UNIVERSIDAD UNIVERSI DAD NACIONAL MAYOR MAYOR DE SAN MARCOS INGENIERIA ELECTRICA
ESCUELA ESCUEL A PROFESIONAL PROFESI ONAL DE
EXPERIMENTO 05 GENERADOR SINCRONO DC I) OBJETIVO: Generar tensión continua, observando el estado transitorio de cómo es que se logra obtener tensión en bornes del generador dc, cuando se arma un circuito de excitación.
II) FUNDAMENTO: Generador en derivación (shunt): Siendo el generador shunt una maquina auto excitado, 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 enva corriente a través del inductor aumentando el n!mero de lneas de "uerza # desarrollando voltaje hasta su valor normal. Voltaje del generador shunt$ shunt $ %uesto que circuito inductor # 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 tra#ectorias en proporción inversa a sus resistencias #, puesto puesto que la parte de la corriente pasa por el circuito inductor es relativamente elevada, la ma#or parte de la corriente pasa por el circuito de la carga, impidiendo as el aumento de la inte intens nsid idad ad del del camp campo o magn magnét étic ico o esen esenci cial al para para prod produc ucir ir el volta voltaje je norm normal al entr entre e los los terminales.
Características del voltaje del generador shunt:
&l volt voltaj aje e de un gene genera rado dorr shun shuntt varia variara ra en razó razón n inve invers rsa a de la carg carga, a, por por la razó razón n mencionada en el párra"o anterior. &l aumento de la carga hace que aumente la cada de voltaje en el circuito de inducción, reduciendo as el voltaje aplicado al inductor, esto reduce la intensidad del campo magnético # por con siguiente, el voltaje del generador. Si se aumenta bruscamente la carga aplicada a una dinamo shunt la cada de voltaje puede ser bastante apreciable' mientras que si se suprime casi por entero la carga, la regulación de voltaje de una dinamo shunt es mu# de"ectuosa debido a que su regulación no es inherente ni mantiene su voltaje constante.
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(daptan bien a trabajos "uertes, pero pueden emplearse para el alumbrado por medio de lámparas incandescentes o para alimentar otros aparatos de potencia constante en los que las
variaciones
de
carga
no
sean
demasiado
pronunciadas.
&l generador shunt "unciona con di"icultad en paralelo porque no se reparte por igual la carga entre ellas. CARACTERISTICA DE CARGA DE UN GENERADOR AUTOEXCITADO:
&l generador
con
excitación shunt suministra energa
eléctrica
a
una
tensión
aproximadamente constante, cualquiera que sea la carga, aunque no tan constante como en el caso del generador con excitación independiente. )uando el circuito exterior está abierto, la máquina tiene excitación máxima porque toda la corriente producida se destina a la alimentación del circuito de excitación' por lo tanto, la tensión en bornes es máxima.
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)uando el circuito exterior está cortocircuitado, casi toda la corriente producida pasa por el circuito del inducido # la excitación es mnima, la tensión disminu#e rápidamente # la carga se anula. %or lo tanto, un cortocircuito en la lnea no compromete la máquina, que se des excita automáticamente, dejando de producir corriente.
&sto es una ventaja sobre el generador de excitación independiente en donde un cortocircuito en lnea puede producir graves averas en la máquina al no existir éste e"ecto de des excitación automática.
*especto a los generadores de excitación independiente, los generadores shunt presentan el inconveniente de que no pueden excitarse si no están en movimiento, #a que la excitación procede de la misma máquina.
&l circuito de excitación no lleva "usibles por las razones #a indicadas en el caso del generador de excitación independiente' en este circuito no es necesario un interruptor porque para excitar la máquina simplemente ha# que ponerla en marcha # para des excitarla no ha# más que pararla. &l ampermetro en el circuito de excitación puede también suprimirse, aunque resulta conveniente su instalación para comprobar si, por alguna avera, el generador absorbe una corriente de excitación distinta de la normal.
)uando se dispone permanentemente de tensión en las barras especiales generales,
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muchas veces se pre"iere tomar la corriente de excitación de éstas barras # no de las escobillas del generador, es decir, si al poner en marcha el generador ha# tensión en las barras generales, la máquina se comporta como generador de excitación independiente' si no ha# tensión, como generador shunt.
AUMENTO DE LA TENSION EN EL GENERADOR AUTOEXCITADO:
%ara la puesta en marcha, debe cuidarse de que el interruptor general esté abierto # que el reóstato de campo tiene todas las resistencias intercaladas en el circuito. &n estas condiciones, se pone en marcha la máquina motriz, aumentando paulatinamente su velocidad hasta que éste alcance su valor nominal, al mismo tiempo, aumenta la corriente de excitación #, por lo tanto, la tensión en los bornes del generador lo que indicará el voltmetro.
Si en la red no existen bateras de acumuladores, se acopla a ella el generador a una tensión algo in"erior a la nominal' para conseguir esta tensión, se maniobra el reóstato de campo paulatinamente, quitando resistencias.
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+o resulta conveniente acoplar el generador a la red antes de excitarlo o a una tensión mu# baja, porque si la resistencia exterior "uese mu# baja es decir, que la red estuviese en condiciones próximas al cortocircuito-, la corriente de excitación sera mu# pequea e insu"iciente para excitar la máquina.
