DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA LABORATORIO LABORATORIO DE MAQUINAS MAQUINA S ELÉCTRICAS ELÉCTRICA S
Informe No: 11 TEMA: GENERADOR DC CON MOTOR DE INDUCCION SLIP RING.
Jon!"n Core## Core## NRC: $%&' (e)" *e en!re+: $'1,-'$-1. TEMA: INDUCCION SLIP RING/
GENERADOR DC CON MOTOR DE
UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA
OBJETI0OS:
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Analizar la gráfca con los datos ot!nidos d"rant! la #ráctica. Id!ntifcar los !l!$!ntos d! "n g!n!rador DC % las #rinci#al!s caract!r&sticas d! '"nciona$i!nto. M!dir las caract!r&sticas d!l (olta)! asc!nd!nt! % d!sc!nd!nt! !n "n circ"ito ai!rto d!l g!n!rador DC !n la confg"raci*n !n !+citaci*n ind!#!ndi!nt!. Co$#roar !l co$#orta$i!nto d! "n g!n!rador DC, !l c"al !sta ali$!ntado #or "n $otor Sli# Ring % calc"lar !fci!ncias, d!sliza$i!ntos % r!g"laci*n.
EQUIPO: - R!alizar las con!+ion!s s!g/n !l circ"ito d! la Il"straci*n -.
I#23!r)45n 1/-C4r)24!o *e # 6r7)!4)
0 1 3 7
En!rgizar !l circ"ito d! !+citaci*n d!l $otor d! ind"cci*n. Colocar !l con$"tador O2D !n la #osici*n 2. Arranca$os sin carga, con (!locidad ang"lar 4- constant! d! -566 r#$. Incr!$!ntar 8- a #artir d! -6 8 9asta --68 con #asos d! -6 8.
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UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA < To$ar datos d! la corri!nt! I=. >8!r Tala - ? =i)ar !n --6 8. 5 C!rrar S-. @ A"$!ntar Ic d!sd! 6,7 A 9asta 3 A !n #asos d! 6,7. -6 To$ar datos d!l tor:"! T, !l (olta)! Ea, la #ot!ncia P % la (!locidad ang"lar 4-. >8!r Tala 0 -- Con !l con$"tador ca$iar d! 2 a 6, s! a#aga !l sist!$a.
MARCO TEORICO:
Gener*or e#8)!r4)o Es todo dis#ositi(o ca#az d! $ant!n!r "na di'!r!ncia d! #ot!ncial !l;ctrico !ntr! dos d! s"s #"ntos, lla$ados #olos, t!r$inal!s o orn!s. Los g!n!rador!s !l;ctricos son $á:"inas d!stinadas a trans'or$ar la !n!rg&a $!cánica !n !l;ctrica. Esta trans'or$aci*n s! consig"! #or la acci*n d! "n ca$#o $agn;tico sor! los cond"ctor!s !l;ctricos dis#"!stos sor! "na ar$ad"ra >d!no$inada ta$i;n !stator. Si $!cánica$!nt! s! #rod"c! "n $o(i$i!nto r!lati(o !ntr! los cond"ctor!s % !l ca$#o, s! g!n!rara "na '"!rza !l!ctro$otriz >=.E.M.
Pr4n)464o *e f2n)4onm4en!o El g!n!rador d! cd asa s" '"nciona$i!nto !n !l #rinci#io d! ind"cci*n !l!ctro$agn;tica d! =arada%, la c"al !stal!c! :"! si 9ac!$os girar "na !s#ira !n "n ca$#o $agn;tico s! #rod"c! "na '.!.$. ind"cida !n s"s cond"ctor!s. Con'or$! gira la !s#ira, s! #rod"c! "na =EM !n las t!r$inal!s d! la $is$a, !sta t!nsi*n a#ar!c! !ntr! las !scoillas % #or cons!c"!ncia s! trans$it! a la carga Laoratorio d! Má:"inas El;ctricasPágina 1
UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA
La di'!r!ncia d! #ot!ncial ot!nida !n !l !+t!rior a tra(;s d! "n anillo col!ctor % "na !scoilla !n cada !+tr!$o d! la !s#ira ti!n! caráct!r s!noidal, d"rant! la #ri$!ra $itad d!l ciclo s! oti!n! la $is$a t!nsi*n alt!rna #!ro, !n !l s!$i#!riodo sig"i!nt!, s! in(i!rt! la con!+i*n con(irti!ndo !l s!$iciclo n!gati(o !n #ositi(o. Para r!ctifcar la corri!nt! alt!rna ind"cida !n !l d!(anado d!l rotor, s! r!$#lazan los anillos rozant!s #or "n con$"tador, d! !sta 'or$a !l (olta)! ind"cido !n las !scoillas #"lsa #!ro no ca$ia d! #olaridad. D!ido a la #olaridad constant! !n las !scoillas, !sta $á:"ina d! cd r!ci! !l no$r! d! g!n!rador d! cd o d&na$o.
