INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO TEMA: Generador C.C. PRÁCTICA: 02 LABORATORIO: Maquinas Eléctricas CICLO: Abril 2022 – Ago 2022 DOCENTE: Milton Gavilanes ASIGNATURA: Máquinas Elécticas DOCENTE TÉCNICO: Jorge Lara NIVEL: Sexto ESTUDIANTES: Freire Darwin. 1. Objetivo • Conocer y aplicar el procedimiento para obtener la curva característica en vacío de un generador de corriente continua de imanes permanentes. 2. Trabajo Preparatorio • Estudiar Fuerza electromotriz generada en un generador de corriente continua Cuando conectamos los bornes o polos de un generador eléctrico en un circuito se rompe la estabilidad de las cargas y estos comienzan a moverse. Se podría decir que la fuerza electromotriz de un generador es el trabajo efectivo que realiza por cada unidad de carga positiva que lo atraviesa. 𝜖= • 𝑒 𝑞 Estudiar parámetros del generador y variables que influyen en la generación de fuerza electromotriz. - Velocidad de la maquina (rpm). - Flujo por polo inductor. - Par frenado que actúa en sentido contrario a la velocidad de giro para que el exterior se suministre corriente continua. 1 INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO 3. Método Investigar la respuesta sin carga del voltaje generado por un generador de corriente continua de imanes permanentes. 4. Teoría La característica de vacío de un generador es la relación que liga la f.e.m. y la velocidad. En un generador de imanes permanentes no existe un devanado inductor. La función de crear el campo magnético, donde evolucionará el inducido, es creada por unos imanes permanentes construidos con materiales tipo ferrita o tierras raras, que permiten alcanzar valores altos de magnetismo (alto valor de magnetismo remanente) y una fuerza coercitiva alta para impedir la desmagnetización de los imanes con corrientes fuertes en el inducido. La expresión de la f.e.m. generada en el inducido es: E = K.ф.n Siendo: n = n° de revoluciones ф = Flujo magnético Si el flujo es constante: E = KE.n Es decir, la F.E.M es proporcional a la velocidad de giro del generador. Al ser constante la relación, normalmente la característica se proporciona como la F.E.M. nominal a la velocidad nominal. 5. Equipos y Materiales - Bancada BNC – 199 - Bastidor - Fuente de alimentación ALI-199 - Carga electrónica a CRG-199 - 4 cables de conexión de 4 mm - Máquina de C.C. de imanes permanentes. 2 INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO 6. Procedimiento 1. Estudiar la información aportada en esta actividad práctica. 2. Para que el generador suministre una tensión en bornas, ¿Qué condiciones se deben cumplir? Cuando un receptor forma parte de un circuito eléctrico absorbiendo una corriente eléctrica y generando una fuerza contraelectromotriz (f.c.e.m.) la tensión en sus bornes es igual: V = E'+r⋅I ⇒ E'=V − r⋅I Donde: E’ = Fuerza contraelectromotriz (f.c.e.m.) en voltios (V). V = Tensión en bornes aplicada al receptor en voltios (V). r = Resistencia interna del receptor en ohmios (Ω). I = Intensidad en amperios (A). 3. En el apartado Esquema/Montaje se muestra el diagrama de bloques a montar para realizar el ensayo. Montar el circuito con el equipamiento disponible. Con la supervisión del docente se pudo realizar el circuito del dispositivo que a la vez se conectó un multímetro para apreciar su voltaje. 4. Hacer girar la maquina bajo su ensayo a su velocidad nominal. (Consular la placa de características de la maquina para determinar su velocidad nominal. Según el proveedor Alecorp, el modulo Ctr bnc 199 tiene una potencia nominal de 800W y una velocidad máxima de 0 – 2000 rpm. 5. Anotar los valores de E en la tabla del anexo para los valores de la velocidad indicados. 6. Invertir el sentido de la velocidad de giro y repetir el punto anterior. 7. Trazar las curvas correspondientes en (Excel) adjuntando en el anexo de esta práctica. 