guÍas para el desarrollo de prÁcticas de laboratorio de

GUÍAS PARA EL DESARROLLO DE PRÁCTICAS

DE LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE

CALDAS

ZAIRA FONSECA

JAHN DELGADO

TABLA DE CONTENIDO

MOTOR DE INDUCCION ASINCRONO

fundamentos teóricos

relación de potencias

circuito equivalente

practica 1: obtención del modelo del motor de inducción jaula de ardilla y rotor devanado

practica 2: motor de inducción jaula de ardilla con carga

practica 3: motor de inducción rotor devanado con carga

practica 4: corriente de arranque de un motor de inducción rotor devanado

otras formas de arranque de un motor

MOTORES MONOFÁSICOS DE INDUCCIÓN

introducción

circuito equivalente

motor de fase partida

motor de arranque por condensador

practica 5: cambio de giro de un motor monofásico de inducción

MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

aspectos constructivos

conceptos básicos

circuito equivalente del motor de c.c.

curva de magnetización de un motor de corriente continua

curva de magnetización de un motor de corriente continua

motor de corriente continua conexión independiente y en derivación o shunt

practica 6: potencia, par y eficiencia de un motor shunt o derivación

control de velocidad en motores c.c. en derivación

practica 7: control de velocidad motor de corriente continua conexión shunt

motor de corriente continua conexión serie

motor de corriente continua conexión compuesta

practica 8: potencia, par y eficiencia de un motor de corriente conexión compuesta diferencial

larga (b2-d3)

practica 9: potencia, par y eficiencia de un motor de corriente conexión compuesta aditiva larga

(b2-d4)


corta (d3-d4)

practica 11: potencia, par y eficiencia de un motor de corriente conexión compuesta aditiva corta

(d4-d3)


larga usando devanado serie (d1-d4)

practica 13: potencia, par y eficiencia de un motor de corriente conexión compuesta aditiva larga

usando devanado serie (d4-d1)

GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA

fundamentos teóricos de los generadores dc

generadores con excitación independiente

generador conexión shunt

practica 14: curva de magnetización de un generador de corriente continua

generador serie

practica 16: curva característica de un generador de corriente continua excitando solo el

devanado serie

generador compound

practica 17: generador compuesto conexión larga aditiva con carga

practica 18: generador compuesto conexión larga detractiva con carga

regulación de voltaje

perdidas en la maquina cc

GENERADORES SINCRONOS

fundamentos teóricos de los generadores síncronos

el circuito equivalente

reacción de la armadura

regulación de voltaje

relación de potencia

relación de potencia aproximada

pruebas de generadores síncronos

practica 17: prueba de circuito abierto para un generador síncrono

practica 15: prueba en corto circuito para un generador síncrono

operación en paralelo de generadores síncronos

practica 16: sincronización de un generador con la red

MOTORES SÍNCRONOS

fundamentos teóricos de los motores síncronos

circuito equivalente del motor síncrono

efecto de los cambios de la carga en un motor síncrono

efecto de los cambios en la corriente de campo de un motor síncrono

arranque de motores síncronos

practica 19: curva en v un motor síncrono en vacío

practica 20: curva en v de un motor síncrono con carga

MOTOR DE INDUCCION O ASINCRONO

1. Fundamentos teóricos

Un motor de inducción está construido de tal forma que no existe una conexión física entre el estator y

el rotor, por lo cual la tensión y corriente en el rotor son inducidas por el estator por medio de campos

electromagnéticos giratorios.

El estator está formando por un apilamiento de chapas de acero al silicio que disponen de unas ranuras

en su periferia interior en las que se sitúa un devanado trifásico distribuido, alimentado por una corriente

del mismo tipo, de tal forma que se obtiene un flujo giratorio de amplitud constante distribuido

sinodalmente por el entre hierro. (Fraile, 2003, p.261)

El rotor está constituido por un conjunto de chapas apiladas, formando un cilindro, que tienen unas

ranuras en la circunferencia exterior, donde se coloca el devanado; en el tipo en forma de jaula de ardilla

se tiene una serie de conductores de cobre o aluminio puestos en corto circuito por dos anillos laterales.

En el caso de rotor devanado o con anillos, se tiene un arrollamiento trifásico similar al situado en el

estator, en el que las tres fases se conectan por un lado en estrella y por el otro se envían a unos anillos

aislados entre sí, esta disposición hace posible la introducción de resistencias externas por los anillos

para limitar las corrientes de arranque, mejorar las características de par y controlar la velocidad. En la

figura 1 se muestra un esquema representativo de las partes constitutivas de un motor de inducción.

(Fraile, 2003, p.261)

Fig. 1 Estator, rotor jaula de ardilla y rotor devanado con anillos. (Fraile, J (2003), Máquinas eléctricas)

1.2. VELOCIDAD SINCRONICA

Al aplicar al estator un conjunto trifásico de voltajes, un conjunto trifásico de corrientes estatóricas que

producen un campo magnético (B), que gira en dirección contraria a las manecillas del reloj. La

velocidad de rotación de este campo magnético se expresa por la ecuación:

𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 =120 fe

P (Ec. 1.)

Donde:

nsinc: velocidad sincrónica, fe: frecuencia del estator (frecuencia de la red), P: número de polos de la

máquina. (Chapman, 2000, p.391)

1.3. VELOCIDAD DE DESLIZAMIENTO

La velocidad de deslizamiento (Ec. 2a) es la diferencia que existe entre la velocidad de sincronismo y la

velocidad del rotor, y el deslizamiento (Ec. 2.b) es la velocidad de deslizamiento expresada sobre una

base en por unidad o en porcentaje. (Chapman, 2000, p.393)

𝑛𝑑𝑒𝑠 = 𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 − 𝑛𝑟 (Ec. 2. a)

𝑠 =𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐−𝑛𝑟

𝑛𝑠𝑖𝑛 (Ec. 2. b)

El concepto de velocidad de deslizamiento se da gracias a que el rotor no puede girar a la misma

velocidad de sincronismo, es decir a la velocidad del campo magnético del estator, ya que si esto

sucediera las barras del rotor serian fijas con respecto al campo magnético, y por lo tanto no habría

voltaje inducido, ni corriente por el rotor, como tampoco existiría campo magnético en el rotor, es decir

no habría movimiento.

1.4. FRECUENCIA DEL ROTOR

La frecuencia del rotor es distinta a la del estator gracias al deslizamiento, por lo tanto, puede ser

expresada como:

𝑓𝑟 = 𝑠𝑓𝑒 (Ec. 3.)

1.5. VELOCIDAD MECANICA O DEL ROTOR

La velocidad del rotor puede ser expresada en función de la velocidad sincrónica y el deslizamiento

como:

𝑛𝑟 = (1 − 𝑠)𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 (Ec. 4)

La velocidad angular wr también se puede expresar en función de la velocidad sincrónica angular wsin

y el deslizamiento como:

𝑤𝑟 = (1 − 𝑠)𝑤𝑠𝑖𝑛𝑐 (Ec.5)

1.6. PAR INDUCIDO

Se define como la fuerza que experimenta las bobinas conductoras de corriente, cuando se introducen en

un campo magnético, esta fuerza tiende a hacer girar estas bobinas. También se dice que es el momento

generado por la conversión de potencia eléctrica interna en potencia mecánica. (Chapman, 2000, p.406)

Por lo que se puede obtener mediante la ecuación:

𝑇𝑖𝑛𝑑 =𝑃𝑐𝑜𝑣

𝑤𝑟 (Ec. 6 a) 𝑇𝑖𝑛𝑑 =

𝑃𝐴𝐺

𝑤𝑠𝑖𝑛 (Ec. 6 b)

1.7. PAR MAXIMO

El máximo par posible ocurre cuando la potencia en el entre hierro es máxima, puesto que la potencia en

el entre hierro es igual a la potencia consumida en la resistencia R2/S, el par máximo inducido ocurrirá

cuando la potencia consumida por esa resistencia es máxima. En la figura 2 se muestra el

comportamiento del par inducido y la potencia convertida con respecto a la velocidad de un motor de

inducción.

𝑇𝑚𝑎𝑥 =3𝑉12

4𝜋∗𝑛𝑠𝑖𝑛

60∗[𝑅1+√𝑅12+(𝑋1+𝑋22)]

(Ec. 7)

Fig.2 par inducido y potencia convertida vs velocidad (Chapman, S. (2000), Máquinas eléctricas).

1.8. EFICIENCIA

Cuando la pérdida por rotación es igual a cero, la potencia de salida es igual a la potencia convertida,

por lo tanto, la eficiencia del motor en condiciones ideales es:

𝜼 = 𝟏 − 𝒔 (Ec. 8a) 𝜂 =𝑃𝑐𝑜𝑛𝑣

𝑃𝑒𝑛𝑡 (Ec. 8 b)

1.9. RELACION DE POTENCIAS

1.9.1. POTENCIA DE ENTRADA:

𝑃𝑖𝑛 = √3𝑉𝐹𝐼𝐿 𝑐𝑜𝑠Ө (Ec. 9)

1.9.2. PERDIDAS DEL COBRE DEL ESTATOR: son las perdidas encontradas en los devanados del

estator.

𝑃𝑆𝐶𝐿=3𝐼12𝑅1 (Ec. 10)

1.9.3. POTENCIA DEL NUCLEO: es cierta cantidad de potencia que se pierde por histéresis y por

corrientes parasitas en el estator. (Gc es la conductancia de la rama de magnetización, es decir, el

inverso de Rc). (Chapman, 2000, p.403)

𝑃𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒𝑜 = 3𝐸12𝐺𝐶 (Ec.11)

1.9.4. POENCIA EN EL ENTREHIERRO: es la potencia que se transfiere al rotor de la maquina a

través del entrehierro situado entre el rotor y el estator.

𝑃𝐴𝐺 = 𝑃𝑖𝑛 − 𝑃𝑆𝐶𝐿 − 𝑃𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒𝑜 (Ec. 12 a) 𝑃𝐴𝐺 = 3𝐼22 𝑅2

𝑆 (Ec. 12 b)

1.9.5. PERDIDAS EN EL COBRE DEL ROTOR: es la porción de potencia transferida al rotor que se

disipa en el cobre del rotor. (Chapman, 2000, p.403)

𝑃𝑅𝐶𝐿=3𝐼22𝑅2 (Ec. 13 a) 𝑃𝑅𝐶𝐿=𝑆∗𝑃𝐴𝐺(Ec. 13 b)

1.9.6. POTENCIA CONVERTIDA: es la que se convierte de potencia eléctrica a mecánica

𝑃𝑐𝑜𝑣 = 𝑃𝐴𝐺 − 𝑃𝑅𝐶𝐿 (Ec. 14 a) 𝑃𝑐𝑜𝑣 = 3𝐼22𝑅2( 1−𝑆

𝑆 ) (Ec. 14 b)

1.9.7. POTENCIA DE SALIDA: es la que resulta de la diferencia entre la potencia convertida, las

potencias por rozamiento propio y por rozamiento con el aire y las potencias misceláneas.

(Chapman, 2000, p.403)

𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑃𝑐𝑜𝑛𝑣 − 𝑃𝐹&𝑉 − 𝑃𝑚𝑖𝑠𝑐 (Ec. 15)

1.10. CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR DE INDUCCION

Fig. 3 circuito equivalente motor de inducción (Chapman, S. (2000), Máquinas eléctricas)

En la figura 3 se muestra un circuito equivalente por fase de un motor de inducción, este es muy

parecido al modelo de un transformador, gracias a el fenómeno de inducción que presenta este tipo de

máquina.

Al igual que en los transformadores, existe una resistencia e inductancia en los devanados de la

máquina, para el estator la resistencia será denominada R1 y la reactancia X1, estas componentes

aparecen en la entrada de la máquina. Así mismo, existe una rama de magnetización que representa el

núcleo de la máquina, las componentes de esta son Rc y XM. E1 es el voltaje inducido en el estator y Er

es el voltaje inducido en el rotor; en el rotor la resistencia y reactancia son llamadas RR y XR, la

resistencia del rotor es constante, independientemente del deslizamiento; la reactancia del rotor se afecta

por el deslizamiento.

Como la reactancia del rotor depende de la inductancia del rotor y de la frecuencia de voltaje y corriente

del rotor, se puede expresar ésta como:

𝑋𝑅 = 𝑠𝑋𝑅0 (Ec. 16)

Donde XR0 es la reactancia del rotor en estado bloqueado.

Cuando se excita un motor monofásico con una fuente trifásica equilibrada, las corrientes de fase deben

ser iguales en magnitud y desfasadas 120° eléctricos. Cuando en las bobinas del estator se aplica un

voltaje, en los devanados del rotor se induce una tensión, por lo tanto, cuanto mayor sea el movimiento

de los campos magnéticos del rotor y el estator, mayor será el voltaje y la frecuencia en el rotor.

El mayor movimiento relativo ocurre cuando el rotor se encuentra bloqueado, en esta condición se

induce el máximo voltaje y frecuencia del rotor; por el contrario, el voltaje cero y la frecuencia cero,

ocurren cuando el motor se mueve a la misma velocidad que el campo magnético del estator, es decir no

hay movimiento relativo. La magnitud y frecuencia del voltaje inducido en el rotor a cualquier velocidad

es proporcional al deslizamiento del rotor. En condiciones del rotor bloqueado la magnitud del voltaje

inducido del rotor será ER0, entonces la magnitud del voltaje inducido para cualquier deslizamiento

estará dada por la ecuación 17.

𝐸𝑅 = 𝑠𝐸𝑅0 (Ec. 17)

El flujo de corriente en el rotor será:

𝐼𝑅 =𝐸𝑅

𝑅𝑅+𝑗𝑋𝑅 (Ec. 18)

𝐼𝑅 =𝐸𝑅

𝑅𝑅+𝑗𝑠𝑋𝑅0 (Ec. 19)

𝐼𝑅 =𝐸𝑅0

𝑅𝑅𝑠

+𝑗𝑋𝑅0

(Ec. 20)

De acuerdo con la ecuación anterior (Ec. 19) la impedancia equivalente del rotor será:

𝑍𝑅𝑒𝑞 =𝑅𝑅

𝑠+ 𝑗𝑋𝑅0 (Ec. 21)

Para el circuito equivalente por fase de un motor de inducción, se debe transferir el circuito del rotor al

estator, o viceversa

Para transferir del rotor al estator se debe tener en cuenta la relación efectiva de vueltas de un motor de

inducción aff, el voltaje del rotor es

𝐸1 = 𝐸𝑅′ = 𝑎𝑓𝑓 ∗ 𝐸𝑅0 (Ec. 22)

la corriente rotórica es

𝐼2 =𝐼𝑅0

𝑎𝑓𝑓 (Ec. 23)

Y la impedancia rotórica es

𝑍2 = 𝑎𝑓𝑓2 ∗ (

𝑅𝑅

𝑠+ 𝑗𝑋𝑅0) (Ec. 24)

Fig. 4 circuito equivalente, incluyendo la Rconv. (Chapman, S. (2000), Máquinas eléctricas)

En la figura 4 se incluye una resistencia Rconv la cual expresa la potencia convertida del motor.

𝑅𝑐𝑜𝑛𝑣 = 𝑅2

𝑠− 𝑅2 = 𝑅2(

1

𝑠− 1) (Ec. 25)

𝑅𝑐𝑜𝑛𝑣 = 𝑅2 ∗ (1−𝑠

𝑠) (Ec. 26)

MOTOR ASINCRONO JAULA DE ARDILLA DL1021

TENSION CORRIENTE VELOCIDAD FRECUENCIA

220/380 V Δ/Y 4,4/2,6 A Δ/Y 3460 rpm 60 Hz

POTENCIA F.P. CLASE DE

AISLAMIENTO GRADO DE

PROTECCION

1,1 Kw 0,89 F IP 54

MOTOR ASINCRONO ROTOR DEVANADO DL 1022


220/380 V Δ/Y

4,9/2,85 A Δ/Y

3460 rpm 60 Hz



PROTECCION

1,1 Kw 0,85 F IP 44

TENSION DE EXCITACIÓN CORRIENTE DE EXCITACIÓN

400 V 2 A.

2. PRACTICA 1: OBTENCION DEL MODELO DEL MOTOR DE INDUCCION JAULA DE

ARDILLA Y ROTOR DEVANADO

2.1. OBJETIVOS

• Hacer uso de las diferentes pruebas para hallar experimentalmente el modelo eléctrico de

un motor de inducción.

