MOTOR CC POR EXCITACION INDEPENDIENTE
Rex= RESISTENCIA DE EXCITACION Rin= RESISTENCIA DE INDUCIDO Uex= TENSION DE EXCITACION U= TENSION DE INDUCIDO Iex= INTENSIDAD DE EXCITACION E´= TENSION INDUCIDO
FUNCIONAMIENTO -En los motores CC con excitacion independiente se sustituyen los imanes que generan el campo magnetico alrededor del inducido por un electroiman el cual alimentamos con una tension independiente,normalmente fija.Para variar su velocidad necesitamos un reostato(resistencia ajustable) en serie con el inducido, (que en el momento de arranque estara a 0) para variar la tension en el inducido y con ello la velocidad. La ventaja que ofrece este sistema, es que conseguimos una velocidad constante ante una variacion de carga y un gran par de arranque.
El arranque de un motor es el instante en que conecta a la red. En ese momento, el par motor debe ser mayor que el par resistente que opone la carga. Por este motivo un motor con estas caracteristicas es ideal para maquinas que trabajan con pesos,como cintas transportadoras etc...
-- Como muestra la grafica, vemos que con este sistema obtenemos un arranque casi instantaneo y con un gran par.
1. MOTOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE Son aquellos que obtienen la alimentación del rotor y del estator de dos fuentes de tensión independientes. Con ello, el campo del estator es constante al no depender de la carga del motor, y el par de fuerza es entonces prácticamente constante. Las variaciones de velocidad al aumentar la carga se deberán sólo a la disminución de la fuerza electromotriz por aumentar la caída de tensión en el rotor. Este sistema de excitación no se suele utilizar debido al inconveniente que presenta el tener que utilizar una fuente exterior de corriente. Una máquina de corriente continua puede trabajar como motor o como generador. Un motor convierte potencia eléctrica a potencia mecánica mientras que un generador debe, por tanto, ser movido mecánicamente para que se pueda producir electricidad. Puesto que el devanado de campo es un electroimán, la corriente debe fluir a través de el para producir un campo magnético. Esta corriente es llamada la corriente de excitación. PARTES PRINSIPALES DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA ESTATOR: Es el que crea el campo magnético fijo, al que le llamamos Excitación. En los motores pequeños se consigue con imanes permanentes. Cada vez se construyen imanes más potentes, y como consecuencia aparecen en el mercado motores de excitación permanente, mayores. 2. ROTOR: También llamado armadura. Lleva las bobinas cuyo campo crea, junto al del estator,el par de fuerzas que le hace girar.ESCOBILLAS: Normalmente son dos tacos de grafito que hacen contacto con las bobinas delrotor. A medida que éste gira, la conexión se conmuta entre unas y otras bobinas, y debido aello se producen chispas que generan calor .COLECTOR: Los contactos entre escobillas y bobinas del rotor se llevan a cabo intercalando unacorona de cobre partida en sectores. PRINSIPIO DE FUNCIONAMIENTOCuando se alimenta el inductor, se crea un campo magnético en el entre hierro en la direcciónde los radios del inducido. El campo magnético entra en el inducido por la parte norte y salepor el polo sur.
3. Cuando se alimenta el inducido, dos corrientes de mismo sentido recorren sus conductoressituados bajo un mismo polo inductor. Los conductores quedan a una fuerza de igualintensidad y de sentido opuesto, ambas fuerzas crean un par que giran el inducido del motor.El motor de CC. Es una maquina reversible, es decir que si le damos movimiento al rotor seobtiene una f.e.m. Si por el contrario el inducido es sometido a una tensión se obtienemovimiento con una capacidad para producir un trabajo mecánico convirtiéndose la maquinaen un electro-motor. APILCACIONES Y CARACTERISTICAS Características: • Aunque el precio de un motor de corriente continua es considerablemente
mayor que el de un motor de inducción de igual potencia, existe una tendencia creciente a
emplear motores de corriente continua en aplicaciones especiales. • La gran variedad de la
velocidad, junto con su fácil control y la gran flexibilidad de las características par- velocidad del motor de corriente continua, han hecho que en los últimos años se emplee éste cada vez más con máquinas de velocidad variable en las que se necesite amplio margen de velocidad y control fino de las mismas. • Existe un creciente número de procesos industriales que
requieren una exactitud en su control o una gama de velocidades que no se puede conseguir con motores de corriente alterna. • El motor de corriente continua mantiene un rendimiento alto en un amplio margen de velocidades, lo que junto con su alta capacidad de sobrecarga lo hace más apropiado que el de corriente alterna para muchas aplicaciones. • También nos
permite regular con precisión el par, tanto en modo motor como en modo generador.