Con3!r2))45n *e# +ener*or *e DC. La $á:"ina d! corri!nt! dir!cta #"!d! '"ncionar co$o g!n!rador %o co$o $otor, #or lo tanto s" constr"cci*n !s la $is$a ind!#!ndi!nt!$!nt! d! s" '"nciona$i!nto % solo la 'or$a d! !+citaci*n d!t!r$ina si traa)a co$o $otor o g!n!rador. Las #art!s #rinci#al!s d! "na $á:"ina d! cd sonB o o o o o o o o o
Ta#as 'rontal % s"#!rior. Carcasa. D!(anado d! Ar$ad"ra o ind"cido. Roda$i!ntos. E)! o !c9a. D!(anado d! ca$#o o ind"ctor. Con$"tador Escoillas. Porta!scoillas.
En la fg"ra s! indican alg"nas d! !stas #art!s #rinci#al!s.
De9n*o *e )m6o El d!(anado d! ca$#o ta$i;n d!no$inado Ind"ctor o !stator, !s !l r!s#onsal! d! #rod"cir !l ca$#o $agn;tico Laoratorio d! Má:"inas El;ctricasPágina 3
UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA #rinci#al !n la $á:"ina. Está con'or$ado ásica$!nt! #or "n !l!ctroi$án $ontado !n #i!zas #olar!s #ara 'or$ar !l !stator !l!ctro$agn;tico >En $otor!s #!:"!os !l ca$#o #"!d! s!r 'or$ado #or i$an!s #!r$an!nt!s.
Los d!(anados d! ca$#o % las #i!zas #olar!s son colocados !n la carcasa.
Arm*2r La ar$ad"ra !s la #art! rotatoria d! "n g!n!rador d! cd, d! a9& :"! ta$i;n $"c9as (!c!s s! l! lla$! rotor o ind"cido. 8a $ontada !n "n !)! % gira !ntr! los #olos d! los d!(anados d! ca$#o. Esta constr"ida sor! !l !)! o !c9a, n/cl!o, d!(anado % con$"tador. Los d!(anados d! ar$ad"ra "s"al$!nt! son $ontados d! tal 'or$a :"! s! colocan !n las ran"ras d!l n/cl!o.
E3)o4##3 Las !scoillas son las :"! s! !ncargan d! tras$itir !l (olta)! g!n!rado a las cargas. Están colocadas !n los lados d!l con$"tador. Están 9!c9as d! carono % grafto. Están s")!tas a la !str"ct"ra d!l !stator d! 'or$a tal :"! $!diant! $"!ll!s o r!sort!s s! as!g"ra :"! las !scoillas $ant!ngan "n contacto fr$! con las d!lgas d!l col!ctor.
Conm2!*or El con$"tador )"nto con las !scoillas son los r!s#onsal!s d! 9ac!r ll!gar la t!nsi*n g!n!rada a las cargas. Está constit"ido !s!ncial$!nt! #or #i!zas #lanas d! cor! d"ro d! s!cci*n tra#!zoidal, conocidas co$o d!lgas, s!#aradas % aisladas "nas d! otras #or d!lgadas lá$inas d! $ica, 'or$ando !l con)"nto "n t"o cil&ndrico a#risionado '"!rt!$!nt!. El con$"tador ti!n! tantas d!lgas co$o oinas #os!! la ar$ad"ra d! la $á:"ina.
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UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA Confguraciones del Generador DC
D4nmo 4n*e6en*4en!eB N!c!sita d! '"!nt!s !+t!rnas #ara la !+citaci*n.
I#23!r)45n $/-E;)4!)45n 3e6r* o 4n*e6en*4en!e
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D4nmo 2!oe;)4!*oB Es la :"! no n!c!sita d! "na '"!nt! !+t!rna #ara #rod"cir la =EM.
