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Articulo maquinas electricas quinto laboratorio

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Articulo maquinas electricas quinto laboratorio

  1. 1. Resumen—basados en los principios de máquinas eléctricas, se procede a realizar el laboratorio correspondiente para afianzar los conceptos teóricos con los prácticos. Por eso nos dedicamos a hacer las mediciones pertinentes para el análisis del funcionamiento de este generador o máquina eléctrica que transforma la energía mecánica en eléctrica. La acción se desarrolla por el movimiento de una bobina en un campo magnético, resultando una f.e.m. inducida que al aplicarla a un circuito externo, produce una corriente que interacciona con el campo. desarrolla una fuerza mecánica que se opone al movimiento. En consecuencia el generador necesita una energía mecánica de entrada, para producir la energía eléctrica correspondiente. Palabras claves: generador de cc, compuesto, continuidad, aislamiento, devanados. Abstract- It based on the principles of electrical machines, it proceeds to perform the laboratory concerned to strengthen the theoretical concepts with practical. We devote ourselves to making appropriate measurements for the analysis of the functioning of this generator or electric machine that converts mechanical energy into electricity. The action takes place by moving a coil in a magnetic field, resulting in fem induced that when applied to an external circuit, producing a current which interacts with the field. Develops a mechanical force that opposes the motion. Consequently the generator needs a mechanical input power to produce the corresponding power. Keywords: dc generator, composite, continuity, insulation windings. I. INTRODUCCIÓN La versatilidad que tienen las máquinas de corriente continúa en cuanto a su excitación se ve plasmada en la diversidad de formas de conexionado. En los generadores y motores DC además de la excitación independiente, serie y shunt existe la posibilidad de conexión en composición, tomando ésta algunas características de las conexiones serie y shunt y dependiendo del grado de composición, ofreciendo una gran gama de aplicaciones en la industria. TEORIA: GENERADOR CON EXCITACIÓN COMPUESTA. Un generador de excitación compuesta o compound es un generador en el cual se disponen arrollamientos de excitación serie sobre sus polos inductores. Existen varios tipos de generadores compound, los cuales son:  Generador compound de shunt cortó: En este el arrollamiento shunt está conectado a las escobillas, tal como se muestra en la figura 1 Figura 1. Conexionado del generador compound de shunt cortó Generador compound de shunt largo. En este el arrollamiento shunt está conectado entre uno de los bornes de inducido y al final del arrollamiento serie. Figura 2. Conexionado del generador compound de shunt largo Generador compound adicional. Conocido también como generador shunt compound aditivo, en este tipo de máquina la fuerza magnetomotriz del arrollamiento serie actúa en el mismo sentido que la fuerza magnetomotriz del arrollamiento shunt, es decir las corrientes de excitación tienen el mismo sentido en ambos arrollamientos. Generador compound diferencial. Conocido también como generador compound sustractivo. En este tipo de máquina la fuerza magnetomotriz del arrollamiento serie tiene sentido contrario a la fuerza magnetomotriz del arrollamiento shunt, por lo tanto, las corrientes de excitación en ambos arrollamientos tienen sentido contrario. CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO PRACTICA DE LABORATORIO 5 GENERADOR COMPUESTO Diego Bayona, Jorge walteros, Pedro Alvarado, Yolman Suarez Licenciatura en tecnología, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Duitama-Colombia alejo.94@hotmail.com 1 Maquinas eléctricas, licenciatura en tecnología Universidad pedagógica y tecnológica de Colombia
  2. 2. La acción combinada de los arrollamientos serie y paralelo, definen las características de funcionamiento del generador compound. En una máquina serie la corriente de excitación aumenta cuando aumenta la corriente de carga, mientras que en una máquina shunt la corriente excitación disminuye cuando aumenta la carga. Eligiendo convenientemente el número de espiras de ambos arrollamientos se obtienen diversas formas de funcionamiento, las cuales son: Generador hipercompound. En este caso la acción del arrollamiento serie es superior a la acción del arrollamiento shunt para una corriente de carga cualquiera. Cuando aumenta la carga aumenta ligeramente la tensión en bornes. Generador compound, propiamente dicho. En este caso la acción de los dos arrollamientos se compensa exactamente, obteniéndose una tensión en bornes aproximadamente constante independientemente de la carga. Generador hipocompound. Se presenta cuando la acción del arrollamiento shunt es superior a la acción de arrollamiento serie. Cuando aumenta la