• Utilizar los equipos y elementos del laboratorio de máquinas eléctricas para obtener el

modelo de la máquina de inducción.

• Afianzar los conceptos teóricos adquiridos en el aula de clase, con pruebas

experimentales para encontrar el modelo eléctrico de un motor de inducción.

• Identificar el comportamiento de la corriente de arranque del motor, para cualquier

tensión aplicada.

2.2. PRUEBA DE RESISTENCIA DEL ESTATOR.

Esta prueba se efectúa para determinar la resistencia de cada devanado por fase del estator.

Consiste en aplicar una tensión DC en los devanados del estator parta obtener los valores de las

variables de tensión y corriente y aplicar ley de ohm para hallar le valor de la resistencia.

2.2.1. PROCEDIMIENTO

A. Comprobar el buen estado de los equipos a utilizar y revisar los manuales de las máquinas y

equipo de medición a usar antes de realizar la prueba.

B. Para iniciar la prueba conecte el circuito que se ilustra en la figura 5.

Fig. 5 Conexión eléctrica para hallar la resistencia de estator.

Aplicar tensión reducida a los devanados del estator. Esta tensión no debe ser mayor a 2 Vdc,

ya que los devanados sufren calentamiento, por lo tanto, se puede producir daño en los

mismos. Tome la medición de corriente y tensión en cada una de las fases.

C. Calcular la resistencia de cada una de las fases

𝑅𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 =𝑉𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎

𝐼𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 (Ec. 27)

Tabla 1. Valores de las variables de los devanados de estator.

D. Hallar el valor por fase de la resistencia de estator con la siguiente ecuación:

𝑅𝑚 =𝑅𝑢+𝑅𝑣+𝑅𝑤

3 (Ec. 28)

NOTA: LA RESISTENCIA QUE SE ENCUENTRA EN LAS ESPECIFICACIONES DE LA

MAQUINA, PUEDE SER USADA PARA VERIFICAR LA MEDICION.

FASE CORRIENTE

I(A)

TENSION

V(V)

R

CALCULADA

(Ω)

U

V

W

Sea Rm el valor con cc de la resistencia entre dos terminales cualesquiera del motor; en caso de no tener

acceso a los terminales de cada devanado por fase, si no contar con una conexión en delta o estrella, la

resistencia por fase del motor será:

R1 =0,5Rm Para conexión estrella.

R1 = 1,5Rm Para conexión delta.

Esto también dependerá de la clase del motor, teniendo en cuenta que cada clase tiene unos parámetros

específicos para hallar R1 y R2.

2.2.2. EQUIPOS REQUERIDOS

• Banco de alimentación DC DL1013M3

• Conectores

• Motor de inducción DL1024R

• Multímetro Fluke 179

• Pinza amperométrica

2.3.PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO O ROTOR FIJO

En esta prueba el rotor se mantiene estacionario aplicando al eje un par externo contrario al par

motor, es decir, S=1; con el objetivo de hallar la impedancia del rotor referida al estator de la

máquina. Esta prueba es similar a la prueba de corto circuito en un transformador.



equipo de medición a usar antes de realizar la prueba.

B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 6, el rotor de la máquina se va encontrar

Fig.6. Conexión de la prueba de rotor bloqueado.

bloqueado por medio de un freno mecánico ubicado en el eje, aplicar tensión reducida al circuito

hasta obtener la corriente nominal de trabajo, tener presente la conexión delta o Y, ya que para cada

conexión la corriente nominal cambia. Realizar medición de tensión (Vrb), corriente (Irb), potencia

(Prb) y factor de potencia en cualquiera o en todas las fases. Recordar que se va hallar el modelo

eléctrico por fase, por lo tanto, con la medición de una sola fase es suficiente.

CONEXIÓN DELTAL O TRIANGULO

TENSION Vrb

(V)

CORRIENTE Irb

(A)

POTENCIA Prb

(W) F.P.

Tabla 2. Valores medidos prueba de rotor bloqueado.

Tabla 3. Valores medidos prueba de rotor bloqueado.

C. De acuerdo con el circuito equivalente aproximado por fase, la impedancia total en serie es

Ž𝑒 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑗(𝑋1 + 𝑋2) = 𝑅𝑒𝑞 + 𝑗𝑋𝑒𝑞 (Ec. 29)

Y conociendo el valor de voltaje, corriente y potencia por fase en condiciones de rotor

bloqueado, hallar el valor de Req, es importante tener presente la conexión Y o Delta, para saber

con exactitud la tensión de fase.

𝑅𝑒𝑞 =𝑃𝑟𝑏

𝐼𝑟𝑏2 (Ec. 30)

Siendo R1 un valor ya conocido (hallada en la prueba de resistencia de estator), hallar el valor de

R2

𝑅2 = 𝑅𝑒𝑞 − 𝑅1 (Ec. 31)

Hallar la magnitud de la impedancia equivalente y la reactancia equivalente.

𝑍𝑒𝑞 =𝑉𝑟𝑏

𝐼𝑟𝑏 (Ec. 32)

𝑋𝑒𝑞 = √𝑍𝑒𝑞2 − 𝑅𝑒𝑞2 (Ec. 33)

CONEXIÓN Y O ESTRELLA

TENSION Vrb

(V)

CORRIENTE Irb

(A)

POTENCIA Prb

(W) F.P.

NOTA: LAS REACTANCIAS X1 Y X2 SE SUPONEN IGUALES,

EN CASO DE CONOCER LA CLASE DEL MOTOR SE APLICA LA RELACION

ESPECIFICA PARA ESTÁ.

X1=X2=0.5Xeq


• Banco de alimentación variable AC DL1013M3

• Conectores

• Motor de inducción



• Analizador de potencia AEMC 8220

• Freno mecánico

APLICACIÓN ADICIONAL DE LA PRUEBA

Con los valores de tensión y corriente obtenidos en esta prueba, se puede hallar el valor de la corriente

de arranque del motor a tensión nominal. En la figura 7 se muestra la gráfica de corriente de rotor

bloqueado vs tensión de rotor bloqueado de un motor de inducción, ésta al tener un comportamiento

lineal se puede hallar el valor de la corriente de arranque cuando la tensión del motor es la nominal.

Fig. 7 Corriente de rotor bloqueado vs Tensión de rotor bloqueado de un motor de inducción

Para hallar el valor de la corriente de arranque se hace uso de la ecuación de la recta.

𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏 (Ec. 34)

0

0,91,1

1,62

2,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 20 40 60 80 100

CO

RR

IETN

E D

E A

RR

AN

QU

E [A

]

TENSION DE ALIMENTACION [V]

CORRIENTE DE ARRANQUE A TENSION REDUCIDA

Fig. 8 Corriente de arranque vs Tensión nominal de un motor de inducción.

Se observa que a la tensión nominal del motor 220Vac, la corriente del motor son aproximadamente

7.4A, y a una tensión de alimentación de 380Vac, la corriente de arranque del motor seria 12,27A, si se

observa la placa característica del motor la corriente nominal del motor a 220 Vac es de 4.4A y a

380Vac es de 2.6A, es decir las corrientes de arranque son de aproximadamente de 3 a 6 veces la

nominal.

Conociendo los valores de las resistencias e impedancias del modelo eléctrico del motor (que se

encuentran con las pruebas eléctricas), es posible hallar teóricamente la corriente de arranque del motor

a diferentes valores de alimentación, usando la ecuación 34, con la expresión aproximada de impedancia

equivalente en función de S, teniendo en cuenta que en el arranque el deslizamiento es 1; al obtener los

valores de la corriente de arranque se podrán comparar las magnitudes de los valores teóricos con los

experimentales.

𝐼𝑅 =𝑉𝑠

𝑅1+𝑅2+𝑗(𝑋1+𝑋2) (Ec. 34)

0

2,5

12,27

0

2

4

6

8

10

12

0 50 100 150 200 250 300 350 400

CO

RR

IEN

TE [

A]

TENSION [V]

CORRIENTE DE ARRANQUE A TENSION NOMINAL

VALORES

TEORICOS

VALORES

EXPERIMENTALES

TENSION DE

ALIMENTACION

Vs

1.2 0.9 37.3

1.3 1.1 42

1.72 1.6 53.4

2.03 2.0 62.9

2.50 2.5 77.4

Tabla 4. Valores teóricos y experimentales de corriente de arranque de un motor de inducción

Es posible observar que la diferencia entre los valores experimentales y teóricos no es grande, hay que

recordar que las mediciones realizadas en el laboratorio cuentan con una incertidumbre, gracias a los

equipos de medición utilizados en las pruebas.

2.4.PRUEBA EN VACIO

En esta prueba el motor trabaja libremente sin carga, es decir S=0; determinando de esta forma la rama

de magnetización.



equipo de medición a usar, antes de realizar la prueba.

B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 9, la máquina girara en vacío por lo cual se debe

aplicar la tensión nominal de la máquina, tener presente la conexión delta o Y, con el objetivo de

conocer la tensión que se debe aplicar.

Fig. 9. Conexión de la prueba en vacío de un motor de inducción.

Realizar medición de tensión (Voc), corriente (Ioc), potencia (Poc) y factor de potencia en

cualquiera o en todas las fases.

CONEXIÓN DELTAL O TRIANGULO

TENSION Voc

(V)

CORRIENTE Ioc

(A)

POTENCIA Poc

(W) F.P.

Tabla 5. Valores medidos prueba en vacío.

Tabla 6. Valores medidos prueba en vacío.

Hallar las resistencias de pérdidas en el núcleo (tener presente la conexión Y o Delta, para saber

con exactitud la tensión de fase)

𝑅𝑓𝑒 =𝑉𝑜𝑐2

𝑃𝑜𝑐 (Ec. 35)

Para hallar la reactancia de magnetización haga uso de las siguientes expresiones

𝑆𝑜𝑐 = 𝑉𝑜𝑐 ∗ 𝐼𝑜𝑐 (Ec. 36)

𝑄𝑜𝑐 = √𝑆𝑜𝑐2 − 𝑃𝑜𝑐2 (Ec. 37)

𝑋𝑚𝑎𝑔 =𝑉𝑜𝑐2

𝑄𝑜𝑐 (Ec. 38)



• Conectores

• Motor de inducción DL1024R




CONEXIÓN Y O ESTRELLA

TENSION Voc

(V)

CORRIENTE

Ioc

(A)

POTENCIA Poc

(W) F.P.

3. PRACTICA 2: MOTOR DE INDUCCION JAULA DE ARDILLA CON CARGA

La prueba se realiza comenzando desde la condición sin carga, ésta se incrementa lentamente y se

registran las lecturas correspondientes a la velocidad del motor, el par en el eje, la potencia de

entrada, el voltaje aplicado y la corriente de línea.

3.1. OBJETIVOS

• Determinar experimentalmente las características velocidad-par de un motor de inducción jaula

de ardilla.

• Realizar las gráficas de comportamiento del motor de inducción jaula de ardilla del laboratorio

de máquinas eléctricas.

• Hacer uso de los datos hallados, para conocer el comportamiento de cargabilidad del motor de

inducción jaula de ardilla.

3.2. PROCEDIMIENTO



B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 10, se debe acoplar al eje del motor el freno

electromagnético, con el fin de aumentar la carga en el eje del motor de inducción, encender el

motor de inducción a tensión nominal 220/380 Vac dependiendo la conexión delta o Y, en el

arranque el freno electromagnético debe estar sin alimentación, es decir, el motor girará en vacío.

Fig.10. conexión para la prueba de motor de inducción con carga

Bajo esta condición, realizar las mediciones de tensión, corriente de línea, potencia, par,

velocidad y factor de potencia. Aumentar gradualmente la carga, amplificando la tensión en el

freno y realizar las mediciones, recordar no superar la corriente máxima de trabajo del motor,

tener en cuenta que está cambia dependiendo de la conexión delta o Y.

PAR

(N*m)

TENSION

DE FASE

(V)

CORRIENTE

DE LINEA

(A)

POTENCIA

(W) VELOCIDAD(rpm)

FACTOR

DE

POTENCIA

Tabla 7. Datos obtenidos en la prueba de motor jaula de ardilla.

Con estos datos medidos graficar:

• Par vs Velocidad.

Para encontrar el par de arranque use la ecuación 39 y el par máximo con la ecuación 7

𝑇𝑎𝑟𝑟 =3∗𝑉12∗𝑅2

[(𝑅1+𝑅2)2+(𝑋1+𝑋2)2]∗𝑤𝑠 (Ec. 39)

De lo contrario solo será graficado el par de trabajo de la máquina.

• Corriente vs Velocidad

• Factor de potencia vs Velocidad

• Par vs Deslizamiento

Las curvas de comportamiento que se esperan encontrar para un motor de inducción son como las que se

muestran en las figuras 11, 12, 13 y 14.

Fig. 11 Curva de par vs velocidad de un motor de inducción jaula de ardilla.

Par de

trabajo

Par

máximo

Par de

arranque

Fig. 12 Curva de corriente vs velocidad de un motor de inducción jaula de ardilla.

Fig. 13 Curva de Factor de Potencia vs velocidad de un motor de inducción jaula de ardilla.

Fig. 14 Curva de par vs deslizamiento de un motor de inducción jaula de ardilla.

0

1

2

3

4

3400 3450 3500 3550 3600

CO

RR

IEN

TE [

A]

VELOCIDAD[rpm]

CORRIENTE VS VELOCIDAD

0

2

4

6

8

10

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

PAR VS DESLIZAMIENTO


Con los valores de corriente y factor de potencia obtenidos en la práctica, se puede hallar la curva de

comportamiento del FP del motor de inducción jaula de ardilla respecto al nivel de carga, la cual

muestra el comportamiento del factor de potencia del motor al ir aumentando carga.

Fig. 15 Curva de cargabilidad de un motor de inducción jaula de ardilla.

Como se puede observar en la figura 15, el factor de potencia se incrementa en la misma medida que la

corriente de carga, es decir, a mayor par de carga, mayor es el factor de potencia de la máquina, esto se

debe a que entre mayor deslizamiento menor es la impedancia equivalente del motor lo que equivale a

mayor factor de potencia. Esta grafica puede ser útil para corregir el factor de potencia en una industria

ya que, si se cuentan con muchos reactivos, se puede aumentar la carga de esta máquina y disminuir la

inyección de reactivos a la red.

3.3. EQUIPOS REQUERIDOS


• Conectores

• Motor de inducción jaula de ardilla DL1021




• Módulo de medición digital del par DL2006 C

• Freno electromagnético DL1019M

0,531

0,6730,763

0,878 0,884

0,3

0,5

0,7

0,9

1,1

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4FAC

TOR

DE

PO

TEN

CIA

CORRIENTE DE CARGA

CURVA DE CARGABILIDAD

4. PRACTICA 3: MOTOR DE INDUCCIÓN ROTOR DEVANADO CON CARGA

La prueba se realiza comenzando desde la condición sin carga, ésta se incrementa lentamente y se

registran las lecturas correspondientes a la velocidad del motor, el par en el eje, la potencia de entrada, el

voltaje aplicado y la corriente de línea.

4.1. OBJETIVOS

• Determinar experimentalmente las características velocidad-par de un motor de inducción de

rotor devanado.

• Realizar las gráficas de comportamiento del motor de inducción de rotor devanado del

laboratorio de máquinas eléctricas.

4.2. PROCEDIMIENTO



B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 16, acople el freno electromagnético al motor; con

el objetivo de controlar la corriente de arranque de la máquina, variar gradualmente el reóstato de

arranque de este motor comenzando desde el valor máximo hasta el valor mínimo que es cero

ohm. Realizar la medición de tensión, corriente de línea, potencia, par, velocidad y factor de

potencia, en condición sin carga. Aumentar gradualmente la carga, elevando la tensión en el

freno y realizando nuevamente las mediciones. No olvidar tener en cuenta la conexión delta o Y

para conocer los límites de tensión y corriente del motor y de esta manera no sobrepasarlos.

Fig. 16. Conexión prueba de rotor devanado con carga.

PAR

(N*m)

TENSION

DE FASE

(V)

CORRIENTE

DE LINEA

(A)

POTENCIA

(W) VELOCIDAD(rpm)

FACTOR

DE

POTENCIA

Tabla 8. Valores obtenidos de la prueba de motor jaula de ardilla con carga.

Con estos datos graficar:

• Par vs Velocidad, no olvidar hallar el par de arranque y el par máximo del motor

(ecuaciones 7 y 39), para obtener la curva completa, de lo contrario, solo será graficado el

par de trabajo del motor.

• Corriente vs Velocidad

• Factor de potencia vs Velocidad

• Par vs potencia

Las curvas características de este motor son Figuras 17, 18, 19 y 20

Fig. 17 Curva de par vs velocidad de un motor de inducción anillos rozantes.

0

5

10

15

20

0 1000 2000 3000 4000

PA

R [

N*m

]

VELOCIDAD[rpm]

PAR VS VELOCIDAD

Fig. 18 Curva de corriente vs velocidad motor de inducción anillos rozantes.

Fig.19 Curva factor de potencia vs velocidad motor de inducción anillos rozantes.

Fig.20 Curva par vs potencia de salida de un motor de inducción anillos rozantes.

0

1

2

3

4

5

3460 3480 3500 3520 3540 3560 3580 3600C

OR

RIE

NTE

DE

AR

MA

DU

RA

[A

]VELOCIDAD [rpm]

CORRIENTE DE ARMADURA VS VELOCIDAD

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

3460 3480 3500 3520 3540 3560 3580 3600TFA

CTO

R D

E P

OTE

NC

IA

VELOCIDAD [rpm]

FACTOR DE POTENCIA VS VELOCIDAD

0

1

2

3

4

0 500 1000 1500

PA

R [

N*m

]

POTENCIA DE SALIDA [W]

PAR VS POTENCIA DE SALIDA



• Conectores

• Motor de inducción rotor devanado (anillos rozantes) DL1022






5. PRACTICA 4: CORRIENTE DE ARRANQUE DE UN MOTOR DE INDUCCIÓN ROTOR

DEVANADO

La corriente de arranque en los motores es aproximadamente de 4 a 5 veces su corriente nominal,

esta corriente puede causar daños en los devanados del motor por lo cual se busca reducirlas hasta

que el motor alcance su corriente de trabajo, en este tipo de motor gracias a sus anillos rozantes solo

es necesario agregar resistencias para que la corriente sea reducida.

5.1. OBJETIVOS

• Observar experimentalmente la variación de la corriente de arranque del motor de rotor

devanado, conectando diferentes valores de resistencia a los anillos rozantes de la máquina.

• Analizar la reducción de la corriente en cada cambio de resistencia.

• Comparar las corrientes de arranque entre un motor de inducción jaula de ardilla y un motor de

inducción de rotor devanado.

• Evidenciar el comportamiento del motor al insertar resistencias externas en el rotor, en condición

de trabajo.

5.2.PROCEDIMIENTO



B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 21, como la intención es observar la reducción de

la corriente al insertar diferentes valores de resistencia en el rotor, ubique el reóstato en el valor

máximo 282.3Ω, realizar el arranque de la máquina en tensión nominal y medir la corriente de

arranque, apagar el motor y variar el reóstato a la siguiente posición encender nuevamente el

motor y medir la corriente de arranque, realizar este procedimiento para cada posición del

reóstato. Es importante la conexión delta o Y para aplicar la tensión nominal 220/380 Vac.

Fig.21 Conexión de reóstato de arranque a un motor de rotor devanado

RESISTENCIA DEL REOSTATO CORRIENTE DE ARRANQUE (A)

R1 ≈282.3 Ω

R2≈165.0 Ω

R3≈85.5 Ω

R4≈30.8 Ω

R5≈0 Ω

Tabla 9. Corriente de arranque para cada valor de resistencia.


Como se pude en observar en la prueba anterior, al adicionar resistencias externas al rotor (resistencias

rotoricas), por medio de un reostato, la corriente del inducido disminuye, pero tambien se ve afectado el

deslizamiento en el que ocurre el par maximo de la máquina, ademas del par de arranque, puesto que el

deslizamiento es directamente proporcional a la resistencia del rotor R2. Estas resistencias no pueden ser

mucho mayores que la resistencia del estator, ya que exceden el deslizamiento maximo de la maquina,

ya que no son utilizadas solo para el arranque de la máquina, si no durante todo el tiempo de trabajo del

motor.

𝑠 =𝑅2

√𝑅12+(𝑋1+𝑋2)2 (Ec. 40)

Fig.22 Efecto en el par de arranque y par maximo al insertar resistencias externas en el rotor.

Como se observa en la figura 22 al insertar resistencias en al rotor, el par maximo se alcanza a una

velocidad menor, pero éste permanece constante, mientras que el par de arranque a medida que la

resistencia es mayor el par de arranque disminuye.

Una aplicación importante de este fenomeno, se da cuando el motor tiene acoplada una carga muy

grande y desde su arranque debe moverla, por lo tanto necesita que el par maximo se efectue desde el

arranque, para de esta forma no se presenten sobrecalentamientos o daños en el motor.



• Conectores

• Motor de inducción rotor devanado (anillos rozantes) DL1022



• Módulo de cargas y reóstatos DL 1017

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600

PA

R[N

*m]

VELOCIDAD [rpm]

INSERCION DE RESISTENCIAS EXTERNAS EN EL ROTOR

R2

R2+68 ohms

R2+56ohms

R2+47ohms

R2+39ohms

R2+33ohms

6. OTRAS FORMAS DE ARRANQUE DE UN MOTOR

6.1. ARRANQUE DE MOTORES DE INDUCCION ESTRELLA TRIANGULO

El objetivo de este tipo de arranque es reducir la corriente de arranque a 2 veces la corriente

nominal, ya que en un arranque directo la corriente es de aproximadamente 5 veces la nominal.

El motor se alimenta directamente a la red, pero conectado en estrella, de este modo se reduce la

tension aplicada, y por tanto, la corriente y el par de arranque tambien disminuye, cuando se

alcanza el punto de trabajo en Y, se conecta en triangulo, cuando este pasa se produce un pico de

corriente, pero no alcanza a ser tan grande como la que se tendria en un arranque directo.

Acontinuacion se muestra un esquema sencillo, usado para este tipo de arranque, en donde se

usan conntactores para hacer el cambio de conexión.

Fig. 23 Esquema de conexión arranque estrella triangulo. (Moeller, 2006, Manual de esquemas)

Fig. 24 curva de corriente vs velocidad y grafica de corriente del arranque estrella-triangulo.

(Moeller, (2006) Manual de esquemas)

6.2. ARRANQUE DE MOTORES DE INDUCCION POR AUTOTRANSFORMADOR

Este arranque es el mas costoso pero es el metodo que proporciona mayor par por amperio

reducido, la corriente de linea se reduce en proporción con el cuadrado de la reduccion de la

tensión, una vez el motor alcanzala velocidad nominal, el autotranformador se elimina del

circuito, aplicandose la tension completa en las terminales del motor.

Fig. 25 Curvas de arranque y esquema de conexión por autotransformador. (Liwschitz-

garik,1978,Maquinas de corriente alterna)

6.3 ARRANQUE DE MOTORES DE INDUCCION CON ARRANCADOR SUAVE

El motor arranca prácticamente sin sacudidas. La reducción de la tensión provoca una reducción

cuadrática del par con relación al par de arranque normal del motor. Los arrancadores suaves son

especialmente adecuados para el arranque de cargas con un curso cuadrático de la velocidad o del

par.

Fig. 26 Esquema de conexión y grafica de par y corriente de arranque con variador suave. (Moeller,

(2006) Manual de esquemas)

PREGUNTAS

• ¿Cómo cambia el par de un motor de inducción cuando cambia la carga?

• ¿Cuánto par puede suministrar (en porcentaje) un motor de inducción en condicion de

arranque?

• ¿Cuanto cae la velocidad de un motor de inducción cuando se carga el eje?

• ¿ Cuales son la ventajes de un motor jaula de ardilla respecto a un motor de rotor devanado?

• Si se aumenta la resistencia del rotor ¿Qué inplicaciones tiene en el par de arranque y en el

par maximo del motor?

MOTORES MONOFÁSICOS DE INDUCCIÓN 7. Introducción

En su forma básica un motor monofásico de inducción consiste en una máquina asíncrona de jaula de

ardilla cuyo devanado del estator es monofásico.

En este tipo de motores al introducir corriente alterna en el estator crea un campo magnético distribuido

senoidalmente y de tipo pulsante, lo que equivale a tener dos campos magnéticos giratorios iguales, pero

en sentido contrario, que equivalen al comportamiento de una maquina polifásica. Este campo

magnético induce corrientes en el rotor, tal y como en el secundario de un transformador, de tal forma

que el par de rotación originado en las dos partes del devanado del rotor, con el campo inductor del

estator son opuestos, por lo cual el par resultante es cero.

Si el motor gira a una velocidad n, el deslizamiento 𝑠𝑑 del campo giratorio directo (el que gira en el mismo

sentido que el motor) se puede expresar como

𝑠𝑑 = 𝑛1−𝑛

𝑛1= 1 −

𝑛

𝑛1= 𝑠 (Ec. 41)

y el deslizamiento 𝑠𝑖 del campo inverso (el que gira en sentido contrario al del eje del motor) esta

expresado por

𝑠𝑖 = (−𝑛1)−𝑛

(−𝑛1)= 1 +

𝑛

𝑛1= 2 − 𝑠 (Ec. 42)

Fig.27 Curva Par-velocidad de un motor monofásico de inducción. (Fraile, J (2003), Máquinas

eléctricas)

Como el par inverso Mi se opone al par directo Md, este motor consume más corriente que si sólo

actuase un único campo giratorio.

7.1. CIRCUITO EQUIVALENTE

Se puede considerar que el motor monofásico es igual a tener dos motores trifásicos iguales cuyos

rotores están en el mismo eje y sus estatores estas conectados en serie, de esta forma los campos

magnéticos creados giran en el mismo espacio, pero en sentido contrario, gracias a la teoría de los

dos campos giratorios.

Fig. 28 Equivalencia de un motor monofásico con dos trifásico que giran en sentidos contrarios. (Fraile,

J (2003), Máquinas eléctricas)

Si el rotor se encuentra detenido el circuito equivalente se la el que se muestra en la figura 29 a, este

circuito es igual al de un motor asincrono trifasico con S=0.

El circuito equivalente que se muestra en la figura 29 b, corresponde con el descrito en la figura 8, que

consiste en dos partes iguales conectadas en serie, cada una corresponde a un campo giratorio. E1d y E1i

son las tensiones inducidas en el estator debidas a cada campo. Por lo que la tension inducida total en el

estator será

𝐸1 = 𝐸1𝑑 + 𝐸1𝑖 (Ecu. 522)

Fig. 29 Circuito equivalente de un motor monofásico de inducción. (Fraile, J (2003), Máquinas

eléctricas)

Para solucionar de cierta manera, el par de arranque nulo, existen variantes de este motor que consiguen

superar esta limitante, habiendo que el motor se comporte como un motor bifásico.

7.2. MOTOR DE FASE PARTIDA

En este motor se sitúan dos devanados que están desfasados 90° eléctricos, el devanado principal se

compone por una gran reactancia y una baja resistencia y el devanado secundario se compone por una

baja reactancia y una gran resistencia de tal forma que todo esto se conecta en serie con un interruptor

centrifugo que va situado en el eje del motor.

Las intensidades que circulan por los devanados 𝐼𝑝 𝑒 𝐼𝑎 no tienen un desfase de 90° haciendo que resulte

un campo giratorio de naturaleza elíptica, esto se ve debido a que el ángulo formado entre 𝑉 𝑒 𝐼𝑝 es

superior al que existe entre 𝑉 𝑒 𝐼𝑎 , este campo giratorio produce el despegue del motor, y cuando la

velocidad del rotor alcanza un valor del orden del 70% del nominal, el interruptor centrifugo desconecta

el devanado auxiliar, de esta forma el motor queda funcionando como monofásico.

Fig. 30 diagrama fasorial de un motor fase partida y curva par-velocidad de un motor monofásico con

condensador. (Fraile, J (2003), Máquinas eléctricas)

7.3. MOTOR DE ARRANQUE POR CONDENSADOR

En este tipo de motor, el devanado auxiliar lleva en serie un condensador. El empleo de este

condensador ayuda a conseguir un desfase en las corrientes de las bobinas casi en los 90°.

A la circular corriente de valores eficaces iguales y desfasadas entre si 90° la maquina se comporta

como un motor bifásico y genera un campo magnético giratorio que hace girar el motor. El motor con

condensador ofrece un par de arranque considerablemente mayor que con el del montaje de fase partida,

una vez se desconecta el condensador del motor queda funcionando como monofásico empleando el

devanado principal.

Fig. 31 Motor monofásico de arranque por condensador. (Fraile, J (2003), Máquinas eléctricas)

Fig. 32 Diagrama fasorial y curva par velocidad de un motor monofásico con condensador. (Fraile, J

(2003), Máquinas eléctricas)

También existen motores monofásicos de condensador en los que, tanto el condensador como el devanado

auxiliar, permanecen conectados permanentemente. Para esto es necesario que el condensador y el

devanado auxiliar soporte la corriente de trabajo por mucho tiempo, por lo cual, es necesario

dimensionarlos para estas condiciones, en estos motores los devanados, tanto principal y auxiliar son

iguales, para mejorar el arranque de estos motores se suele colocar un condensador adicional en paralelo con

el condensador de funcionamiento normal, este condensador se desconecta en cuanto el motor alcanza

cierta velocidad, por medio de un interruptor centrifugo.

8. PRACTICA 5: CAMBIO DE GIRO DE UN MOTOR MONOFASICO DE INDUCCION

8.1. OBJETIVOS

• Identificar el circuito interno de un motor monofásico de inducción.

• Realizar cambio de giro de un motor monofásico de inducción.

8.2. PROCEDIMIENTO



B. Identificar las bobinas del motor U1-U2, U5-U6 y los extremos del capacitor. Con el multímetro

medir los valores de resistencia de cada uno de los bobinados y el valor de capacitancia del

capacitor. Conectar el circuito ilustrado en la figura 33 e identificar el sentido de giro. El motor

cuenta con una placa de conexiones, usar ésta como apoyo para realizar la prueba, no olvidar

consultar el manual de la máquina. Medir la corriente de arranque del motor en cada uno de los

sentidos y compararlas, además medir la corriente de trabajo del motor y verificar que existan

cambios.

Fig. 33 Sentidos de giro de un motor monofásico de inducción.

GIRO A LA DERECHA GIRO A LA IZQUIERDA

Iarr It Iarr It

Tabla 10. Corriente de arranque y de trabajo de

un motor de inducción monofásico


• Banco de alimentación variable AC

• Conectores

• Motor de inducción fase partida con arranque por capacitor



PREGUNTAS

• ¿Cuál es la función del interruptor centrifugo en este tipo de motores?

• ¿Cuál es el mayor problema de un motor monofásico?

• ¿Cuántos grados eléctricos estas desfasados los arrollamientos de un motor fase partida?

MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

9. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

La máquina de corriente continua está constituida por una parte fija o estator y una parte móvil o rotor.

El estator está formado por una culata (1), que pertenece al circuito magnético inductor y que ejerce la

función de soporte mecánico del conjunto, la culata está perfora en varios puntos de su periferia para

fijar los polos, los cuales están constituidos por los núcleos polares (2), modernamente realizados en

chapas de acero convenientemente apiladas sobre las que se coloca el devanado inductor o de excitación

(8). La parte de los polos próxima AL rotor presente una expansión magnética denominada zapata polar

(3). Para mejor la conmutación, esta maquinas suelen llevar unos polos intermedios (4) y (5), que

reciben también el nombre de interpolos, polos auxiliares o polos de conmutación; el devanado se

conecta en serie con el inducido. (Fraile, 2003, p.480)

El rotor está formado por el inducido (6) y el colector de delgas o conmutador (10). El inducido se

construye con discos de chapa de acero al silicio convenientemente ranurado para alojar en él el

correspondiente devanado. En la figura 35 el arrollamiento del inducido (7) es del tipo en anillo, que hoy

en día ya no se emplea; en la actualidad los arrollamientos son en tambor, disponiendo ambos lados

activos de las espiras en las generatrices externas del apilamiento del rotor. Los devanados de las

máquinas de c.c. sin cerrados, lo cual indica que el bobinado se cierra sobre sí mismo sin principio ni

fin. Los devanados pueden ser imbricados u ondulados, dependiendo de si se cruzan o no las partes de la

bobina observadas desde el lado del colector. (Fraile, 2003, p.480)

Fig.34 Aspectos constructivos de una máquina de corriente continua.

(Fraile, J (2003), Máquinas eléctricas)

Fig. 35 Devanados imbricado y ondulado (Fraile, J (2003), Máquinas eléctricas)

El colector de delgas es el órgano que caracteriza específicamente a estas máquinas y es el encargado de

la conversión mecánica de la c.a. inducida en las bobinas en c.c. de salida. Está formado por láminas de

cobre o delgas cuya sección transversal tiene la forma de cola de milano; las delgas están aisladas entre

sí y el cubo del colector por medio de un dieléctrico de mica. (Fraile, 2003, p.481)

Fig. 36 Sección de un colector de delgas (Fraile, J (2003), Máquinas eléctricas)

La extracción o suministro de corriente al colector se realiza por medio de escobillas de grafito, las

escobillas permanecen fijas, dispuestas en los porta escobillas y de esta manera, mientras gira el rotor,

las escobillas conservan una posición invariable con respecto a los polos de la máquina. La presión

típica de una escobilla sobre el colector debe ser del orden de 0,1 a 0,15 kpa/cm2, lo que se consigue por

la acción de un muelle en espiral cuya presión se ajusta por medio de una palanca dispuesta para ello.

(Fraile, 2003, p.482)

Fig. 37 escobilla, porta escobilla y muelle de ajuste de la presión de contacto.

(Fraile, J (2003), Máquinas eléctricas)

9.1. CONCEPTOS BASICOS

En un motor de c.c. se crea un campo magnético uniforme mediante sus polos. Los conductores de la

armadura se ven forzados a conducir corriente por medio de la conexión a una fuente de energía de c.c.

el conmutador mantiene la misma dirección de la corriente en los conductores bajo cada polo. De

acuerdo con la ecuación de fuerza de Lorentz, un conductor que porta corriente experimenta una fuerza

que tiende a moverlo cuando se coloca en un campo magnético. Todos los conductores situados en la

periferia de un motor c.c. están sujetos a esa fuerza, además la fuerza ocasiona que la armadura gire en

el sentido de las manecillas el reloj, por lo tanto, la armadura de un motor de c.c. gira en dirección del

par desarrollado por el motor. (Gurú, 2003, p. 353)

Fig. 38 fuerza que experimentan los conductores de la armadura en un motor bipolar de corriente

continua. (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y Transformadores)

La ecuación que describe el comportamiento del par desarrollado es:

𝑇𝑑 = 𝐾𝑎Φ𝑝𝐼𝑎 (Ec. 43)

Donde 𝑘𝑎 =𝑃𝑍

2𝜋𝑎, Φp es el flujo por polo y Ia es la corriente de la armadura. (Gurú, 2003, p. 354)

A medida que gira la armadura, en las bobinas se induce una fuerza electromotriz, que se opone a la

corriente que entra en la armadura, esta fuerza es llamada fuerza contra electromotriz (f.c.e.m.)

El voltaje inducido en los motores de c.c. se expresa como

𝐸𝑎 = 𝐾𝑎Φ𝑝𝓌𝑚 (Ec. 45)

Donde wm es la velocidad angular de la armadura en rad/s. (Gurú, 2003, p. 354)

Si Ra es la resistencia total en el circuito de la armadura y Vs el voltaje aplicado en los terminales de la

armadura, la corriente de armadura se expresa como:

𝐼𝑎 =𝑉𝑠−𝐸𝑎

𝑅𝑎 (Ec. 46)

9.2. CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MOTOR DE C.C.

Fig.39 Circuito equivalente de un motor de corriente continua. (Chapman, S. (2000), Máquinas

eléctricas)

La f.c.e.m en el momento del arranque vale cero ya que la armadura no está girando. Para un valor de Ra

pequeño la corriente de la armadura será muy alta para el valor de Vs aplicado a los terminales de la

armadura. La corriente en exceso puede causar daños en los devanados, por lo tanto, un motor de

corriente continua nunca debe arrancarse aplicando el voltaje nominal pleno en bornes de su armadura o

rotor; para esto es necesario agregar una resistencia externa en serie con el circuito de la armadura o

utilizar algún circuito regulador de voltaje, que de forma gradual sea reducida a medida que aumenta la

velocidad en el motor, para cuando se alcance la velocidad nominal la resistencia externa sea cero.

Fig. 40 Resistencia variable insertada en serie con la armadura durante el arranque. (Gurú, B (2003),

Máquinas eléctricas y Transformadores)

9.3. CURVA DE MAGNETIZACION DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

El voltaje interno generado Ea de un motor de c.c. este dado por

𝐸𝑎 = 𝐾𝑎 ∗ 𝜙𝑝 ∗ 𝑊𝑚 (Ec. 47)

La corriente de campo en una máquina de c.c. produce una fuerza magnetomotriz que produce un flujo

en el motor.

𝔉 = 𝑁𝑓 ∗ 𝐼𝑓 (Ec. 48)

Como la corriente de campo produce una fuerza magnetomotriz, que a su vez produce flujo en la

máquina y Ea es proporcional al flujo, se presenta la curva de magnetización de la máquina con el

comportamiento de estas variables a una velocidad especifica.

Fig.41 Curva de magnetización de una maquina a una velocidad ꞷ0. (Chapman, S. (2000), Máquinas

eléctricas)

9.4. PERDIDAS EN UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

La potencia de entrada a un motor de c.c. es eléctrica y la potencia de salida es mecánica. Cuando se

suministra potencia a un motor, una parte significativa se disipa en las resistencias de armadura y los

devanados de campo, como perdidas en el cobre. El motor convierte la potencia restante (potencia

desarrollada) en potencia mecánica. Una parte de la potencia desarrollada se consume por la pérdida de

rotación. (Gurú, 2003, p. 356)

Fig. 42 Diagrama de flujo de potencia de un motor de c.c. (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y

Transformadores)

MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA DL1024R

EXCITACIÓN COMPUESTA

EXCITACIÓN SERIE EXCITACIÓN SHUNT

DEVANADO SERIE D3-D4 D1-D4

POTENCIA NOMINAL 1KW 0,7 KW 0,9KW

TENSION NOMINAL 230V 230V 230V

CORREINTE NOMINAL 6A 4,9A 5,4A

VELOCIDAD NOMINAL 3600 rpm 3600rpm 3600rpm

CORRIENTE DE EXITACION 0,37A 2,4A 0,5A -170V

10. MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA CONEXIÓN INDEPENDIENTE Y EN

DERIVACION O SHUNT

La manera en que son conectados los devanados de campo de la máquina de CC y el circuito de rotor o

la armadura dan origen a las distintas conexiones que se presentan en las máquinas de CC con sus

correspondientes características de funcionamiento. De acuerdo con lo anterior se tiene que un motor

con excitación separada o independiente es un motor cuyo circuito de campo es alimentado por una

fuente de potencia separada de voltaje constante, mientras que un motor en derivación es aquel cuyo

circuito de campo obtiene su potencia directamente de los terminales del inducido del motor. Si se

supone que el voltaje de alimentación es constante, no hay diferencia de comportamiento entres estas

dos máquinas, a menos que se especifique lo contrario, siempre se describe el comportamiento de un

motor en derivación, también se incluye el motor de excitación separada. (Chapman, 2000, p. 551)

Fig.43 Motores con excitación independiente y derivación. (Fraile, J (2003), Máquinas eléctricas)

A un voltaje aplicado constante, se genera un flujo constante. El par desarrollado por el motor es:

𝑇𝑑 = 𝐾𝑎𝜙𝐼𝑎 = 𝐾𝐼𝑎 (Ec. 49)

Donde K=KaΦp es una cantidad constante. Por lo tanto. El par que se desarrolla en un motor shunt es

proporcional a la corriente de armadura. Cuando el motor shunt trabaja con cierta carga, la tensión

inducida del motor es:

𝐸𝑎 = 𝑉𝑠 − 𝐼𝑎𝑅𝑎 (Ec. 50)

Puesto que Ea=KaΦwm la velocidad del motor es

𝑊𝑚 =𝑉𝑠−𝐼𝑎𝑅𝑎

𝐾𝑎𝜙𝑝 (Ec. 51)

11. PRACTICA 6: POTENCIA, PAR Y EFICIENCIA DE UN MOTOR SHUNT O

DERIVACION

11.1. OBJETIVOS

• Identificar el comportamiento de un motor c.c. shunt o derivación.

• Hallar las curvas características de un motor c.c. shunt o derivación.

• Manejar adecuadamente los devanados de un motor de corriente continua

11.2. PROCEDIMIENTO



B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 44. Acoplar el freno electromagnético al motor de

c.c. éste se comportará como la carga del motor, encender el motor a tensión nominal 200 Vdc,

variar gradualmente el reóstato de arranque iniciando desde el valor más alto (36,5 Ω), hasta un

valor de 0 Ω. Recordar que éste es obligatorio para encender este tipo de máquina, ya que la

corriente de arranque de este motor es muy alta y puede dañar el devanado de armadura. En

vacío, es decir, con T=0, realizar las mediciones de velocidad n, corriente de armadura Ia,

corriente de campo If, y potencia de salida Pout, variar paulatinamente la carga, aumentando

controladamente la tensión en el freno, y medir nuevamente las variables antes indicadas, hacer

esto para diferentes valores de par T.

Fig.44 Conexión motor c.c. conexión derivada o shunt.

Grafique con los datos obtenidos

• T vs n

• Ia vs n

• Ia vs T

• n vs Pout

Calcule la eficiencia del motor.

𝓃 =𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑃𝑒 (Ec. 52)

PAR

(n*m)

VELOCIDAD

(rpm)

CORREITE DE

ARMADURA

(A)

CORRIENTE

DE CAMPO

(A)

POTENCIA

DE SALIDA

(W)

POTENCIA

DE

ENTRADA

(W)

0

Tabla 11. Datos obtenidos en la prueba de potencia, par y eficiencia de un motor c.c. shunt o derivación.

Las curvas características esperadas de este motor se observan en las figuras 45, 46, 47 y 48

Fig. 45 Grafica de par vs velocidad motor c.c. shunt o derivación.

Fig. 46 Grafica de corriente de armadura vs velocidad motor c.c. shunt o derivación.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 3650

PA

R[N

*m]

VELOCIDAD [rpm]

PAR VS VELOCIDAD

0

1

2

3

4

5

3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 3650CO

RR

IEN

TE D

E A

RM

AD

UR

A

[A]

VELOCIDAD [rpm]


0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 1 2 3 4 5

PA

R [

N*m

]

CORRIENTE DE ARMADURA[A]

PAR VS CORRIENTE DE ARMADURA

Fig. 47 Grafica de par vs corriente de armadura motor c.c. shunt o derivación.

Fig. 48 Grafica de potencia desarrollada vs velocidad motor c.c. shunt o derivación.




• Conectores

• Motor DC DL1024R





• Analizador de potencia AMC8220

12. CONTROL DE VELOCIDAD EN MOTORES C.C. EN DERIVACION

Existen varios métodos utilizados para controlar la velocidad de una máquina de c.c. en derivación que

son:

• Ajustando la resistencia de campo Rf, y por lo tanto el flujo de campo.

• Ajustando el voltaje en los terminales, aplicado al inducido o la armadura.

• Insertando una resistencia en serie con el circuito del inducido.

12.1. Cambio de la resistencia de campo:

Si la resistencia de campo aumenta, la corriente de campo disminuye If, si esta disminuye también

disminuye el flujo de campo Φf. Una disminución de flujo original provoca una disminución en el

voltaje interno generado Ea, lo cual causa un gran aumento en la corriente de armadura de la

0

200

400

600

800

1000

3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 3650

PO

TEN

CIA

DES

AR

RO

LLA

DA

[W

]

VELOCIDAD [rpm]

POTENCA DESARROLLADA VS VELOCIDAD

máquina Ia, esta aumento en la corriente de armadura Ia, produce aumento en el par inducido Tind y

este a su vez aumenta la velocidad wm, este aumento en la velocidad wm aumenta nuevamente la

tensión inducida Ea y disminuye la corriente de armadura Ia, al disminuir la corriente de armadura Ia

se reduce el par inducido Tind hasta que Tind=Tcarga a una velocidad mayor Wm. Con este método

en posible controlar la velocidad del motor por encima de la velocidad nominal, pero no por debajo

de esta, ya que para que esto ocurra se necesitará mayor corriente por el inducido y de esta forma

causar daño por éste.

Fig. 49 Par inducido vs velocidad, a valores diferentes de resistencia de campo. (Chapman, S. (2000),

Máquinas eléctricas)

12.2. Cambio de voltaje en el inducido:

Otra forma de controlar la velocidad implica el cambio del voltaje aplicado al inducido del motor sin

cambiar el voltaje aplicado al campo. Para realizar este tipo de control, se requiere tener una

conexión independiente, es decir el motor debe ser excitado por separado.

Si el voltaje Va aumenta, se debe aumentar la corriente de armadura, como Ia aumenta el par

inducido Tind aumenta de tal modo que Tind > Tcarga y en consecuencia la velocidad Wm aumenta.

El aumento en la velocidad incrementa Ea y esto disminuye Ia, provocando la disminución del Tind

hasta que este se iguala al Tcarga a una velocidad mayor.

Fig.50 Velocidad vs par inducido, según el cambio de voltaje en el inducido. (Chapman, S. (2000),


12.3. Insertando una resistencia en serie con el circuito del inducido:

Al insertar una resistencia en el circuito del inducido, el motor operara con más lentitud cuando tiene

carga, ya que el par desarrollado no tendrá cambios grandes a medida que la velocidad aumenta. Este

método no es muy usado por su costo, ya que las pérdidas en esta resistencia son muy altas.

Fig. 51 Velocidad vs par inducido insertando resistencia en serie con el circuito del inducido. (Chapman,

S. (2000), Máquinas eléctricas)

Cuando el motor opera a sus valores nominales de corriente, tensión y potencia, el motor estará

girando a velocidad nominal; el control de voltaje en el inducido puedo regular la velocidad del

motor por debajo de la nominal, pero no por encima, ya que para velocidades mayores a la nominal

se necesitará mayor tensión en el inducido y podrá causar daños.

13 PRACTICA 7: CONTROL DE VELOCIDAD MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

CONEXIÓN SHUNT

13.1. OBJETIVO

• Controlar la velocidad de un motor c.c. con los métodos propuestos.

13.2. Insertando una resistencia en serie con el circuito del inducido



equipo de medición a usar, antes de realizar las pruebas.

B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 52. Encender el motor a tensión nominal 200

Vdc, variar gradualmente el reóstato de arranque iniciando desde el valor más alto (36,5 Ω),

hasta un valor de 0 Ω. Recordar que éste es obligatorio para encender este tipo de máquina,

ya que la corriente de arranque de este motor es muy alta y puede dañar el devanado de

armadura. Realizar en cada variación las mediciones de resistencia Ra, corriente de

armadura Ia, corriente de campo If, velocidad de giro de la máquina y graficar Ra vs Ia e Ia

vs n

Fig.52 conexión de un motor c.c. en conexión en derivación con resistencia en serie con el inducido.

Ra (Ω)

CORRIENTE

DE

ARMADURA

Ia (A)

CORRIENTE

DE CAMPO If

(A)

VELOCIDAD n

(rpm)

36.5

23.5

10.9

4.9

0

Tabla 12. Control de velocidad insertando una resistencia en

serie con el circuito del inducido.

Los gráficos esperados del control de velocidad de un motor c.c. en derivación con una resistencia en

serie con el inducido se evidencian en la figura 53

Fig.53 Comportamiento de la velocidad respecto a la variación de la resistencia insertada en el

inducido de un motor c.c. en conexión en derivación con resistencia en serie con el inducido.


