laboratorio de maquinas eléctricas

Fabian Alejandro Saavedra Balderas
Jesús Diego Alberto Ramírez Núñez M. C. Guillermo Tapia Tinoco
Instituto Tecnológico Superior de Irapuato
Maquinas Eléctricas




PRACTICA 4 GENERADOR DE CD EN DERIVACIÓN
INTRODUCCION
Los generadores DC son máquinas de corriente continua utilizadas como generadores. Existen cinco tipos principales de generadores DC, clasificados de acuerdo con la manera de producir su flujo de campo:
Generador de excitación separada
Generador en derivación
Generador en serie
Generador compuesto acumulativo
Generador compuesto diferencial
Los generadores son comparados por sus voltajes, potencias nominales, eficiencias y regulaciones de voltaje. Todos los generadores están accionados por una fuente de potencia mecánica denominada motor primario del generador. Un motor primario para un generador DC puede ser una turbina de vapor, un motor diesel o también un motor eléctrico.
PARTE 1. Generador de CD de característica en vacío
EQUIPO NECESARIO
CANTIDAD
DESCRIPCION
NO. DE CATALOGO
1
Máquina de CD de imán permanente
EM-3330-1A
1
Máquina CD de devanado en paralelo
EM-3330-1D

o Máquina CD multiuso
EM-3330-1B
1
Módulo de fuente de alimentación CD
EM-3310-1A
1
Módulo de fuente de alimentación trifásica
EM-3310-1B
1
Módulo de interruptor de protección de limitación de corriente de 3 polos
EM-3310-2A
1
Regulador de campo de generador CD
EM-3310-4D
3
Medidor DCA digital
EM-3310-3A
2
Medidor DCV digital
EM-3310-3B
1
Medidor RPM digital
EM-3310-3G

o Unidad de freno de potencia magnética
EM-3320-1A

Controlador de freno
EM-3320-1N
2
Acople
EM-3390-2A
2
Protector de acople
EM-3390-2B
1
Protector de eje
EM-3390-2C
1
Juego de puntas de conexión
EM-3390-3A
1
Juego de puentes de seguridad
EM-3390-4A

Figura 1 Diagrama de circuito para la prueba de característica de vacío

PROCEDIMIENTO
Coloque la máquina CD de imán permanente (máquina motriz), la máquina CD de devanado en paralelo y el medidor RPM digital en la mesa de trabajo. Acople mecánicamente la máquina CD de imán permanente a la máquina de CD de devanado paralelo y el medidor RPM digital usando los acoples. Revise que las bases de las maquinas estén fijamente enroscadas usando los tornillos delta. Instale los protectores de acople y el protector de eje.
Construya el circuito de acuerdo al diagrama de la Figura 1
Gire lentamente la V.adj en el módulo de fuente de alimentación CD tal que el motor gire a una velocidad nominal de 2000 rpm. Mantenga esta velocidad a lo largo del ejercicio.
Nota: La corriente del motor no debe exceder 130% del valor nominal ( )
Gire la perilla en el regulador de campo del generador CD para obtener una corriente de campo . Anote los valores de la corriente de campo y la tensión de salida del generador en la Tabla 1.
Repita el paso 4 para los valores de listados en la Tabla 1.
RESULTADOS EXPERIMENTALES

Figura 2 Construcción del Generador con característica en Vacío

Figura 3 Acople del motor de imanes permanentes con el Generador con devanado en paralelo

En la Tabla 1 se muestra los resultados experimentales cuando la velocidad permanece constante para distintos valores en aumento de la corriente de campo, de esta manera se obtiene un aumento en el voltaje del generador como se muestra a continuación.
VELOCIDAD
VOLTAJE APLICADO
VOLTAJE DEL GENERADOR
CORRIENTE DE ARMADURA DEL MOTOR
CORRIENTE DE CAMPO
CORRIENTE DE ARMADURA DEL GENERADOR
2000.4
134
23
0.4
0.01
0.01
2000.4
134
61
0.41
0.02
0.02
1999.8
134
75
0.42
0.03
0.03
2001.6
135
108
0.45
0.04
0.04
1999.8
135
116
0.46
0.05
0.05
2001.6
135
142
0.5
0.06
0.06
2001
135
147
0.51
0.07
0.07
1998.6
135
159
0.55
0.08
0.08
1999.8
135
169
0.58
0.09
0.09
1999.2
135
182
0.63
0.1
0.1
2001.6
136
186
0.65
0.11
0.11
2000.4
136
199
0.73
0.12
0.12
1999.2
136
201
0.75
0.13
0.13
2002.2
137
209
0.82
0.14
0.14
2000.4
137
211
0.84
0.15
0.15
Tabla 1 Valores medidos de
En la Figura 4 se observa la curva de magnetización con característica en vacío en sus terminales

Figura 4 Curva de Magnetización
CONCLUSIONES
Al regular la resistencia de campo del generador en derivación podemos controlar la corriente de campo que circula por él, y de esta manera variar el flujo existe en el generador. Cuando hay una variación en el flujo magnético en el generador, el voltaje en el inducido varía de manera directamente proporcional tal como lo muestra la Tabla 1.
Con forme se aumenta la corriente de campo se aumenta el voltaje generado, pero al seguir aumentando la corriente el voltaje no aumentara infinitamente pues el material ferromagnético tiene un punto de saturación que limita la cantidad de flujo que circula por él y de esta manera limita el voltaje que se puede generar.