4. • Su velocidad de rotación nominal puede adaptarse fácilmente mediante fabricación a todo tipo de aplicaciones, ya que no depende de frecuencia de la red. • Son menos robustos que
los motores asincrónicos.Aplicaciones:Los motores de excitación independiente tienen como aplicaciones industriales el torneado ytaladrado de materiales extrusión de materiales plásticos y goma, ventilación de horno,retroceso rápido en vacío de ganchos de grúas, desenrollado de bobinas y retroceso de útilespara serrar. El motor de excitación independiente es el más adecuado para cualquier tipo deregulación, por la independencia entre el control por el inductor y el control por el inducido. Elsistema de excitación más fácil de entender es el que supone una fuente exterior dealimentación para el arrollamiento inductor. Características y conexionado al vacíoSe usará el motor sincrónico para mover el motor de corriente continua, porque su velocidadde rotación es constante. A continuación se procederá a conectar el siguiente circuito.Nota.- No realizar ninguna conexión con la fuente prendida. 5. Ya instalado el primer circuito procedemos al siguiente:En el cual utilizaremos una fuente de 120 cc, un miliamperímetro de 0-500 una bobina enparalelo (shount) el motor de cc y un voltímetro. 0-200 ccEl interruptor en el circuito de excitación del motor sincrónico debe ser cerrado solamentecuando el motor este en movimiento. Conexionado con cargaEn este en cambio añadiremos carga en este caso una resistencia de carga de 120 ohmios.Ajusta la corriente de campo de derivación hasta que la salida sea de 120v cd. El amperímetrodeberá Indicar 1Acd 6. CONCLUCIONES • Un motor de excitación independiente tiene las mismas ventajas que un motor conectado en shunt, pero con más posibili dades de regular su velocidad • Las Bobinas tanto de excitación como de armadura poseen una resistencia que puede ser medidas, además estas dos resistencias cumplen siempre con condición de que la de Excitación es mayor que la de armadura. • La corriente n unca debe pasar los limites indicados o de fabricación, es decir en nuestro caso la corriente de excitación nunca debía ser mayor a 0.4 amperios y la de armadura nunca mayor a 3,4 amperios. Para evitar que en algún momento se incumpla esta condición se debe siempre apagar primero la fuente de armadura y se debe siempre encender primero la fuente de excitación. Esto se debe a que teóricamente el flujo y la corriente de armadura son inversamente proporcionales, si apagamos primero la fuente de
excitación estamos haciendo el flujo 0 y por tanto la corriente de armadura tendería a infinito quemando la máquina.Tipos de mantenimiento eléctrico en redes AT.La finalidad principal de un buen mantenimiento es reducir los tiempos de intervención sobreel equipo o instalación, obteniendo así la menor indisponibilidad de servicio, adoptando así lassiguientes estrategias:1.- Mantenimiento rutinario.2.- Mantenimiento preventivo.3.- Mantenimiento programado.4.- Mantenimiento predictivo.5.- Mantenimiento correctivo.1.- Mantenimiento rutinario:Esta mantenimiento es una guía para evaluar las condiciones en las que se encuentra unainstalación eléctrica, establece requisitos para su diagnóstico y evaluación, para asegurar unaprotección adecuada contra problemas como: cortocircuitos eléctricos, efectos térmicos, sobrecorriente, corrientes de falla o sobretensiones, es decir, un monitoreo de los parámetroseléctricos, además de las características constructivas de nuestro sistema.Un ejemplo del mantenimiento rutinario es el monitoreo en forma remota por sistema Sacadaen tiempo real.2.- Mantenimiento preventivo:Es la práctica de realizar pruebas y servicio en las instalaciones eléctricas de tal forma que sepuedan detectar, reducir o eliminar los problemas inminentes en dichos equipos, ya sea 7. desconectando el equipo o a potencial eléctrico, logrando así la reparación o reemplazo departe de la instalación.Un ejemplo del mantenimiento preventivo es el reemplazo de aislación tipo discos o linepostque presenten contaminación y que puedan provocar una descarga electrica, mas conocidacomo flash-over.3.- Mantenimiento programado:En el sistema eléctrico nacional se llama mantenimiento programado o mayor, cuando a unainstalación de una empresa cualquiera, se le define por normativas del Centro de despachoeconómico de carga (CDEC-SIC) y norma eléctrica chilena, una fecha de desconexión superior a24 Hrs con o sin pérdida de consumos y/o suministro. La programación debe ser coordinadadesde el director designado por la empresa, mediante carta al CDEC de un año para otro yfinalmente una segunda carta de confirmación con 15 días de anticipación a la fecha antesindicada, ya que el CDEC debe informar con un plazo prudente la condición de riesgo a la cualse verán sometidos los clientes conectados al punto donde se realizarán los trabajos.Un ejemplo del mantenimiento programado o mayor, es el reemplazo de un transformador depoder de capacidad 25 a 30 MVA o el reemplazo de conductor que en realidad demore días.4.