reglamento general de uso y servicio del laboratorio de electricidad, normas de seguridad, uso de herramientas e instrumentos de medicion de magnitudes electricas

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LA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA OPERANDO COMO GENERADOR Y DETERMINAR LA EFICIENCIA DEL GRUPO MOTOR-GENERADOR1. OBJETIVOAplicar la tecnologa estudiada para hacer funcionar a la mquina de corriente continua como generador, identificando cada uno de sus terminales y aplicar una carga para calcular la eficiencia del sistema.

2. FUNDAMENTO TEORICO

CARACTERISTICAS DE UN GENERADOR CON EXCITATION INDEPENDIENTEEn este tipo de generador, la corriente inductora se obtiene de una fuente de c.c. externa a la mquina. Es el tipo de excitacin ms antiguo y hoy se emplea nicamente en casos muy especiales. El esquema bsico de conexiones es el que se ve en la Figura donde se ha dispuesto de un restato en serie con el inductor para regular la corriente de excitacin.

Para determinar la curva de vaco se hace girar el rotor a velocidad constante, manteniendo desconectada la carga. La corriente de excitacin se va aumentando gradualmente desde cero hasta el valor mximo permitido, anotando simultneamente la f.e.m. generada E, que se mide con ayuda de un voltmetro.Al representar la relacin E = f () se obtiene la rama ascendente A de la curva de la Figura. Se repiten luego las medidas disminuyendo la corriente IQ hasta llegar a cero y al dibujar la curva E = f () se obtiene la rama descendente B de la Figura 6.23a. La diferencia entre ambas ramas se debe a la histresis de los polos.La curva media entre las mismas representa la caracterstica de vaco del generador de c.c. Se observa en esta curva que la maquina produce una f.e.m. ER sin corriente de excitacin ( = 0), lo cual se debe al magnetismo remanente que aparece en los polos. Si se tiene en cuenta la ecuacin (6.6), que expresa el valor de la f.e.m. generada, es evidente que para una determinada velocidad de giro, la f.e.m. es proporcional al flujo por polo, y como quiera tambin que la f.m.m. del inductor (A.v/polo) es proporcional a la corriente de excitacion, se comprueba que la forma de la caracterstica de vaco es del mismo tipo que la curva de magnetizacin de los materiales magnticos.Otro aspecto a considerar en la curva de vaco es que la f.e.m. generada resulta, de acuerdo con:

Es decir, la f.e.m. es directamente proporcional al flujo magntico que producen los polos y a la velocidad de rotacin de la mquina. Es por ello que si se considera que la velocidad de giro es diferente, por ejemplo n', la f.e.m. producida para el mismo valor del flujo ser:

Y al dividir las dos expresiones entre si resulta:

Es decir, para los mismos valores de los flujos, las f.e.m.s. son proporcionales a las velocidades de giro respectivas. Esto significa que si se conoce la curva de vaco de una mquina para una velocidad n, se puede deducir la curva de vaco a otra velocidad n' sin ms que aplicar la ecuacin En la Figura se muestra esta idea; la curva de vaco de trazo grueso est definida para la velocidad n y se ha deducido la curva de vaco para la velocidad n', de tal manera que E' = E(n'/n) para cada valor de las abscisas.Para determinar la caracterstica externa de un generador con excitacin independiente habr que conectar la carga; cerrando el interruptor y variando la misma se representara la relacin V =f(I) cuando se mantiene constante tanto la corriente de excitacin como la velocidad de giro del motor primario. En principio, si no se considera la reaccin del inducido, la f.e.m. generada E ser constante y la variacion de la tensin en bornes con la corriente del inducido vendr expresada por la relacion (6.28), es decir:

Donde I, es la intensidad del inducido y que coincide con la corriente de carga. La expresin anterior representa la ecuacin de una recta. Si se tiene en cuenta la reaccin del inducido, al desplazar las escobillas para obtener una buena conmutacin, aparece una f.m.m. desmagnetizante que acta sobre el valor de la f.e.m. engendrada y cuya magnitud puede ser no lineal con la corriente si la maquina trabaja en la zona de saturacin. En la Figura se muestra la caracterstica externa de un generador con excitacin independiente, donde pueden apreciarse cada una de las cadas anteriores.Se observa que en la zona normal de trabajo, que llega hasta la corriente asignada, la caracterstica es prcticamente lineal. Hay que hacer notar que si no se considera la reaccin del inducido por estar compensada por los polos auxiliares, hay que introducir en la resistencia R; de la ecuacin la resistencia de estos polos.

