MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA COMO GENERADOR Evelin Catucuamba Laboratorio de Conversión electromecánica de energía, energía, Departamento de Energía Eléctrica, Escuela Politécnica Politécnica Nacional Quito, Ecuador evelin.catucuamba@epn. edu.ec
El generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica, su principio de funcionamiento se da con la energía remanente que presenta una maquina DC al dejar de funcionar, en la práctica se observó un generador en excitación independiente y en autoexcitación .
B. Calcular graficar la curva de saturación tanto de subida como de bajada (en un mismo gráfico). Explicar de manera clara y técnica la forma característica, característica, niveles alcanzados, etc. De la curva dibujada dibujada
I. INFORME
Ea [V] vs If [A]
A. Tabular las mediciones obtenidas durante la practica
TABLA I VALORES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE UN GENERADOR CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE
120 100 ] 80 V [ 60 a E
40 20
SIN CARGA
Ea [V] 6.4 80.6 90.2 115.5
If [A] 0 0.25 0.3 0.58
CON CARGA VDC[V] 107 110.6 108 107.5
0
IDC[A] 3.3 4.8 6 7.3
TABLA II VALORES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE UN GENERADORCON CONEXIÓN EN PARALELO Ea [V] If [A] 93.1 0.3 73.2 0.19 60.2 0.12 TABLA III VALORES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE UN GENERADOR CON CONEXIÓN EN PARALELO
0
0.2
0.4
0.6
If [A]
Fig. 1 Grafica de voltaje terminal con respecto a la corriente de campo(conex ca mpo(conexión ión independiente)
Ea [V] vs If [A] 120 100 ] V [ a E
80 60 40 20 0
SIN CARGA
Ea [V] 6.4 80.7 90.5 113
If [A] 0 0.25 0.32 0.51
CON CARGA VDC [V] 1 2.4 3.6 4.8
0
IDC A] 110.3 114 112.6 110
0.2
0.4
0.6
If [A]
Fig. 2 Grafica de voltaje terminal con respecto a la corriente de campo(conexión campo(conexión en paralelo)
La grafica1. muestra una señal ascendente de voltaje con respecto a la corriente de campo, en donde el voltaje remanente es de 6.4 [v] y el punto de saturación de 115.6 [v] que es el valor próximo al valor nominal del generador. En la grafica2. Muestra la misma señal ascendente con valor de voltaje remanente de 6.4 [V], y un voltaje de saturación de 113.6 [V]. C. Graficar la curva de magnetización utilizando las mediciones realizadas durante la práctica. Explicar de manera clara y técnica la forma, característica, niveles alcanzados, etc. de la curva dibujada.
D. Determinar graficamente el valor resistencia critica del generador
de
la
Ea vs If 140 0.58,
120
115.5
100 0.3, 90.2 0.25, 80.6
80 60 40 20 0, 6.4
0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
CON CARGA Fig. 5 Voltaje DC vs corriente DC (conexión independiente) 80.6 = = 322.4 0.25
111 110.5 110 ] V 109.5 [ C 109 D 108.5 V 108 107.5 107
E. Analizar y explicar los resultados obtenidos en lo que respecta al voltaje generado, de acuerdo a los sentidos de giro y campo magnético del generador 0
5
10
I DC [A]
Fig. 3 Voltaje DC vs corriente DC (conexión independiente)
Con forme se va aumentando carga al generador se observa un descenso en la velocidad del mismo , la corriente aumenta pero se da una caída de tención que recae sobre la resistencia interna del inducido. F. Consultar y explicar el proceso de autoexcitación de un generador serie
V DC [v] vs I DC [A] 111 ] V [ 110 C D109 V
108 107 0
2
4
6
8
I DC [A]
Ninguna autoexcitación puede ser concebida sin la saturación magnética, dado que no se obtendría estabilidad de tensión ni de corriente, por lo tanto para que la maquina funcione como generador en DC, se necesita del magnetismo remanente del núcleo que otorga un flujo, generándose una pequeña corriente en el inducido la cual pasa por la resistencia de campo y de armadura, esta corriente reforzara el flujo aumentando la corriente de inducido y produciendo una retroalimentación positiva hasta llegar a la saturación de la máquina.
Fig. 4 Voltaje DC vs corriente DC (conexión en paralelo)
En las dos graficas se puede observar como existe una caída de voltaje mientras las cargas aumentan, y proporcionalmente también aumenta la corriente, además en la práctica se logró observar que al mismo tiempo que disminuía la tensión, también lo hacia la velocidad del generador .
G. Consultar el método que permite determinar experimentalmente si el generador compuesto es acumulativo o diferencial
Generador DC compuesto acumulativo
La regulación de voltaje de una dinamo shunt es muy defectuosa debido a que su regulación no es inherente ni mantiene su voltaje constante. La regulación de voltaje es la variación de voltaje desde vacío a plena carga, expresada en tanto por ciento de la tensión nominal del inducido a plena carga en bornes Fig. 6 Circuito equivalente de un generador DC acumulativo [2] RV =
Compuesto de un generador cd con un campo en serie como con un campo en derivación, conectado de forma que las fuerzas electromotrices de los dos se suman Incrementando la carga del generador, se eleva la corriente de carga IL por que IA=IF+IL, así la corriente IA también aumenta. Mientras IA aumenta, entonces VT=EA-IA(RA+RS), la fuerza magnetomotriz y el flujo del generador también se incrementa. ∗
= +
−
Vnl − Vfl Vfl
× 100%
Vnl: tensión en bornes en vacío Vfl: tensión en bornes a plena carga. I.