PARTE 2. GENERADOR DE CD EN DERIVACION CARACTERÍSTICAS A LA CARGA
EQUIPO NECESARIO
CANTIDAD
DESCRIPCION
NO. DE CATALOGO
1
Máquina de CD de imán permanente
EM-3330-1A
1
Máquina CD de devanado en paralelo
EM-3330-1D

o Máquina CD multiuso
EM-3330-1B
1
Módulo de fuente de alimentación CD
EM-3310-1A
1
Módulo de fuente de alimentación trifásica
EM-3310-1B
1
Módulo de interruptor de protección de limitación de corriente de 3 polos
EM-3310-2A
1
Regulador de campo de generador CD
EM-3310-4D
1
Resistencia de carga del generador CD
EM-3310-4H
3
Medidor DCA digital
EM-3310-3A
2
Medidor DCV digital
EM-3310-3B
1
Medidor RPM digital
EM-3310-3G

o Unidad de freno de potencia magnética
EM-3320-1A

Controlador de freno
EM-3320-1N
2
Acople
EM-3390-2A
2
Protector de acople
EM-3390-2B
1
Protector de eje
EM-3390-2C
1
Juego de puntas de conexión
EM-3390-3A
1
Juego de puentes de seguridad
EM-3390-4A

Figura 5 Diagrama para la prueba de característica de la carga
PROCEDIMIENTO
Coloque la máquina CD de imán permanente (máquina motriz), la máquina CD de devanado en paralelo, el medidor RPM digital en la mesa de laboratorio. Acople mecánicamente la máquina CD de imán permanente a la máquina CD de devanado en paralelo y el medidor RPM digital usando los acoples. Revise que las bases de las máquinas estén fijamente enroscadas usando los tornillos delta. Instale los protectores de acople y el protector de eje.
Construya el circuito de acuerdo con el diagrama del circuito de la Figura 5.
En el módulo de fuente de alimentación CD, gire lentamente la perilla V.adj tal que el motor gire a la velocidad nominal de 2000 rpm. Mantenga esta velocidad a lo largo de este ejercicio.
Nota: La corriente del motor no debe excederse de 130% del valor nominal ()
En el regulador de campo del generador CD, gire la perilla para obtener una corriente de campo de . En la resistencia de carga del generador CD, gire la perilla para obtener una corriente de armadura de . Anote la corriente de armadura , la corriente de campo y la tensión de salida del generador en la Tabla 2. Calcule la corriente de salida del generador y la potencia de salida del generador
Repita el paso 4 para los valores de listados en la Tabla 2.
Usando los resultados de la Tabla 2, trace la curva de vs
Usando los resultados de la Tabla 2, trace la curva de vs
RESULTADOS EXPERIMENTALES
RPM
VOLTAJE DEL MOTOR PRIMARIO
VOLTAJE GENERADO
CORRIENTE DEL MOTOR PRIMARIO
CORRIENTE DE ARMADURA
CORRIENTE DE LA CARGA
CORRIENTE DE CAMPO
POTENCIA DEMANDADA
POTENCIA DEL MOTOR
2002.2
138
177
0.89
0.3
0.2
0.1
35.4
122.82
1998.6
139
175
1.04
0.4
0.3
0.1
52.5
144.56
2000.4
140
172
1.19
0.5
0.4
0.1
68.8
166.6
2001
142
168
1.33
0.6
0.5
0.1
84
188.86
1999.8
142
166
1.48
0.7
0.6
0.1
99.6
210.16
2001.6
143
166
1.61
0.8
0.7
0.1
116.2
230.23
2000.4
144
164
1.75
0.9
0.8
0.1
131.2
252
2001
144
161
1.87
1
0.9
0.1
144.9
269.28
1999.8
145
158
2.04
1.1
1
0.1
158
295.8
1999.8
146
154
2.14
1.2
1.1
0.1
169.4
312.44
Tabla 2 Valores medidos de , y
En la presente tabla se muestra las relaciones de cambio cuando se demanda más corriente en la carga manteniendo una velocidad constante ω, y un flujo constante φ





Figura 6 Acople del motor de imanes permanentes con el Generador con devanado en paralelo con característica a la carga

Figura 7 Curva del voltaje generado vs corriente de armadura
En la Figura 7 se muestra el comportamiento del generador conforme se aumenta la corriente de carga, y a mantener una corriente de campo constante, la corriente de armadura se eleva, provocando una mayor caída de tensión en los terminales del generador.

Figura 8 Curva potencia demandada vs Corriente de armadura.
En la Figura 8 se muestra el aumento de la potencia que demanda el generador al motor primario ya que la corriente de armadura crece y por ende el torque tiende a aumentar como se indica con la Ecuación 1
1
Entonces, al aumentar el torque demandado por el generador, el motor primario tiene que aumentar su torque inducido para igualar el torque del generador. Para aumentar el torque inducido del motor, a este se le exige una mayor potencia.

CONCLUSIONES
Al tener como constantes la corriente de campo y los rpm nos indica un flujo constante en el campo por lo que se tiene un voltaje inducido constante.
Con forme se disminuye la resistencia de carga, la corriente de carga aumenta por lo que la corriente de armadura aumenta. Como el voltaje inducido es constante pero la corriente demandada va en incremento y, debido a la resistencia interna, la caída de tensión aumenta de esta manera, el voltaje en terminales es cada vez menor, como se muestra en la Figura 7.
Simultáneamente, conforme se aumenta la corriente de armadura, el generador demanda una mayor potencia mecánica al motor primario, tal como se observa en la Figura 8.






Corriente de armadura


Potencia demandada



Corriente de armadura


Voltaje en terminales




Corriente de Campo


Voltaje Generado