- Mantenimiento predictivo:El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de falla de uncomponente de una instalación o equipo, de tal forma que dicho componente puedareemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el tiempo muerto del equipose minimiza y el tiempo de vida del componente se maximiza.Un ejemplo es determinar la vida útil de cada elemento que compone una línea de transmisióno subestación, equipos antiguos o dañados que soportaran fallas anteriores.5.Mantenimiento correctivo:Se entiende por mantenimiento correctivo a la corrección de las fallas cuando éstas sepresentan en las instalaciones, que en otras palabras se traduce en la acción de reparar la fallaen una línea o subestación de poder.Un ejemplo es la reparación de algún conductor cortado o aislación dañada o el reemplazo dealguna estructura que se haya visto sometida a algún choque por transporte vehicular. 8. ImportanciaEs de conocimiento general que hoy en día, el mantenimiento eléctrico es necesario paramuchos aspectos en la vida diaria, de una forma u otra, ya sea en talleres, fabricas u oficinasetc. sus equipos necesitan de mantenimiento. Esto nos lleva a la conclusión de que elmantenimiento eléctrico debe ser continuo.El Mantenimiento Eléctrico permite detectar fallas que comienzan a gestarse y que puedenproducir en el futuro cercano o a mediano plazo una parada de una planta y/o un siniestroafectando personas e instalaciones. Esto permite la reducción de los tiempos de parada alminimizar la probabilidad de salidas de servicio imprevistas, no programadas, gracias a suaporte en cuanto a la planificación de las reparaciones y del mantenimiento. Los beneficios dereducción de costos incluyen ahorros de energía, protección de los equipos, velocidad deinspección y diagnóstico, verificación rápida y sencilla de la reparación.La aplicación del mantenimiento se verá reflejada en: Los costos de
la producción. La calidad de los diferentes servicios. La capacidad operacional. La capacidad de respuesta ante situaciones de cambio. El uso de los medios de protección física.Objetivos Reducir las paradas imprevistas de los diferentes equipos. Lograr que los equipos funcionen ininterrumpidamente y con eficiencia. Llevar a cabo una inspección sistemática de todas las instalaciones, con intervalos de control para detectar oportunamente cualquier desgaste o rotura. Mantener permanentemente los equipos e instalaciones, en su mejor estado para evitar los tiempos de parada que aumentan los costos. Efectuar las reparaciones de emergencia lo más pronto posible. Prolongar la vida útil de los equipos e instalaciones al máximo. Conservar los bienes productivos en condiciones seguras y preestablecidas de operación. Gestionar el mantenimiento para que incluya todos los aspectos relativos dirigidos al departamento de Mantenimiento Eléctrico. Definir políticas de mantenimiento de calidad y seguridad. Clasificar los equipos en función de su importancia y qué modelo de mantenimiento debe ser aplicable a cada equipo.Funciones del Mantenimiento EléctricoFUNCIONES PRIMARIAS: Mantener, reparar y revisar los equipos. Modificar, instalar, remover equipos defectuosos. Desarrollar programas de mantenimiento preventivo y programado. Selección y entrenamiento del personal. 9. FUNCIONES SECUNDARIAS: Asesorar la compra de los nuevos equipos. Hacer pedidos de repuestos y herramientas. Mantener los equipos de seguridad y demás sistemas de protección. Llevar la contabilidad e inventario de los equipos.Etapas para la organización y ejecución del Mantenimiento EléctricoPara poder garantizar la disponibilidad operacional de equipos eléctricos, el mantenimientodebe ser ejecutado de manera continua y permanente a través de planes y objetivos precisos yclaramente definidos. Teniendo en cuenta los siguientes términos: Acciones: Las acciones más importantes de mantenimiento eléctrico son: planificación, programación, ejecución, supervisión y control.Estas pueden ser: Continúas: Que duran o se hacen sin interrupciones. Permanentes: Con una duración constante. Predecir: Conocer, deducir lo que ha de suceder. Asegurar: Establecer, fijar sólidamente, preservar de daños a las personas y equipos. Funcionamiento: velar por el buen funcionamiento de los equipos.Selección del personalEl personal que labora en el departamento de mantenimiento eléctrico debe poseer losconocimientos necesarios para desempeñar esta labor, además de ser un personal deconfianza. Un aspecto muy importante dentro del personal de mantenimiento eléctrico es lacapacitación constante del personal, esta capacitación debe consistir en asegurar:Que el departamento de mantenimiento eléctrico disponga de una reserva suficiente depersonal calificado para cada una de las actividades técnicas.Que cada empleado comprenda la finalidad de su cometido concreto.Que los jefes técnicos produzcan unos datos analíticos de precisión conocida que seansignificativos y contribuyan al logro de los objetivos del departamento.Los trabajadores de mantenimiento eléctrico solo realizaran las actividades para las cualesestán calificados.Mantenimiento Productivo Total (T.P.M.)Mantenimiento productivo total es la traducción de TPM (Total ProductiveMaintenance). El TPM es el sistema Japonés de mantenimiento industrial la letra Mrepresenta acciones de MANAGEMENT y Mantenimiento. Es un enfoque de realizaractividades de dirección y transformación de empresa. La letra P está vinculada a lapalabra "Productivo" o "Productividad" de equipos pero hemos considerado que sepuede asociar a un término con una visión más amplia como "Perfeccionamiento" la 10. letra T de la palabra "Total" se interpreta como "Todas las actividades que realizantodas las personas que trabajan en la empresa"DefiniciónEs un sistema de organización donde la responsabilidad no recae sólo en eldepartamento de mantenimiento sino en toda la estructura de la empresa "El buenfuncionamiento de las máquinas o instalaciones depende y es responsabilidad detodos".ObjetivoEl sistema esta orientado a lograr: Cero accidentes Cero defectos. Cero fallas.HistoriaEste sistema nace en Japón, fue desarrollado por primera vez en 1969 en la empresajaponesa Nippondenso del grupo Toyota y de extiende por Japón durante los 70, seinicia su implementación fuera de Japón a partir de los 80.Ventajas Al integrar a toda
la organización en los trabajos de mantenimiento se consigue un resultado final más enriquecido y participativo.El concepto está unido con la idea de calidad total y mejora continua.DesventajasSe requiere un cambio de cultura general, para que tenga éxito este cambio, no puedeser introducido por imposición, requiere el convencimiento por parte de todos loscomponentes de la organización de que es un beneficio para todos.La inversión en formación y cambios generales en la organización es costosa. Elproceso de implementación requiere de varios años.Conceptos Generales de Solución de Problemas
Motor de excitación independiente: Ventajas: El campo y la corriente están controlados independientes uno de otro. Desventajas: Requiere un circuito de control electrónico muy sensitivo.
PRACTICAS DE MAQUINAS ELECTRICAS IV DE CD
INTRODUCCIÓN Y PARTES PRINCIPALES. GENERADOR CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE. GENERADOR EN DERIVACIÓN CC CON AUTOEXCITACION
GENERADOR COMPUESTO CC
GENERADOR SERIE DE CD
MOTOR DE CD
MOTOR DE CD EN DERIVACIÓN
MOTOR DE CD COMPUESTO
MOTOR DE CD COMPUESTO ACUMULATIVO Y DIFERENCIAL.
PARTES DEL GENERADOR
Carcaza van alojados los núcleos.
Tapas posterior y anterior, escobillas y portaescobillas.
Devanado serie, shunt (derivación)
Devanado compuesto en el mismo núcleo va sobrepuesto el devanado en serie.
Devanado en conmutación o interpolo de pocas vueltas.
Armadura o rotor devanado (inducido) ranuras del núcleo, conmutador o colector, el conjunto de delgas o segmentos.
Los devanados de armadura pueden ser de: un circuito o dos y tres circuitos, el número de vueltas va de acuerdo a la potencia, voltaje y corriente consumida. El número de ranuras y el devanado debe ser el mismo con el número de delgas: el devanado puede conectarse a las delgas en conexión serie, paralelas o imbricados puede ser progresivo o regresivo.
Conductores que se emplean para los devanados de las diferentes aplicaciones de ungenerador o motor de CC.
Diseño redondo, cuadrado o rectangular.- Aluminio, Cobre en algunos cursos se usan conductores de Ferroniquelina o aleación de Plata y Níquel. EL GENERADOR CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE
Experimento 10 OBJETIVOS Estudiar las propiedades del generador de CC en derivación con excitación independiente, en condiciones de vacio y plena carga
Obtener la curva de saturación del generador
Obtener la curva de tensión de armadura en función de la intensidad de corriente de armadura del generador.