• Banco de alimentación variable AC/DC DL1013M3


• Conectores







3200

3300

3400

3500

3600

3700

0 10 20 30 40VEL

OC

IDA

D [

rpm

]

RESISTENCIA DEL INDUCIDO [Ω]

VELOCIDAD VS RESISTECIA EN EL INDUCIDO

13.3. Ajustando la resistencia de campo Rf




B. Realizar el montaje de la figura 54 teniendo en cuenta en ajustar el valor de voltaje de

alimentación a 200 Vdc y teniendo siempre la precaución de ubicar la resistencia de arranque

en su valor máximo, y ajustar a su valor mínimo el reóstato de campo para así contar con el

mayor valor posible de corriente de campo If. Encender el motor a tensión nominal, de

manera cuidadosa y continua ir variando el reóstato de arranque hasta que su valor de

resistencia sea cero ohmios y tomar el valor de velocidad de rotación en el eje de la máquina.

Una vez hecha esta operación, variar gradualmente de menor a mayor valor el reóstato de

campo y realizar en cada variación las mediciones de resistencia Re, corriente de armadura

Ia, corriente de campo If, y velocidad. En cada punto de medición graficar Re vs If y If vs n.

Fig. 54 Conexión de un motor de c.c. en derivación

Re(Ω)

CORRIENTE DE

ARMADURA Ia

(A)

CORRIENTE DE

CAMPO If (A)

VELOCIDAD n

(rpm)

Tabla 13. Control de velocidad ajustando la resistencia de campo

Los gráficos del control de velocidad de un motor c.c. en derivación ajustando la resistencia de campo se

evidencian en la figura 55.

Fig.55 Comportamiento de la corriente de armadura de un motor c.c. en conexión en derivación con

variación en la resistencia de campo.




• Conectores







14. PRACTICA 8: FRENADO DINAMICO DE UN MOTOR C.C. EN CONEXIÓN SHUNT O

DERIVACION.

14.1. OBJETIVOS

• Disminuir el tiempo de frenado de un motor de corriente continua en conexión Hunt o

derivación.

14.2. PROCEDIMIENTO



B. Realizar el montaje de la figura 56, de ser necesario pedir ayuda al personal de los

laboratorios. Comprobar el buen estado de los equipos a utilizar y revisar los manuales de las

3550

3600

3650

3700

3750

18 18,5 19 19,5 20

VEL

OC

IDA

D [

rpm

]

RESISTENCIA DE CAMPO [Ω]

VELOCIDAD VS RESISTENCIA DE CAMPO

máquinas y equipo de medición a usar, antes de realizar la prueba. Ajustar el valor de voltaje

de alimentación a 200 Vdc y teniendo siempre la precaución de ubicar la resistencia de

arranque en su valor máximo, y ajustar a su valor mínimo el reóstato de campo para así

contar con el mayor valor posible de corriente de campo If. Encender el motor a tensión

nominal oprimiendo el pulsador S2, variar el reóstato de arranque hasta que su valor de


Una vez hecha esta operación, ajustar el reóstato de campo de tal forma que se cuente con

una velocidad de giro aproximada de 3600 rpm, luego de verificar la velocidad oprimir el

botón rojo del banco de alimentación, tomar el tiempo de frenado del motor, no olvidar

devolver el reóstato de arranque del motor al valor de máxima resistencia. Encender

nuevamente el banco y encender el motor oprimiendo el pulsador S2, verificar la velocidad

del motor y oprimir el pulsador S1 para apagar el motor e insertar la resistencia en serie con

la armadura, medir nuevamente el tiempo de frenado del motor, el cual será menor al tiempo

de frenado inicial. Si se desea se puede cambiar la resistencia para comprobar el efecto de

ésta en el tiempo de frenado del motor.

Fig. 56a Esquema de control para frenado dinámico de un motor de c.c. en derivación.

Fig. 56b Esquema de potencia para frenado dinámico de un motor de c.c. en derivación.

TIEMPO DE FRENADO SIN

RESISTENCIA

TIEMPO DE FRENADO CON

RESISTENCIA

Tabla 14. Tiempo de frenado de un motor c.c. en conexión shunt o derivación.



• Tabla de automatización

• Conectores




• Paro de emergencia

• Cables para control

• Resistencia de potencia (bombillo)

• Contactor de alta potencia

• Cronometro

15. MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA CONEXIÓN SERIE

Es un motor cuyo devanado de campo costa de pocas vueltas conectadas en serie con el circuito del

inducido o armadura. En un motor serie (fig. 57), la corriente del inducido, la corriente de campo y la

corriente es la misma.

Fig.57 Circuito equivalente de un motor serie. (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y

Transformadores)

En un motor en serie cuando se incrementa la carga, también aumenta la corriente de armadura y por lo

tanto el flujo, lo que causa que la velocidad baje, esto afecta la característica par-velocidad de un motor

en serie. El par inducido en este motor se expresa como:

𝑇𝑖𝑛𝑑 = 𝐾𝜑𝐼𝑎 (Ec. 53)

Como en esta máquina el flujo es directamente proporcional a la corriente de armadura entonces el flujo

se puede estar dado por:

𝜙 = 𝑐𝐼𝑎 (Ec. 54)

Donde c es una constante de proporcionalidad, entonces el par inducido en un motor serie está dado por:

𝑇𝑖𝑛𝑑 = 𝐾𝜙𝐼𝑎 = 𝐾𝑐𝐼𝑎2 (Ec. 55)

Es decir, el par es proporcional al cuadrado de la corriente de armadura, por lo que a medida que la

corriente aumenta, el par aumenta drásticamente.

Fig.58 Curvas características de un motor c.c. en serie, en función de la corriente de armadura. (Gurú, B

(2003), Máquinas eléctricas y Transformadores)

Un motor en serie sin carga puede alcanzar una velocidad muy alta, ya que la corriente necesaria para

superar la perdida de rotación es muy pequeña, por lo que la tensión inducida es aproximadamente igual

al voltaje aplicado, por lo que se alcanza una velocidad que puede dañar el motor.

Conforme se aumenta la carga al motor, el par que desarrolla debe crecer. El incremento en el par hace

que la corriente de armadura aumente, el aumento de Ia produce un incremento en la caída de voltaje en

las resistencias del circuito de armadura, del devanado de campo y la de arranque. Para un voltaje fijo

aplicado, la tensión inducida Ea debe disminuir con la carga, como Ea es directamente proporcional a Ia

debe controlarse la velocidad del motor. En la figura 59 se muestra el par desarrollado y la potencia

desarrollada como función de la velocidad. (Gurú, 2003, p.358)

Fig. 59 Par y potencia desarrollados en función de la velocidad de un motor c.c. en serie. (Gurú, B

(2003), Máquinas eléctricas y Transformadores)

16. MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA CONEXIÓN COMPUESTA

Un motor shunt puede tener un devanado de campo en serie adicional, el devanado de campo en serie

puede conectarse de modo que el flujo que produce apoye el flujo establecido por el devanado de campo

shunt, caso en que se trata de un motor compuesto acumulativo. Un motor es compuesto diferencial si el

flujo del devanado de campo en serie se opone al flujo del devanado de campo shunt. (Gurú, 2003,

p.368)

Un motor compuesto puede conectarse como motor shunt en derivación corta o como motor shunt en

derivación larga. En un motor shunt en derivación larga, el devanado de campo shunt se conecta

directamente al suministro. Por otro lado, el devanado de campo shunt de un motor compuesto en

derivación corta se conecta en paralelo con las terminales de la armadura. El flujo creado por el

devanado de campo shunt de un motor shunt en derivación corta disminuye ligeramente con el

incremento en la carga debido a la caída de voltaje a través del devanado de campo en serie. (Gurú,

2003, p.368)

Fig. 60 Conexión larga y corta de un motor c.c. compuesto. (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y

Transformadores)

Las características de un motor compuesto son la mezcla de las características de un motor shunt y

motor en serie. A medida que la carga aumenta en un motor compuesto el flujo total aumenta o

disminuye debido al incremento de la corriente en el devanado serie para un motor compuesto

acumulativo o diferencial, respectivamente, es decir

𝜙𝑝 = 𝜙𝑠ℎ ± 𝐾𝑓 ∗ 𝐼𝑎 (Ec. 56)

Donde 𝜙𝑝 es el flujo total en la máquina, 𝜙𝑠ℎ es el flujo debido al campo shunt y 𝐾𝑓 ∗ 𝐼𝑎 es el flujo

producido por el campo serie, tenga en cuenta que el signo menos es para el motor compuesto

diferencial. (Guru, 2003, p.369)

El aumento/disminución en el flujo con un incremento en la corriente de armadura Ia, ocasiona que el

para aumente /disminuya a una tasa más rápida en un motor compuesto acumulativo/diferencial que un

motor shunt. Esto se basa en el hecho en que el par desarrollado por un motor compuesto es: (Gurú,

2003, p.369)

𝑇𝑑 = 𝐾𝑎 ∗ 𝐼𝑎 ∗ 𝜙𝑠ℎ ± 𝐾𝑎 ∗ 𝐾𝑓 ∗ 𝐼𝑎2 (Ec. 57)

Fig.61 Par desarrollado vs corriente de armadura de las diferentes conexiones de motor de corriente

continua. (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y Transformadores)

El incremento/disminución del flujo acompañado por el aumento en la caída de voltaje a través de las

resistencias del circuito de armadura y del devanado de campo en serie ocasionan que la velocidad del

motor disminuya/aumente con más rapidez que un motor shunt. Esto sucede porque la velocidad del

motor es: (Gurú, 2003, p.369)

𝑊𝑚 =𝑉𝑠−𝐼𝑎(𝑅𝑎−𝑅𝑠)

𝐾𝑎(𝜙𝑠ℎ±𝐾𝑓∗𝐼𝑎) (Ec. 58)

Fig.62 velocidad vs corriente de armadura de las diferentes conexiones de motor de corriente continua.

(Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y Transformadores)

En un motor compuesto diferencial el flujo disminuye con el incremento en la corriente de la armadura,

por lo tanto, existe cierta posibilidad de que un motor compuesto diferencial alcance una velocidad

peligrosamente alta conforme el flujo originado por el devanado de campo serie se aproxima al flujo

creado por el devanado de campo shunt. (Gurú, 2003, p.370)

Un motor compuesto acumulativo tiene una velocidad definida sin carga, de modo que no se embala

como un motor serie cuando se elimina la carga. También desarrolla un par de arranque elevado cuando

la caga se incrementa de forma súbita. Esto lo hace apropiado para aplicaciones que requieran un par de

arranque elevado, sean susceptibles a cambios rápidos de carga y enfrente la posibilidad de pasar de la

condición a plena carga a otra sin carga. (Gurú, 2003, p.370)

17. PRACTICA 9: POTENCIA, PAR Y EFICIENCIA DE UN MOTOR DE CORRIENTE

CONEXIÓN COMPUESTA DIFERENCIAL LARGA (D3-D4)

17.1.OBJETIVOS

• Identificar el comportamiento de un motor c.c. compuesto.

• Hallar las curvas características de un motor c.c. compuesto.

• Manejar adecuadamente los devanados de un motor de corriente continua para la conexión

diferencial larga.

17.2. PROCEDIMIENTO



B. Realizar el montaje de la figura 63 teniendo en cuenta en ajustar el valor de voltaje de

alimentación a 200 Vdc y teniendo siempre la precaución de ubicar la resistencia de arranque

en su valor máximo, y ajustar a su valor mínimo el reóstato de campo para así contar con el

mayor valor posible de corriente de campo If. Encender el motor a tensión nominal, de

manera cuidadosa y continua ir variando el reóstato de arranque hasta que su valor de


Una vez hecha esta operación, ajustar el reóstato de campo de tal forma que se cuente con

una velocidad de giro aproximada de 3600 rpm.

Desenergizar la máquina, tenga en cuenta en volver a ubicar el reóstato de arranque en su

valor máximo y sin modificar el valor de reóstato de campo, acoplar el motor al freno

electromagnético, energizar nuevamente la máquina sin energizar el freno, es decir, con el

motor en vacío realizar las mediciones de par T, velocidad n, corriente de armadura Ia,

corriente de campo If, potencia de entrada Pent y potencia de salida Pd. Aumentar

gradualmente el par en la máquina, aumentando la tensión en el freno y realizar las

mediciones anteriores para cada valor de par T.

Fig.63 Motor c.c. compuesto conexión diferencial larga.

C. Grafique con los datos obtenidos

• T vs n

• Ia vs n

• Ia vs T

• n vs Pd

PAR

(n*m)

VELOCIDAD

(rpm)

CORREITE DE

ARMADURA

(A)

CORRIENTE

DE CAMPO (A)

POTENCIA

DE SALIDA

(W)

POTENCIA

DE

ENTRADA

(W)

0

Tabla 15. Potencia, par y eficiencia de un motor c.c. compuesto conexión diferencial larga.

Las curvas características se muestran en las figuras 64, 65,66 y 67.

Fig.64 Par vs velocidad de un motor c.c. compuesto conexión diferencial larga.

Fig.65 Corriente de armadura vs velocidad de un motor c.c. compuesto conexión diferencial larga.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700

PA

R [

N*m

]

VELOCIDAD [rpm]

PAR VS VELOCIDAD

0

1

2

3

4

5

3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700

CO

RR

IEN

TE D

E A

RM

AD

UR

A

[A]

VELOCIDAD [rpm]


Fig.66 Par vs corriente de armadura de un motor c.c. compuesto conexión diferencial larga.

Fig.67 Velocidad vs potencia desarrollada de un motor c.c. compuesto conexión diferencial

larga.





• Conectores







0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 1 2 3 4 5P

AR

[N

*m]

CORRIENTE DE ARMADURA [A]


0

200

400

600

800

1000

3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700PO

TEN

CIA

DES

AR

RO

LLA

DA

[W

]

VELOCIDAD [rpm]

POTENCIA DESARROLLADA VS VELOCIDAD


CONEXIÓN COMPUESTA DIFERENCIAL LARGA USANDO DEVANADO SERIE (D1-

D4)

18.1. OBJETIVOS




diferencial larga usando D1-D4.

18.2. PROCEDIMIENTO

A. Compruebe el buen estado de los equipos a utilizar y revise los manuales de las máquinas y


B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 68, acople el freno electromagnético al motor y

encender el motor a tensión nominal 200 Vdc con el reóstato de arranque en su valor máximo e ir

variándolo hasta la posición mínima y el reóstato de campo en posición media, establecer la

velocidad del motor a 3600 rpm aproximadamente, variando el reóstato de campo. Sin encender

el freno (T=0) realizar las mediciones de par T, velocidad n, corriente de armadura Ia, corriente

de campo If, potencia de entrada Pent y potencia de salida Pd, aumente gradualmente el par en la

máquina, variando tensión en el freno y realice las mediciones anteriores para cada valor de par

T.

Fig.68 motor c.c. compuesto conexión diferencial larga usando devanado serie.


• T vs n

• Ia vs n

• Ia vs T

• n vs Pd

PAR

(n*m)

VELOCIDAD

(rpm)

CORREITE DE

ARMADURA

(A)

CORRIENTE

DE CAMPO (A)

POTENCIA

DE SALIDA

(W)

POTENCIA

DE

ENTRADA

(W)

0

Tabla 16. Potencia, par y eficiencia de un motor c.c. compuesto conexión diferencial larga

usando D1-D4

Las curvas características se muestran en las figuras 69, 70, 71 y 72

Fig.69 Par vs velocidad de un motor c.c. compuesto conexión diferencial larga usando devanado serie

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3400 3450 3500 3550 3600 3650 3700 3750

PA

R [

N*m

]

VELOCIDAD [rpm]

PAR VS VELOCIDAD

0

1

2

3

4

5

3400 3450 3500 3550 3600 3650 3700 3750

CO

RR

IEN

TE D

E A

RM

AD

UR

A

[A]

VELOCIDAD [rpm]


Fig.70 Corriente de armadura vs velocidad de un motor c.c. compuesto conexión diferencial larga

usando devanado serie

Fig.71 Par vs corriente de armadura de un motor c.c. compuesto conexión diferencial larga usando

devanado serie

Fig.72 Par vs corriente de armadura de un motor c.c. compuesto conexión diferencial larga usando

devanado serie





• Conectores







0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 1 2 3 4 5

PA

R [

N*m

]



0

200

400

600

800

1000

3400 3450 3500 3550 3600 3650 3700 3750

PO

TEN

CIA

DES

AR

RO

LLA

DA

[W

]

VELOCIDAD [rpm]



CONEXIÓN COMPUESTA ADITIVA LARGA (D4-D3)

19.1. OBJETIVOS




aditiva larga.

