LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS 2 EXPERIENCIA N° 5 LA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA OPERANDO COMO GENERADOR Y DETERMINAR LA EFICIENCIA DEL GRUPO MOTOR-GENERADOR 1.- OBJETIVO
Aplicar la tecnología estudiada para hacer funcionar a la corriente continua como generador, identificando cada uno de sus terminales y aplicar una carga para calcular la eficiencia del sistema. 2.- FUNDAMENTO TEÓRICO
Para entender correctamente sobre la curva de magnetización, previamente desarrollaremos los gráficos de los circuitos representativos, tanto para generador como para motor. 2.1.- CIRCUITOS EQUIVALENTES
Toda máquina autoexcitada alimenta su bobina de excitación, con su propia tensión que genera, o también con la tensión con la que se alimenta esto en el caso de un motor. Podemos apreciar a continuación los circuitos equivalentes, equivalentes, tanto para motor como para generador.
En convenio a la configuración expuesta, las ecuaciones que correspondientes a las máquinas son: Como motor: Como Generador:
= − ∗ = − ∗
Está claro que hay una caída de tensión en la resistencia interna y además a esta se le deberá agregar la caída de tensión en las escobillas por su resistencia y la que ofrece por unión, lo cual se puede estimar en 1 V por cada escobilla. Se ha tener en cuenta que el generador, en el momento del arranque, en el cual la tensión generada vale cero; la excitación se logra mediante el flujo magnético remanente que tiene la máquina, el cual origina una fuerza electromotriz pequeña que alimenta el campo de excitación, aumentando el flujo, el cual a su vez aumenta la tensión generada, la cual hará llegar a su punto de funcionamiento. Estos efectos debemos tener en cuenta para generar la grafica que a continuación veremos. 2.2.- CURVA DE MAGNETIZACIÓN DE UNA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA
Todos estos efectos que influyen, lo podemos ver a continuación en la grafica en la cual se muestra la forma en que varía la fuerza electromotriz inducida en función de la corriente de excitación.
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CURVA DE MAGNETIZACIÓN DE UNA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA Puesto que la tensión de salida y la fuerza electromotriz generada es prácticamente la misma, dicho valor se obtiene por dos procedimientos: A través de la armadura en la cual la tensión en bornes depende de la corriente de excitación, dada por la curva anteriormente graficada. A través del inductor en el cual la tensión en bornes es igual a la corriente de excitación multiplicada por la resistencia total (propia de la bobina más la resistencia adicional para variar la corriente), teniendo como resultado la ecuación de una recta. El punto de funcionamiento del generador es aquel en el cual se cumplen simultáneamente ambos valores o sea en la intersección de ambas curvas. Esto podemos observar en la siguiente figura:
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Punto de funcionamiento de un generador derivación, y forma en que se autoexcita Es importante tener en cuenta que la excitación esté bien conectada, ya que en caso contrario, si el flujo originado por la corriente se opone al magnetismo remanente, la máquina se desmagnetiza y la misma no “levanta tensión”. Entonces se puede afirmar que el generador arranca gracias al magnetismo remanente siguiendo el proceso de autoexcitación. 3.-
ELEMENTOS A UTILIZAR
Para los fines del ensayo se utilizara: Voltimetro. Amperimetro. Motores DC. Puente de resistencias. Resistencias. Fuentes de alimentación. 4.- PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN
CONECTAREMOS LOS DOS MOTOR DC SIENDO UNO DE ELLOS ACTUANDO COMO GENERDOR EN EL GRAFICO QUE VEMOS SE ESTA COLOCANDO LOS TERMINALES DEL MULTIMETRO PARA PODER DETERMINAR LOS TERMINALES POSITIVO Y NEGATIVO DE CAMPO, PARA LUEGO DETERMINAR LA POLARIDAD EN LO TERMINALES DE LA
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ARMADURA, SERA UNA GUIA AL MOMENTO DE MIRAR EL VOLTIMETRO SI AUMENTA LA TENSION O DISMINUYE ESTO ESTA LIGADO A LA TENSION REMANENTE
4.1.- RECONOCER E IDENTIFICAR TERMINALES DE LOS CONTACTORES
Reconocer e identificar los terminales de los contactores, pulsadores y de los motores.
Donde se mide la continuidad en los terminales del motor, cuyo valores son RA<
4.2.- ELABORAR ESQUEMA
Elaborar el esquema de conexiones de los componentes el circuito aplicando las reglas estudiadas en la práctica N°2
4.3.- MONTAJE DEL CIRCUITO
Utilizando las herramientas y materiales adecuadas realizar el montaje del circuito fuerza de instalación del motor de corriente continua. Acción realizada en el laboratorio. 4
4.4.- MONTAJE DEL CIRCUITO CON RESISTENCIA VARIABLE
Montar el circuito de control del generador siguiendo las instrucciones e insertar una resistencia variable en el circuito de excitación, verificar la remanencia del sistema de generación.