corriente de carga disminuye la tensión en bornes, pero en un grado diferente al del generador shunt. Generador anticompound. Se presenta cuando la corriente de excitación tiene sentido contrario en ambos arrollamientos, con lo que la tensión en bornes disminuye cuando la corriente aumenta. Características en vacío: La característica en vacío puede ayudar además para determinar la característica externa. Al conectar la carga entra en funcionamiento el arrollamiento serie obteniéndose la característica externa, esta curva está desplazada a la izquierda del origen de coordenadas (ver figura 3) por un factor dado por los amperiovueltas y expresado por: Factor desplazamiento i d s I N N = Figura 3. Característica en vacío y externa para el generador compuesto. Siendo, iI la corriente que circula por el inducido, sN en el número de espiras del arrollamiento serie dN el número de espiras del arrollamiento shunt. AUTOEXAMEN a. Describa las condiciones para la puesta en marcha y parada del generador compound. Rta: las condiciones son determinar que La bobina inductora shunt esté conectada en paralelo. La bobina inductora en serie, estando en serie con el inducido y la carga tendrá su intensidad variable según la carga. Por consiguiente estas máquinas tendrán algunas de las características de los dínamos Shunt y de los Serie. Además de suministrar una excitación y conectar algunas cargas para observar su funcionamiento. b. Se desea invertir el sentido de giro de un generador compound, ¿cómo se debe hacer para no suprimir el magnetismo remanente? Rta: Para invertir el sentido de giro, sin suprimir el magnetismo remanente, es necesario invertir las conexiones de los dos circuitos de excitación; de esta forma, queda invertida solamente la polaridad de las escobillas. c. Obtenga y describa las características externas para los generadores hipercompound e hipocompound. Rta: La característica de un generador hipercompound es que dimensionando convenientemente el arrollamiento serie, que la tensión en bornes aumente si aumenta la carga, conexión que se denomina hipercompound y que permite compensar la pérdida de tensión en la red, de forma que la tensión permanezca constante en los puntos de consumo. 2 Maquinas eléctricas, licenciatura en tecnología Universidad pedagógica y tecnológica de Colombia
  3. 3. d. ¿Qué ventajas ofrece el generador compound frente al generador shunt?, cítelas y describa cada una de ellas. Rta: El generador compound tiene la ventaja, respecto al generador shunt, de que no disminuye su tensión con la carga, y, además, que puede excitarse aunque no esté acoplado al circuito exterior, tal como vimos que sucedía en el generador shunt. Durante la puesta en marcha, funciona como un generador shunt una vez conectado a la red, la tensión en bornes del generador shunt, 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. e. ¿Describa porque los generadores compound no deben usarse para cargar baterías de acumuladores? Rta: se observa que si la contra tensión de la batería es mayor que la tensión en bornes del generador, la corriente en el circuito tiene el sentido indicado por la flecha de puntos, y por lo tanto, pasa en sentido contrario por la excitación en serie; si esta corriente es mayor que la correspondiente al arrollamiento shunt, estando también invertida la polaridad del inducido, mientras que el sentido de rotación permanece invariable, el generador está en serie con la batería lo que facilita la descarga peligrosa. f. ¿Cómo se ubica el punto de trabajo para el generador compound? MATERIALES Y EQUIPOS Tabla 1. Equipos Cantidad Elemento Observación 1 Amperímetro 0-50 A D.C. 1 Voltímetro 0-150 V D.C. 1 Tacómetro Tabla 2. Equipos Cantida d Elemento Observación 1 Generador de CC 4 kW, 110/115 V,1800 rpm 1 Motor trifásico 3,8 kVA, 220/380 V,1800 rpm, 60 Hz 1 Reóstato de excitación 1 Carga resistiva variable PROCEDIMIENTO CARACTERISTICA EN VACIO 1) Monte el circuito de la figura 4 y revise las conexiones. Sin incluir el devanado serie, determine la característica externa de la máquina de la misma forma que para el generador en derivación. 2) Halle la característica externa para los siguientes tipos de composición: • Aditivo 20% Conectando el devanado F y 1E • Aditivo 80% Conectando el devanado 1E y E • Aditivo 100% Conectando el devanado F y E Consigne los resultados en las tablas 3 a 9. 3) Halle la característica externa para los mismos grados de composición de un generador compound diferencial. Consigne los resultados en las tablas 3 a 9. 4) Figura 4. Circuito para la determinación de la característica en externa del generador compound. 3 Maquinas eléctricas, licenciatura en tecnología Universidad pedagógica y tecnológica de Colombia
