior 1.
E-7 f*3+
,-7;te.
n 7 ;te.
?asta cierto punto se puede admitir que esta característica resulta de la composición de las características exteriores de la dinamo deri!ación y de la dinamo serie y que combinándolas con!enientemente es posible adicionando las amper!ueltas compensar el curso descendente que presenta la característica de la maquina deri!ación con un curso ascendente de la primera mitad de la característica serie y obtener una característica de curso sensiblemente hori#ontal. Esta fue precisamente la idea que dio a lu# a este tipo de excitación compuesta U a finU0 de lograr una tensión sensiblemente constante para cualquier carga comprendida entre !acío y la nominal *compuesta plana+. ig. /04. 1
2 3
0
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I
;aracterística exterior de un dinamo de excitación compuesta. 1@.
ig /04
3ncluso es posible disponiendo mayor n%mero de espiras en el de!anado serie el que la tensión en bornes de la máquina aumente con la carga *máquina hípercompuesta+ *cur!a 2+ y compensar con este aumento las caídas de tensión en la líneas de conexión de la máquina con los receptores y cabe asimismo debilitando el n%mero de espiras del serie el que la tensión en bornes acuse una ligera caída de tensión con la carga es decir que la característica exterior tenga un curso ligeramente decreciente *máquina hipo compuesta+ aunque siempre menor del que nos daría la sola presencia del de!anado deri!ación *cur!a 9+. )or %ltimo la conexión del arrollamiento serie es sustracti!a la característica exterior causará un fuerte descenso de la tensión con la carga al ser los amper!ueltas inductores serie opuestos a los del de!anado deri!ación *cur!a :+. 3.- MATERIALES A UTILIZAR • • • • • • • • • • • •
,esistencia de arranque ,a 9-B C.4 A ,esistencia de campo de motor 1---B 1.2D 9 lla!es cuchilla 2x9- A 1 amperímetro ;& - :- A 1 amperímetro ;& - 1.2 A 1 amperímetro ;& - 14 A 2 !oltímetros ;& - 9-- F 1 multímetro digital 1 resistencia de carga - 14 A 22- F 1 amperímetro ;& - 2.4 A campo generador 1 tacómetro ;ables de conexión
4.- PROCEDIMIENTO "bser!ar las características de la máquina bornes de conexión datos de placa y armar el modulo seg%n el esquema eléctrico de conexiones para la operación como generador mostrado en la figura 4.1 *la carga resisti!a puede ser una resistencia o un juego de lámparas+.
Antes de arrancar el motor debe de !erificarse la posición de los reóstatos ,a y ,x de la manera que se limite la corriente de arranque y a la !e# que tenga un torque necesario para su aceleración *, a en máximo !alor y , x en mínimo+. ;errando el interruptor $ 1 de la fuente de corriente continua poner en marcha el motor !erificando el sentido de giro que indica la flecha para lo cual disminuir gradualmente , a y ajustar la !elocidad al !alor nominal *aumentando , x+ el cual debe de mantenerse constante para todas las pruebas.
4.1 C+r+ctr/0tic+0 d cit+cin Con 2 intrrutor S3 +irto 5dir con 2 5u2t/5tro 2+ tn0in inducid+ en la armadura cerrar el interruptor con , x en máximo !alor y obser!ar en el multímetro el efecto producido sobre la tensión generada. $i la conexión no posibilita la autoexcitación permutar los bornes del de!anado de excitación o de armadura. "bser!ar ahora la dependencia de la tensión inducida con respecto a 3 f reduciendo ,x sin tomar aun !alores> regresar luego a la máxima resistencia.
En 6+c/o Excitar nue!amente la máquina incrementando 3 f hasta obtener una tensión del 12-5 de la nominal. Anotando la tensión y la excitación en este punto disminuir monótona y gradualmente 3 f hasta tomar C o 1- !alores. inalmente con 3 f 7- *$1 abierto+ se anota la nue!a tensión remanente.
En c+r7+ ;on la tensión generada al mínimo !erificar que , ( se encuentre en su máximo !alor luego conectarla. Aumentar la corriente de excitación 3 f hasta alcan#ar una tensión en bornes de aproximadamente el @-5F n. Ajustar ,( hasta lograr la corriente de carga igual al !alor nominal. ,egistrar la tensión en bornes F y la corriente de excitación 3 f . (uego actuar sobre , x y ,( para aumentar 3 f *por lo tanto F+ manteniendo 3 constante. Anotar los nue!os !alores de 3 y F.
4.) C+r+ctr/0tic+ Etrn+
;on ,( en máximo !alor lle!ar la tensión hasta -GF n aproximadamente y medir la corriente de excitación 3 f correspondiente. A partir de este punto tomar los !alores de tensión en bornes *F+ la corriente de excitación 3 f reduciendo , ( gradualmente hasta alcan#ar la corriente máxima tolerada por esta resistencia. Hratar de completar la característica hasta el punto de cortocircuito considerando que la sobrecarga de la máquina debe ser muy bre!e.
4.3 C+r+ctr/0tic+ d r7u2+cin ;on la c rga ,( en máximo !alor ele!ar la tensión *reduciendo , x+ hasta el G-5Fn aproximadamente. Iajo estas condiciones ele!ar Jradualmente la corriente de carga *reduciendo , (+ y al mismo tiempo para mantener constante la tensión ele!ar la corriente de excitación 3 f *,educiendo , x+. Homar de : a !alores de 3 f e 3.
4.4 &+ri+cin d 2+ c+r+ctr/0tic+ trn+ n conin Co5ound *Co5u0t+,. Efectuar los cambios de conexión en el generador tal como se m uestra en la figura 4.2 la bobina de tipo serie y repetir el procedimiento 9.2. 3n!ertir la polaridad de la bobina serie y repetir lo anterior. Apuntar !alores de tensión *F+ y corriente *3+ para ambos casos.
5.- BIBLIOGRAFÍA: 8es%s raile Kora. 2--9. Káquinas Eléctricas. Kc JraL?ill
M3nteramericana de Espa'a $. A. N. Ouinta edición. Espa'a. (uis ,ojas Kiranda 2--@ ;urso de Káquinas Eléctricas 33 EE21: Apuntes del curso. Juía de laboratorio de máquinas eléctricas 33 EE21:
