EXPERIMENTO Nº. 1 EL GENERADOR DE CC CON EXCITACION INDEPENDIENTE OBJETIVOS: 1) Estudiar las propiedades propiedades del generador de C.D. en derivación derivación con excitación excitación independiente, independiente, en condiciones de vacío y de plena de carga. 2) Obtener la curva curva de saturación del generador. generador. 3) Obtener la la curva de tensión de aradura en !unción de la intensidad de corriente de aradura del generador.
RESUMEN TEÓRICO. "na a#uina de C.D., puede !uncionar ya sea coo otor o coo generador. El otor convierte la $O%E&C'( EEC%*'C EEC%*'C( ( en $O%E&C $O%E&C'( '( +EC(&'C( +EC(&'C(,, en tanto #ue el generador generador trans!or trans!ora a la potencia +EC(&'C( +EC(&'C( en EEC%*'C(. EEC%*'C(. $or lo tanto, el generador debe ser ipulsado ecnicaente al !in de #ue p rodu-ca electricidad. $uesto #ue el capo, es un electroin, una intensidad de corriente debe !luir a travs de l para producir un capo capo agnt agntico ico.. Esta Esta intens intensida idad d de corrie corriente nte se conoce conoce coo coo '&%E& '&%E&/'D /'D(D (D DE CO** CO**'E& 'E&%E %E DE E0C'%(C'O& y se puede suinistrar al devanado del capo en dos !oras puede provenir de una !uente extern externa a indepe independi ndient ente e de C.D. C.D. en cuyo cuyo caso caso el genera generador dor se clasi! clasi!ica ica coo coo genera generador dor de excita excitació ción n indepe independi ndient ente, e, o bien, bien, puede puede proven provenir ir de la propia propia salida salida del genera generador dor,, en cuyo cuyo caso caso se denoi denoina na E&E*(DO* CO& CO & ("%OE0C'%(C'O&. ("%OE0C'%(C'O&. /uponga #ue el capo en derivación se excita por edio de una corriente directa, establecindose así un !luo agnt agntico ico en el generado generador. r. /i se aplica aplica un es!uer es!uer-o -o ecnico ecnico al ee, el rotor rotor 4o as correct correctae aente nte la aradura) girara y las bobinas de la aradura cortara el !luo agntico inducindose en ellas una nueva tensión. Esta tensión es de C.(. y para obtener C.D. del generador, se deber utili-ar un recti!icador. Con este !in se utili-a el conutador conutador y las escobillas. escobillas. a tensió tensión n induci inducida da en las bobinas bobinas 4y, 4y, por lo tanto, tanto, la tensió tensión n de C.D. en las escobi escobilla llas) s) depend depende e exclusivaente de dos cosas la velocidad de rotación y la intensidad del capo agntico. /i la velocidad se duplica, la tensión se duplica tabin. /i la intensidad del capo se increenta en un 256, la tensión se increenta tabin en la isa proporción. (un#ue una excitación independiente re#uiere una !uente de alientación de C.D. tabin independiente, es 7til en los casos #ue el generador deba responder rpidaente y con precisión a una !uente de control externo, o bien cuando la tensión de salida deba variar en un rango aplio. /i no se tiene una carga elctrica conectada al generador no !luir corriente solo 8abr tensión en la salida. En cabio cabio si se conecta una resisten resistencia cia de carga a la salida, salida, la corriente corriente !luye !luye y el generador generador coen-ara coen-ara a proporcionar potencia elctrica a la carga. Entonces la a#uina #ue ipulsa el generador debe proporcionarle una potencia ecnica adicional. Debido a ello, con !recuencia, se observa un increento de ruido y la vibración del otor y del generador, unto con una caída en la velocidad.
PARTES Y EQUIPO REQUERIDO. 9uente de alientación. 'nstruentos de edición de C.D. (períetros de de C.(. enerador:+otor de C.D. enerador:+otor síncrono. *esistencias. Cables de conexión. ;anda.
PROCEDIMIENTOS Caractr!"t#ca $ %ac!& 1.< Coo se re#uiere una velocidad constante de !uncionaiento, se usar el otor síncrono para ipulsar ecnicaente al generador de c.c. Conecte el circuito #ue se ilustra en la !igura 1<1, utili-ando la !uente de alientación, apretros de c.a. 4 del panel de instruentos ) y el enerador:otor síncrono. Otro otor ipulsor puede ser el otor síncrono por reluctancia debido a su velocidad constante.
0-20 A.C.A.
