LABORATORIO DE MÁQUINAS ROTATIVAS DE C.C. - COMPONENTES Y PRINCIPIO DE MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA
PRÁCTICA Nº 5 CARACTERÍSTICA DEL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA CON EXCITACIÓN COMPUESTA (DERIVACIÓN + SERIE)
1.1
OBJETIVOS
Obtener la característica externa de tensión inducida de un generador de corriente continúa con excitación compuesta. Devanados en derivación y serie simultáneamente. Trabajando con polos de conmutación (interpolos). Tipos de generador Compuesto. Determinación de la regulación de tensión.
1.2
CONCEPTOS BÁSICOS
1.2.1 Definiciones [1] Generador Auto-excitado Compuesto (derivación + serie): generador que posee dos devanados de excitación: uno en paralelo y el otro en serie con el inducido. 1.2.2 Autoexcitación [2] Básicamente el generador compuesto es un generador en paralelo con el inducido o generado en derivación (conductor delgado con muchas espiras) al cual se le adiciona en serie con el inducido el devanado serie (conductor grueso con pocas espiras). Físicamente el devanado en derivación y serie se encuentran sobre la misma pieza polar.
1.2.3 Tipos de generador Compuesto [2] En Este tipo de generador la excitación total está repartida entre dos devanados, uno colocado en serie (de pocas espiras de hilo grueso) y otro colocado en derivación con el inducido (de muchas espiras de hilo delgado). Existen esencialmente 2 tipos de conexión, y GRUPO DE INVESTIGACIÓN CONVERGÍA – ING. HAROLD JOSÉ DÍAZ M.
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depende básicamente campo magnético creado por el devanado serie se suma o se resta al campo creado por el devanado en derivación.
1.2.3.1 Generador Compuesto Acumulativo: El generador con excitación compuesto acumulativo tiene la propiedad de que puede trabajar a una tensión prácticamente constante, es decir, casi independiente de la carga conectada a la red, debido a que por la acción del arrollamiento en derivación la corriente de excitación tiende a disminuir al aumentar la carga, mientras que la acción del arrollamiento serie es contraria, o sea, que la corriente de excitación tiende a aumentar cuando aumente la carga. El generador compuesto tiene la ventaja, respecto al generador en derivación, de que no disminuye su tensión con la carga, y, además, que puede excitarse aunque no esté acoplado al circuito exterior, tal como se vio que sucedía en el generador en serie. Durante la puesta en marcha, funciona como un generador en derivación una vez conectado a la red, la tensión en bornes del generador en derivación, tendería a disminuir si no fuera por la acción del arrollamiento serie, que compensa esta tendencia. Es decir, que el arrollamiento serie sirve para regular la tensión del generador, en el caso de que la resistencia exterior descienda más allá de cierto límite. Eligiendo convenientemente ambos arrollamientos puede conseguirse que se equilibren sus efectos siendo la acción conjunta una tensión constante cualquiera que sea la carga. Incluso, se puede obtener dimensionando convenientemente el arrollamiento serie, que la tensión en bornes aumente si aumenta la carga, conexión que se denomina híper-compuesto y que permite compensar la pérdida de tensión en la red, de forma que la tensión permanezca constante en los puntos de consumo. Cuando se posee un generador híper-compuesto, (el cual causa que se eleve la tensión con la carga), también se puede regular la elevación de tensión colocando en paralelo al devanado en serie una resistencia, con la cual se puede lograr que la tensión en bornes permanezca casi constante con el aumento de la carga “generador compuesto normal”, o
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también se puede lograr que la tensión se reduzca ligeramente con la carga
“
generador
hipo-compuesto
”
La características de regulación de tensión también son ligeramente diferentes dependiendo si el devanado en derivación esta conectado directamente a las escobillas del inducido o Después del devanado en serie, con esto se obtienen las máquinas “compuestas con derivación corta” o “compuestas con derivación larga”, respectivamente. Obteniéndose una regulación de tensión un poco diferente, ya que cuando se realiza un generador con derivación corta, la tensión del devanado de excitación no se vera afectada por la caída de tensión en el devanado serie. Dependiendo de donde se conecte el devanado en derivación, la regulación de tensión dependerá de la relación de espiras en ambos devanados.