  4. 4. TOMA DE DATOS Tabla 3 Característica externa del generador compound 0% de composición (F-E) F-E )(AIe n (rpm)=1800 I e )(AIc )(' VE t n’ (rpm) 'nnk = )(' VkEE tt = 2,44 0 120,6 1788 1.006 121,3 2 0 104,2 1788 1,006 104.82 1,54 83.9 1783 1.009 84.65 1 4.4 50.8 1790 1.005 51.05 0.48 2.8 24.6 1792 1.004 24.69 Tabla 4 Característica externa el generador compound, 20% aditiva. (E-F) Ic )(AIe )(' VE t n’ (rpm ) 'nnk = )(' VkEE tt = 0 2.27 120 1788 1.006 120.8 3.6 2.5 129.5 1776 1.013 131.25 7.6 2.57 135.3 1766 1.019 137.9 11. 6 2.80 139.4 1752 1.027 143.2 Tabla 5 Característica externa el generador compound, 80% aditiva. (E-E’) Ic )(AIe )(' VE t n’ (rpm ) 'nnk = )(' VkEE tt = 0 2.15 120.2 1788 1.006 121 3.4 2,25 124,3 1780 1.011 125.7 7 2.30 128.2 1768 1.018 130.5 10,8 2,40 131,9 1757 1.024 135.1 Tabla 6 Característica externa el generador compound, 100% aditiva. (E’-E) Ic )(AIe )(' VE t n’ (rpm ) 'nnk = )(' VkEE tt = 0 2,15 120 1788 1.006 120.8 2. 8 1.9 106.3 1783 1.009 107.3 5 1.6 89.6 1782 1.010 90.5 5. 4 1.2 65.2 1786 1.007 65.7 4 0.6 36.6 1791 1.005 36.8 Tabla 7 Característica externa el generador compound, 20% diferencial. (E’-F) Ic )(AIe )(' VE t n’ (rpm) 'nnk = )(' VkEE tt = 0 2.25 120 1788 1.006 120.8 3.4 2.25 119.8 1780 1.011 121.1 6.8 2.25 120 1772 1.015 121.9 10 2.25 119.7 1764 1.020 122.1 Tabla 8 Característica externa el generador compound, 80% diferencial. (F-E’) Ic )(AIe )(' VE t n’ (rpm ) 'nnk = )(' VkEE tt = 0 2.25 120 1787 1.007 120.87 3.2 2.1 115.7 1781 1.010 117 6.2 2.05 111.6 1776 1.013 113.1 9 2 107.2 1769 1.017 109.07 11.4 1.9 102.8 1765 1.019 104.83 CARACTERISTICAS A OBTENER 1) Dibuje las características externas para cada caso. 2) Obtenga el punto de funcionamiento de la máquina. 3) Compare las características entre sí y discuta acerca del comportamiento del generador con carga. 4) Para cada caso calcule la regulación. 7. CUESTIONARIO 1. ¿Para qué porcentaje del devanado serie se tiene una composición normal? 4 Maquinas eléctricas, licenciatura en tecnología Universidad pedagógica y tecnológica de Colombia
  5. 5. Haga una composición que dé los mismos niveles de utilidad que pueden presentar los generadores independientes, serie y shunt. 2. ¿Cómo se transforma una dinamo shunt en una compuesta? CONCLUSIONES. 1. El generador compound (igual que sucedía con el generador de excitación independiente), no puede funcionar en cortocircuito porque entonces, la acción del arrollamiento serie puede llegar a ser superior al efecto del arrollamiento shunt, y como consecuencia la corriente en el inducido puede alcanzar un valor de dos a tres veces mayor del normal, con el consiguiente peligro para los arrollamientos de la máquina. 2. Los generadores compound, tienen aplicación en las centrales para tracción eléctrica que precisan de una tensión constante y en todos aquellos casos en que se haya de contar con variaciones bruscas de carga, como sucede en los talleres con grúas de gran potencia, laminadores, etcétera 3. El generador con excitación compound 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 shunt 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. 4. Las maniobras relativas a la puesta en marcha, parada y regulación de un generador compound, son idénticas a las estudiadas para un generador shunt BIBLIOGRAFIA CHAPMAN, Stephen J. Máquinas Eléctricas. 2 ed Mexico : McGraw-Hill,1993. HERNANDEZ, Ramón. Prácticas de electricidad. Murcia, España. Universidad de Murcia, secretariado de publicaciones. 1990. 5 Maquinas eléctricas, licenciatura en tecnología Universidad pedagógica y tecnológica de Colombia
  6. 6. Haga una composición que dé los mismos niveles de utilidad que pueden presentar los generadores independientes, serie y shunt. 2. ¿Cómo se transforma una dinamo shunt en una compuesta? CONCLUSIONES. 1. El generador compound (igual que sucedía con el generador de excitación independiente), no puede funcionar en cortocircuito porque entonces, la acción del arrollamiento serie puede llegar a ser superior al efecto del arrollamiento shunt, y como consecuencia la corriente en el inducido puede alcanzar un valor de dos a tres veces mayor del normal, con el consiguiente peligro para los arrollamientos de la máquina. 2. Los generadores compound, tienen aplicación en las centrales para tracción eléctrica que precisan de una tensión constante y en todos aquellos casos en que se haya de contar con variaciones bruscas de carga, como sucede en los talleres con grúas de gran potencia, laminadores, etcétera 3. El generador con excitación compound 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 shunt 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. 4. Las maniobras relativas a la puesta en marcha, parada y regulación de un generador compound, son idénticas a las estudiadas para un generador shunt BIBLIOGRAFIA CHAPMAN, Stephen J. Máquinas Eléctricas. 2 ed Mexico : McGraw-Hill,1993. HERNANDEZ, Ramón. Prácticas de electricidad. Murcia, España. Universidad de Murcia, secretariado de publicaciones. 1990. 5 Maquinas eléctricas, licenciatura en tecnología Universidad pedagógica y tecnológica de Colombia

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