Sistema didáctico en electromecánica de 0,2 kW asistido - Lab-Volt

AB
Electrotecnia
0,2 kW
SISTEMA DIDÁCTICO EN
ELECTROMECÁNICA DE 0,2 kW
ASISTIDO POR COMPUTADORA,
MODELO 8006
Sistema mostrado con la computadora opcional
DESCRIPCIÓN GENERAL
El Sistema didáctico en electromecánica de 0,2 kW
asistido por computadora, modelo 8006, de Lab-Volt, es
un moderno programa modular que representa un
enfoque actualizado para la enseñanza de la
electrotecnia, brindando nuevas oportunidades para las
observaciones en laboratorio. El programa incorpora
diferentes técnicas utilizadas en la industria para la
generación y utilización de la energía eléctrica. El
material pedagógico abarca los circuitos de potencia, los
transformadores y las máquinas cc/ca comunes y está
contenido en dos manuales del estudiante.
Este programa ha sido desarrollado por educadores
con el fin de satisfacer las exigencias pedagógicas
relacionadas con las aplicaciones industriales de la
electrotecnia y, a su vez, para cumplir una variedad de
objetivos didácticos, como se muestra a continuación:
• El sistema se diseñó para lograr un equipamiento
pedagógico de baja potencia (0,2 kW o 1/4 hp) que
permite a los estudiantes comprender y operar de
manera segura los componentes de tipo industrial.
•
•
La atención especial puesta en los detalles de
ingeniería, asegura que los resultados de laboratorio
sean fáciles de comprender y que los valores
experimentales se puedan observar y explicar
fácilmente. Cuando esos valores se aplican en las
fórmulas, se obtienen resultados que responden a
las leyes eléctricas en lugar de contradecirlas, debido
a las tolerancias operacionales que el sistema
permite.
Debido a las características modulares del programa,
el material pedagógico ofrece a los profesores una
flexibilidad completa en cuanto a la selección y
adaptación de los cursos y experimentos con el fin
de satisfacer las necesidades específicas del
estudiante y los objetivos de enseñanza.
(732) 938-2000 / 800-LAB-VOLT, FAX: (732) 774-8573, E-MAIL: [email protected]
(418) 849-1000 / 800-LAB-VOLT, FAX: (418) 849-1666, E-MAIL: [email protected]
INTERNET: http://www.labvolt.com
SISTEMA DIDÁCTICO EN ELECTROMECÁNICA DE 0,2 kW ASISTIDO POR COMPUTADORA
MODELO 8006
Instrumentos de medición
Todas las mediciones se realizan utilizando el software
Adquisición de datos y de control para los Sistemas
electromecánicos (LVDAC-EMS). Este moderno y versátil
sistema se basa en una interfaz que actúa como aislador
eléctrico y que realiza la adquisición de datos. La interfaz
se conecta a una computadora personal (vía un puerto
USB 1.1 o 2.0), que ejecuta el software LVDAC-EMS.
El software LVDAC-EMS consiste en un conjunto de
instrumentos convencionales y especializados que
aparecen como ventanas en la pantalla de la
computadora. El software utiliza los datos adquiridos que
provienen de la interfaz para calcular los valores de
parámetros tales como tensión, corriente, potencia
eléctrica (aparente, activa y reactiva), factor de potencia,
energía, rendimiento, impedancia compleja, frecuencia,
velocidad, par, potencia mecánica, etc.
Utilizando una ventana de medición, es posible
visualizar simultáneamente hasta 18 parámetros. Estos
valores se pueden grabar en una tabla de datos y luego
utilizarlos para obtener gráficas en pantalla. Las tablas
de datos se pueden exportar a una hoja electrónica de
cálculos (como Microsoft® Excel) para su análisis
posterior.
Además, el software LVDAC-EMS incluye otros tres
instrumentos (ventanas) que permiten la observación y
el análisis de diferentes parámetros: un osciloscopio de
ocho canales, un analizador de fasores y un analizador
de armónicos.
Material pedagógico
Los manuales de laboratorio guían a los estudiantes paso
a paso a través de los experimentos y proveen el
encuadre teórico necesario para que logren los objetivos
educacionales fijados. Estos manuales están
estructurados en un formato Unidad-Ejercicio. Cada
ejercicio aborda el tema desde un punto de vista teórico
y utiliza un enfoque práctico para el estudio de la
electrotecnia. Los estudiantes son guiados paso a paso
a través del procedimiento de cada ejercicio para
reafirmar la teoría y conceptos presentados en la sección
Principios. Cada ejercicio se completa con una
conclusión y un conjunto de preguntas de revisión. Una
evaluación de la unidad, compuesta de 10 preguntas,
ayuda a evaluar los conocimientos adquiridos por el
estudiante después de completar cada unidad del
manual. La flexibilidad de este sistema permite a los
estudiantes hacer uso de su propia iniciativa durante las
clases de laboratorio. Bajo la supervisión de un profesor,
los estudiantes pueden lograr las competencias
necesarias para ingresar al mercado de trabajo.
Módulos
La concepción modular del sistema permite a los
profesores comenzar sus clases de laboratorio del
sistema EMS con el material pedagógico y el equipo de
base para luego ir adicionando nuevos módulos sobre
la marcha sin necesidad de duplicar el equipamiento.
Todos los módulos, construidos en acero resistente, se
pueden introducir dentro de los puestos de trabajo
estándares (móviles o instalados sobre una mesa). Los
símbolos y diagramas específicos de cada módulo están
claramente serigrafiados sobre los paneles frontales. Las
tomas estándares de seguridad de 4 mm, codificadas por
color, se utilizan para interconectar todos los
componentes del sistema.
Fuente de alimentación
Cada puesto de trabajo cuenta con su propia fuente de
alimentación, la que brinda un control total de los
suministros de energía necesarios. Esto permite que los
estudiantes aprovechen al máximo todo el equipo de
laboratorio, reduciendo los riesgos de interferencia con
otros experimentos que se realizan al mismo tiempo. La
fuente de alimentación suministra todas las
alimentaciones de corriente alternada y continua
requeridas en cada estación.
Puesto de trabajo
El Puesto de trabajo, modelo 8134, cuenta con el espacio
necesario para instalar seis módulos de altura estándar
y tres de altura media, o quince de altura media. El
Puesto de trabajo móvil, modelo 8110, tiene una
capacidad equivalente para la instalación de módulos,
cuenta con un gabinete de almacenamiento general y
una superficie de trabajo extraible, cuya altura es la de
una mesa o escritorio estándar, y está equipado con
cuatro ruedas que pueden pivotear. Las guías de acero
inoxidable permiten deslizar los módulos hasta su
posición final, en la que un mecanismo de bloqueo los
inmoviliza en su sitio. Las palancas de desbloqueo,
ubicadas en la parte delantera de los módulos, permiten
retirarlos fácilmente del puesto de trabajo. Además, se
cuenta con dispositivos de cierre de seguridad para evitar
que los estudiantes retiren los módulos del puesto de
trabajo durante la realización de los ejercicios de
laboratorio.
Almacenamiento
Cuando los módulos no están en uso, se pueden colocar
en un Armario de almacenamiento, modelo 8150, que se
vende en opción.
Máquinas
Todas las máquinas están montadas en módulos de
altura estándar que cuentan con un panel frontal de
plástico transparente fijado con una bisagra tipo piano
chapada en cromo. El panel frontal se puede bajar para
acceder a la máquina y cuando se cierra, queda
asegurado mediante dos sujetadores de cierre rápido.
Cada módulo de máquina cuenta con un dispositivo de
cierre de seguridad que evita que los estudiantes bajen
el panel frontal durante la realización de los ejercicios de
laboratorio.