1.2.3.2 Generador Compuesto Diferencial: En este caso los campos generados por ambos devanados se oponen, por lo tanto ya que el devanado en derivación tiende a disminuir su campo a mediada que aumenta la carga, el campo total disminuirá aún más por el efecto desmagnetizante que ejerce el devanado serie. Aunque en este devanado se podría conectar en las diferentes formas que se hace en el compuesto acumulativo, esto se hace impráctico ya que la regulación es deficiente.
1.3
Trabajo de Laboratorio
1.3.1 Para el generador compuesto, con la máquina girando a velocidad nominal y con los devanados de excitación y armadura abiertos, tomar el voltaje de remanencia
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1.3.2 Para el generador en Compuesto acumulativo corto sin resistencia en paralelo con el devanado serie, variar la corriente de excitación y la velocidad de la máquina hasta obtener: velocidad, corriente de armadura y tensión de placa. Desconectar la carga poco a poco y obtener la lectura de voltaje, corriente de armadura y de excitación, hasta que quede totalmente sin carga. 1.3.3 Para el generador en Compuesto acumulativo corto con resistencia en paralelo con el devanado serie, variar la corriente de excitación y la velocidad de la máquina hasta obtener: velocidad, corriente de armadura y tensión de placa. Desconectar la carga poco a poco y obtener la lectura de voltaje, corriente de armadura y de excitación, hasta que quede totalmente sin carga. 1.3.4 Para el generador en Compuesto acumulativo largo sin resistencia en paralelo con el devanado serie, variar la corriente de excitación y la velocidad de la máquina hasta obtener: velocidad, corriente de armadura y tensión de placa. Desconectar la carga poco a poco y obtener la lectura de voltaje, corriente de armadura y de excitación, hasta que quede totalmente sin carga. 1.3.5 Para el generador en Compuesto acumulativo largo con resistencia en paralelo con el devanado serie, variar la corriente de excitación y la velocidad de la máquina hasta obtener: velocidad, corriente de armadura y tensión de placa. Desconectar la carga poco a poco y obtener la lectura de voltaje, corriente de armadura y de excitación, hasta que quede totalmente sin carga. 1.3.6 Para el generador en Compuesto diferencial corto sin resistencia en paralelo con el devanado serie, variar la corriente de excitación y la velocidad de la máquina hasta obtener: velocidad, corriente de armadura y tensión de placa. Desconectar la carga poco a poco y obtener la lectura de voltaje, corriente de armadura y de excitación, hasta que quede totalmente sin carga. 1.4
Preguntas adicionales
1.4.1 Trazar en una misma grafica las curvas de voltaje de armadura Vs Corriente de armadura, para los generadores DC (independiente, en derivación, serie, compuestos) 1.4.2 Calcular la regulación para cada uno de los generadores DC (independiente, en derivación, serie, compuestos) 1.4.3 Cual es la diferencia entre un compuesto largo y corto. 1.4.4 Porque la mayoría de generadores DC en el mercado son híper-compuestas. 1.4.5 Cual es la disposición física de los devanados en derivación y serie en la pieza polar, porque? 1.4.6 Cuales son las aplicaciones de los generadores compuestos? 1.5
Bibliografía GRUPO DE INVESTIGACIÓN CONVERGÍA – ING. HAROLD JOSÉ DÍAZ M.
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[1] IEEE power & energy Society, IEEE 100 The Authoritative Dictionary of IEEE Standards Terms, vol. 7, New York: IEEE Press publications,, 2000. [2] J. F. Mora, Máquinas Eléctricas, Madrid: McGRAW-HILL, 2003. [3] D. l. Chester, Tratado de Electricidad, vol. I, España: Editorial gustavo gili, 1962. [4] I. Standards, IEEE Guide: Test Procedures for Direct-Current Machines, New York,: IEEE Standards, 1985.
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