I#23!r)45n .: Con<+2r)45n *e 2!oe;)4!)45n 1
Entr! !lla t!n!$osB
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D4nmo 3er4eB S! l! lla$a as& #or:"! !l oinado ind"ctor !stá con!ctado !n s!ri! con !l oinado ind"cido % con los r!c!#tor!s no g!n!ra sin carga. D4nmo 6r#e#o: S! l! lla$a as& #or:"! !l oinado ind"ctor s! !nc"!ntra #aral!lo con !l oinado ind"cido. oinado d! $"c9as !s#iras % ala$r! d!lgado, contrario al d&na$o s!ri!. D4nmo )om62e3!o: Está 'or$ado #or dos oinados, "no !n #aral!lo % otro !n s!ri! con !l $is$oB A*4!49o: Es c"ando s! s"$an !l ")o d!l oinado #aral!lo con !l ")o d!l s!ri! %a :"! !stán oinados !n !l $is$o s!ntido. En (ac&o la dina$o co$#"!sta '"nciona co$o "n #aral!lo #or:"! sin carga !l oinado s!ri! s! !nc"!ntra '"!ra d! s!r(icio % no lo r!corr! ning"na int!nsidad. S23!r)!49o: La di'!r!ncia d! la dina$o co$#"!sta !s :"! s"s ")os s! r!stan %a :"! s"s oinados !stán !n s!ntido contrario.0
- 9tt#Bg!n!rador!s!l!ctricos.in'oin'or$acionFasica Laoratorio d! Má:"inas El;ctricasPágina <
UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA
Mo!or S#46 R4n+ El $otor Sli# Ring, !s "n $otor d! ind"cci*n d*nd! !l rotor co$#r!nd! "n )"!go d! rodillos :"! s! t!r$inan !n sli#rings :"! #"!d!n con!ctars! las i$#!dancias !+t!rnas. El !stator !s ig"al :"! s! "sa con "n $otor d! )a"la d! ardilla nor$al.
I#23!r)45n &/-Mo!or R4n+ d!l rotor, los s#!!dc"rr!nt % Ca$iando la i$#!dancia con!ctada al S#46 circ"ito c"r(as d!l s#!!dtor:"! #"!d!n s!r alt!radas.
El $otor Sli# Ring s! "sa #ara !$#!zar "na carga d! in!rcia alta o "na carga :"! r!:"i!r!n "na torsi*n d! arran:"! $"% alta #or !l rango d! (!locidad ll!no #rinci#al$!nt!. Un "so s!c"ndario d!l $otor Sli# Ring, !s #ro#orcionar "n $!dio d! $ando d! (!locidad. El $otor Sli# Ring ti!n! dos #art!s distinta$!nt! s!#aradas, !l !stator % !l rotor. El circ"ito d!l !stator s! tasa co$o con "n $otor d! )a"la d! ardilla nor$al % !l rotor s! !stá !n !l (olta)! d!l $arco % corri!nt! d!l cortocirc"ito. El (olta)! d!l $arco !s !l (olta)! d!l circ"ito ai!rto c"ando !l rotor no !stá girando % da "na $!dida d! la #ro#orci*n d! los giros !ntr! !l rotor % !l !stator. La corri!nt! d!l corto circ"ito !s la corri!nt! :"! "%! c"ando !l $otor !stá o#!rando a toda (!locidad con los anillos d!l Sli# >!l rotor #"so !n cortocirc"ito % s! a#lica la carga ll!na al árol d! $otor. El $otor d! anillos rozant!s s! ali$!nta con tr!s 'as!s, !l rotor si!$#r! d!! !star con!ctado a "na carga o d!! !star !n corto, d! otro $odo no '"ncionara d!ido a :"! no !+ist! ning"na corri!nt! !n !l rotor. S! #"!d!n r!alizar las sig"i!nt!s con!+ion!sB DELTAB Las Tr!s oinas d!l !stator s! con!cta !n triang"lo % s! con!ctan las tr!s 'as!s d!l ali$!ntaci*n a los #"ntos d! "ni*n d! las oinas. Los tr!s t!r$inal!s d!l rotor (an con!ctado a "n r!*stato o !n corto.
0 9tt#Bs'!.logs#ot.co$06-0--g!n!rador!sFdc.9t$l Laoratorio d! Má:"inas El;ctricasPágina ?
UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA
ARRANQUE DE LA MÁQUINA DE ANILLOS ROANTES D!ntro d! los $otor!s :"! ti!n!n anillos rozant!s, s! !nc"!ntra !l $otor tri'ásico con rotor oinado, !l c"al, !n s" '"nciona$i!nto !s si$ilar a "n $otor tri'ásico d! ind"cci*n con rotor !n corto circ"ito, con la di'!r!ncia d! :"!, co$o s" no$r! lo indica !l rotor !sta oinado % !st! #"!d! s!r i'ásico o tri'ásico. Est! $otor !stá con'or$ado #orB -. El oinado d!l !stator 0. El oinado d!l rotorB con "na con!+i*n !n !str!lla int!rna % s"s tr!s t!r$inal!s al !+t!rior #or $!dio d! tr!s anillos col!ctor!s :"! r!alizan !l contacto #or $!dio d! !scoillas. 1. Anillos col!ctor!s
I#23!r)45n ,/-Mo!or S#46 R4n+
TABULACI=N DE RESULTADOS: T# 1/-D!o3 *e# Gener*or DC 34n )r+/
E>0? I$>A? ' 6 6,67 1$ 6,$' 6,-@ .' &' 6,07 6,1 ,' %' 6,17 6,31 @' ' 6,7 6,< ' 1'' 6,?? -,11'
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UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA T# $/-D!o3 *e# +ener*or DC )on )r+/
01>0? ,F1 , ' , @%
I1>A? -,@7 -,@7 0 0,67 0,0,--
P1>?
I.>A?
7-6 736 757 <16 <@6 ?67
-,5 0 0,7 1 1,7 3
>r6 m? -776 -776 -766 -376 -336 -366
>Nm ? 0,17 0,< 0,5 1,0 1,3
CUESTIONARIO: 1. Grafcar Ea vs I de carga, V1 vs I3, W vs I3 y Torque vs I3.
Ea (s I carga>I0
Ea (s I carga>I0.
Laoratorio d! Má:"inas El;ctricasPágina @
UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA
4 (s I1
Tor:"! (s I1
2. Calcular el deslizaien!o, la efciencia y la regulaci"n de vol!a#e con los da!os o$!enidos. P out ∗10 0 Eficiencia =η = P¿
T# ./- C#)2#o *e # e<)4en)4/
P4n> >r*3? >Nm ? ? 0 ,1' -<0,1-< ,&' -<0,1-< 0,17 ,, %.' %' @',
-7?,65 -7-,533 -76,?@< 5 -3<,<65
0,< 0,5 1,0 1,3
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Po2!> n>H? ? 103,<10 15-,330 < 365,365 307,-<1 0 350,73@ ?< 3@5,3
<1,?H ?6,
UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA S=
n 1−n 2 n1
T# &/- ()!or *e *e3#4m4en!o
34n )on S )r+>r )r+>r 6m? 6m? -776 6,-155 1''
RV =
1''
-776
1''
-766
1''
-376
1'' 1''
-336 -366
5@ 6,-155 5@ 6,-<<<
Ea−V 1 V 1 T# ,/-Re+2#)45n *e 9o#!e
E>0? 01>0? R0 H @7,-7,?H 11' @7 -7,5H 11' @6 00,0H 11' 57 0@,3H 11' 517,5H 11' ?< 33,?H 11' 3. %ealizar el an&lisis de las gr&fcas an!eriores. •
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N"!stro #ri$!r grafco il"stra la r!laci*n !ntr! la t!nsi*n g!n!rada (s la corri!nt! d!l ind"ctor. Co$o s! os!r(a clara$!nt! t!n!$os "na r!laci*n lin!al cr!ci!nt!, dir!cta$!nt! #ro#orcional, a $a%or corri!nt! :"! s! ind"c! $a%or (olta)!, lo c"al !s l*gico % #r!(isto. N"!stro s!g"ndo gráfco, t!nsi*n (s corri!nt! !n la carga nos d!$"!stra :"! a $a%or corri!nt! !+igida !n la carga, $!nor s!rá n"!stra t!nsi*n. L*gica$!nt! a $a%or carga la corri!nt! s!rá $&ni$a % la t!nsi*n s! $anti!n!. R!d"ci!ndo la carga a"$!nta$os la corri!nt! % n"!stra t!nsi*n !$#i!za a ca!r.