Las cubiertas delantera y trasera de todas las
máquinas cuentan con aberturas para poder visualizar
la construcción interna y observar la máquina durante su
operación. Los componentes montados al exterior, como
los interruptores centrífugos, condensadores, escobillas,
anillos colectores y conmutadores, además de los rotores
jaula de ardilla y bobinados a la vista, permiten a los
estudiantes determinar claramente la función de cada
componente y caracterizar las bobinas en función de su
posición relativa, del número de espiras y del diámetro
de su bobinado.
Uno de los extremos del eje de cada máquina es
cóncavo y tiene una ranura para facilitar el uso de
tacómetros, frenos electromagnéticos o interruptores por
contracorriente. Una polea ranurada, montada sobre el
eje de cada máquina, permite acoplarla mecánicamente
a otra utilizando una correa dentada antideslizante. La
tensión de la correa se logra por medio de dos
rodamientos de bola unidos por un resorte y montados
sobre el módulo de cada máquina.
Cargas eléctricas
Las cargas resistiva, inductiva y capacitiva se encuentran
alojadas en módulos separados de altura media y están
diseñadas para que el valor numérico de sus
impedancias sea el mismo para los tres tipos de carga.
Los tres módulos cuentan con conmutadores que
permiten variar la impedancia de carga por incrementos
unitarios, lo cual simplifica los cálculos durante el proceso
de aprendizaje.
Carga mecánica
El Dinamómetro/Fuente de alimentación de cuatro
cuadrantes, modelo 8960, es un motor cc de imán
permanente que puede funcionar como un motor de
impulsión de servicio continuo o como un dinamómetro.
Un circuito de control incorporado permite que la carga
mecánica de todas las máquinas de 0,2 kW de Lab-Volt,
alcance las condiciones de desenganche y calado. Un
visualizador digital indica la velocidad o el par. También
se dispone de dos señales de salida analógicas de baja
tensión, proporcionales a la velocidad y al par, y una
señal de salida digital codificadora del eje.
Cables de conexión
La interconexión de los diferentes componentes del
sistema se realiza utilizando cables de conexión flexibles
aislados en PVC, con fichas de seguridad tipo banana
de 4 mm en los extremos. Estos cables permiten la
conexión segura de los componentes eliminando los
riesgos de choques eléctricos debido a que las partes
bajo tensión de sus conectores están protegidas y
aisladas para evitar tocarlas accidentalmente. Los cables
vienen en tres largos diferentes, cada uno identificado
con un color particular. Es posible fijar un portacables en
la parte lateral del puesto de trabajo para guardar los
cables a la vista.
SISTEMA DIDÁCTICO EN ELECTROMECÁNICA DE 0,2 kW ASISTIDO POR COMPUTADORA
MODELO 8006
ÍNDICE DE LOS MANUALES DEL ESTUDIANTE
Circuitos de potencia y transformadores
(30328-02)
Fundamentos de Electrotecnia
– Tensión, corriente, ley de Ohm
– Resistencia equivalente
– Potencia en circuitos cc
– Circuitos serie y paralelo
C Corriente alterna
– Onda seno
– Ángulo de fase
– Potencia instantánea
C Condensadores en los circuitos ca
– Reactancia capacitiva
– Capacitancia equivalente
– Desfasaje capacitivo y potencia reactiva
C Inductores en los circuitos ca
– Reactancia inductiva
– Inductancia equivalente
– Desfasaje inductivo y potencia reactiva
C Potencia, fasores e impedancia en los
circuitos ca
– Potencia en circuitos ca
– Vectores y fasores en circuitos ca serie
– Vectores y fasores en circuitos ca paralelo
– Impedancia
C Circuitos trifásicos
– Circuitos trifásicos equilibrados
– Medición de potencia trifásica
– Secuencia de fases
C Transformadores monofásicos
– Relaciones de tensiones y corrientes
– Polaridad del transformador
– Regulación del transformador
C Conexiones especiales del transformador
– Autotransformadores
– Transformadores en paralelo
– Transformadores de distribución
C Transformadores trifásicos
– Conexiones de los transformadores trifásicos
– Relaciones de tensiones y corrientes
– Conexión triángulo abierto
Motores y generadores cc/ca (30329-00)
C Fundamentos de las máquinas rotatorias
– Funcionamiento del motor de impulsión y del
dinamómetro
– Potencia, pérdidas y rendimiento de un motor