3. ELEMENTOS A UTILIZAR Multmetro Resistencias Ampermetro Motores de corriente continua.

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIONa. Reconocer e identificar los terminales de los contactores, pulsadores y de los motores.b. Elaborar el esquema de conexiones de los componentes del circuito aplicando las reglas estudiadas en la practica 2.

c. Utilizando las herramientas y materiales adecuados realizar el montaje del circuito de fuerza de instalacin del motor de corriente continua.d. Montar el circuito de control del generador, siguiendo las instrucciones e insertar una resistencia variable en circuito de excitacin, verificar la remanencia del sistema de generacin.e. Arrancar al motor de accionamiento y manteniendo su velocidad nominal constante, accionar el sistema de excitacin e incrementar la tensin de salida del generador desde 5 V hasta la tensin nominal con incremento de 5 en 5 voltios, con la informacin establecer la curva caracterstica de magnetizacin del generador.

E (V)I (mA)

10

525

1052

1584

20114

25146

30181

35222

38.2

40264

45288

50310

f. Hacer funcionar al sistema manteniendo la tensin nominal en el generador y aplicarle:I. El 20% de su carga y determinar la eficiencia del sistema.II. El 30% de su carga y determinar la eficiencia del sistema.III. El 40% de su carga y determinar la eficiencia del sistema.IV. El 50% de su carga y determinar la eficiencia del sistemaPara el circuito de carga aplicar una resistencia de 180 ohm.

A1 (A)V1 (V)P1 (W)A2 (A)V2 (V)P2 (W)n

0.714330.53037.80

0.84334.40.132.53.259.4%

.894237.380.228.65.7215.0%

0.974240.740.324.77.4118.2%

1.064244.520.420.78.2818.6%

1.164248.720.5178.517.4

1.264151.660.612.67.56

5. CUESTIONARIO5.1. Describa la importancia de la remanencia del material de los generadores de corriente continua y grafique (V-Iex) del ensayo.

5.2. Considerando la potencia total de entrada graficar la eficiencia del sistema y estimar cuando se consigue la mejor eficiencia del conjunto. Eje vertical eficiencia y eje horizontal la carga.

Se consigue la mayor eficiencia del sistema al aplicarle el 40% de la carga

5.3. Siguiendo las normas del cdigo elctrico nacional elabore el diagrama completo del sistema trabajado.Diagrama de fuerza

5.4. Si se tendra que implementar un sistema de frenado elctrico en el circuito del motor, Cmo lo implementara? Describir y detallar el circuito propuesto.En ciertas aplicaciones es necesario parar el motor muy rpidamente, especialmente si el proceso requiere de continuos intervenciones de velocidad. Para esto, en lugar de utilizar frenos mecnicos, se puede aprovechar de las mismas fuerzas magnticas que se oponen al movimiento de un conductor situado en el campo magntico. Este es justamente el caso del motor cuando se le desconecta de pared poniendo su armadura en cortocircuito y manteniendo conectada su excitacin. En realidad de esa manera el motor est funcionando como un generador y como no tiene una maquina prima que lo accione se parara rpidamente por efecto del par resistente. Para acelerar ms todava el frenado, se acostumbra conectar el motor a una resistencia en la que se disipa rpidamente la energa cintica de la maquina bajo forma de calor.

6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES se debe tener especial cuidado al momento del montaje del sistema generador motor ya que una mala polarizacin de las bobinas de armadura y de campo puede resultar en una mala lectura de la mquina y por tanto en un ensayo intil. Se recomienda implementar en el laboratorio un nico sistema generador motor exclusivo para este tipo de ensayo, para evitar las perdidas debido al mal montaje del circuito. El frenado elctrico es una manera muy segura de frenar un motor en situaciones de inversin de giro o para vehculos convencionales ya que el tiempo de accin es muy superior al frenado mecnico y no produce desgaste por friccin. la eficiencia de un sistema generador motor depende de muchos factores como las perdidas mecnicas o las perdidas por joule, las perdidas en la transmisin del movimiento, etc. Es por ello que este valor tiene un gran rango de variacin en el experimento realizado en el laboratorio. La curva de magnetizacin del generador se obtiene excitando independientemente a la mquina y manteniendo su velocidad constante y realizando las mediciones de tensin y corriente. Existiendo un tramo lineal denominado la lnea de entrehierro y un tramo curvo producido por la saturacin del material magntico.

7. BIBLIOGRAFIA Instrumentos y mediciones.Dra. Mara de los Dolores Ayala Velzquez Contactores y relevadores Manual de asignatura Universidad Tecnolgica de Puebla Manual de interpretacin del cdigo nacional de electricidad. Ministerio de energa y minas Maquinas Elctricas 2. Biela Bianchi. Maquinas elctricas Jess Fraile Mora Maquinas-Electricas-6a-Ed-Fitzgerlad www.wikipedia.org/

LABORATORIO DE MAQUIAS ELECTRICAS 29