A
A (1)
I1 1
220 V.C.A. 0-20 A.C.A.
A
B (2)
I2 R=
4
2
0.575 A 50 W
220 V.C.A. 0-20 A.C.A.
A
C (3)
I3 3
+V (7)
5
130 V.C.C.
6
-V (N)
9ig. 1<1 &o apli#ue potencia por a8ora 2.< as terinales A41), B'2) y C'3) de la !uente de alientación tri!sica !ia proporcionan la potencia a los tres devanados del estator. as terinales (V4=) y )V4&) de la !uente de alientación !ia de c.c., proporcionan la potencia para el devanado del rotor. (uste la perilla de control del reóstato a la posición apropiada 4edia), para una excitación noral. 3.< Conecte el circuito #ue aparece en la !igura 1<2. a) Conecte el capo en derivación 4 paralelo ) del generador, terinales 4>) y 4?) a la salida variable de c.c. de la !uente de alientación, terinales (V4@) y )V4&) en tanto #ue el (.c.c.4 5<25 ) se conecta en serie con el cable positivo. b) Conecte el edidor de 255 Acc a la salida del generador de c.c. 4terinales 1 y 2 de la aradura). c) (cople el otor síncrono y el generador de c.c. por edio de la banda. d) Cerciórese de #ue las escobillas estn en la posición neutra. e) $ídale al instructor o al aestro #ue revise su circuito. Nota: El interruptor en el circuito de excitación del generador/motor síncrono, debe estar cerrado solo cuando el motor está girando.
IF +V (8)
0-20 A.C.C. +
A
-
5
1
+ V A
0 - 120 V.C.C.
0-200 V.C.C.
V -
CAMPO EN DERIVACION
-V (N)
6
2
9ig. 1<2 B.< Conecte la !uente de alientación. El otor síncrono debe coen-ar a girar. a) Despus de > seg. accione el interruptor del !rente del generador:otor síncrono para #ue este pueda alcan-ar su velocidad síncrona 4 1@55 r.p.. ). b) aga variar la intensidad de corriente del capo en derivación 4 paralelo ) I* , 8aciendo girar la perilla de control de tensión de la !uente de alientación. Observe el e!ecto en la salida del generador 4tensión de aradura VA seg7n lo indica el vóltetro de c.c.). c) +ida y anote en la tabla 1<1, la tensión de aradura VA para cada una de las intensidades de corriente de capo #ue aparecen en ella. d) *edu-ca a cero la tensión y desconecte la !uente de alientación. e) $uede explicar por#ue se tiene una tensión de aradura a pesar de #ue la intensidad de corriente de capo sea ceroF
I* ' +#,#A+-r" 5 >5 155 1>5 255 2>5 355 3>5 B55 %abla 1<1
VA ' V&,t"
>.< 'nvierta la polaridad del capo en derivación intercabiando los cables a las terinales > y ? del generador de c.c. a) Conecte la !uente de alientación y auste la intensidad de corriente de capo I* a 355 (.c.c. b) /e invirtió la tensión de araduraF /' ///// &O ////// c) *edu-ca a cero la tensión y desconecte la !uente de alientación. ?.< 'ntercabie los cables del vóltetro de c.c. GVAH de 255 A. a) Conecte la !uente de alientación y auste la intensidad de corriente de capo I* a 355 (.c.c. b) +ida y anote la tensión de aradura.
VA 0 /////////// c) %ienen aproxiadaente el iso valor la tensión de aradura y el #ue se obtuvo en el procediiento 4B)I 4 a una I* de 355 (.c.c. ), excepto #ue sus polaridades son inversasF ///////. d) *edu-ca a cero la tensión y desconecte la !uente de alientación. =.< 'nvierta la rotación del otor propulsor intercabiando dos de las conexiones del estator 4terinales 1, 2 ó 3) #ue van al otor síncrono. a) Conecte la !uente de alientación y auste la intensidad de corriente de capo a 355 (.c.c. b) /e invirtió la polaridad de la tensión de araduraF /' ///////&O /////// c) *edu-ca a cero la tensión y desconecte la !uente de alientación. @.< 'ntercabie los cables del vóltetro de c.c. GVAH de 255 A. a) Conecte la !uente de alientación y auste la intensidad de corriente de capo I* a 355 (.c.c. b) +ida y anote la tensión de aradura.
VA 0 /////////// c) %ienen aproxiadaente el iso valor la tensión de aradura #ue el procediiento 4B) 4a una I* de 355 (.c.c.) excepto #ue sus polaridades son inversasF /' //////&O //////. d) *edu-ca a cero la tensión y desconecte la !uente de alientación.
Caractr!"t#ca" car2a. J.< Conecte el circuito #ue se ilustra en la !igura 1<3, utili-ando el ódulo de resistencias 4+C<>525). Colo#ue los interruptores del ódulo de resistencias de tal odo #ue la resistencia total 4e#uivalente), de carga sea 15J 4consulte la tabla de resistencias y reactancias #ue aparece al principio del anual). 15.< Conecte la !uente de alientación. El otor síncrono debe coen-ar a girar. a) (uste la corriente de capo de derivación I* 8asta #ue el generador proporcione una tensión de salida de 125 A.c.c. El apretro IA debe indicar 1 aper de c.c. b) (note la intensidad de corriente del capo en derivación I*.
I* 0 ///////A.c.c. 0 /////// +A.c.c. Est la I* noinal a la potencia noinal de salida del generador de c.c. 4$K Ax' K 125A x 1( K 125 L). 0-20 A.C.C.
+V (8)
A
+
I
0-20 A.C.C.
-
5
A
1
I
F
A
+
0 - 120 V.C.C.
V A
CAMPO EN DERIVACION
V
0-200
R c
V.C.C. -
-V (N)
6
2
9ig. 1<3 11.< (uste la resistencia de carga tantas veces coo se re#uiera para obtener cada uno de los valores #ue aparecen en la tabla 1<2, en tanto #ue antenga el valor noinal I* #ue encontró en el procediiento 415). a) +ida y anote VA3 e IA3 para cada uno de los valores de resistencia indicados en la tabla 1<2.
NOTA (un#ue el valor noinal de la intensidad de corriente de salida del generador es 1 (.c.c., puede cargarse 8asta 1.> (.c.c. sin daMarlo 4 >56 de sobrecarga ). RL
' O4+"
IA
' A+-r"
VA
' V&,t"
POTENCIA ' 5att"
?55 355 2B5 1>5 15J J2.3 @5 %abla 1<2 12.< Con la resistencia de carga austada a una intensidad de corriente de salida IA de 1 (, conecte y desconecte la intensidad de corriente de capo I*, ediante el cable de conexión de la terinal ? del generador de c.c.
a) &ota #ue el otor ipulsor !unciona con ayor di!icultad cuando el generador entrega potencia a la cargaF /' //////&O /////. b) *edu-ca a cero la tensión y desconecte la !uente de alientación. 13.< Calcule y anote la potencia para c:u de los valores indicados en la tabla 1<2. 1B.< Conecte en cortocircuito total la aradura 4terinales 1 y 2). a) Aeri!i#ue la posición de la perilla del control de tensión en la !uente de alientaciónI debe ser tal #ue se obtenga una corriente de capo igual a cero. b) Conecte la !uente de alientación. c) 'ncreente gradualente la corriente de capo '9 8asta #ue el otor se pare.
ADVERTENCIA: &O DENE E +O%O* E& E/%( CO&D'C'O& D"*(&%E +(/ DE DO/ /E"&DO/. d) Cul es el valor de la intensidad de corriente de capo en derivación '9 #ue se re#uiere para parar el otorF
I*0 / ////+Acc e) Desconecte la !uente de alientación.
NOTA: Con un cortocircuito en la aradura, la corriente en este auenta uc8o, lo cual produce un e!ecto de !renado tan !uerte #ue se parar el otor.
PRUEBA 1.< 'ndi#ue dos !oras en #ue se puede cabiar la polaridad de salida de un generador de c.c. en derivación.
2.< /i un generador de c.c. suinistra 1@5 L. a una carga, cul es el valor ínio de los .$. necesarios para ipulsar este generador 4suponiendo una e!iciencia del 1556).
3.< En la gr!ica de la !igura 1
B.< En la !igura 1<> trace la gr!ica de la característica de carga A ( en !unción de ' (. "se los datos obtenidos en la tabla 1<2.
>.< Calcule la regulación de tensión de la condición de vacío a la de carga plena 4 1 (.c.c.).
C6r%a Ma2$t#7ac#8$
120
100
80
60
40
20
0
100
200
300
I
9ig. 1
400 F
( m A.C.C. )
C6r%a caractr!"t#ca Car2a
140
130
120
110
100
90
0
0.5
1.0
1.5
I
A
( AMPERS )
9ig. 1<>
N&ta": C&$tr&, ,a t$"#8$ "a,#a V * a) Modificando la tensión de excitación. b) Modificando la velocidad de rotación de la máquina impulsora. c) Variando la corriente de campo (I F ) /i anexaos un reóstato en serie con el capo en derivavión, controlareos la corriente ' 9, de tal
A '9 K 9 *9 ↓ !ora #ue si sta disinuye, la coriente de capo auentara , auentando el !luo de la #uina. /i el !luo agntico auenta, tabin auentar la tensión generada.
