PRESENTACION
Señor Docente de la asignatura de: PRACTICAS DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS II , Tengo el agrado de presentarle a Ud., el siguiente informe de la práctica de laboratorio, con el objeto de estudio de los generadores de corriente continua. Con el objetivo de ampliar nuestra formación y conocimiento sobre el funcionamiento de los generadores en sus diferentes modelos (serie, shunt y compuesto), para así mejorar en nuestro crecer profesional. Pongo a su disposición, para su respectiva calificación y evaluación, pidiendo por favor sepa pasar por alto los errores que pudiese encontrar en el presente trabajo.
Sus alumnos
MARCO TEORICO. GENERADOR ELECTRICOS Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday.
FUNCIONAMIENTO DE UN GENERADOR: El funcionamiento de los generadores eléctricos se basa en el fenómeno de inducción electromagnética: cuando un conductor hace un movimiento relativo hacia el campo magnético, se induce el voltaje en el conductor. Particularmente, si una bobina está girando en un campo magnético, significa que las dos caras de la turbina se mueven en direcciones opuestas y se añaden los voltajes inducidos a cada lado. Numéricamente, el valor instantáneo del voltaje final (denominado fuerza electromotriz –fem –) es igual al resto del índice de cambio del flujo magnético Φ veces el nombre de vueltas de la bobina: V=−N•∆Φ/Δt. Esta relación se ha encontrado experimentalmente y hace referencia a la Ley de Faraday. El símbolo “menos” es por la ley de Lenz, que indica que la dirección de fem es tal que el campo magnético de la corriente inducida se opone al cambio en el flujo que produce esta fem. La ley de Lenz está relacionada con la conservación de energía. Como la frecuencia de flujo magnético cambia a través de la bobina que gira en una frecuencia constante que varía de forma sinusoidal con la rotación, el voltaje generado a las terminales de la bobina también es sinusoidal (CA). Si un circuito externo se conecta a las terminales de bobina, este voltaje creará corriente a través de este circuito, que será energía que se transferirá a la carga. Por lo tanto, la energía mecánica que hace rotar la bobina se convierte en energía eléctrica.
CLASES DE GENERADORES: 1. GENERADOR SERIE O DE EXCITACIÓN EN SERIE.- es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el inducido y el devanado inductor o de excitación van conectados en serie. El voltaje aplicado es constante, mientras que el campo de excitación aumenta con la carga, puesto que la corriente es la misma corriente de excitación. El flujo aumenta en proporción a la corriente en la armadura, como el flujo crece con la carga, la velocidad cae a medida que aumenta esa carga. Las principales características de este motor son:
Se embala cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motor serie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es la misma que en el inducido.
La potencia es casi constante a cualquier velocidad.
Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensión de alimentación, ya que un aumento de esta provoca un aumento de la intensidad y, por lo tanto, del flujo y de la fuerza contra electromotriz, estabilizándose la intensidad absorbida.
2. GENERADOR SHUNT O DE EXCITACIÓN EN PARALELO.- es un motor eléctrico de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar. Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande. En el instante del arranque, el par motor que se desarrolla es menor que en el motor serie (también uno de los componentes del motor de corriente continua). Al disminuir la intensidad absorbida, el régimen de giro apenas sufre variación.
Es el tipo de motor de corriente continua cuya velocidad no disminuye más que ligeramente cuando el par motor aumenta. Los motores de corriente continua en derivación son adecuados para aplicaciones en donde se necesita velocidad constante a cualquier ajuste del control o en los casos en que es necesario un rango apreciable de velocidades (por medio del control del campo). El motor en derivación se utiliza en aplicaciones de velocidad constante, como en los accionamientos para los generadores de corriente continua en los grupos moto generadores de corriente continua.
3. GENERADOR COMPUESTO CORTO.- Si un motor de cd tiene campos tanto en derivación como en serie, se le conoce como motor compuesto. Si el motor se conecta de modo que el campo en serie apoye al campo en derivación, se le conoce como motor compuesto acumulativo. Si el campo en serie se conecta para oponerse al campo en derivación, entonces es un motor compuesto diferencial. Los significados de estos términos son los mismos que para los generadores de c-d. De hecho, la misma máquina se puede emplear como motor o como generador. Igual que con los generadores, el motor compuesto actúa con una combinación de las características de los motores en serie y en derivación. Cuanto mayor es el efecto del campo en serie, tanto más las características se parecen a las de un motor en serie. Aun cuando potencialmente se puede usar el motor en cualquier región de sus características, por lo general sólo se trabaja en ciertos rangos de dicha región potencial. Es posible que a la larga se usen dispositivos, hasta ahora no desarrollados, que requieran de las cualidades especiales de los motores compuestos.
