FORMATO INSTRUCTIVO PARA LA REVISTA SCIENTIA ET TECHNICA

Estimacin bsica de los parmetros del circuito equivalente de la mquina de corriente directa.

Parameter estimation basic equivalent circuit of the direct current machine.

Cristian Alfonso Jimnez Castao, Yuly Viviana Garca Garca, Luis Carlos Cubides Rivera, Sebastin Arbelez LpezPrograma de Ingeniera Elctrica, Facultad de Ingenieras, Universidad Tecnolgica de Pereira, Pereira, Risaralda, Colombia

Correo-e: craljimenez@utp.edu.co yuvigar_852@hotmail.com lccubides@utp.edu.co sebas844@gmail.com

4 Scientia et Technica Ao XVI, No 49, Diciembre de 2011. Universidad Tecnolgica de Pereira. 3Scientia et Technica Ao XVI, No 49, Diciembre de 2011. Universidad Tecnolgica de Pereira.

____________________________1. Las notas de pie de pgina debern estar en la pgina donde se citan. Letra Times New Roman de 8 puntosResumen En esta prctica de laboratorio de Mquinas Elctricas I, tiene como objetivo determinar los parmetros del circuito equivalente de la mquina de Corriente Continua (CC), como lo es su resistencia de armadura, la reactancia de la misma; adems de su inductancia de velocidad.

Palabras clave Armadura, corriente, diversor, excitacin, estator, generador cc, rotor y voltaje

Abstract In this lab Electrical Machines I, aims to determine the parameters of the equivalent circuit of the machine Current (DC), as is the armature resistance, reactance thereof; in addition to its speed inductance.

Key Word Armature, current, diverter, excitement, stator, generator dc, voltage and rotor.

I. INTRODUCCIN

Uno de los mtodos ms usuales para obtener el valor de las resistencias y de las reactancias, es tomar lecturas de tensin y de corriente, obteniendo pares ordenados. Aprovechando la Ley de Ohm donde , y realizando una regresin lineal con estos pares obtenidos tendremos que el valor de la pendiente corresponde al de la resistencia. El procedimiento anterior se debe de realizar mediante una fuente de excitacin constante, para as eliminar la reactancia de la bobina.

Luego se alimenta con una fuente AC, y realizando el procedimiento anteriormente descrito obtendramos la magnitud de la impedancia total , de donde ya obtenida se despeja la reactancia ().

II. PROCEDIMIENTO

Inicialmente se ensamblo el circuito de la Figura 1, con el propsito de tomar lecturas de tensin y corriente para calcular el valor de resistencia y de la inductancia del devanado de armadura.

Figura 1. Circuito para medir la resistencia e inductancia de armadura

Se vari gradualmente el valor de la fuente DC hasta llegar a 20V, para cada uno de estos valores se gir manualmente el eje del motor/generador cinco veces, tomando en cada posicin valor de tensin y corriente; para cada caso se calcul el valor promedio de las variables obteniendo la tabla 1.

V[v]I[A]

3,7440,532

8,23161,1416

10,551,4244

12,4421,7518

14,0541,876

16,4982,2478

20,1142,7398

Tabla 1. Valor de tensin y corriente de la armadura con alimentacin DC

Se realiz el mismo procedimiento anterior, pero sustituyendo la armadura por el devanado Shunt, para esta configuracin se obtuvieron los datos de la tabla 2.

V [v]I[A]

4,1660,015

6,450,024

8,4350,032

10,010,038

11,90,045

14,140,053

15,410,058

17,030,064

18,190,069

21,420,081

21,40,081

23,060,088

Tabla 2. Valores tensin y corriente en la bobina shunt.