Laoratorio d! Má:"inas El;ctricasPágina --
UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA •
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Análoga$!nt!, !n n"!stra grafca (!locidad (s corri!nt! d! carga, s"c!d! lo $is$o. Al a"$!ntar n"!stra corri!nt! d! carga, dis$in"%!ndo n"!stra r!sist!ncia, la (!locidad !$#!z* a dis$in"ir. Tanto la t!nsi*n co$o la (!locidad (ar&an !n '"nci*n d! la corri!nt!, !n "na r!laci*n in(!rsa. =inal$!nt!, !n la gráfca tor:"! (s corri!nt! d! carga os!r(a$os :"! !l tor:"! !s #ro#orcional a la corri!nt! d! carga, a $a%or corri!nt! $a%or tor:"!.
'. Calcular la (o!encia a (lena carga e)(lique su valor $a#o Pout =T ∗W
T# %/-C#)2#o *e # 6o!en)4 6#en )r+
>r*3? >Nm Po2!> ? ? 0 103,<10 1%$F.1% 1%$F.1% 0,17 15-,330 1,@F' 1,1F&&
0,< 0,5
1,'F@% 1&%F%'
1,0 1,3
< 365,365 307,-<1 0 350,73@ ?< 3@5,3
La #ot!ncia a #l!na carga !s a)a %a :"! !l $otor :"! !stá g!n!rando !l tor:"! solo #"!d! #ro#orcionar - # #or !nd! la #ot!ncia no #"!d! sor! #asar los ?3< 4. A $!dida :"! la corri!nt! a"$!nta, !l tor:"! a"$!nta, #!ro la (!locidad dis$in"%! #or !nd! !l (alor a)o d! la #ot!ncia , % no d!!$os ol(idar los distintos ti#os d! #;rdidas %a s!a $!cánicas o !l;ctricas, #;rdidas d!l rotor, las #;rdidas #or las corri!nt!s d! $agn!tizaci*n, !tc.
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UNI0ERSIDAD DE LAS (UERAS ARMADAS ESPE ING. MECATRONICA
CONCLUSIONES: •
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El g!n!rador DC !s "na $á:"ina :"! trans'or$a la !n!rg&a $!cánica !n !n!rg&a !l;ctrica. C"ando a"$!nta la corri!nt! ind"cida a"$!ntara n"!stra t!nsi*n g!n!rada. A $a%or corri!nt! !n la carga dis$in"%! n"!stra t!nsi*n % n"!stra (!locidad. A $!dida :"! !l ind"cido (a d!sarrollando (olta)! !st! !n(&a corri!nt! a tra(;s d!l ind"ctor a"$!ntando !l n/$!ro d! l&n!as d! '"!rza % d!sarrollando (olta)! 9asta s" (alor nor$al. Ot"(i$os tr!s r!lacion!s d! '"nciona$i!nto caract!r&sticas d!l g!n!rador DC. C"ando a"$!nta la corri!nt! ind"cida a"$!ntara n"!stra t!nsi*n g!n!rada. Por otra #art!, a $a%or corri!nt! !n la carga dis$in"%! n"!stra t!nsi*n % n"!stra (!locidad. El g!n!rador DC S9"nt !s "na $á:"ina :"! trans'or$a la !n!rg&a $!cánica !n !n!rg&a !l;ctrica. El d!(anado d!l rotor s! a"to!+cita con !l (olta)! ali$!ntado #r!(ia$!nt!. El r!ndi$i!nto a"$!nta a $!dida :"! cr!c! n"!stra corri!nt! d! carga. C"ando !sta s!a $á+i$a la trans'!r!ncia s!rá $"% c!rcana a los (alor!s id*n!os d! '"nciona$i!nto. A $!dida :"! !l ind"cido (a d!sarrollando (olta)! !st! !n(&a corri!nt! a tra(;s d!l ind"ctor a"$!ntando !l n/$!ro d! l&n!as d! '"!rza % d!sarrollando (olta)! 9asta s" (alor nor$al. Ot"(i$os tr!s r!lacion!s d! '"nciona$i!nto caract!r&sticas d!l g!n!rador DC. C"ando a"$!nta la corri!nt! ind"cida a"$!ntara n"!stra t!nsi*n g!n!rada. Por otra #art!, a $a%or corri!nt! !n la carga dis$in"%! n"!stra t!nsi*n % n"!stra (!locidad.
BIBLIOGRA(IA: • • • •
Teoría y análisis de las maquinas eléctricas A.E FitzGerald Maquinas eléctricas y transformadores Irving . !oso"# $%.& Maquinas eléctricas Estifan '(a)man Maquinas eléctricas M.$ !osten*o# M +iotrous*i
Laoratorio d! Má:"inas El;ctricasPágina -1