4. GENERADOR COMPUESTO LARGO.- desarrolla un gran par para ajustarse a un incremento en el par de la carga, igual que un motor en serie. No obstante, el motor compuesto acumulativo tiene una velocidad en vacío definida y controlable, de manera que no existe e l problema del “escape”. Por ello, este tipo de motor es en particular adecuado en los usos que requieran aplicaciones bruscas de cargas grandes. Algunos de esos usos son las máquinas laminadoras o las grandes troqueladoras o cortadoras. Una ventaja en particular en la aplicación súbita de cargas grandes pero de corta duración consiste en que cuando el motor disminuye su velocidad de rotación al recibir la carga, entrega parte de su energía cinética almacenada para mover la carga. Si la velocidad se mantuviese más constante, tendrían que demandarse grandes corrientes pico de la línea de alimentación debido al transitorio resultante. Las grúas, los malacates y los elevadores utilizan motores compuestos acumulativos, ya que de esa manera pueden poner en marcha con suavidad una carga pesada sin tener un aumento excesivo de su velocidad al operar en vacío. A menudo el campo en serie se desconecta en forma automática del circuito, cuando el malacate está en su velocidad de operación. En estado estable opera sólo el campo en derivación. Otra ventaja es la posibilidad de emplear el motor como un freno ajustable, usándolo como un generador con una carga decreciente, ya que dispone del campo en derivación.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA OBJETIVO.
I.
Conocer el funcionamiento de los generadores dc auto excitado.
II.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
1.- graficar la curva RPM y VGenerador a) Motor serie. 4 3.5 3
RPM
Sent. Hor.
Sent. Anti-hor
200
0,14
0,14
400
0,32
0,26
600
0,52
0,37
800
0,77
0,46
1000
1,1
0,55
1
1200
1,51
0,62
0.5
1400
2,04
0,69
1600
2,69
0,74
1800
3,49
0,79
2.5
r o d a r e n e g
2 Sent. Horario
V
1.5
Sent. Anti-horario
0
RPM
b) Motor shunt 180 160 140 RPM 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
V Sent. hor 0.43 0.97 1.64 2.52 3.80 5.95 12.72 125.2 158.2
V Sent. antih 0.4 0.73 1.00 1.22 1.41 1.57 1.71 1.83 1.94
120 r o d a r e n e g
100
V
80
Sent. Horario
60
Sent. Anti-horario
40 20 0
RPM
c) Motor compuesto corto 180 160 RPM
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
V Sent. Hor. 0.39 1.02 2.12 4.60 11.82 53.7 101.2 135.0 165.2
V Sent. antih 0.33 0.56 0.72 0.85 0.95 1.02 1.09 1.15 1.20
140 120 r o d a r e n e g
100
V
80
Sent. Horario
60
Sent. Anti-horario
40 20 0
RPM
d) Motor compuesto largo 3.5 3 RPM 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
V Sent. hor 0.31 0.61 0.92 1.23 1.54 186 2.20 2.55 2.94
V Sent. antih 0.31 0.64 0.96 1.28 1.60 1.91 2.21 2.51 2.79
2.5 r o d a r e n e g
2
V1.5
Sent. Horario Sent. Anti-horario
1 0.5 0
RPM
2.- Realizar la prueba para los casos de giro horario y anti horario A. Generador serie. RPM 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
V generador Sent. horario 0.14 0.32 0.52 0.77 1.10 1.51 2.04 2.69 3.49
V generador Sent. antihorario -0.14 -0.26 -0.37 -0.46 -0.55 -0.62 -0.69 -0.74 -0.79
V generador Sent. horario 0.43 0.97 1.64 2.52 3.80 5.95 12.72 125.2 158.2
V generador Sent. antihorario -0.4 -0.73 -1.00 -1.22 -1.41 -1.57 -1.71 -1.83 -1.94
V generador Sent. horario 0.39 1.02 2.12 4.60 11.82 53.7 101.2 135.0 165.2
V generador Sent. antihorario -0.33 -0.56 -0.72 -0.85 -0.95 -1.02 -1.09 -1.15 -1.20
RL 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2
B. Generadores shunt RPM
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
RL
145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2
C. Generadores compuesto corto RPM 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
RL 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2
D. Generador compuesto largo RPM
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
III.
V generador Sent. horario 0.31 0.61 0.92 1.23 1.54 186 2.20 2.55 2.94
V generador Sent. antihorario -0.31 -0.64 -0.96 -1.28 -1.60 -1.91 -2.21 -2.51 -2.79
RL
145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2 145.2
CUESTIONARIO
a) De acuerdo a lo experimentado indique cual de los generadores es más eficiente. De acuerdo a lo visto en la práctica de laboratorio se observo que la máquina de mayor eficiencia es el generador compuesto corto, ya que la generación es mayor respecto a las demás. b) La generación en las maquinas dc se da cuando se le inyecta la energía mecánica en cualquier sentido. No solo genera cuando el generador gira en sentido horario ya que la producción en sentido anti horario es minina en cualquiera de los casos. c) Sugiera un circuito de control de tensión generada por cada caso.
Circuito de control de tensión generada en motor serie
Circuito de control de tensión generada en motor compuesto corto
Circuito de control de tensión generada en motor shunt
Circuito de control de tensión generada en motor compuesto largo
d) Conclusiones y recomendaciones. De acuerdo a lo observado en la práctica de laboratorio se saco las siguientes conclusiones:
