Generadores CC Ensayos Características

Informe de Prácticas- Máquinas de Corriente Continua
ITS – Articulación A4 - Docente: Juan Separovich
Alumno: Mario Fagúndez – CI: 4.657.990-8
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PRIMERA PARTE: GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA
4.0-ENSAYO DE GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA (CC). Para ensayar los distintos tipos de
Generadores CC conocidos, vamos a utilizar el siguiente esquema:
Previo al encendido:
a) Lectura de características de la máquina.
b) Medición de la resistencia del inductor.
c) Medición de la resistencia del inducido (al ser un rotor lo giramos para obtener 4 medidas y
luego promediarlo).
d)Conexión del impulsor, campos (inductor e inducido) e instrumentos de medición, según el
tipo de generador que se trate.
Primer Ensayo: Característica de Vacío.
1- Se enciende la máquina sin ninguna carga conectada a los bornes de salida.
2- Se la lleva a velocidad de régimen (Conectada a un impulsor cuya velocidad de trabajo sea
constante, es decir, un motor de CA - 1500 RPM).
3- Se regula la Excitación desde 0 al máximo.
4- Para cada valor de Excitación se mide el Voltaje de Salida.
5-Trazado de curva característica de vacío.
Segundo Ensayo: Característica de Carga.
1- Se enciende la máquina con carga conectada a los bornes de salida (La carga en este caso va
a ser un reóstato)
2- Se lleva a velocidad de régimen (Conectada a un impulsor cuya velocidad de trabajo sea
constante, es decir, un motor de CA – 1500 RPM)
3- Se regula la Excitación desde 0 al Máximo
4- Para cada valor de Excitación se mide el Voltaje de Salida.
5-Trazado de curva característica de carga.

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4.14.14.14.1 –––– PRIMER ENSAYO:PRIMER ENSAYO:PRIMER ENSAYO:PRIMER ENSAYO: MEDICIÓN DE VELOCIDAD UTILIZANDO UNMEDICIÓN DE VELOCIDAD UTILIZANDO UNMEDICIÓN DE VELOCIDAD UTILIZANDO UNMEDICIÓN DE VELOCIDAD UTILIZANDO UN GENERADOR DE IMÁNGENERADOR DE IMÁNGENERADOR DE IMÁNGENERADOR DE IMÁN
PERMANENPERMANENPERMANENPERMANENTE.TE.TE.TE. Este tipo de máquinas está compuesto por un imán artificial permanente
dispuesto dentro de una carcasa, dentro de la cual gira el inducido. De esta forma se
omite el devanado inductor y se obtiene una estructura más compacta. La principal
limitación proviene de los imanes mismos. Pueden correr el riesgo de desmagnetizarse
debido a las corrientes excesivas generadas en los devanados del inducido o al
sobrecalentamiento del imán. Además, los imanes permanentes están un poco
limitados en la magnitud de la densidad de Flujo a través del entrehierro que pueden
producir, por lo que no se utilizan para fines industriales. Precisamente por la
constante en el campo magnético es que se lo ha utilizado mayoritariamente como
tacómetro, pues es posible establecer relaciones muy precisas entre la velocidad de
giro del inducido y la potencia generada. Como motor se emplea en artefactos que
requieran poca fuerza motriz y que ocupen pequeños espacios.
Para el ensayo de esta máquina vamos a utilizar un motor CC como impulsor, y un
generador de CC con excitación independiente conectado entre el motor y el
tacómetro.
Vamos a medir el voltaje generado por esta máquina, la Corriente de Excitación del
Generador CC y la Tensión generada en el inducido de esta máquina. El generador de
imán permanente lo utilizaremos en este caso únicamente como tacómetro.
La placa característica de este generador indica que la relación de
generación/velocidad es de 1/0.06. Lo cual indica que si genera, por ejemplo 6V, está
girando a 100 RPM.
El esquema mecánico para este ensayo es el siguiente:

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Para el primer ensayo obtenemos la medición de 3 Corrientes de Excitación distintas,
a una velocidad de giro constante en 1000RPM. La velocidad la regulamos en el
motor utilizado como impulsor.
Para el segundo ensayo se varía la velocidad de giro, controlando la misma en el
tacómetro, para una Corriente de Excitación constante, de 100mA. Obtenemos 3
mediciones para 3 valores distintos de velocidad. Utilizamos los mismos 3 instrumentos
con las conexiones que se hicieron en el anterior ensayo.
Observaciones:Observaciones:Observaciones:Observaciones: Comparando ambas gráficas, vemos que cuando la velocidad de
rotación es fija y la Corriente de Excitación Variable, se obtiene una curva. Esto nos
indica que ante una variación del Flujo Magnético, no varía proporcionalmente la FEM
generada, pues la permeabilidad magnética del hierro varía considerable con la
inducción. El hierro no es infinitamente permeable, pues llega a un punto en el que se
“Satura” y no deja pasar más líneas de fuerza, la permeabilidad magnética en este
caso disminuye y reduce el flujo consecuente. Variando la velocidad y manteniendo la
Corriente de Excitación a valor constante, obtenemos una línea recta, la FEM generada
varía en relación directa con el aumento de la velocidad. La fórmula de tensión
generada es: E=k*RPM, si el valor de φφφφ se mantiene constante.
mA
V

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4.24.24.24.2 –––– SSSSEGUNDO ENSAYO: GENERADOR CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE:EGUNDO ENSAYO: GENERADOR CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE:EGUNDO ENSAYO: GENERADOR CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE:EGUNDO ENSAYO: GENERADOR CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE: En este tipo de
máquinas, las condiciones de trabajo del inductor no dependen de las condiciones de
trabajo de la propia máquina, sino que la excitación es proporcionada por una fuente
externa. Primero estudiamos la placa característica y medimos la resistencia de la
máquina. Mediante la placa sabemos que la
velocidad de trabajo ideal es de 1500 RPM y
la Tensión que soporta el inducido es de
220V, siendo la corriente máxima de 2ª. La
potencia de la máquina es de 0,35 KW, es
decir, de 0.47 HP. La excitación de esta
máquina también es de 220V pero soporta
una corriente de 0,2 A. Esto es importante a
la hora de excitar la máquina, pues
corremos el riesgo de quemarla si le
aplicamos una corriente demasiado elevada.
Medimos también la resistencia, en el
inducido nos dio un valor promedio de 13Ω
y en el inductor un valor de 851Ω. Al ser
esta una máquina en paralelo modificada, la
tensión va a ser la misma en el inductor y
en el inducido, pero la corriente depende de
la resistencia, según la ley de OHM. Por lo tanto la corriente va a ser mayor en el
inducido que en el inductor y soportará en el primero una corriente 10 veces mayor
que en este último
Para realizar el ensayo de este tipo de máquinas en vacío, la conectamos
mecánicamente a un impulsor que tenga velocidad constante. Para el caso, se utilizó
una máquina trifásica de Alterna funcionando como motor, cuya caracterísitica
principal es que mantiene siempre una velocidad constante, independientemente de la
carga de trabajo. La Corriente de Excitación (Iex) es proporcionada por una fuente
regulable de corriente continua. Nos interesa corroborar en el primer ensayo para esa
máquina su comportamiento en vacío, variando la corriente de excitación
proporcionada por la Fuente. Vamos a medir 2 parámetros: La corriente de excitación,
con un Amperímetro conectado en serie con la fuente y la Tensión de salida, con un
Voltímetro en paralelo en los bornes de salida del campo inducido.
El esquema de conexión es el siguiente:
La representación mecánica es:

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Para la característica de vacío obtenemos la siguiente serie de mediciones, y
representamos su gráfica correspondiente:
Observaciones:Observaciones:Observaciones:Observaciones: Al encender la máquina, sin comenzar a conectarle una corriente de
excitación, el voltímetro del inducido ya indicaba 4,5V. Esto se explica por el
magnetismo remanente presente en la máquina. Al ir aumentando la Iex de a 20mA, el
voltaje generado crece rápidamente hasta los 194 V. En esta parte la Curva es casi
una línea recta. Luego, al seguir aumentando la Iex en la misma proporción, el voltaje
no crece del mismo modo, sino que tiende a estabilizarse. En esto se manifiesta el
fenómeno de “Saturación Magnética” del núcleo de la máquina, el flujo sigue
aumentando, pero como todo el núcleo se encuentra imantado, no es posible seguir
aumentando la tensión. La zona de trabajo de la máquina está en el entorno de los
200 mA de Excitación, pues es lo que marca la Placa característica de la máquina.
Por debajo la variación de tensión Generada es demasiado brusca y no es razonable
hacerla trabajar a esas tensiones, sobrepasarla excesivamente generaría un gasto
excesivo de energía y además se corre el riesgo de quemar la máquina.

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CARACTERÍSTICA DE CARGA:CARACTERÍSTICA DE CARGA:CARACTERÍSTICA DE CARGA:CARACTERÍSTICA DE CARGA: Una vez llevada velocidad de trabajo y establecer una
corriente de excitación (200mA), la máquina está lista para soportar carga, es decir,
que puede suministrar corriente a los artefactos, máquinas y dispositivos conectados a
sus terminales. La corriente varía al variar la carga, la tensión en esta condición
también va a variar. Lo ideal es que se mantenga constante, o en su defecto, varíe lo
menos posible. Para hacer la curva característica de carga de este generador
conectaremos a los bornes de salida de la máquina una serie de resistencias
conectadas tal como lo indica el esquema:
Obtenemos una serie de mediciones, variando la I de Carga, mientras se aumenta
proporcionalmente la Iex, de modo de mantenerla siempre en 200mA.

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OBSERVACIONES:OBSERVACIONES:OBSERVACIONES:OBSERVACIONES: Al ir variando las posiciones de la Resistencia de carga, y variando la
corriente de Excitación de modo que esta aumenta a medida que se aumenta la
carga, se obtiene una gráfica donde la tensión generada parte de un valor establecido
(A) que decrece a medida que se aumenta la carga que soporta el generador. La
tensión de línea cuando el generador gira en vacío está dada por el segmento 0A, si
no existiera ninguna causa para que la tensión en bornes disminuya, la característica
de carga sería la recta A D. Una parte de la tensión generada se pierde en la
resistencia del inducido y pérdidas por calentamiento y está representada por la línea
central A C. La caída de tensión principal se debe a la reacción del inducido, la que
es difícil de determinar, representada por la curva A B
4.34.34.34.3 –––– IIII.... TTTT....: Reacción del inducido y formas de atenuarlo: Reacción del inducido y formas de atenuarlo: Reacción del inducido y formas de atenuarlo: Reacción del inducido y formas de atenuarlo:::: Todo conductor por el
que circula una corriente genera un campo magnético. El generador de Corriente tiene
múltiples conductores enrollados sobre una estructura de hierro laminado. La corriente
que genera provoca un campo magnético. La dirección de este campo magnético se
puede determinar empleando la regla de la mano derecha de Faraday y la Regla del
Sacacorchos. En la imagen (a) se puede ver el campo magnético generado por los
polos, el cual circula por Convención de Norte a Sur. En la imagen (b) se puede ver el
campo magnético que se crea alrededor de los conductores. Si aplicamos la regla de
la mano derecha de Faraday, el movimiento de los conductores es en sentido horario,
la corriente en este caso se puede decir que “entra” para la parte superior de la
imagen, y que “sale” por la parte de abajo. La entrada está marcada por una cruz, y
A D
C
B

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la salida por un punto. Según la regla del sacacorchos, la
corriente que “entra”, genera un campo magnético que gira
en sentido horario. La corriente que “sale” genera un campo
magnético que se desplaza en sentido antihorario. Ese
campo magnético generado por los conductores del
inducido, provocan una deformación en el campo magnético
principal. Del lado superior izquierdo (basándonos en la
imagen), al existir dos campos magnéticos que se
contraponen, el campo magnético resultante se debilita. Del
lado derecho, al existir dos campos magnéticos que circulan
en el mismo sentido, el campo magnético resultante se
refuerza. De este modo ocurre en el polo sur, generando un
efecto transversal en el campo magnético, el cual deja de
circular rectamente del Polo Norte al Sur y lo hace
desviándose. Esto provoca una caída de tensión en el generador, pues, en la práctica,
el hierro del circuito magnético se encuentra saturado antes que se provoque la
reacción del inducido. Por esto es más difícil aumentar el grado de imantación que
disminuírlo. La mitad del polo que resulta reforzada gana menos flujo que el que
pierde la otra mitad. De ese modo, el flujo neto se reduce. Otro efecto de la reacción
del inducido se genera sobre las escobillas, estas se colocan de modo que no corten
flujo. Esta vendría a ser la llamada línea neutra, la cual es desplazada por la reacción
del inducido. Si son atravesadas por un campo magnético, la conmutación entre delga
y delga genera un fuerte chispeo en las escobillas.
PolosPolosPolosPolos Auxiliares:Auxiliares:Auxiliares:Auxiliares: Los polos auxiliares son polos estrechos que se colocan entre los
polos principales. Se conectan en serie con el inducido y de este modo contraponen
al campo transversal del inducido un campo de conmutación de igual tamaño. Con
esta medida la zona neutra permanece siempre en el mismo lugar.
Devanados de compensaciónDevanados de compensaciónDevanados de compensaciónDevanados de compensación:::: En máquinas CC relativamente grandes, colocar polos
auxiliares no es suficiente. La distorsión del campo en los polos principales provoca
una saturación unilateral en los bordes de las zapatas polares. Por este motivo surgen
problemas de aislamiento en algunas partes del devanado del inducido. Colocándose
otro campo en las ranuras de los polos principales, en serie con el inducido, se
genera una nueva corriente que debe estar en sentido opuesto al de la corriente del
inducido.
Por razones económicas, los polos auxiliares y los devanados de compensación se
utilizan únicamente en máquinas de gran tamaño.

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4.44.44.44.4 –––– TERCER ENSAYO: GETERCER ENSAYO: GETERCER ENSAYO: GETERCER ENSAYO: GENERADOR CC CON EXCITACIÓN SHUNT (O PARALELO)NERADOR CC CON EXCITACIÓN SHUNT (O PARALELO)NERADOR CC CON EXCITACIÓN SHUNT (O PARALELO)NERADOR CC CON EXCITACIÓN SHUNT (O PARALELO):::: Los
generadores autoexcitados, a diferencia de los de Excitación independiente, no toman
la corriente de excitación de una fuente externa, sino que se la proveen de su propio
inducido. Para comprobarlo, vamos a utilizar la
misma máquina que para el ensayo anterior,
la corriente de excitación no será provista por
una fuente externa, sino que conectaremos
directamente el campo inductor con el
inducido. El primer ensayo será el de
característica de vacío. Utilizaremos un motor
de alterna como impulsor, dos multímetros,
uno en función amperímetro para medir la
corriente de Excitación y el otro en los bornes
de salida del inducido, para medir la tensión
generada.
Primero medimos el magnetismo remanente, el
que es de 7V.
Conectamos el campo Shunt, la máquina
genera 240 V.
Cambiamos el sentido del giro del impulsor, la
máquina deja de generar.
Cambiamos la conexión del campo shunt, la máquina vuelve a generar 240 V.
4.54.54.54.5 ----IT: OPERACIÓN Y CEBADO DE GENERADORES CC EN SHUNT:IT: OPERACIÓN Y CEBADO DE GENERADORES CC EN SHUNT:IT: OPERACIÓN Y CEBADO DE GENERADORES CC EN SHUNT:IT: OPERACIÓN Y CEBADO DE GENERADORES CC EN SHUNT: Un generador
autoexcitado shunt (o compuesto), se cebará o no de acuerdo con varios factores
interrelacionados: 1) Los polos principales deben tener suficiente magnetismo residual;
2) La resistencia total de excitación shunt debe ser menor que un valor determinado;
3) La velocidad de rotación debe estar por encima de un valor crítico; 4) el devanado
de excitación shunt debe estar debidamente conectado a los terminales del inducido
para un determinado sentido de rotación. Uno de los casos más comunes de falla en
la generación de una máquina CC del tipo Shunt se presenta cuando el devanado de
excitación está conectado incorrectamente a los bornes del inducido; en tales casos la
tensión residual produce en el devanado de excitación shunt una corriente que des
excita o desmagnetiza la máquina, porque la FEM generada por el campo de
excitación se opone al campo residual del inducido. Si un Generador CC en Shunt
tiene mal conectado el campo shunt con respecto al inducido, es suficiente con
invertir el sentido del giro, o invertir el sentido del campo de excitación con respecto
del campo del inducido.
Cebado:Cebado:Cebado:Cebado: Un generador Shunt, sin el campo de excitación conectado, genera un
tensión pequeña, creada por el magnetismo remanente del inducido. En generadores
con capacidad nominal de hasta 250V, esta tensión está entre 4 y 10 V. Si se
conecta el campo de excitación y se cumplen las condiciones de cebado, la tensión
crece rápidamente hasta su valor nominal. La tensión generada se ajusta mediante un
reóstato de excitación. Si el generador ha funcionado de manera correcta en
ocasiones anteriores, basta con llevar la máquina a su velocidad de trabajo para que
empiece a generar.
Al conectar el campo de excitación ocurre el siguiente proceso: la tensión remanente
genera una pequeña corriente por los devanados de excitación, tan pronto como se
cierra el interruptor de campo. El pequeño aumento de la fuerza magneto motriz así
producido refuerza el campo residual; este campo ligeramente reforzado produce una
tensión un poco mayor que, a su vez, agrega otro pequeño incremento de f.m.m y un
campo aún mayor. Este proceso acumulativo continuará hasta que se alcance un
punto de equilibrio determinado por la forma de la curva de imantación o
magnetización, y por la resistencia total del circuito de excitación.

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En este tipo de máquina, al depender el campo de excitación de la energía generada
por el propio inducido, y al estar conectada en paralelo, la forma de conectar el
campo es muy importante. El sentido de la FEM inducida por el magnetismo
remanente en el inducido, depende del sentido de rotación del inducido. El generador
no se excita si el arrollamiento de excitación está conectado de modo que el flujo se
oponga al del inducido. Por su aspecto la característica de vacío de este generador
prácticamente no se diferencia de la característica de vacío de uno de excitación
independiente.
ENSAYO EN VACIO DE GENERADOR CC EXC. SHUNT:ENSAYO EN VACIO DE GENERADOR CC EXC. SHUNT:ENSAYO EN VACIO DE GENERADOR CC EXC. SHUNT:ENSAYO EN VACIO DE GENERADOR CC EXC. SHUNT:
El esquema mecánico es el siguiente:
Una vez hechas las conexiones, y comenzada la operación de la máquina, obtuvimos
la siguiente serie de medidas, con su correspondiente gráfica:
V
A

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Observaciones:Observaciones:Observaciones:Observaciones: Al poner en funcionamiento el generador, a su velocidad normal, sin
tener el campo conectado, ya generaba una pequeña tensión. Esto es fundamental
para poder operar la máquina correctamente, pues de no tener magnetismo
remanente, la máquina no se puede operar como un generador CC Shunt. Para
lograrlo habría que conectarla como una máquina CC de Excitación independiente y
hacerla trabajar un tiempo de ese modo para que en el inducido se establezca un
pequeño flujo magnético, que es el que necesitamos para que la máquina se “cebe”,
como lo vimos en el apartado de información tecnológica anterior. Luego empezamos
a regular el reóstato de excitación, variando las posiciones. La primera parte de la
gráfica, hasta 100 mA aprox, presenta una forma de recta. Para haber obtenido
correctamente la gráfica, deberíamos haber utilizado un reóstato con más precisión. Lo
que obtuvimos con esta recta fue la línea de excitación y no la curva de imantación
prevista. De todos modos, a partir de 100 mA y hasta su valor final, con 0Ω de
resistencia de excitación, mantiene esta curva una forma muy similar a la del
Generador CC con Excitación Independiente, con la diferencia de que con esta
máquina se obtiene menos tensión para valores iguales de Iex.
Podemos comparar ambas máquinas con una pequeña tabla que muestre la Iex para
ambas máquinas y la tensión generada en cada caso. De todos modos esta diferencia
es mínima y no justifica la preferencia del Generador de Excitación Independiente por
sobre el Shunt.
Iex (igual para Ind. Y Shunt)Iex (igual para Ind. Y Shunt)Iex (igual para Ind. Y Shunt)Iex (igual para Ind. Y Shunt) Tensión Exc. Ind.Tensión Exc. Ind.Tensión Exc. Ind.Tensión Exc. Ind. Tensión ShuntTensión ShuntTensión ShuntTensión Shunt
120 mA 205V 204V
160 mA 219V 216V
200 mA 229V 226V
220 mA 234V 230V
250 mA 241V 235V
ENSAYO EN CARGA PARA GENERADOR SHUNTENSAYO EN CARGA PARA GENERADOR SHUNTENSAYO EN CARGA PARA GENERADOR SHUNTENSAYO EN CARGA PARA GENERADOR SHUNT ....
Al realizar el ensayo de esta máquina conectada a una carga de trabajo, obtenemos
la siguiente serie de mediciones, y su gráfica correspondiente:

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Observaciones:Observaciones:Observaciones:Observaciones: Al conectar el
Generador y aumentando la carga
de trabajo del mismo, notamos
como la tensión de la máquina baja
más pronunciadamente que en el
caso de la Excitación Independiente.
La tensión llega a un valor llamado
“punto crítico” (B), el cual está en
los 2,27 A para esta máquina. A
partir de ahí la tensión en los
bornes cae hasta que llega a cero,
cuando la máquina está en
cortocircuito (Z). En ese momento la
máquina tiene 0 Corriente de
Excitación y 0 Tensión generada.
Luego comenzamos a disminuir
nuevamente la carga hasta dejar la
máquina funcionando nuevamente en
vacío. Obtenemos una curva similar
a la delimitada por A-B-Z, pero
desplazada con respecto a la otra.
Esto se explica por el fenómeno de
Histéresis.
Analizando la curva de cebado
estudiada para la característica en
vacío podemos entender este
fenómeno. La Curva A E es la que
obtendríamos si no hubiera razones
para la caída de tensión. La curva A
D representa la caída por resistencia
del inducido. La curva A C
representa la reacción del inducido.
La caída de tensión debida a los
dos factores anteriores provoca la
reducción de la corriente en la
excitación. Este proceso es acumulativo, es decir que se obtiene una tensión menor si
el campo inductor se debilita, y un campo más débil es la consecuencia de un f.e.m.
inducida menor y, por lo tanto, de una tensión menor entre los terminales, que a su
vez reduce aún más el campo inductor… Llega un momento en que se dice que la
máquina está en “Cortocircuito” (Z) y deja de generar completamente.
A
B
C
D
E
Iex(A)

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4.4.4.4.6666 –––– CUARTOCUARTOCUARTOCUARTO ENSAYOENSAYOENSAYOENSAYO:::: GENERADOR CCGENERADOR CCGENERADOR CCGENERADOR CC CON EXCITACICON EXCITACICON EXCITACICON EXCITACIÓNÓNÓNÓN SERIESERIESERIESERIE :::: Como su nombre
lo indica, esta máquina tiene el inducido conectado en serie con el campo inductor.
Por ambos devanados va a pasar la misma corriente. Para que la caída de tensión en
el inducido sea mínima, el devanado inductor se fabrica con un reducido número de
vueltas de alambre, de gran sección, lo que reduce su resistencia. Otra característica
distintiva de este tipo de generadores, es que no es posible llevar a cabo su ensayo
en vacío1
, puesto que toda corriente que pase por el inductor debe pasar previamente
por el inducido, y esto no es posible al estar este
último abierto. Toda corriente entregada a la carga
debe cumplir simultáneamente con estas
condiciones: 1) Desarrollar energía útil en la carga;
2) proveer la excitación necesaria para el campo
serie de modo que se genere tensión en el
inducido; 3) debe crear un efecto desmagnetizante
de reacción de inducido. Cuando la carga es nula,
la corriente es cero. Para este ensayo vamos a
utilizar una máquina con la siguiente placa de
características:
Medimos la resistencia del inducido y nos dio10Ω
en promedio. La del inductor nos dio 10.8Ω.
ENSAYO ENENSAYO ENENSAYO ENENSAYO EN CARGA PARA GENERADOR CCCARGA PARA GENERADOR CCCARGA PARA GENERADOR CCCARGA PARA GENERADOR CC----SERIESERIESERIESERIE
El esquema de conexión para este tipo de máquina es el siguiente:
Habiendo llevado la máquina a velocidad de trabajo, aumentamos poco a poco la
carga y anotamos la lista de resultados, para luego graficar:
1
Sin embargo, se hacen ensayos de vacío para esta máquina conectándola a una fuente de excitación
independiente.

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OBSERVACIONES:OBSERVACIONES:OBSERVACIONES:OBSERVACIONES: Al ir aumentando la carga, la tensión generada aumenta rápidamente
hasta un valor de corriente de Excitación 130mA,
punto donde se estanca la tensión generada y
luego llega a un punto (180mA) en el que se
“estanca” y comienza a caer la Fem Total
generada. Detuvimos el ensayo cuando
consideramos que la caída de tensión fue
suficientemente apreciable. Basándonos en la ley
de tensiones de Kirchoff, tenemos que la tensión
total (E)(E)(E)(E) es igual a la suma de las caídas de
tensión, en el inducido (Va=Ra*Ia)(Va=Ra*Ia)(Va=Ra*Ia)(Va=Ra*Ia), en el campo
de excitación Serie (Vs=Rs*Ia)(Vs=Rs*Ia)(Vs=Rs*Ia)(Vs=Rs*Ia) y a la tensión
aportada a la carga (Vc=Rc*Ia)(Vc=Rc*Ia)(Vc=Rc*Ia)(Vc=Rc*Ia). Recordemos que
la corriente es la misma en todo el circuito. Con
el circuito cerrado, circulará una corriente Ia, y la
excitación serie creará flujo adicional que
aumentará la tensión generada (E)(E)(E)(E),,,, al mismo
tiempo el inducido desarrollará una acción
demagnetizante ((((----E’)E’)E’)E’),,,, y se producirá una caída de
tensión en el inducido y en la resistencia de
excitación serie:
-E’ + E = Ra*Ia + Rs*Ia + Rc*Ic
Por lo tanto, la tensión que aparece en los
bornes del generador serie estará estabilizada en
cierto valor que es función de la tensión neta
generada y de la caída de tensión I(Ra+Rs). La
tensión total del generador crecerá con la
corriente de carga en tanto la tensión total
crezca más rápidamente que los factores que tienden a disminuirla. Cuando ocurre
una sobrecarga, las partes del hierro del circuito magnético se saturan fuertemente, y
entonces el efecto sustractivo supera a la Fuerza Electromotriz continuamente
creciente; la tensión en los bornes comienza a disminuir.

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4.74.74.74.7 –––– EEEENSAYO DE GENERADOR COMPOUNDNSAYO DE GENERADOR COMPOUNDNSAYO DE GENERADOR COMPOUNDNSAYO DE GENERADOR COMPOUND : En este tipo de generadores cuenta
con dos fuentes de excitación: una que está en paralelo con la corriente del inducido
y la otra en serie. El devanado paralelo es
independiente de la carga, y el devanado serie
está alimentado por la corriente de carga. El
campo serie está agregado con la finalidad de
“ayudar” a la excitación paralela. Cumple con la
importante función de crear flujos adicionales al
aumentar las corrientes de carga. El inducido
entonces genera mayores tensiones y compensa
la tendencia normal de los generadores Shunt
de disminuir la tensión y la corriente generada
al ir aumentando la carga.
Con este tipo de máquina se puede hacer a la
vez una subclasificación, que depende de la
manera en la que están conectados los
devanados serie y paralelo uno con respecto al
otro. Se habla de “Compound Adicional” o “Compound Diferencial”. Esta diferencia se
puede lograr con la misma máquina y se nota con mayor claridad cuando la
utilizamos como motor. Tiene otras
clasificaciones más, a saber:
-Se puede hablar de “Compound
Largo” y “Compound corto”, que
refiere al modo en el que está
conectado un campo con respecto
al otro. Lo expresaremos mediante
un esquema a continuación para
comprenderlo mejor.
-Se puede hablar de
“Hipocompuesto”, “Normal” o
“Hipercompuesto” y refiere a la
relación entre la cantidad de espiras
del campo serie con respecto al campo paralelo, siendo el primer caso menor y ante
una sobrecarga realiza una compensación deficitaria de la tensión; en el segundo caso
el número de espiras es el mismo e iguala la tensión entre ambos devanado; y en el
tercero es mayor el número de espiras del campo serie con respecto al paralelo y se
aumenta la tensión en bornes cuando la máquina está a plena carga.
Todas estas subclasificaciones son a efectos de obtener algunos Voltios de mas o de
menos cuando la máquina realiza su trabajo, por lo que no son estudio de esta
práctica. Sí nos interesa conocer sus diferencias a nivel de Adicional o Diferencial.
Cuando la máquina se conecta en modo “Adicional” significa que el efecto del campo
magnético Serie suma su accionar al efecto del campo magnético creado por el
campo Paralelo. Cuando hablamos de “Diferencial” el efecto del campo magnético del
campo Serie se suma al del campo en Paralelo. De todos modos, al realizar el ensayo
de la máquina en vacío, el campo serie no puede ejercer ningún trabajo, como lo
habíamos visto cuando la máquina era únicamente Serie.
El primer ensayo será para determinar las características de vacío, utilizaremos una
máquina Shunt-Compound. Estudiamos su placa característica y tomamos los valores
de resistencia del inducido (21,13Ω); del campo serie (3,7Ω p/30%, 2,6Ω p/20% y
1.8Ω p/10%); y del campo Shunt (1620 Ω).
ENSAYO EN VACENSAYO EN VACENSAYO EN VACENSAYO EN VACÍOÍOÍOÍO :::: Para realizar el ensayo de característica de vacío conectamos la
máquina a un impulsor de alterna 1500 RPM, y conectamos 2 instrumentos: un
Voltímetro en paralelo a los bornes de salida de la máquina y un Amperímetro en
serie con el reóstato de Excitación.