19.2. PROCEDIMIENTO



B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 73, acoplar el freno electromagnético al motor y

encender el motor a tensión nominal 200 Vdc con el reóstato de arranque en su valor máximo e ir

variándolo hasta la posición mínima y el reóstato de campo en posición media, establecer la


el freno (T=0) realice las mediciones de velocidad n, corriente de armadura Ia, corriente de

campo If, potencia de entrada Pent y potencia de salida Pd, aumente gradualmente el par en la

máquina, variando tensión en el freno y realice las mediciones anteriores para cada valor de par

T, controlar continuamente las corrientes para evitar sobrepasar los valores máximos soportados

por los devanados tanto del motor como del reóstato de campo

Fig.73 Conexión de un motor c.c. compuesto-aditiva larga.


• T vs n

• Ia vs n

• Ia vs T

• n vs Pd

PAR

(n*m)

VELOCIDAD

(rpm)

CORREITE DE

ARMADURA

(A)

CORRIENTE

DE CAMPO (A)

POTENCIA

DE SALIDA

(W)

POTENCIA

DE

ENTRADA

(W)

0

Tabla 17. Potencia, par y eficiencia de un motor c.c. compuesto conexión aditiva larga.


Fig.74 Par vs velocidad de un motor c.c. compuesto-aditiva larga

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 3650

PA

R [

N*m

]

VELOCIDAD [rpm]

PAR VS VELOCIDAD

Fig.75 Corriente de armadura vs velocidad de un motor c.c. compuesto-aditiva larga

Fig.76 Par vs corriente de armadura de un motor c.c. compuesto-aditiva larga

Fig.77 Potencia desarrollada vs velocidad de un motor c.c. compuesto-aditiva larga

0

1

2

3

4

5

3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 3650C

OR

RIE

NTE

DE

AR

MA

DU

RA

[A]

VELOCIDAD [rpm]


0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 1 2 3 4 5

PA

R [

N*m

]



0

200

400

600

800

1000

3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 3650

PO

TEN

CIA

DES

AR

RO

LLA

DA

[W

]

VELOCIDAD [rpm]






• Conectores








CONEXIÓN COMPUESTA ADITIVA LARGA USANDO DEVANADO SERIE (D4-D1)

20.1. OBJETIVOS




aditiva larga usando D4-D1.

20.2. PROCEDIMIENTO



B. Conecte el circuito que se ilustra en la figura 78, acople el freno electromagnético al motor y

encender el motor a tensión nominal 200 Vdc con el reóstato de arranque en su valor máximo

e ir variándolo hasta la posición mínima y el reóstato de campo en posición media, establecer

la velocidad del motor a 3600 rpm aproximadamente, variando el reóstato de campo. Sin

encender el freno (T=0) realice las mediciones de par T, velocidad n, corriente de armadura

Ia, corriente de campo If, potencia de entrada Pent y potencia de salida Pd, aumente

gradualmente el par en la máquina, variando tensión en el freno y realice las mediciones

anteriores para cada valor de par T

Fig. 78 Motor c.c. compuesto conexión aditiva larga usando devanado serie.


• T vs n

• Ia vs n

• Ia vs T

• n vs Pd

PAR

(n*m)

VELOCIDAD

(rpm)

CORREITE DE

ARMADURA

(A)

CORRIENTE

DE CAMPO (A)

POTENCIA

DE SALIDA

(W)

POTENCIA

DE

ENTRADA

(W)

0

Tabla 18. Potencia, par y eficiencia de un motor c.c. compuesto conexión aditiva larga usando

D4-D1


Fig.79 Par vs velocidad de un motor c.c. compuesto conexión aditiva larga usando devanado serie

Fig.80 Corriente de armadura vs velocidad de un motor c.c. compuesto conexión aditiva larga usando

devanado serie

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3000 3100 3200 3300 3400

PA

R [

N*m

]

VELOCIDAD [rpm]

PAR VS VELOCIDAD

0

1

2

3

4

5

3000 3100 3200 3300 3400

CO

RR

IEN

TE D

E A

RM

AD

UR

A

[A]

VELOCIDAD [rpm]


Fig.81 Par vs corriente de armadura de un motor c.c. compuesto conexión aditiva larga usando devanado

serie

Fig.82 Par vs corriente de armadura de un motor c.c. compuesto conexión aditiva larga usando devanado

serie





• Conectores







0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 1 2 3 4 5P

AR

[N

*m]



0

200

400

600

800

1000

3000 3100 3200 3300 3400

PO

TEN

CIA

DES

AR

RO

LLA

DA

[W

]

VELOCIDAD [rpm]



CONEXIÓN COMPUESTA DIFERENCIAL CORTA (D3-D4)

21.1. OBJETIVOS




diferencial corta.

21.2. PROCEDIMIENTO



B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 83, acoplar el freno electromagnético al motor y

encender el motor a tensión nominal 200 Vdc con el reóstato de arranque en su valor máximo e

ir variándolo hasta la posición mínima y el reóstato de campo en posición media, establecer la


el freno (T=0) realice las mediciones de par T, velocidad n, corriente de armadura Ia, corriente

de campo If, potencia de entrada Pent y potencia de salida Pd, aumente gradualmente el par en

la máquina, variando tensión en el freno y realice las mediciones anteriores para cada valor de

par T.

Fig.83 Motor c.c. compuesto conexión diferencial corta.


• T vs n

• Ia vs n

• Ia vs T

• n vs Pd

PAR

(n*m)

VELOCIDAD

(rpm)

CORREITE DE

ARMADURA

(A)

CORRIENTE

DE CAMPO (A)

POTENCIA

DE SALIDA

(W)

POTENCIA

DE

ENTRADA

(W)

0

Tabla 19. Potencia, par y eficiencia de un motor c.c. compuesto conexión diferencial corta.

Las curvas características se muestran en las figuras 84, 85, 86, 87

Fig.84 Par vs velocidad de un motor c.c. compuesto diferencial corta

PA

R [

N*m

]

VELOCIDAD [rpm]

PAR VS VELOCIDAD

Fig.85 Corriente de armadura vs velocidad de un motor c.c. compuesto diferencial corta

Fig.86 Par vs corriente de armadura de un motor c.c. compuesto diferencial corta

Fig.87 Potencia desarrollada vs velocidad de un motor c.c. compuesto diferencial corta

CO

RR

IEN

TE D

E A

RM

AD

UR

RA

[A

]VELOCIDAD [rpm]

CORRIENTE DE ARMADURA

PA

R [

N*m

]



0

200

400

600

800

1000

3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700PO

TEN

CIA

DES

AR

RO

LLA

DA

[W

]

VELOCIDAD






• Conectores








CONEXIÓN COMPUESTA ADITIVA CORTA (D4-D3)

22.1. OBJETIVOS




aditiva corta.

22.2. PROCEDIMIENTO



B. Conectar el circuito que se ilustra en la figura 88, acople el freno electromagnético al motor y

encender el motor a tensión nominal 200 Vdc con el reóstato de arranque en su valor máximo e

ir variándolo hasta la posición mínima y el reóstato de campo en posición media, establecer la

velocidad del motor a 3600 rpm aproximadamente, variando el reóstato de campo. Sin

encender el freno (T=0) realizar las mediciones de par T, velocidad n, corriente de armadura

Ia, corriente de campo If, potencia de entrada Pent y potencia de salida Pd, aumentar

gradualmente el par en la máquina, variando tensión en el freno y realice las mediciones

anteriores para cada valor de par T.

Fig.88 motor c.c. compuesto conexión aditiva corta.


• T vs n

• Ia vs n

• Ia vs T

• n vs Pd

PAR

(n*m)

VELOCIDAD

(rpm)

CORRIENTE

DE

ARMADURA

(A)

CORRIENTE

DE CAMPO (A)

POTENCIA

DE SALIDA

(W)

POTENCIA

DE

ENTRADA

(W)

0

Tabla 20. Potencia, par y eficiencia de un motor c.c. compuesto conexión aditiva corta.

Las curvas características se muestran en las figuras 89, 90, 91y 92

Fig.89 Par vs velocidad de un motor c.c. compuesto-aditiva corta

Fig.90 Corriente de armadura vs velocidad de un motor c.c. compuesto-aditiva corta

Fig.91 Par vs corriente de armadura de un motor c.c. compuesto-aditiva corta

PA

R [

N*m

]

VELOCIDAD [rpm]

PAR VS VELOCIDAD

CO

RR

IEN

TE D

E A

RM

AD

UR

A

[A]

VELOCIDAD [rpm]


PA

R [

N*m

]

CORRIENTE DE ARMDURA [A]


Fig.92 Potencia desarrollada vs velocidad de un motor c.c. compuesto-aditiva corta





• Conectores







PREGUNTAS

• ¿Cómo cambiar el sentido de un motor c.c.?

• ¿Es posible trabajar un motor únicamente con el devanado serie?

• ¿En qué porcentaje varía la velocidad del motor compuesto entre la conexión aditiva y la

conexión detractiva, tanto corta como larga?

• ¿Qué implicaciones se obtienen al insertar en la conexión compuesta el devanado serie D1-D4?

0

200

400

600

800

1000

3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 3650P

OTE

NC

IA D

ESA

RR

OLL

AD

A

[W]

VELOCIDAD [rpm]


GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA 23. FUNDAMENTOS TEORICOS DE LOS GENERADORES DC

Los generadores de cc convierten una energía mecánica en energía eléctrica en forma de corriente

continua, estas máquinas constan de un circuito de excitación que va en el estator, y de un circuito de

inducido giratorio provisto del colector. El devanado de excitación está formado por el arrollamiento de

todos los polos que contenga la máquina conectados en serie, pero de tal forma que se generen los polos

de la máquina, mientras el inducido donde se alojan las bobinas que lo conforma el circuito de

armadura, gira dentro del campo magnético y se genera así una tensión inducida.

Fig. 93 Corte de una máquina de corriente continua. (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y

Transformadores)

23.1. EXCITACIÓN DE LOS INDUCTORES

El campo magnético necesario para que un generador pueda funcionar se puede producir de dos

formas claramente diferenciadas: mediante un imán permanente o electroimanes alimentados por

corriente continua.

Dado que los imanes permanentes producen un campo magnético no muy intenso y sin

posibilidad de ser variable (sin posibilidad de regulación), se recurre a las bobinas de excitación

cuando se desea la obtención de un campo magnético con posibilidad de regulación. Estas

bobinas son alimentadas por corriente continua para así producir un campo magnético constante.

Dependiendo de cómo se obtenga la energía eléctrica necesaria para alimentar el circuito inductor

de un generador y dependiendo de cómo se conecten surgen diferentes tipos de excitación.

• Generador de excitación independiente.

• Generador auto excitado.

24. GENERADORES CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE

La corriente de excitación con la que se alimenta a las bobinas inductoras se proporciona mediante

una fuente de energía exterior de CC. La condición de estado estable supone que no hay ningún

cambio apreciable en la corriente de la armadura o en su velocidad, esencialmente no hay cambio

en la energía mecánica o en la energía magnética del sistema.

Fig. 94 Circuito equivalente de un generador CC con excitación independiente. (Gurú, B (2003),


25. GENERADOR CONEXIÓN SHUNT

En esta conexión el devanado de armadura está conectado en paralelo con el devanado inductor, la

excitación se regula por medio de un reóstato de campo conectado en serie con en el inductor.

Puesto que circuito inductor y el circuito de la carga están ambos conectados a través de los

terminales del generador, cualquier corriente engendrada en el inducido tiene que dividirse entre

esas dos trayectorias en proporción inversa a sus resistencias y, puesto que la parte de la corriente

pasa por el circuito inductor es relativamente elevada, la mayor parte de la corriente pasa por el

circuito de la carga, impidiendo así el aumento de la intensidad del campo magnético esencial para

producir el voltaje normal entre los terminales.

Fig. 95 Circuito equivalente de un generador en conexión shunt o derivación. (Gurú, B (2003),


GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA DL1024R

EXCITACIÓN COMPUESTA

EXCITACIÓN SERIE

EXCITACIÓN SHUNT

DEVANADO SERIE D3-D4 D1-D4

POTENCIA NOMINAL 1KW 0,8 KW 0,9KW

TENSION NOMINAL 220V 185V 220V

CORREINTE NOMINAL 4,5A 4,4A 4,1ª

VELOCIDAD NOMINAL 3450 rpm 3450rpm 3450rpm

CORRIENTE DE EXITACION 0,6A 0,6A -210V

26. PRACTICA 15: CURVA DE MAGNETIZACIÓN DE UN GENERADOR DE

CORRIENTE CONTINUA

26.1. OBJETIVOS

• Hallar la curva de magnetización de una máquina de corriente continúa funcionando como

generador.

• Analizar el comportamiento de un generador de corriente continua en vacío.

26.2. PROCEDIMIENTO



B. Conecte el circuito que se ilustra en la figura 96 con la máquina de CC funcionando como

generador. Como elemento impulsor se utiliza otra máquina de c.c. pero operando como motor

en conexión shunt o en derivación, energizada a 200 Vdc. Se debe tener la precaución antes de

arrancar el motor de CC que el reóstato de arranque se encuentre en su valor máximo y que el

reóstato del circuito de campo o inductor se encuentre en una posición media. Después de

haberse acoplado las máquinas y haber pulsado el botón de arranque, se deberá ajustar la

velocidad del conjunto de máquinas a 3600 rpm con ayuda del reóstato de campo del motor de

c.c.

Fig. 96 Conexión de un generador en conexión shunt o derivación.

C. Utilizando la fuente DC de 1A del banco del Laboratorio, variar lentamente la alimentación del

circuito de campo de la máquina de CC que opera como generador, para así variar

progresivamente la corriente de campo del generador, y poder observar la dependencia de la

tensión generada con respecto a la corriente de campo de la máquina. Para esto se debe medir

en la salida del generador la tensión inducida a varios valores de corriente de campo,

recordando que entre más valores tomados más exacta será la curva de magnetización.

Graficar tensión inducida Ea vs corriente de campo If.

CORRIENTE DE

CAMPO If

TENSION

INDUCIDA Ea

Tabla 21 Datos para curva de magnetización

D. Repetir el procedimiento descrito en el punto C, pero ahora ajustando la velocidad de giro del

conjunto a un valor inferior de 3600 rpm a través de la manipulación del reóstato de campo de

la máquina de CC que opera como motor impulsor. Tomar datos y graficar para comparar.

La curva de magnetización esperada se muestra en la figura 96, donde se ve la variación de la tensión

generada con respecto a la variación de corriente de campo a una misma velocidad. El comportamiento

de la tensión generada por la máquina a diferentes velocidades se puede apreciar en la figura 97

Fig. 97 Curva de magnetización de un generador de corriente continua en conexión

independiente

Figura 98 Curva de magnetización a diferentes velocidades de un generador cc conexión

independiente o shunt

0

50

100

150

200

250

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

TEN

SIO

N IN

DU

CID

A [

Vac

]

CORRIENTE DE CAMPO If [A]

CURVA DE MAGNETIZACION GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

0

50

100

150

200

250

0 100 200 300 400 500 600

TEN

SIO

N IN

DU

CID

A [

Vd

c]

CORRIENTE DE CAMPO [mA]

CURVA DE MAGNETIZACION GENERADOR CORRIENTE CONTINUA

3600 RPM

3500 RPM

3400 RPM


• 2 motores de corriente continua DL1024R


• 2 módulos de cargas DL1017

• Conectores



• Analizador de potencia AMC 8220

27. PRACTICA 16: GENERADOR CONEXIÓN SHUNT CON CARGA

27.1. OBJETIVOS

• Hallar el comportamiento de un generador shunt con aumento de carga.

27.2. PROCEDIMIENTO

A. Comprobar el buen estado de los equipos a utilizar y revisar los manuales de las máquinas

y equipo de medición a usar, antes de realizar la prueba.

B. Conecte el circuito que se muestra en la figura 99. Con el motor c.c. acoplado al generador,

conectar la carga que tendrá un valor inicial de 0 Ω proceder a encender el motor c.c. a

tensión nominal 200 Vdc, con el reóstato de arranque en el valor máximo y el reóstato de

campo en su valor medio, variar el reóstato de arranque despacio y cuidadosamente hasta su

posición mínima de 0 Ω y el reóstato de campo hasta ajustar la velocidad del motor

aproximadamente a 3600 rpm. Recordar que este motor no se debe encender sin la

variación del reóstato de arranque ya que es el que controla la corriente de arranque

evitando que se produzcan daños en los devanados del motor.