RESUMEN TEORICO Una máquina de CC puede funcionar ya sea como motor o como generador. El motor convierte la potencia eléctrica en potencia mecánica en tanto que el generador transforma la potencia mecánica en eléctrica por lo tanto el generador debe ser impulsado mecánicamente a fin de que produzca electricidad. Puesto que el campo es un electroimán, una intensidad de corriente debe fluir a través de el para producir un campo magnético, esta intensidad de corriente se conoce como intensidad de corriente de excitación y se puede suministrar al devanado del campo en dos formas: puede provenir de una fuente externa independiente de CC en cuyo caso el generador se clasifica como generador con excitación independiente, o bien puede provenir de la propia salida del generador en cuyo caso se denomina generador con autoexcitación. Suponga que el campo en derivación se excita por medio de una corriente directa. Estableciéndose así un flujo magnético en el generador. Si se aplica un esfuerzo mecánico al eje, el rotor (o mas correctamente, la armadura) girara y las bobinas de la armadura cortaran el flujo magnético induciéndose en ellas una tensión. Esta tensión es de CA y para obtener la CC del generador se deberá utilizar un rectificador. Con este fin se utiliza el conmutador y las escobillas. La tensión inducida en las bobinas (y por lo tanto, la tensión de CC en las escobillas) depende exclusivamente de dos cosas, la velocidad de rotación y la intensidad del campo magnético. Si la velocidad se duplica la tensión se duplicará también. Si la intensidad del campo se incrementa en un 20 %, la tensión se incrementa en la misma proporción. Aunque una excitación independiente requiere una fuente de alimentación de CC también independiente, es util en los casos en que elgenerador deba responder rapidamente y con precisión a una fuente de control externo o bien cuando la tensión de salida deba variar en un rango amplio. Si no se tiene una carga eléctrica conectada al generador no fluirá corriente, solo habrá tensión en la salida, en cambio, si se conecta una resistencia de carga a la salida, la corriente fluye y el generador comenzará a proporcionar potencia eléctrica a la carga.
Entonces la maquina que impulsa el generador debe proporcionar una potencia mecánica adicional, debido a ello con frecuencia se observa un incremento en el ruido y la vibración de motor y del generador junto con una caída en la velocidad.
PARTES Y EQUIPO REQUERIDO Fuente de alimentación
FA-5002
Instrumentos de medición
MI-5015
Amperímetros de CA
MI-5014
Generador/Motor de CC
ME-5003
Generador/Motor Sincrono
ME-5010
Resistencias
MC-5020
Cables de conexión
WIR-5029
Banda
BD-5030
PROCEDIMIENTOS CARACTERÍSTICAS EN VACIO Como se requiere una velocidad de funcionamiento, se usará el motor sincrono para impulsar mecánicamente al generador de CC. Conecta el circuito que se ilustra en la figura 10-1, utilizando la fuente de alimentación, medición de CA y motor sincrono.
No aplique potencia por ahora.
Las terminales A, B y C de la fuente de alimentación proporcionan la potencia trifásica fija a los tres devanados del estator, las terminales (+) y (-) de la fuente de alimentación proporcionan la potencia fija de CC para el devanado del rotor. Ajuste la perilla de control del reostato a la posición apropiada para una excitación normal.
Conecte el circuito que aparece en la figura 10-2. Generador/Motor y de medición de CC.
Conecte el campo en derivación del generador, terminales (5) y (6) a la salida variable de CC de la fuente de alimentación. Terminales (+) y (-) en tanto que el medidor de 500 mA, se conecta en serie con el cable positivo.
Conecte el medidor de 200 VCC a la salida del generador (terminales 1 y 2 de la armadura)
Acople el motor sincrono y el generador de CC por medio de la banda.
Cerciorese de que las escobillas están en la posición neutra.
Pidale al instructor o al maestro que revise su circuito. Conecte la fuente de alimentación. El motor
Haga variar la intensidad de corriente de campo en derivación IF, haciendo girar la perilla de control de tensión de la fuente de alimentación. Observe el efecto en la salida del generador (Tensión de armadura VA según lo indica el medidor de 200 VCC).
Mida y anote en la tabla 10-1 la tensión de armadura VA para cada una de las intensidades de corrientes de campo que aparecen en ella.
Reduzca a cero la tensión y desconecte la fuente de alimentación.
¿Puede explicar porque se tiene una tensión de armadura a pesar de que la intensidad de corriente de campo sea cero?
IF (miliamperes)
VA (voltios)
0
14.3
50
76.2
100
113.7
150
93.9
200
124.3
250
105.4
300
122.3
350
111
400
124.5
Invierta la polaridad del campo en derivación intercambiando los cables a las terminales 5 y 6 del generador de CC
Conecte la fuente de alimentación y ajuste la intensidad de corriente de campo IF a 300 mA CC
¿Se invirtió la tensión de armadura?
Si
Reduzca a cero la tensión y desconecte la fuente de alimentación
Intercambie los cables de medidor de 200 VCC
Conecte la fuente de alimentación y ajuste la intensidad de corriente de campo IF a 300 mA CC
Mida y anote la tensión de armadura
VA = 90.8 VCC
¿Tiene aproximadamente el mismo valor la tensión de armadura y el que se obtuvo en el procedimiento (4) (a una IF a 300 mA CC) excepto que sus polaridades son inversas?
No
Reduzca a cero la tensión y desconecte la fuente de alimentación
Invierta la rotación del motor propulsor intercambiando dos de las conexiones del estator (terminales 1, 2 o 3) que van al motor sincrono
Conecte la fuente de alimentación y ajuste la intensidad de corriente de campo a 300 mA CC
¿Se invirtió la polaridad de la tensión de armadura?
