Máquinas Eléctricas II LABORATORIO No. 5 Implementar un

Máquinas Eléctricas II
LABORATORIO
No. 5
Nivel:
Facultad de Estudios Tecnológicos.
Departamento:
Eléctrica.
Materia:
Maquinas Eléctricas II.
Docente de Laboratorio: Ing. Wilfredo Monroy.
Lugar de Ejecución:
Laboratorio
de
Maquinas
Eléctricas,
Edificio
4
(CITT).
Tiempo de Ejecución:
2 horas.
Guía de Laboratorio No.5
TITULO: “El Generador DC Shunt”.
I. OBJETIVOS
-
Implementar un sistema de generación de C.C. con generadores de excitación
separada para un arreglo shunt.
Determinar las características de operación en vacío del generador autoexcitado y
excitación independiente.
Determinar la dependencia de Ea=Vt con respecto a If del circuito de campo.
Determine la dependencia de Ea=VT con respecto de la velocidad, en rpm, de la
máquina.
Determine la dependencia del voltaje VT con respecto a la velocidad del generador,
en rpm.
II. INTRODUCCIÓN
Un generador en conexión shunt es aquel el cual su bobinado de campo esta
conectado en paralelo con la armadura.
El generador en derivación de c.c. es un generador que suministra su propia corriente
de excitación mediante la conexión directa sobre los terminales de la máquina.
Al comparar con el generador de excitación independiente, el generador shunt no
requiere fuente adicional para alimentar su excitación.
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El Generador DC Shunt
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No. 5
La formación de voltaje en un generador de c.c. depende de la presencia de un
flujo residual de los polos. De esta forma la máquina al comenzar a girar por primera
vez, inducirá en la armadura el voltaje de generación dado por:
Ea =kφω
El voltaje que aparece en los terminales del generador al inicio es de unos pocos
voltios, pero cuando observamos el voltaje terminal se produce una corriente que fluye
en la bobina de campo del generador (If = Vt/Rf). Esta corriente origina una fuerza
magnetomotriz que incrementa el flujo en los polos. Un aumento de flujo origina un
aumento de Ea según Ea = kφω , lo que a su vez origina un aumento en el voltaje
terminal.
De esta manera, el voltaje terminal del generador se irá incrementando hasta
llegar a un punto en el cual el nivel del voltaje se mantendrá casi constante. Este es el
llamado punto de saturación del generador, por más que se incrementen las
condiciones de generación, el nivel se mantendrá estable según las características
nominales de la máquina.
III. MATERIALES Y EQUIPO
CANTIDAD
1
1
1
2
2
1
1
1
2
X
X
DESCRIPCION
Motor compuesto
Motor C.C. shunt (primotor)
Acople
Cubierta de eje
Cubierta de fin de eje
Carga resistiva
Starter SO3213-6B como carga resistiva
Tacogenerador
Medidores RMS
Cables
Clavijas de tipo H
IV. PROCEDIMIENTO
PARTE I.
Generador Autoexcitado.
1. Implemente el sistema primotor generador que se muestra en la figura 1.
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El Generador DC Shunt
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Figura 1. Sistema de Generación Autoexcitado.
2. La conexión eléctrica del generador se muestra en la figura 2.
Figura 2. Conexión generador autoexcitado (generador shunt).
3. Ajuste el Starter regulador de campo como carga resistiva aproximadamente al
10% de su valor de resistivo.
4. Cierre el interruptor para energizar el sistema.
5. Aplique voltaje Vdc al primotor ajustando su velocidad hasta 2000 Rpm.
6. Anote los valores de voltaje generado, según el valor resistivo sugerido para
cada caso, completando la tabla 1, y teniendo cuidado de no llegar al 0% ni al
100% del valor de la carga resistiva. Esto con el fin de evitar dejar un
cortocircuito como carga eléctrica (0 ohmios).
7. Deberá medir el voltaje en la carga (Vc), y además, la corriente total en la carga.
8. Nota: Nótese que el voltaje es proporcional a la velocidad del primotor; además,
observe que a mayor resistencia de carga habrá una mayor caída de voltaje a la
salida del generador.
R%
10%
Vc (V)
Itotal (Amp)
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Tabla 1.
PARTE II.
Generador Excitación Separada.
1. Sin desconectar el promotor, y sólo haciendo cambios en la parte de la
generación, proceda a conectar el generador excitación separada, tal y como se
muestra en la figura 3.
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Figura 3. Conexión generador excitación separada.
2. En este caso no se conectará carga eléctrica a la salida del generador. Las
mediciones se harán en vacío.
3. Para un valor de If igual a la mitad del valor nominal, constante, determine la
dependencia de Ea=Vt con respecto de la velocidad, en rpm, de la máquina.
Complete la tabla 2.
Velocidad (Rpm)
If (Amp)
0
200
400
600
800 1000 1200
If= 1/2 Inominal
1400
1600
1800
2000
Vt (V)
Tabla 2.
4. Para un valor constante de velocidad de 2000 rpm, determine la dependencia de
Ea=Vt con respecto a la If de la máquina. Complete la tabla 2, esto para diez
valores de corriente de campo If, de tal manera de no sobrepasar la corriente
nominal de la máquina.
If (Amp)
Velocidad (Rpm)
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10 0.12
2000 rpm
0.14
0.18
0.20
Vt (V)
Tabla 3.
5. Determine el efecto de operar la máquina en sentido de rotación horario como el
antihorario sin cambiar ninguna conexión del generador.
6. Conecte una carga a la salida del generador, para aproximadamente 100 Vdc en
vacío. Puede utilizar una carga de aproximadamente 200 ohmios.
7. Utilizando un osciloscopio, verifique la señal a la salida del generador. Dibuje la
señal observada.
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V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
1.
Explique cómo se comporta el voltaje a la salida del generador, a medida aumenta el
valor de la resistencia de carga (tabla 1).
2. Dibuje en un mismo plano las gráficas de Vc e Itotal en función de la resistencia
de carga (tabla 1).
3. Dibuje la gráfica de Vt en función de la velocidad (tabla 2). Explique la tendencia
de la gráfica.
4. Dibuje la gráfica de Vt en función de la corriente de campo (tabla 2). Explique la
tendencia de la gráfica.
5. Explique las diferencias entre los dos tipos de generadores estudiados durante la
práctica.
6. Presente las gráficas de las señales de generación observadas con el
osciloscopio.
VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA
•
•
•
Investigue porqué un generador autoexcitado no se conecta a la fuente de
alimentación.
Investigue las causas posibles de una ausencia de generación a la salida de las
terminales del generador.
Investigue si el voltaje de salida de un generador Vdc es completamente DC puro
o si tiene rizado. Explique.
VII. BIBLIOGRAFÍA
•
Stephen J. Chapman,"Fundamentos de Máquinas Eléctricas"
Editorial McGraw Hill.
•
Michael Liwschitz Garik / Clyde C. Whipple "Máquinas de Corriente Alterna."
Editoriales CECSA.
•
Vincent del Toro "Dispositivos Electromecánicos de Conversión de
Energía".
VIII. ANEXOS
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