Consultar el método requerido para determinar la caída de voltaje debido al efecto de la reacción de armadura de un generador
Para un generador en paralelo autoexitando con carga, si se aumenta la corriente de carga, la corriente de armadura también aumenta al igual que la tensión en la resistencia del inducido, es decir la tensión del inducido disminuye aplicando una carga
El voltaje de inducido esta dado por:
Generador DC compuesto diferencial
Vf=Eg-IaRa
Fig. 7 Circuito equivalente de un generador DC compuesto en diferencial con conexión en derivación larga[2]
Está compuesto por un generador con un campo en derivación como con un campo en serie, pero ahora sus fuerzas magneto motriz se restan la una de la otra. La corriente de inducido fluye hacia afuera del extremo de una bobina , mientras que la de campo en derivación fluye hacia el extremo de una bobina. Si el valor de IA aumenta; IA(RA+RS), la fuerza electromotriz de campo aumenta y VT, la fuerza magneto motriz neta del generador, flujo neto del generador, y EA disminuyen. ∗
= −
−
H. Consultar el significado de la regulación de voltaje para los diversos tipos de generadores de c.c.
Fig. 6 Circuido de un Generador en derivación [3]
J.
Consultar y describir un método practico para determinar la característica de eficiencia de un generador de c.c.
La eficiencia es la relación entre potencia de salida y la potencia de entrada; la potencia de entrada es la que se obtiene al inicio del generador mientras y la de salida es la diferencia entre la potencia de entrada y las pérdidas que se producen en la generación de energía como son: las perdidas por la reacción de armadura, perdidas mecánicas . Para conocer las diferentes potencias, se puede tomar directamente las medidas de la entrada y salida del sistema y luego proceder a calcular matemáticamente.
K. Consultar al menos 3 aplicaciones prácticas de la máquina de corriente continua.
Los motores de corriente continua son empleados en juguetes, y suelen ser del tipo de imán permanente, proporcionan potencias desde algunos vatios a cientos de vatios. Los empleados en giradiscos, unidades lectoras de CD, y muchos discos de almacenamiento magnético son motores en los que el rotor es de imán fijo y sin escobillas. En estos casos el inductor, esta formado por un juego de bobinas fijas, y un circuito electrónico que cambia el sentido de la corriente a cada una de las bobinas para adecuarse al giro del rotor. Trenes de laminación reversibles. Los motores deben de soportar una alta carga. Normalmente se utilizan varios motores que se acoplan en grupos de dos o tres. Industria del papel. Además de una multitud de máquinas que trabajan a velocidad constante y por lo tanto se equipan con motores de corriente continua, existen accionamientos que exigen par constante en un amplio margen de velocidades.
L. En un generador de cc que alimenta a una industria, ¿Qué tipo de conexión elegiría usted: excitación independiente o autoexitado (derivación)? Justifique su respuesta
La conexión con excitación independen ya que esta mantiene su tensión aproximadamente constante más que en la de conexión en shunt, además en la de conexión independiente mantiene su tensión independientemente de la carga que se le conecte ya que luego se le puede ir regulando, y los cambio de tensión no serían bruscos como se puede evidenciar en la conexión shunt . sin embargo existe una ventaja de la conexión shunt sobre el generador de excitación independiente en donde un cortocircuito en línea puede producir graves averías en la máquina al no existir éste efecto de desexcitación automática, y en la industria es más óptimo reducir los costes. II. CONCLUSIONES 1. En un generador el voltaje inicial que se obtiene de un será cero debido al magnetizmo residual o a la corriente remanante que existe producto de la
maquina de DC quedo en la maquina cuando esta fue utilizada. Sin embargo podría darse el caso si la maquina es nueva o tiene tiempo de no usarse. 2. Si se conecta una carga al generador autoexitado, la corriente de campo aumenta mientras que el voltaje y la velocidad de la maquina van disminuyendo, estos decrecerán conforme se aumente la carga al generador para lo cual se busca el equilibrio nuevamente del generador para que opere correctamente. 3. El magnetismo residual nos permite realizar la conexión del generador en autoexitacion ya que este otorga el flujo inicial que se vuelve propio del generador , por lo que se obtiene una mayor corriente de armadura y una retroalimentación positiva
III. RECOMENDACIONES 1. Se debe tomar en cuenta los valores nominales que tienen las máquinas para evitar dañar los equipos al sobrepasar estos valores 2. Se debe tener en cuenta no dejar ningún cable suelto ya que podría producirse un corto o daño al equipo y a los estudiantes. 3. Realizar correctamente las conexiones en la máquina y en el generador para evitar tomar datos erróneos
III. REFERENCIAS [1] http://es.slideshare.net/jhonsaavedraunp/motores-de-corrientedirecta-13759605 [2] Máquinas eléctricas y transformadores, Prentice-Hall, Inc, Irving L. Kosow, pág.: 87, 102, 106, 107 [3] La Autoexcitación en el Generador DC, Jorge Hans Alayo, Gamarra julio de 2008: [4] http://electridad23128.blogspot.com/2008/09/generador-serie-yshunt.html [5] https://hansroom17.files.wordpress.com/2013/09/autoexcitacion.pd f [6] http://www.monografias.com/trabajos82/maquina-corrientecontinua-como-motor/maquina-corriente-continua-comomotor2.shtml [7] Máquina de corriente continua, Waldemar Godoy V. [8] https://referencias111.wikispaces.com/file/view/Capitulo1.pdf [9] Clubensayos: https://www.clubensayos.com/Ciencia/Motor-De-CorrienteDirecta/2513280.html