Arrojo un voltaje de 53.1 volts , se redujo el voltaje
Reduzca a cero la tensión y desconecte la fuente de alimentación
Intercambie los cables del medidor de 200 VCC
Conecte la fuente de alimentación y ajuste la intensidad de corriente de campo IF a 300 mA CC
Mida y anote la tensión de armadura
VA = 53.5 VCC
¿Tienen aproximadamente el mismo valor la tensión de armadura y el del procedimiento (4) (a una IF de 300 mA CC) excepto que sus polaridades son inversas? Si
Reduzca la tensión a cero y desconecte la fuente de alimentación.
CARACTERÍSTICAS DE CARGA Conecte el circuito que se ilustra en la figura 10-3 utilizando la resistencia. Coloque los interruptores de resistencia de tal modo que la resistencia total de carga sea 120 ohmios (consulte la tabla 1 que aparece al principio del manual)
Conecte la fuente de alimentación. El motor sincrono debe comenzar a girar.
Ajuste la corriente de campo de derivación IF hasta que el generador proporcione una tensión de salida de 120 VCC. El amperímetro IA debe indicar 1 amperio CC
Anote la intensidad de corriente del campo en derivación IF
IF = mA Esta en la IF nominal a la potencia nominal de salida (120 V * 1 A = 120 W) del generador de CC.
Ajuste la resistencia de carga tantas veces como se requieran para obtener cada uno de los valores que aparecen en la tabla 10-2, en tanto que mantenga el valor nominal IF que encontró en el procedimiento (10)
Mida y anote VA e IA para cada uno de los valores de resistencia indicados en la tabla.
Nota: aunque el valor nominal de la intensidad de corriente de salida del generador es 1 ACD puede cargarse hasta 1.5 ACC (50% de sobrecarga) sin dañarlo.
RL
IA
VA
POTENCIA
(Ohmios)
(amperios)
(voltios)
(vatios)
120
" 660
0.18
116.9
21.04
330
0.56
113.8
63.728
264
0.44
112.2
49.368
165
0.68
107.8
73.304
120
0.91
103.3
94.003
101.53
1.05
100.5
105.525
82.5
1.24
96.2
119.288
73.3
1.35
93.5
126.225
TABLA 10-2 Con la resistencia de carga ajustada a una intensidad de corriente de salida 1 A de 1.5 A, conecte y desconecte la intensidad de corriente de campo IF mediante el cable de conexión de la terminal 6 del generador de CC.
¿Nota que el motor propulsor funciona con mayor dificultad cuando el generador entrega potencia a la carga? Sí
reduzca a cero la tensión y desconecte la fuente de alimentación
calcule y anote la potencia para cada uno de los valores indicados en la tabla 10-2.
Conecte en cortocircuito total la armadura (Terminales 1 y 2)
Verifique la posición de la perilla del control de tensión en la fuente de alimentación. Debe ser tal que se obtenga una intensidad de corriente de campo igual a cero.
Conecte la fuente de alimentación
Incremente gradualmente la intensidad de corriente de campo IF hasta que el motor se pare. Advertencia no deje el motor en esta condición durante mas de dos segundos
¿Cuál es el valor de la intensidad de corriente dfe campo en derivación IF que se requiere para parar el motor?
IF = mA
Desconecte la fuente de alimentación.
Nota: con un corto circuito en la armadura, la corriente en este aumenta mucho, lo cual produce un efecto de frenado tan fuerte que se parara el motor.
PRUEBA Indique dos formas en que se puede cambiar la polaridad de salida de un generador de CC en derivación.
Si un generador de CC suministra 180 W a una craga. ¿Cuál es el valor mínimo de los HP necesarios para impulsar este generador (suponiendo una eficiencia del 100%)?
En la grafica de la figura 10-4 dibuje la curva característica de VA en función de IF del generador de CC en derivación. Utilice los datos de la tabla 10- 1 observe que la característica “se dobla” al aumentar la intensidad de corriente de campo ¿Puede explicar porque sucede esto?
Fig. 10-4 En la figura 10-5 trace la grafica de la característica de carga VA en función de IA use los datos obtenidos en la tabla 10-2
Fig 10-5 EL GENERADOR EN DERIVACIÓN DE CC CON AUTOEXCITACIÓN Experimento 11 OBJETIVOS Estudiar las propiedades del generador de CD en derivación con autoexcitación en condiciones de vacío y plena carga.
Aprender como se conecta el generador autoexcitable.
Obtener la curva de tensión de armadura en función de la intensidad de corriente de armadura del generador.