De la misma "orma que para el caso del generador con excitación independiente, si en la red hubiese bateras de acumuladores, se cerrará el interruptor general, solamente cuando la tensión en los bornes de la máquina sea igual a la tensión de la red.
)uando se necesite detener el generador, se descargará, disminu#endo la excitación por medio del reóstato de campo teniendo cuidado de que las bateras no se descarguen sobre el generador #, por lo tanto, manteniendo siempre la tensión nominal. Si no ha# bateras acopladas a la red, puede disminuirse la velocidad de la máquina motriz. &n cuanto el ampermetro indique una intensidad de corriente nula o casi nula, se abre el interruptor principal, # se detiene la máquina motriz. %or e"ecto de la inercia, el gobernador seguirá girando durante alg!n tiempo # se des excitará gradualmente' si hubiera necesidad de des excitarlo rápidamente, se abrirá el circuito de excitación con las debidas precauciones # se "renará el volante de la máquina motriz.
/os generadores shunt se recomiendan cuando no ha#a cambios "recuentes # considerables de carga o bien cuando ha#a elementos compensadores, tales como generadores auxiliares, bateras de acumuladores, entre otros.
EFECTO DE LA RESISTENCIA DE CAMPO:
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III) EQUIPOS E INSTUMENTOS A UTILIZAR:
•
0otor () %rimotor-. Generador D) )onexión Shunt-. 1acómetro.
•
0ultmetro )(1222.
•
*eóstato 34533ohm-.
• •
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/lave termo magnética mono"ásica.
(mpermetro analógico. )ables de conexión.
%laca del generador
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IV) PROCEDIMIENTO:
•
&l reóstato a utilizar lo calibramos en su máximo valor 533ohm-. 0ontamos el circuito dado en la gua, luego arrancamos el motor primo,
•
previamente las conexiones "ueron revisadas por el pro"esor. )erramos la llave termo magnética, para poner en operación el circuito de campo
•
autoexcitación-. 0edimos la tensión remanente ciclo de histéresis- existente en las bobinas de la
•
maquina D). 6ajando el valor del reóstato mu# suavemente se empezó a obtener tensión en
•
Rexci!ci"# 35#5 2 2 4#"
V 11$ 13% !$ 1$
A 2#22 3#3 1#1 %#2
VRPM 1!$4 1!$4 1!$ 1!$"
•
bornes del generador D). 1omamos valores de tensión, corriente,
resistencia,
velocidad de giro.
V) CUESTIONARIO: 1. Presentar los datos en la experiencia en fora ta!ulada.
". #xplicar !reveente si el sentido de giro del otor no es el correcto$ %ue se de!e hacer en las conexiones para corregirlo. &n caso de que el motor primo gire en sentido contrario al que es requerido por el generador se debe hacer lo siguiente$
Si el motor es tri"ásico, se debe intercambiar solo dos "ases de la
alimentación de éste. Si el motor es una maquina D), se tiene que invertir la polaridad en la alimentación.
&. 'u resultados o!tiene al excitar el rotor con una tensión *C+ #xplicar .
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/o que se tiene es que la maquina D), operara como motor D) auto excitadoconexión Shunt-,es por eso que esta maquina es mu# conocida por su doble "uncionamiento haciéndose esto posible de manera mu# sencilla a di"erencia de otras máquinas que se tienen que usar ciertos dispositivos para su doble operación. ,. Plantear las ecuaciones de tensiones - corrientes del estator. &cuaciones que gobiernan la operación en estado estacionario$ V t = I a Ra + E a I t = I a + I f r
Ea = K Ф W m
VI) RECOMENDASIONES: •
&n primer lugar tenemos que veri"icar el giro del motor primo, #a que el generador sncrono solo "unciona cuando el rotor gira en el sentido especi"icado en la placa. Si el motor primo gira en dirección opuesta lo que se debe hacer es intercambiar dos de las lneas de alimentación de no ser as puede causar daos al generador.
•
7eri"icar la correcta conexión de todos los cables tal como está en el esquema mostrado en la experiencia. Siendo (,) # D los mismos que están especi"icados en los bornes # siendo 8( el borne 6.
•
2mplementar la resistencia *x # ponerle el valor más alto que se le pueda asignar, esto lo hacemos para evitar que la corriente que pasa por la bobina sea demasiado grande
•
Ε s
aconsejable bajar lentamente el valor de la resistencia variable *x debido a que
el cambio de voltaje # corriente en un momento es demasiado rápido. 9a# un momento en el que el generador empieza a dar un sonido más "uerte, en este
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momento #a no se disminu#e la resistencia #a que el voltaje comienza incrementarse rápidamente
VII) CONCLUSIONES: •
1odo generador necesita de potencia mecánica, la cual se la da un motor primo, pero si nos encontramos en una central hidroeléctrica la que se encarga de este papel son las turbinas.
•
Se debe respetar el sentido de giro del eje del generador, para as producir tensión generada, caso contrario no se generara tensión.
•
/a máquina eléctrica de continua puede "uncionar tanto como motor # como generador, es decir es reversible.
•
%ara que se genere la tensión deseada, se debe de vencer primero la tensión remanente.
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