En estas condiciones (Rcarga=0) realizar las mediciones de tensión inducida Ea, corriente

de carga Icar y la corriente de campo If, ésta última se mide para controlarla y evitar que

supere la permitida por el devanado. Aumentar gradualmente la carga y realizar

nuevamente las mediciones de tensión inducida Ea, corriente de carga Icar y la corriente de

campo If. Para obtener varios valores de carga es necesario hacer varias combinaciones en

paralelo y serie de las resistencias del banco, ya que se necesitan valores en un intervalo de

60 a 2400 Ω. La corriente de carga dentro de este intervalo será la permitida por el motor,

para otros valores de resistencia se debe calcular la corriente que se debe mantener por

debajo de 4 amperios, que es la corriente permitida por la máquina.

Fig. 99 Conexión de un generador en conexión shunt o derivación con carga.

RESISTENCIA DE

CARGA

TENSION

INDUCIDA Ea

CORRIENTE DE

CARGA Icarga

CORRIENTE DE

CAMPO If

0

Tabla 22. Datos obtenidos de la prueba de generador shunt con carga.

La curva característica de un generador en conexión shunt o derivación se observa en la figura 100.

Fig. 100 curva característica de un generador de corriente continua con carga





• Conectores




28. GENERADOR SERIE

El devanado inductor se conecta en serie con el inducido, de tal forma que toda la corriente que el

generador suministra a la carga fluye por igual por ambos devanados. Dado que la corriente que

atraviesa al devanado inductor es elevada, se construye con pocas espiras de gran sección. Tiene el

inconveniente de no excitarse al trabajar en vacío. Así mismo se muestra muy inestable por

aumentar la tensión en bornes al hacerlo la carga, por lo que resulta poco útil para la generación de

energía eléctrica. Para la puesta en marcha es necesario que el circuito exterior esté cerrado.

La excitación de un generador en serie se lleva a cabo cuando los devanados de excitación y del

inducido se conectan en serie y, por lo tanto, la corriente que atraviesa el inducido en este tipo de

generador es la misma que la que atraviesa la excitación. Este último devanado, está constituido

por pocas espiras con hilo conductor de gran sección, pues la f.e.m. necesaria para producir el

campo principal se consigue con fuertes corrientes y pocas espiras.

185

190

195

200

205

210

0 1000 2000 3000 4000 5000TEN

SIO

N IN

DU

CID

A [

V]

CORRIENTE DE CARGA [mA]

CURVA CARACTERISTICA GENERADOR SHUNT O DERIVACION CON CARGA

Fig. 101 Circuito equivalente de un generador serie (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y

Transformadores)

29. PRACTICA 17: CURVA CARACTERISTICA DE UN GENERADOR DE CORRIENTE

CONTINÚA EXCITANDO SOLO EL DEVANADO SERIE

29.1. OBJETIVOS

• Observar el comportamiento del generador de corriente continua excitando solo devanado

serie.

• Hallar la curva característica de magnetización del devanado serie de un generador de

corriente continua.

29.2. PROCEDIMIENTO



B. Conecte el circuito de la figura 102. Con el generador sin carga, encender la máquina de

corriente continúa funcionando como motor, alimentándola a 200 Vdc, ésta debe girar a

aproximadamente a 3600 rpm. Variar progresivamente la excitación serie del generador, y

medir en la salida del generador la tensión inducida. Graficar tensión inducida Ea vs corriente

de campo If serie.

Fig. 102 Conexión de un generador serie

CORRIENTE DE

CAMPO If

TENSION

INDUCIDA Ea

Tabla 23. Datos curva de magnetización generador cc conexión serie.

La curva de magnetización que se muestra en la figura 103 es usando el devanado serie D1-D4

Fig. 103 Curva de magnetización de un generador de corriente continua excitando devanado serie.

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5

TEN

SIO

N IN

DU

CID

A E

a [V

ac]

CORRIENTE DE CAMPO SERIE [A]

CURVA DE MAGNETIZACION EXCITANDO DEVANADO SERIE D1-D4

En la figura 104 se muestra la curva de magnetización de un generador de corriente continua usando el

devanado serie D3-D4 que tiene un valor muy pequeño de resistencia, para realizar esta curva es

necesario conectar en serie con este devanado una resistencia, con el fin de evitar que por el devanado

circule una corriente superior a la máxima soportada por éste. El valor de esta resistencia debe ser

hallado con la tensión inducida y la corriente que circularía por ésta.

Fig. 104 curva de magnetización usando el devanado serie D3-D4





• Conectores




30. GENERADOR COMPOUND

El generador compound es la unión entre un generador shunt y un generador serie en uno solo,

resaltando que la unión de los dos haría que tuviéramos un generado con un muy buen

comportamiento, cuando se agrega la fmm del campo serie a la fmm del campo shunt, se habla de

un generador compound acumulativo, de otro modo se denomina generador compound diferencial.

0

10

20

30

40

50

0 1000 2000 3000 4000 5000

TEN

SIO

N IN

DU

CID

A [

Vd

c]

CORRIENTE DE CAMPO [mA]

CURVA DE MAGNETIZACION DEVANADO SERIE D3-D4

Fig.105 Circuitos equivalentes de generadores compound en derivación corta a) cumulativo y b)

diferencial. (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y Transformadores)

Fig. 106 Circuitos equivalentes de generadores compound en derivación larga a) cumulativo y b)

diferencial. (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y Transformadores)

31. PRACTICA 18: GENERADOR COMPUESTO CONEXIÓN LARGA ADITIVA CON

CARGA

31.1.OBJETIVOS

• Hallar el comportamiento de un generador compuesto conexión larga aditiva con aumento de

carga.

31.2. PROCEDIMIENTO

A. Comprobar el buen estado de los equipos a utilizar y revisar los manuales de las

máquinas y equipo de medición a usar, antes de realizar la prueba.

B. Conecte el circuito que se muestra en la figura 107. Con el motor c.c. acoplado al

generador, conectar la carga que tendrá un valor inicial de 0 Ω proceder a encender el

motor c.c. a tensión nominal 200 Vdc, con el reóstato de arranque en el valor máximo y

el reóstato de campo en su valor medio, variar el reóstato de arranque despacio y

cuidadosamente hasta su posición mínima de 0 Ω y el reóstato de campo hasta ajustar la

velocidad del motor aproximadamente a 3600 rpm. Recordar que este motor no se debe

encender sin la variación del reóstato de arranque ya que es el que controla la corriente

de arranque evitando que se produzcan daños en los devanados del motor.

En estas condiciones (Rcarga=0) realizar las mediciones de tensión inducida Ea,

corriente de carga Icar y la corriente de campo If, ésta última se mide para controlarla y

evitar que supere la permitida por el devanado. Aumentar gradualmente la carga y

realizar nuevamente las mediciones de tensión inducida Ea, corriente de carga Icar y la

corriente de campo If. Para obtener varios valores de carga es necesario hacer varias

combinaciones en paralelo y serie de las resistencias del banco, ya que se necesitan

valores en un intervalo de 60 a 2400 Ω. La corriente de carga dentro de este intervalo

será la permitida por el motor, para otros valores de resistencia se debe calcular la

corriente que se debe mantener por debajo de 4 amperios, que es la corriente permitida

por la máquina.

Fig. 107 Conexión de un generador compound larga aditiva

RESISTENCIA DE

CARGA

TENSION

INDUCIDA Ea

CORRIENTE DE

CARGA Icarga

CORRIENTE DE

CAMPO If

0

Tabla 24 Comportamiento de un generador compuesta aditiva.

La curva de comportamiento de generador compuesto conexión larga aditiva se muestran en la

figura 108, este comportamiento se obtiene usando el devanado serie D1-D4 el cual tiene una

resistencia de ± 9Ω, en la figura 109 se muestra este mismo comportamiento pero usando el

devanado serie D3-D4 el cual tiene un valor de resistencia de aproximadamente 0.8 Ω, es posible

observar que usando este devanado, el comportamiento del generador es similar al de un

generador en derivación o shunt, ya que el flujo aportado por el devanado serie es muy pequeño,

el flujo total será prácticamente el flujo aportado por el devanado shunt.

Fig. 108 Curva característica de un generador compound larga aditiva

195

200

205

210

215

220

0 1 2 3 4

TEN

SIO

N IN

DU

CID

A [

Vd

c]

CORRIENTE DE CARGA [A]

CURVA CARACTERISTICA DE COMPORTAMIENTO DE UN GENERADOR COMPUESTO CONEXION LARGA ADITIVA

Fig. 109 curva característica de comportamiento de un generador compuesto conexión

larga aditiva

31.3.EQUIPOS REQUERIDOS

• 2 motor de corriente continua DL1024R



• Conectores




32. PRACTICA 19: GENERADOR COMPUESTO CONEXIÓN LARGA DETRACTIVA CON

CARGA

32.1. OBJETIVOS

• Hallar el comportamiento de un generador compuesto conexión larga detractiva con aumento

de carga.

32.2. PROCEDIMIENTO



B. Conecte el circuito que se muestra en la figura 110. Con el motor c.c. acoplado al

generador, conectar la carga que tendrá un valor inicial de 0 Ω proceder a encender el motor

c.c. a tensión nominal 220 Vdc, con el reóstato de arranque en el valor máximo y el reóstato

de campo en su valor medio, variar el reóstato de arranque despacio y cuidadosamente hasta

su posición mínima de 0 Ω y el reóstato de campo hasta ajustar la velocidad del motor

aproximadamente a 3600 rpm. Recordar que este motor no se debe encender sin la

variación del reóstato de arranque ya que es el que controla la corriente de arranque

evitando que se produzcan daños en los devanados del motor.

0

50

100

150

200

250

0 1000 2000 3000 4000TEN

SIO

N IN

DU

CID

A [

Vd

c]


CURVA CARACTERISTICA DE COMPORTAMIENTO DE UN GENERADOR COMPUESTO CONEXION LARGA ADITIVA

En estas condiciones (Rcarga=0) realizar las mediciones de tensión inducida Ea, corriente

de carga Icar y la corriente de campo If, ésta última se mide para controlarla y evitar que

supere la permitida por el devanado. Aumentar gradualmente la carga y realizar

nuevamente las mediciones de tensión inducida Ea, corriente de carga Icar y la corriente de

campo If. Para obtener varios valores de carga es necesario hacer varias combinaciones en

paralelo y serie de las resistencias del banco, ya que se necesitan valores en un intervalo de

60 a 2400 Ω, incluso es necesario combinar las cargas de varios bancos para obtener estos

valores de resistencia. La corriente de carga dentro de este intervalo será la permitida por el

motor, para otros valores de resistencia se debe calcular la corriente que se debe mantener

por debajo de 4 amperios, que es la corriente permitida por la máquina.

Fig. 110 Conexión de un generador compound larga detractiva

RESISTENCIA DE

CARGA

TENSION

INDUCIDA Ea

CORRIENTE DE

CARGA Icarga

CORRIENTE DE

CAMPO If

0

Tabla 25 Comportamiento de un generador compuesta detractiva.

Las curvas de comportamiento de generador compuesto conexión larga detractiva se muestran en

las figuras 111 y 112. En la figura 112 se muestra la curva característica de comportamiento de

un generador compuesto conexión larga detractiva usando el devanado serie D3-D4, el cual tiene

un valor de resistencia pequeño respecto al usado en la figura 111, es posible observar que este

comportamiento es muy similar al generador en conexión shunt o derivación, esto se debe a que

el flujo que se crea en el devanado serie D3-D4 es muy pequeño por lo cual no aporta en el flujo

total generador por la máquina, es necesario recordar que en este tipo de conexión el flujo total es

la diferencia de los flujos generados en cada uno de los devanados.

Fig. 111 Curva característica de un generador compound larga detractiva

Fig. 112 Curva característica de un generador compound larga detractiva usando el

devanado serie D3-D4

0

50

100

150

200

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6TEN

SIO

N IN

DU

CID

A [

Vd

c]


CURVA CARACTERISTICA DE COMPORTAMIENTO DE UN GENERADOR

COMPUESTO CONEXION LARGA DETRACTIVO.

0

50

100

150

200

250

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

TEN

SIO

N IN

DU

CID

A [

V]


CURVA CARACTERISTICA DE4 COMPORTAMIENTO DE UN GENERADOR COMPUESTO CONEXION LARGA

DETRACTIVO


• 2 motor de corriente continua DL1024R



• Conectores




33. REGULACION DE VOLTAJE

La regulación de voltaje es una medida de la caída del voltaje en los terminales a plena carga, es la

regulación porcentual del voltaje. A medida que la corriente de carga se incrementa, el voltaje en

las terminales dismuye debido al incremento en la caída del voltaje a trabajes de la resistencia del

devanado

𝑅𝑉% =𝑉𝑆𝐶 − 𝑉𝑃𝐶

𝑉𝑃𝐶 (Ec. 59)

Donde 𝑉𝑆𝐶 es el voltaje en las terminales sin carga y 𝑉𝑃𝐶 es el voltaje en las terminales a plena

carga.

34. PERDIDAS EN LA MAQUINA CC

La ley de la conservación de la energía establece que la potencia de entrada debe ser igual a la

potencia de salida más las perdidas en la máquina, hay tres categorías de perdidas: mecánicas, en el

cobre y magnéticas.

34.1.PERDIDAS MECANICAS

Son el resultado de la ficción entre los cojinetes y el eje, la ficción entre las escobillas y el

conmutador, y el arrastre sobre la armadura ocasionado por el aire (perdida por viento).

34.2. PERDIDA MAGNETICA

Se presenta en la armadura y es puesto que la fem inducida en los conductores de la armadura

alterna con una frecuencia determinada por la velocidad de rotación y el número de polos. La

perdida por histéresis se debe a la frecuencia de la fem inducida, el área del ciclo de histéresis, la

densidad del flujo magnético y el volumen del material magnético.

34.3. PERDIDAS EN EL COBRE

Siempre que fluye una corriente por un conductor hay una perdida en el cobre, en la máquina de

cc pueden desglosarse como perdidas en los devanados y son los siguientes:

• De la armadura

• Del campo shunt

• Del campo serie

• Del campo interpolar

• Del campo compensador

34.4.PERDIDA POR CARGA PARASITA

Son el resultado del flujo distorsionado debido a la reacción de la armadura y las corrientes de

cortocircuito en las bobinas al entrar en conmutación.

GENERADORES SINCRONOS

35. FUNDAMENTOS TEORICOS DE LOS GENERADORES SINCRONOS

Suelen recibir el nombre de generadores de corriente alterna o alternadores, estas máquinas son

utilizadas para convertir potencia mecánica en potencia eléctrica AC, además reciben el nombre de

síncronos, porque giran a la misma velocidad a que la giran los campos magnéticos. En estos generados

se aplica una corriente continua en el devanado del rotor para inducir un campo magnético, el rotor gira

e induce un campo magnético rotacional dentro de la máquina, de esta forma se induce un grupo

trifásico de voltajes en el estator del generador.

El rotor de un generador es un gran electroimán, los polos magnéticos del rotor pueden ser construidos

de forma saliente o no saliente, un polo saliente es aquel que se proyecta hacia fuera de la superficie del

rotor, por otro lado, un polo no saliente es aquel que está construido al mismo nivel de la superficie del

rotor. Los rotores de polos no salientes se usan en rotores de dos o cuatro polos mientras que los de

polos salientes se usan para rotores de cuatro o más polos. (Chapman, 2000, p.272)

Fig. 113 Rotor de polos no salientes en un generador síncrono. (Chapman, s (2000), Máquinas

eléctricas)

Fig. 114 Rotor de polos salientes en un generador síncrono. (Chapman, s (2000), Máquinas eléctricas)

Para suministrar corriente directa al rotor se hace por medio de anillos rozantes y escobillas, estos

anillos son metálicos y se encuentran aislados, las escobillas con un bloque de carbón grafitado que

conduce la electricidad y suelen tener baja fricción para evitar su desgaste con el anillo.