3 INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO 8. ¿Qué relación existe entre la velocidad d giro del generador y la tensión en bornas de este? Esta relación como se pudo apreciar en la representación gráfica de las rectas de incremento de velocidad y voltaje se puede apreciar que cuando el motor inicia en 10 rpm el voltaje tiene un valor aproximado de 6 voltios, a medida que se incrementa la velocidad (rpm) el voltaje va incrementando de manera pareja, así mismo en el sentido de giro. 9. En la placa de características de la máquina ¿suministra el valor de la tensión nominal en bornas o el valor de la F.E.M. a la velocidad nominal? ¿Por qué? La potencia absorbida (o nominal) de un motor, la que viene en la placa de características es: 𝑃𝑎𝑏𝑠 = √3 ∗ 𝑉𝑛 − 𝐼𝑛 − 𝐶𝑜𝑠𝑓𝑖 Pero esta potencia no se transmite por completo en el eje del motor porque los motores tienen pérdidas. Las perdidas principales son: - Perdidas en el cobre, debidas a la resistencia de los bobinados. - Perdidas en el hierro, debido a la histéresis y a las corrientes parasitas o de Foucault. 7. Esquema y Montaje Figura 1: Esquema del circuito 4 INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO Figura 2: Montaje del circuito 8. Resultados N(r.p.m) Va(V) N(r.p.m) Va(V) 200 10,9 100 5,41 Sentido de Giro Horario 400 600 21,09 32,54 350 750 18,96 40,6 5 800 43,3 1000 54,2 1000 54,2 1500 81,4 1200 65,1 1800 97,8 INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO Volatje vs r.p.m 120 100 97,8 81,4 Voltaje 80 60 54,2 40,6 40 20 18,96 5,41 0 0 500 1000 (r.p.m) 1500 2000 Figura 3: Gráfica sentido de giro horario Sentido de Giro Antihorario 200 400 600 800 -11,4 -21,94 -32,81 -43,6 100 350 750 1000 -5,52 -19,23 -40,9 -54,4 N(r.p.m) Va(V) N(r.p.m) Va(V) 0 -5,52 500 -19,23 1000 1500 2000 -40,9 -54,4 Voltaje -40 1200 -65,3 1800 -97,9 Volatje vs r.p.m 0 -20 1000 -54,4 1500 -81,7 -60 -80 -81,7 -97,9 -100 -120 (r.p.m) Figura 4: Grafica sentido de giro antihorario 6 INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO 9. Cuestionario 1. ¿Qué características debe de cumplir los imanes permanentes del generador? La característica principal de este generador es su campo magnético constante, el cual es generado por los imanes permanentes de neodimio que se encuentran en el rotor, además se considera que el voltaje de terminal inducido sea de 25 voltios. 2. ¿Por qué al invertir el sentido de giro del generador, invierte la polaridad la tensión de salida? Si una máquina de c.c. pasa de actuar como motor (Fig. a) a funcionar como generador cambiando el sentido de giro (Fig. c), se invierte la polaridad en los bornes del inducido, pero se mantienen los mismos sentidos de la corriente del inducido Ii y del par M. Figura 5: Motor y Generador 3. ¿Por el tipo de respuesta tensión-velocidad, ¿podrías encontrar una aplicación de este tipo de máquina? Generalmente son empleados en diversas aplicaciones, como es el caso de la transformación de la energía eléctrica a mecánica, y viceversa, en los motores y generadores. Además, sus características han permitido su empleo en aplicaciones más avanzadas, como el almacenamiento y lectura de datos, entre muchos otros ejemplos. 7 INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO 10. Conclusiones • Durante el desarrollo de la práctica se han evidencia 2 hechos: a) a medida que se aumenta la velocidad, se puede evidenciar un incremento en el voltaje, esto se debe a que son directamente proporcionales como lo vemos en la fórmula 𝑉 = 𝐾𝜔∅, y b) al cambiar el sentido de giro del motor, se ha evidencia el cambio de signo en los valores leídos tanto por el potenciómetro con los del panel, esto se debe a la característica de la corriente continua dónde si se cambia la polaridad se invierte la dirección de la corriente. • Al registrar los datos de voltaje a diferentes velocidades se puede graficar la curva del voltaje-velocidad en dónde se aprecia que dicha curva incrementa proporcionalmente. 11. Recomendaciones • En caso de no conocer el procedimiento para la realización de la práctica o el funcionamiento de un equipo, esperar las indicaciones o explicaciones necesarias por parte del docente técnico encargado. • Dejar ordenado el espacio de trabajo, es importante verificar la cantidad de equipos a utilizarse en el laboratorio tanto al inicio como al final de la práctica. • Siempre seguir las normas de uso del laboratorio. 8 INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO 12.Anexos ANEXO 1: Panel eléctrico ANEXO 2: Bancada BNC - 199 9 INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO ANEXO 3: Especificaciones de la placa 13.Referencias - Serie 199 Manual de Prácticas.AlecopGroup Knowledge&Technology, 2007. - Gavilanez M., “Apuntes de Clases Máquinas Eléctricas”, UTN, Ibarra, 2022 10