A continuacin, procedimos a medir la impedancia de la armadura para lo cual cambiamos la fuente DC por una fuente AC (Figura 2), y comenzando a variar la tensin de entrada gradualmente, tomando valores de voltaje y corriente obtuvimos los datos de la Tabla 3

Figura 2. Circuito para medir la impedancia de la armadura y del devanado shuntV[v]I [A]

2,70,096

3,7270,129

5,5420,186

8,3530,272

9,9080,319

11,660,371

15,330,481

17,230,538

19,10,596

22,150,689

25,140,781

28,390,881

31,650,983

34,361,069

37,061,156

39,971,249

42,171,32

46,241,454

48,991,546

51,241,623

Tabla 3. Valores de tensin y corriente alimentando con Ac la armadura

Se procedi de igual manera para el devanado shunt, obteniendo los datos de la tabla 4

V[v]I[A]

4,4180,009

6,5410,01

15,790,011

20,210,012

27,540,013

31,060,014

35,160,015

42,780,016

44,940,017

500,018

55,110,019

Tabla 4. Valores tensin y corriente con Ac en el devanado shunt.

Luego se procedi a determinar la inductancia de velocidad de la mquina, para esto se procedi a ensamblar el circuito de la figura 3. Llevando al generador a su valor nominal disminuyendo Rf paso a paso y tomando valores de corriente y tensin los cuales se encuentran tabulados en la Tabla 5, este procedimiento da como resultado la curva de magnetizacin de la mquina.

Figura 3.Circuito para determinar la curva de magnetizacin.

VT [v]If[A]

84,250,163

85,720,168

90,160,178

91,210,181

94,830,19

95,980,193

101,80,208

105,80,217

113,60,239

1220,265

131,10,298

145,10,361

148,60,378

Tabla 5. Tensin en terminales vs corriente de excitacin.

Por ltimo, se ensamblo el circuito de la figura 4, donde pusimos a girar al primomotor a velocidad nominal (), ya a estas condiciones desconectamos la armadura y la excitacin del motor, tomando lecturas de velocidad y tiempo hasta el frenado del eje. Estos datos son mostrados en la tabla 6.

w [rpm]t [s]

18000

16481

12582

538,33

209,33,5

804

05

Tabla 6. Velocidad vs tiempo (frenado)

III. INFORME

Con los datos plasmados en la tabla 1, se realiz la grfica de V vs Ia (Figura 4).

Figura 4. Tensin vs corriente de armadura con alimentacin DC

Haciendo uso de la ecuacin 7 de [1], obtenemos el valor de la resistencia en la armadura.

(7)

Con los datos de la tabla 3 y aplicando la ecuacin 8 de [1], se obtiene el valor de la impedancia y por lo tanto se puede hallar el valor de la inductancia.

(8)

Con los datos de la tabla 2 y la ecuacin 7, obtuvimos la resistencia del devanado shunt.

Y con los datos de la tabla 4 y la ecuacin 8, se calcul la inductancia del devanado shunt.

Para el clculo de la inductancia de velocidad se grafica los datos de la tabla 5, lo cual da como resultado la curva de magnetizacin de la mquina (Figura 5).

Se calcula la inductancia de velocidad , como la pendiente de la curva de magnetizacin en su regin lineal sobre la velocidad de la mquina.

Figura 5. Curva de magnetizacin de la Mquina.

Tomando los valores de la parte lineal de la curva de magnetizacin, y realizando regresin lineal en Excel, se obtuvo que la pendiente de la curva de magnetizacin es:

Se calcula la inductancia de velocidad como la relacin entre la pendiente y la velocidad de rotacin de la maquina en radianes por segundo.

La figura 6, es la grfica de la velocidad vs el tiempo, de frenado de la maquina cuando se desconecta sbitamente la armadura y la excitacin de la mquina.

Figura 6. Grafica velocidad vs tiempo.

IV. CONCLUSIONES

Mediante la realizacin de la prctica y la construccin de la caracterstica del generador de corriente continua en serie se pudo comprobar que la regulacin de tensin en esta mquina es n nmero negativo muy grande, por lo que se concluye que la mquina es una mala fuente de tensin constante.

La resistencia del diversor es de gran utilidad a la hora de mejorar la regulacin de tensin y aumentar la tensin en terminales del generador de CC.

Se observo que a medida que se aumentaba la carga del generador, su tensin en terminales aumentada, debido al aumento de la corriente de armadura y a su vez a la de excitacin.

REFERENCIAS

Stephen J. Chapman; Mquinas Elctricas; Quinta Edicin, 2012.