C Motores y generadores cc
– Motor cc con excitación independiente
– Motores cc con excitación independiente, serie,
shunt y compound
– Generadores cc con excitación independiente,
shunt y compound
C Características especiales de los motores cc
– Reacción de armadura y efecto de saturación
– El motor universal
C Motores ca de inducción
– El motor de inducción jaula de ardilla trifásico
– El freno por corrientes de Foucault y el generador
asincrónico
– Efecto de la tensión en las características de los
motores de inducción
– Motores de inducción monofásicos
C Motores sincrónicos
– El motor sincrónico trifásico
– Par de desenganche del motor sincrónico
C Generadores sincrónicos trifásicos
(Alternadores)
– Funcionamiento del generador sincrónico en vacío
– Características de la regulación de la tensión
– Regulación de la tensión y la frecuencia
– Sincronización del generador
EQUIPAMIENTO PARA EL MODELO 8006-00
NÚMERO DE MODELO1
DESCRIPCIÓN
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Puesto de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8134-20
Motor/generador cc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8211-00
Motor de inducción jaula de ardilla de cuatro polos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8221-00
Motor/alternador sincrónico trifásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8241-00
Motor con arranque por condensador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8251-00
Motor universal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8254-00
Carga resistiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8311-00
Carga inductiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8321-00
Carga capacitiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8331-00
Transformador monofásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8341-00
Transformador trifásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8348-00
Módulo de sincronización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8621-00
Fuente de alimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8821-20
Correa dentada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8942-00
Cables de conexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8951-00
Dinamómetro/Fuente de alimentación de cuatro cuadrantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8960-B0
Interfaz de adquisición de datos y de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9063-B0
Circuitos de potencia y transformadores (manual del estudiante) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30328-00
Sistema Electromecánico (EMS) de 0,2 kW (guía del profesor) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30328-10
Motores y generadores cc/ca (manual del estudiante) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30329-00
EQUIPAMIENTO OPCIONAL
DESCRIPCIÓN
NÚMERO DE MODELO
Puesto de trabajo móvil (puede remplazar el modelo 8134) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8110-20
Armario de almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8150-10
Módulo vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8160-00
Medio módulo vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8161-00
Tacómetro digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8920-40
Captador de velocidad / Tacómetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8931-00
Multímetro analógico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8946-00
Multímetro digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8946-10
Electrical Machines, Drives, and Power Systems, T. Wildi (libro de texto) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17708-00
Manuales en CD-ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30328-A0
EQUIPAMIENTO ADICIONAL PARA REALIZAR LOS EJERCICIOS DE LOS MANUALES
DESCRIPCIÓN
1
Computadora personal
NÚMERO DE MODELO
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8990-00
1
Los números de modelos presentados se aplican a la versión inglesa de 120 V. Otras versiones están disponibles. Consulte la sección Números para los pedidos.
2
Consulte la sección Computadora personal requerida si desea utilizar su propia computadora.