RESUMEN TEORICO El generador con excitación independiente tiene muchas aplicaciones, sin embargo posee la desventaja de que se requiere una fuente de alimentación independiente de corriente directa, para excitar el campo en derivación esto es costoso y en ocasiones inconveniente, por lo que el generador de CD autoexcitable es a menudo mas apropiado. En un generador con autoexcitación, el devanado de campo se conecta a la salida del generador, se le puede conectar directamente a la salida, en serie con esta o bien, usando una combinación de ambas conexiones. La forma en que el campo se conecte (derivación serie, compuesta) determina muchas de las características del generador. Todos los generadores antes citados tienen la misma construcción, la autoexcitación es posible debido al magnetismo remanente de las partes de los polos del estator. Cuando gira la armadura se induce una pequeña tensión en sus devanados, cuando el devanado de campo se conecta en paralelo( en derivación) con la armadura, se tendrá el flujo de una pequeña intensidad de corriente de campo. Si esta pequeña intensidad de corriente de campo fluye en sentido adecuado, el magnetismo remanente se refuerza, lo cual aumenta mas todavía una tensión de armadura y por lo tanto, se produce un rápido aumento de tensión.
Si la intensidad de corriente de campo no fluye en el sentido adecuado, el magnetismo remanente se reduce y no se generará tensión, en este caso, la situación se corrige intercambiando simplemente las terminales del campo en derivación.
PARTES Y EQUIPO REQUERIDO Fuente de alimentación
FA-5002
Instrumentos de medición
MI-5015
Amperímetros de CA
MI-5014
Generador/Motor de CC
ME-5003
Generador/Motor Sincrono
ME-5010
Resistencias
MC-5020
Cables de conexión
WIR-5029
Banda
BD-5030
PROCEDIMIENTOS El motor sincrono es el adecuado para impulsar el generador de CD debido a su velocidad constante de operación, conecte el circuito que aparece en la figura 11-1 usando la fuente de alimentación, medición de CD y motor sincrono. No aplique potencia por ahora.
Las terminales A, B y C de la fuente de alimentación proporcionan la potencia trifásica fija para los devanados del estator. Las terminales (+) y (-) de la fuente de alimentación producen la potencia fija de CD para el devanado del rotor.
Ajuste la perilla de control del reostato a su posición correcta para una excitación normal.
conecte el circuito de la figura 11-2 usando el generador/motor de CD. Medición de CD y resistencia.
Acople el motor sincrono y el generador de CD por medio de la banda.
Haga girar la perilla de control del reostato de campo del generador de CD en el sentido de las manecillas del reloj hasta la posición correcta para obtener una resistencia minima.
Asegurese de que las escobillas estén en la posición neutra.
Coloque los interruptores de resistencia para obtener la condición de vacio (todos los interruptores abiertos)
Conecte la fuente de alimentación. El motor sincrono debe comenzar a girar.
Observe si la tensión VA se incrementa.
Si no, desconecte la fuente de alimentación e intercambie los cables del campo en derivación, en las terminales 5 y 6.
Mida la tensión de armadura con el circuito abierto.
VA = VCD.
Haga girar el reostato de campo y observe que pasa con la tensión de armadura VA.
¿Varia? Explique porque:
Coloque los interruptores de resistencia, en tal forma que la resistencia total de carga sea de 120 ohmios, ajuste el reostato de campo hasta que el generador de una tensión de salida de 120 VCD. El amperímetro IA debe indicar 1 ACD.
Este es el ajuste correcto del control del reostato de campo para la potencia nominal de salida (120 x 1 A = 120 W) del generador de CD. No toque el control del reostato de campo durante el resto del experimento.
Ajuste la resistencia de carga las veces que se requieran para obtener cada uno de los valores anotados en la tabla 11-1
Mida y anote VA e IA para cada valor de resistencia que aparece en la tabla.
Nota: aunque el valor nominal de la intensidad de corriente de salida del generador es 1 ACD se puede cargar hasta 1.5 ACD (50% de sobrecarga) sin dañarlo.
Desconecte la fuente de alimentación.
c) Calcule y anote la potencia correspondiente a cada resistencia indicada en la tabla 11-1
Invierta la rotación del motor propulsor intercambiando dos de los tres cables de conexión del estator (terminales A, B o C) que van al motor sincrono.
Elimine la carga del generador abriendo todos los interruptores de resistencia
Conecte la fuente de alimentación.
¿Aumento la tensión del generador? Explique porque
desconecte la fuente de alimentación. R+
IA
EA
POTENCIA
(Ohmios)
(amperios)
(voltios)
(vatios)
127
" 660
0.19
123.2
23.408
330
0.37
118.6
43.882
188.57
0.62
111.7
69.254
146.66
0.78
107.5
83.85
120
0.91
103.4
94.094
101.53
1.04
99.6
103.98
82.5
1.21
94
113.74
73.3
1.31
90.6
118.686
TABLA 11-1 Dibuje la curva de regulación de tensión VA en función de IA. En la grafica que aparece en la figura 11-3.