23
ESQUEMA ELÉCTRICO ESQUEMA MECÁNICO
OBSERVACIONES:OBSERVACIONES:OBSERVACIONES:OBSERVACIONES: Al encender la
máquina, habiéndola llevado a velocidad
de régimen, sin conectar la corriente de
excitación, obtenemos un voltaje residual,
de 6V, ocasionado por el magnetismo
remanente presente en la máquina.
Luego, al conectar la corriente de
excitación, vemos como sube
rápidamente la tensión generada, para
luego ir generando proporcionalmente
menos tensión a medida que crece la
corriente de excitación. Al estar sin carga
en este caso estamos obteniendo una
gráfica casi igual a la de la obtenida
para el Generador CC-Excitación Shunt.
Las variaciones obtenidas entre esta máquina y la ensayada en este caso parten más
que nada de las características distintivas de cada máquina.
Iex(mA)

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ENSAYO EN CARGAENSAYO EN CARGAENSAYO EN CARGAENSAYO EN CARGA –––– ADICIONAL Y DIFERENCIALADICIONAL Y DIFERENCIALADICIONAL Y DIFERENCIALADICIONAL Y DIFERENCIAL
Para realizar el ensayo de esta máquina en carga, conectamos según el siguiente
esquema:
Al realizar el ensayo de esta máquina conectada a una carga de trabajo, obtenemos
una serie de mediciones y luego de detener el ensayo realizamos una nueva medición,
invirtiendo el campo serie.
V
Icarga(A)

25
Observaciones:Observaciones:Observaciones:Observaciones: Luego de iniciado el ensayo, vemos que, a medida que comienza a
aumentar la carga, rápidamente pierde tensión en los bornes de salida y bajan los
valores de corriente de Carga y de Excitación hasta llegar a niveles casi del
cortocircuito. Detenemos el ensayo, invertimos la conexión del campo serie y tomamos
una nueva serie de medidas. Con la segunda gráfica apreciamos que la caída de
tensión y corriente no es tan pronunciada como en el caso anterior, y que se
obtienen valores superiores en Corriente de carga y tensión en bornes de la máquina.
Entonces el primer ensay realizado fue considerado como “Compound Diferencial” y el
segundo ensayo como “Compound Adicional”.

26
Conclusiones:Conclusiones:Conclusiones:Conclusiones: Las prácticas realizadas en laboratorio ayudan a comprender los
fenómenos que son la base de la electrotecnia moderna. En el laboratorio pudimos
analizar las curvas de imantación, fenómenos como la saturación magnética, la
reacción del inducido y una serie importante de conceptos básicos que no sería
sencillo analizar con máquinas de corriente alterna. Mediante estas prácticas pudimos
comprender de una manera elemental el comportamiento de un bobinado girando
dentro del campo magnético producido por un electroimán, que podían o no estar
conectados entre sí; sus diversos modos de conexión y las diferencias que tales
conexiones producían en la tensión entregada por la máquina, estando o no en
presencia de carga de trabajo.
Hoy en día es poco común encontrar Generadores de Corriente Continua en
funcionamiento. La generación de corriente continua mediante máquinas de inducción
rotativas es notablemente “artificial”. No es posible obtener una tensión igual a la
entregada por un acumulador químico, ya que la tensión “continua” entregada por una
máquina CC se descompone en una suma de sucesivas sinusoides que fueron
“Cortadas” mediante un colector de delgas. Las múltiples variaciones a esta máquina
tendieron siempre a lograr una mayor estabilidad ante variaciones de la carga a la
que estaban conectados. Sin embargo, con el desarrollo del alternador y diversas
aplicaciones para lograr una transmisión más eficiente de energía, rápidamente este
tipo de máquina fue dejada de lado hasta llegar a nuestros días, en que
prácticamente no se utiliza en su función de generador. Sí se utiliza aún en su función
como motor, ya que, como lo analizamos, la misma máquina puede ser utilizada como
generador y como motor.

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