4.5.- ARRANQUE DEL MOTOR
Arrancar el motor de accionamiento y manteniendo su velocidad nominal constante, accionar el sistema de excitación e incrementar la tensión de salida desde 5V hasta la tensión nominal con incrementos de 5 en 5 voltios, con la información establecer la curva característica de magnetización del generador.
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4.6.- MANTENIENDO LA TENSIÓN NOMINAL VARIAR SU PORCENTAJE DE CARGA
Hacer funcionar al sistema manteniendo la tensión nominal en el generador y aplicarle: El 20% de su carga y determinar la eficiencia del sistema. El 30% de su carga y determinar la eficiencia del sistema. El 40% de su carga y determinar la eficiencia del sistema. El 50% de su carga y determinar la eficiencia del sistema. Para el circuito de carga, aplicar una resistencia de 180 o 220ohms.
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5.- CUESTIONARIO 5.1.- IMPORTANCIA DE LA REMANENCIA
Describa la importancia de la remanencia del material magnético de los generadores de corriente continua y grafique (V-Iex) del ensayo. Es importante ya que de este es el funcionamiento del motor, los motores de corriente continua de imanes permanentes tienen flujo remanente lo que forman un campo que al aplicarlo se adicionara un flujo.
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5.2.- GRÁFICA DE EFICIENCIA DEL SISTEMA
Considerando la potencia total de entrada graficar la eficiencia del sistema y estimar cuando se consigue la mejor eficiencia del conjunto. Eje vertical eficiencia y eje horizontal la carga. Se obtiene la mayor eficiencia cuando se tiene una mayor carga, hasta cierto punto porque luego la maquina entra en freno.
5.3.- DIAGRAMA
Siguiendo las normas del Código Eléctrico Nacional elabore el diagrama completo del sistema trabajado.
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5.4.- SISTEMA DE FRENADO
Si se tendría que implementar un sistema de frenado eléctrico en el circuito del motor, ¿Cómo lo complementaria? Describir y detallar el circuito propuesto. 5.4.1.- Frenado Dinámico Del Motor Derivación
Si consideramos un motor en derivación cuyo campo está conectado directamente a una Fuente Es y cuya armadura está conectada a la misma fuente por medio de un interruptor de dos vías. El interruptor conecta la armadura a la línea o a un resistor externo R, como podemos apreciar en la siguiente figura:
Cuando el motor está funcionando normalmente la dirección de la corriente I 1 en la armadura y la polaridad de la fcem E 0 son las mostradas en la figura anterior Sin tomar en cuenta la caída IR en la armadura, E0 es igual Es. Si abrimos de repente el interruptor tal como mostramos en la siguiente figura:
Resulta que el motor continua girando, pero su velocidad se reducirá gradualmente por la fricción en los cojinetes y la fricción del aire. Por otra parte, como el campo en derivación aún está excitado, el voltaje inducido E 0 continúa existiendo, disminuyendo igual que la velocidad, En esencia, el motor ahora es un generador cuya armadura es un circuito abierto. 9
Si cerramos el interruptor en el segundo conjunto de contactos, la armadura se conecta repentinamente al resistor externo, tal cual podemos apreciar en el siguiente gráfico:
El Voltaje E0 producirá de inmediato una corriente I 2 en la armadura. Sin embargo, esta corriente fluye en la dirección opuesta a la corriente original I 1. Se desprende que se desarrolla un par o momento de torsión inverso cuya magnitud depende de I2. Este par o momento de torsión inverso provoca un rápido pero suave frenado de la maquina. Por lo expuesto anteriormente, resumimos en que el frenado dinámico o también llamado reostático, es el régimen generador de la maquina en el que la energía mecánica de las masas rotantes se transforma en energía eléctrica consumiéndose en una carga no vinculada con la red.
=
+
Por la cual la formula de la resistencia de frenado dinámico será: =
−
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Y por la cual podemos apreciar su curva característica de este tipo de frenado:
Característica de velocidad en estado de frenado dinámico Su aplicación del sistema de frenado dinámico lo podemos ver en mandos no reversibles o reversibles con parada en diferentes posiciones determinadas. (Distribuidores giratorios, Compresor cargado, plataformas elevadoras, Transportador cargado, cabrestantes, etc.)
6.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
Se observó que la maquina tenía una resistencia de aislamiento elevado, porque esta máquina estuvo vario tiempo sin uso. Se debe tener cuidado con las conexiones tanto como el motor DC y el contactor, siempre se debe observar los datos de placa o valores nominales; es preferible trabajar en el rango indicado para no malograr los equipos. Se aprecia que los instrumentos de medida presentan un error porcentual de 3% aproximadamente. Se observó que la máquina que opera como generador, ya no tiene el efecto joule, si no la devuelve en pérdidas. 7.- BIBLIOGRAFÍA
www.schneider-electric.com.co/documents/soporte/telesquemario.pdf http://www.monografias.com/trabajos61/motores-corriente-continua/motores-corrientecontinua.shtml
ftpmirror.your.org/pub/.../7/.../Generadores_de_corriente_continua.pdf isa.uniovi.es/~vsuarez/Download/.../02_02_El_contactor.pdf
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