EL GENERADOR COMPUESTO DE CD Experimento 12 OBJETIVOS
Estudiar las propiedades de los generadores compuestos de CD en condiciones de vacio y plena carga.
Aprender como se conectan los generadores compuesto y diferencial compuesto.
Obtener las curvas de tensión de armadura en función de la intensidad de corriente de armadura, en ambos tipos degeneradores.
RESUMEN TEORICO. Los generadores en derivación autoexcitables tienen la desventaja de que las variaciones en su intensidad de corriente de carga, al pasar de la condición de vacío a la plena carga, también hacen variar su tensión de salida. El elevado valor de su regulación de tensión se debe a tres factores:
La intensidad del campo magnético disminuye al caer la tensión de armadura, lo que reduce mas todavía la intensidad de dicho campo y esto, a su vez reduce tensión de armadura, etc.
La caída de tensión en la armadura (caída R I2 en la armadura) al pasar de vació a plena carga.
La velocidad de operación del motor propulsor puede disminuir con la carga. (esto se refiere en particular a las máquinas de combustión interna en los motores de inducción)
Los dos devanados de campo (en derivación y en serie) de los generadores compuestos, se conectan de tal manera que sus campos magnéticos se refuerzan entre si. Así pues, cuando aumenta la corriente de carga, disminuye la intensidad de corriente que pasa por el devanado de campo en derivación y por lo tanto se reduce la intensidad de campo magnético. No obstante, si se hace pasar por el devanado del campo serie la intensidad de corriente de carga que tenga el mismo incremento, entonces aumentará la intensidad del campo magnético. Si se tiene el numero apropiado de vueltas en el devanado serie, el incremento obtenido en la intensidad magnética compensará la reducción producida por el devanado en derivación, la intensidad del campo magnético resultante permanecerá casi invariable y se tendrá un cambio muy pequeño en la tensión de salida cuando la carga varia a plena carga.
PARTES Y EQUIPO REQUERIDO
Fuente de alimentación
FA-5002
Instrumentos de medición
MI-5015
Amperímetros de CA
MI-5014
Generador/Motor de CC
ME-5003
Generador/Motor Sincrono
ME-5010
Resistencias
MC-5020
Cables de conexión
WIR-5029
Banda
BD-5030
Fig. 12-1 PROCEDIMIENTOS Se usara el motor sincrono para impulsar mecánicamente al generador de CD debido a su velocidad constante de funcionamiento. Conecte el circuito ilustrado en la figura 12-1, utilizando la fuente de alimentación, medición de CA y motor sincrono.
Las terminales A, B y C de la fuente de alimentación proporcionan la potencia trifásica fija para los tres devanados del estator. Las terminales (+) y (-) de la fuente de alimentación proporcionan la potencia fija en CD para el devanado del rotor. Ajuste la perilla de control del reostato a la posición apropiada para una excitación normal.
Conecte el circuito de la figura 12-2, utilizando el generador/motor de CD, medición de CD y resistencias.
Acople el motor sincrono y el motor de CD por medio de la banda.
Haga girar la perilla de control del reostato de campo del generador de CD en el sentido de las manecillas del reloj, hasta la posición correcta para obtener una resistencia mínima.
Cerciórese de que las escobillas estén en la posición neutra.
Coloque los interruptores de resistencia en la condición de vació
Conecte la fuente de alimentación. El motor sincrono debe comenzar a girar.
Observe si aumenta la tensión VA No
Si no es así, desconecte la fuente de energía e intercambie dos de los tres cables de conexión del estator que van al motor sincrono.
Mida la tensión de armadura de circuito abierto.
VA = 55.6 VCD
Haga variar el reostato de campo y observe la tensión de armadura ¿Varia? Explique por que:
Ajuste el reostato de campo a una tensión de salida VA de 120 VCD para condición de vació.
No toque la perilla de control de reostato de campo en lo que queda de este experiemento. Ajuste la resistencia de carga las veces que se requieran para obtener cada uno de los valores que aparecen en la tabla 12-1
Mida y anote VA e IA correspondientes a cada valor de resistencia indicado en la tabla.
Desconecte la fuente de alimentación. R+
IA
EA
POTENCIA
(Ohmios)
(amperios)
(voltios)
(vatios)
"
0
128.1
0
660
0.21
122.6
25.74
330
0.38
116.6
44.3
264
0.47
113.7
53.43
165
0.69
105.1
72.51
120
0.87
96.7
84.129
101.53
0.97
90.9
88.173
82.5
1.07
81.3
86.991
73.3
1.10
74.2
81.62
TABLA 12-1