SISTEMA DIDÁCTICO EN ELECTROMECÁNICA DE 0,2 kW ASISTIDO POR COMPUTADORA
MODELO 8006
ESPECIFICACIONES
Modelo 8006 – Sistema didáctico en electromecánica de 0,2 kW asistido por computadora
Alimentación
Características 20 A, trifásica, 5 cables, conexión en estrella (Y), incluyendo neutro y
tierra
Potencia nominal 500 VA (cada sistema)
Características físicas
Espacio requerido 5 m2 (54 pies cuadrados)
Dimensiones del módulo
308 x 286 x 419 mm (12,1 x 11,3 x 16,5 pulg.)
de altura estándar (Al x An x P)
Dimensiones del módulo
154 x 286 x 419 mm (6,1 x 11,3 x 16,5 pulg.)
de altura media (Al x An x P)
Peso neto 214 kg (471 lb)
COMPUTADORA PERSONAL REQUERIDA
Se requiere una computadora personal con puerto USB 1.1 o 2.0, que ejecute uno de los siguientes sistemas
operativos: Windows® XP, Windows® Vista (sólo la versión de 32 bits) o Windows® 7.
NÚMEROS PARA LOS PEDIDOS
120/208 V – 60 Hz
220/380 V – 50 Hz
INGLÉS
FRANCÉS
ESPAÑOL
INGLÉS
FRANCÉS
ESPAÑOL
INGLÉS
8006-10
8110-20
8134-20
8150-10
8160-00
8161-00
8211-00
8221-00
8241-00
8251-00
8254-00
8311-00
8321-00
8331-00
8341-00
8348-00
8621-00
8631-00
8821-20
8920-40
8931-00
8942-00
8946-00
8946-10
8951-00
8960-B0
8990-00
9063-B0
17708-00
30328-00
30328-10
30329-00
8006-11
8110-20
8134-20
8150-10
8160-00
8161-00
8211-01
8221-01
8241-01
8251-01
8254-01
8311-01
8321-01
8331-01
8341-01
8348-01
8621-01
8631-01
8821-21
8920-40
8931-01
8942-00
8946-00
8946-10
8951-00
8960-B1
8990-01
9063-B1
25267-00
30328-01
AE4
30329-01
8006-12
8110-20
8134-20
8150-10
8160-00
8161-00
8211-02
8221-02
8241-02
8251-02
8254-02
8311-02
8321-02
8331-02
8341-02
8348-02
8621-02
8631-02
8821-22
8920-40
8931-02
8942-00
8946-00
8946-10
8951-00
8960-B2
8990-02
9063-B2
ND3
30328-02
30328-12
30329-02
8006-15
8110-20
8134-20
8150-10
8160-00
8161-00
8211-05
8221-05
8241-05
8251-05
8254-05
8311-05
8321-05
8331-05
8341-05
8348-05
8621-05
8631-05
8821-25
8920-40
8931-00
8942-00
8946-00
8946-10
8951-00
8960-B5
8990-05
9063-B0
17708-00
30328-00
30328-15
30329-00
8006-16
8110-20
8134-20
8150-10
8160-00
8161-00
8211-06
8221-06
8241-06
8251-06
8254-06
8311-06
8321-06
8331-06
8341-06
8348-06
8621-06
8631-06
8821-26
8920-40
8931-01
8942-00
8946-00
8946-10
8951-00
8960-B6
8990-06
9063-B1
25267-00
30328-01
AE4
30329-01
8006-17
8110-20
8134-20
8150-10
8160-00
8161-00
8211-07
8221-07
8241-07
8251-07
8254-07
8311-07
8321-07
8331-07
8341-07
8348-07
8621-07
8631-07
8821-27
8920-40
8931-02
8942-00
8946-00
8946-10
8951-00
8960-B7
8990-07
9063-B2
ND3
30328-02
AE4
30329-02
8006-1A
8110-20
8134-20
8150-10
8160-00
8161-00
8211-0A
8221-0A
8241-0A
8251-0A
8254-0A
8311-0A
8321-0A
8331-0A
8341-0A
8348-0A
8621-0A
8631-05
8821-2A
8920-40
8931-00
8942-00
8946-00
8946-10
8951-00
8960-BA
8990-0A
9063-B0
17708
30328-00
30328-1A
30329-00
Tabla 1. Números para los pedidos del equipamiento
3
4
240/415 V – 50 Hz
ND = No disponible
AE = A establecer
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