35.1.VELOCIDAD DE ROTACION DE UN GENERADOR SINCRONICO

los generadores son sincrónicos ya que la frecuencia eléctrica producida esta entrelazada o sincronizada

con la tasa mecánica de rotación del generador, esta relación entre la frecuencia y la tasa de giro de los

campos magnéticos se expresa mediante la ecuación. (Chapman, 2000, p.277)

𝑓𝑒 = 𝑛𝑚𝑝

120 (𝐸𝑐. 64)

35.2.VOLTAJE INTERNO GENERADO POR UN GENERADO SINCRONO

El voltaje depende del flujo ɸ en la máquina, de la frecuencia o de la velocidad de rotación y de la

construcción de la máquina. Esto se expresa mediante la ecuación

𝐸𝐴 = 𝐾∅𝑊 (Ec. 64)

Donde K es una constante de construcción de la máquina. Si W se expresa en radianes eléctricos por

segundo

𝐾 = 𝑁𝑐

√2 (Ec. 65)

Mientras que si se expresa en radianes mecánicos por segundo.

𝐾 = 𝑁𝑐𝑃

√2 (Ec. 66)

El voltaje 𝐸𝐴 es directamente proporcional al flujo y a la velocidad, pero el flujo si depende de la

corriente que fluye por el rotor. La corriente de campo 𝐼𝑓 esta relacionada con el flujo ɸ, como se

muestra en la figura 108a. puesto que 𝐸𝐴 es directamente proporcional al flujo, el voltaje interno 𝐸𝐴 está

relacionado con la corriente de campo como se muestra en la figura 108b. y se deduce la curva de

magnetización o características de circuito abierto de la máquina. (Chapman, 2000, p.278)

Fig. 115 a) grafica del flujo contra la corriente de campo para un generador sincrónico. b) curva de

magnetización de un generador sincrónico. (Chapman, s (2000), Máquinas eléctricas)

36. EL CIRCUITO EQUIVALENTE

En el circuito de este generador aparece una fuente dc, alimentando al circuito del rotor, el cual se

compone de una inductancia y una resistencia en serie, además de una resistencia variable que

controla el flujo de corriente, la otra parte muestra el circuito por fase que se generan en el estator,

cada fase consta de una inductancia Xs y una resistencia RA y muestran un voltaje interno

generado, cabe anotar que los voltajes y las corrientes de las fases están desfasados 120° entre una

y otra, en lo demás son idénticas. El voltaje inducido depende de la carga y puede ser mayor o

menor al voltaje generado, esto depende del factor de potencia de la carga, en factores de potencia

en adelanto, el voltaje inducido es mayor, mientras que en factores de potencia en atraso el voltaje

inducido es menor el voltaje generado. La reactancia síncrona suele ser muy grande en

comparación con la resistencia del devanado de la armadura. en seguida puede definirse la

impedancia sincrónica por fase como:

𝑍𝑠 = 𝑅𝑎 + 𝑗𝑋𝑠 (Ec. 67)

El voltaje en las terminales por fase es:

𝑉𝑎 = 𝐸𝑎 − 𝐼𝑎 (𝑅𝑎 + 𝑗 𝑋𝑠) = 𝐸𝑎 − 𝐼𝑎𝑍𝑠 (Ec. 68)

Fig. 116 Circuito equivalente completo de un generador síncrono trifásico. (Chapman, s (2000),


37. REACCION DE LA ARMADURA

Al conectar una impedancia en los bornes del inducido se genera una tensión menor a la tensión

generado, en vacío la tensión generada es igual a la inducida; esta reducción en la tensión es

provocada por la aparición de una corriente por la armadura que provoca una caída de tensión en

la impedancia de la misma, esta caída de tensión es del orden de 10-15% de la tensión generada

y se da generalmente en la inductancia; esta corriente también produce una fuerza magneto-

motriz que provoca que el flujo del entrehierro cambie, ente cambio se conoce como la reacción

del inducido.

Si la carga es resistiva pura, es decir con f.p. =1, la corriente y la fuerza electromotriz están en

fase, por lo tanto, la corriente será máxima, por lo que la tensión inducida será igual a la

generada.

Para una carga inductiva pura, la fuerza electromotriz y la corriente inducida están desfasada

90°, por lo tanto, la corriente máxima estará desfasada 90° en sentido contrario al giro del rotor,

lo que significa que una carga inductiva pura produzca una reacción desmagnetizante, por lo

cual, la tensión inducida es menor a la tensión generada.

Para una carga capacitiva pura se genera un efecto parecido al anterior, pero se produce un

fenómeno contrario, produce una reacción magnetizante, es decir la tensión inducida será mayor

a la generada.

38. REGULACION DE VOLTAJE

La regulación del voltaje de un generador síncrono se define como la razón de cambio en el

voltaje en las mismas terminales desde el voltaje sin carga hasta plena carga, como 𝐸𝑎 es el

voltaje sin carga y 𝑉𝑎 es el voltaje en las terminales a plena carga, la regulación porcentual del

voltaje es. (Bhag s. Guru, 2003, p, 426)

𝑅𝑉% = 𝐸𝑎−𝑉𝑎

𝑉𝑎∗ 100 (Ec. 69)

39. RELACION DE POTENCIA

El rotor de un generador síncrono está conectado a una maquina impulsora ya sea un motor CC,

una turbina de vapor, una turbina de gas, un motor diésel o un quipo similar. Si se ejerce un par

de 𝑇𝑠 en el eje con una velocidad angular de 𝑊𝑠, la potencia mecánica suministrada al rotor es

𝑇𝑠𝑊𝑠, la potencia mecánica alimentada al generador es (Bhag s. Guru, 2003, p, 429)

𝑃𝑖𝑛𝑚 = 𝑇𝑠𝑊𝑠 (𝐸𝑐. 70)

La potencia de entrada de cc a un rotor devanado es 𝑉𝑓𝐼𝑓 donde 𝑉𝑓 es el voltaje de cc a través del

devanado de campo e 𝐼𝑓 es la corriente continua a través de este, la potencia alimentada es

𝑃𝑖𝑛 = 𝑇𝑠𝑊𝑠 + 𝑉𝑓𝐼𝑓 (𝐸𝑐. 71)

Las perdidas en un generador síncrono consisten en la perdida por rotación que son las perdidas

mecánicas y magnéticas, la perdida en el cobre en el devanado de armadura, la perdida por

excitación de campo en el devanado y la perdida por cargas parasitas, si la hay. Estas pérdidas se

restan de la potencia de entrada para así obtener la potencia desarrollada por la armadura. al

restar las perdidas en el cobre con la potencia desarrollada se obtiene la potencia de salida de un

generador síncrono. (Bhag s. Gurú, 2003, p, 429)

Fig. 117 Diagrama de flujo de potencia de un generador síncrono. (Gurú, B (2003), Máquinas

eléctricas y Transformadores)

Si 𝑉𝑎 es el voltaje de la carga por fase, 𝐼𝑎 es la corriente de la carga por fase y 𝜃 es el angulo de

fase entre 𝑉𝑎 e 𝐼𝑎, la potencia de salida de un generador síncrono es

𝑃𝑜 = 3𝑉𝑎 𝐼𝑎 cos 𝜃 (Ec. 72)

La perdida en el cobre en el devanado de la armadura es

𝑃𝑐𝑜 = 3 𝐼2𝑎 𝑅𝑎 (Ec. 73)

Si 𝑃𝑟 es la perdida por rotación de un generador síncrono y 𝑃𝑠𝑡es la perdida por carga parasita,

entonces la potencia de entrada es

𝑃𝑖𝑛 = 3𝑉𝑎 𝐼𝑎 cos 𝜃 + 3 𝐼2𝑎 𝑅𝑎 + 𝑃𝑟 + 𝑃𝑠𝑡 + 𝑉𝑓𝐼𝑓 (Ec. 74)

Como el rotor gira a velocidad constante, la perdida por rotación es constante, la perdida por el

devanado del campo es constante y suponiendo que la perdida por carga parasita lo fuera, es

posible agrupar todo este conjunto y tratarlas como una perdida constante. Luego la pérdida

contante es. (Bhag s. Guru, 2003, p, 430)

Pc = Pr + Pst + VfIf (Ec. 75)

Puesto que la perdida en el cobre depende de la carga, se considera una perdida variable.

La eficiencia del generador es

𝜂 = 3𝑉𝑎 𝐼𝑎 cos 𝜃

3𝑉𝑎 𝐼𝑎 cos 𝜃 + 𝑃𝑐 + 3 𝐼2𝑎 𝑅𝑎

(Ec. 76)

De la ecuación anterior se obtiene una condición para la eficiencia máxima como sigue

3 I2a Ra = Pc (Ec. 77)

39.1. RELACION DE POTENCIA APROXIMADA

La resistencia por fase del devanado de armadura de un generador síncrono suele ser muy

pequeña a comparación con su reactancia síncrona por esto suele despreciarse. En la figura 118

se muestre el circuito equivalente aproximado y el diagrama fasorial correspondiente para una

carga en atraso. Observe que (Bhag s. Guru, 2003, p, 430)

Fig. 118 Circuito equivalente aproximado de un generador síncrono y su diagrama fasorial para

una carga con factor de potencia en atraso. (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y

Transformadores)

El voltaje por fase en las terminales ⊽𝑎 se ha tomado como referencia, y el voltaje por fase

generado Ē𝑎 esta en adelanto respecto de ⊽𝑎 en un angulo 𝛿. La corriente de fase Ī𝑎 esta en

atraso respecto a ⊽𝑎 en un angulo 𝜃. Por tanto,

Ēa = Ea cos δ + jEasen δ (Ec. 78)

Īa = Ia cos θ − jIasen θ (Ec. 79)

Donde 𝐸𝑎 e 𝐼𝑎 son los valores medios cuadráticos (rms) de Ē𝑎 e Ī𝑎.

El voltaje por fase en las terminales es

⊽a= Ēa − jĪa Xs (Ec. 80)

o

Īa = ⊽a− Ēa

jXs (Ec. 81)

=Easen δ

Xs− j

Ea cos δ − Va

Xs (Ec. 82)

Luego,

Ia cos Ө = Easen δ

Xs (Ec. 83)

Por consiguiente, la potencia de salida aproximada del generador es

Po = 3 Va Ia cos Ө (Ec. 84)

= 3 VaEasen δ

Xs (Ec. 85)

Cuando el generador opera a una velocidad constante y con una corriente de campo constante, 𝑋𝑠

y 𝐸𝑎 son también constantes. 𝑉𝑎 que es el voltaje en los terminales también se mantiene

constante. Por lo tanto, la potencia de salida del generador varia como el 𝑠𝑒𝑛 𝛿, donde 𝛿 es el

ángulo entre ⊽𝑎 𝑦 Ē𝑎 y se denomina ángulo de potencia. La ecuación 85 se conoce como

relación del ángulo de potencia. (Bhag s. Guru, 2003, p, 431)

Para una cantidad de corriente de campo específica y cierto voltaje en las terminales, la potencia

máxima de salida 𝑃𝑜𝑚 (o potencia desarrollada 𝑃𝑑𝑚) de un generador síncrono es

Pdm = Pom = 3 VaEa

Xs (Ec. 86)

Fig. 119 La potencia desarrollada como función del ángulo de potencia para un rotor cilíndrico

(solido) y un rotor de polos salientes (línea punteada). (Gurú, B (2003), Máquinas eléctricas y

Transformadores)

Con base en la ecuación 85, el par desarrollado es

Td = 3 VaEasen δ

Xs ωs (Ec. 87)

Como el par desarrollado también es proporcional a 𝑠𝑒𝑛 𝛿, el angulo 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑖é𝑛 se conoce como

angulo par. El par desarrollado por un generador sincrino se opone al par aplicado por el

impulsor primario.

Td = 3 VaEa

Xs ωs (Ec. 88)

40. PRUEBAS DE GENERADORES SINCRONOS

Para determinar los parámetros de un generador síncrono se realizan tres pruebas sencillas.

40.1. LA PRUEBA DE RESISTENCIA

Esta prueba se realiza para medir la resistencia del devanado de la armadura del generado cuando

este se encuentra en reposo y el devanado de campo está abierto. La resistencia de mide de línea a

línea al mismo tiempo y se puede tomar un promedio de tres lecturas de resistencia como el valor

medido 𝑅𝐿, si el generado esta conectado en Y, la resistencia por fase es

Ra = 0.5 RL (Ec. 89)

Sin embargo, para un generador conectado en Δ la resistencia por fase es

Ra = 1.5 RL (Ec. 90)

40.2.PRUEBA CIRCUITO ABIERTO

La prueba de circuito abierto, o prueba sin carga, se efectúa impulsando el generador a su

velocidad nominal al tiempo que se deja abierto el devanado de la armadura. la corriente de

campo se varia en pasos apropiados y se registran los valores de voltaje a los diferentes pasos de

corriente, la corriente de campo puede aumentarse hasta que el voltaje a circuito abierto sea el

doble del valor especificado. De los datos registrados para el voltaje de circuito abierto es posible

calcular el voltaje por fase. Cuando se grafica el voltaje por fase como función de la corriente de

campo, se obtiene una gráfica llamada características (curva) de saturación a circuito abierto

(CCA). (Bhag s. Guru, 2003, p, 435)

Fig. 120 Diagrama del circuito para realizar una prueba de circuito abierto. (Gurú, B (2003),


40.3.PRUEBA EN CORTOCIRCUITO

Esta prueba nos brinda información acerca de las potencialidades de corriente de un generador

síncrono. Se lleva a cabo impulsando el generador a su velocidad nominal, con las terminales del

devanado de la armadura en cortocircuito, se incrementa gradualmente la corriente del campo y se

registra el valor correspondiente de la corriente. La corriente máxima de la armadura en

cortocircuito no debe exceder el doble de la corriente especificada del generador. Con base en los

datos registrados se calcula la corriente y se gráfica, está grafica tiene el nombre de característica

de cortocircuito (CCC). (Bhag s. Guru, 2003, p, 436)

Fig. 121 Diagrama del circuito para realizar una prueba de cortocircuito. (Gurú, B (2003),


Puesto que el voltaje en las terminales en condiciones de cortocircuito es igual a cero, el voltaje por

fase generado debe ser igual a la caída de voltaje a través de la impedancia síncrona. Para calcular

la impedancia por fase síncrona a partir de la CCA y de la CCC de un generador síncrono a su

voltaje nominal se lleva a cabo el siguiente procedimiento:

1. Se encuentra el valor de la corriente del campo (𝐼𝑓𝑟) que corresponde al voltaje

especificado por fase (𝑉𝑎𝑛𝐿) a partir de la CCA del generador

2. Se encuentra el valor de la corriente de cortocircuito (𝐼𝑠𝑐) a partir de la CCC para el mismo

valor de corriente de campo, (𝐼𝑓𝑟).

3. La magnitud de la impedancia síncrona es igual al voltaje a circuito abierto dividido entre la

corriente en cortocircuito, es decir,

𝑍𝑠 =𝑉𝑎𝑛𝐿

𝐼𝑠𝑐 (Ec. 91)

Como la resistencia de cada devanado de fase de la armadura ya se conoce gracias a la prueba de

resistencia, la reactancia síncrona del generador es. (Bhag s. Guru, 2003, p, 437)

𝑋𝑠 = √Z2s − R2

a (Ec. 92)

GENERADORSINCRONO DL1026A


220/380 V Δ/Y 2,9/1,7A Δ/Y 3600 rpm 60 Hz



PROTECCION

1,1 KVA 1 F IP 44

TENSION DE EXCITACIÓN CORRIENTE DE EXCITACIÓN

160V 0,4A

41. PRACTICA 20: PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO PARA UN GENERADOR

SINCRONO

41.1. OBJETIVOS

• Manipular la maquina sincrónica como generador.

• Hallar la curva característica de saturación de este tipo de máquinas.

41.2. PROCEDIMIENTO



B. Conecte el circuito que se ilustra en la figura 122, acoplar el motor de corriente continua al

generador, encender el motor teniendo en cuenta que el reóstato de arranque se encuentre en su

valor máximo de resistencia y el reóstato de campo en la posición media, variar el reóstato de

arranque hasta su posición mínima (0 ohm) y ajustar el reóstato de campo hasta ajustar la

velocidad de 3600 rpm aproximadamente. Encienda la fuente variable de corriente continua y

realice medición de corriente de campo y de la tensión generada en las tres fases empezando

con If=0, aumente progresivamente la corriente de campo y realice en cada variación la

medición de corriente de campo y tensión en bornes de cada fase, luego promedie los tres

valores y realice la gráfica tensión generada vs corriente de campo, entre más pequeña sea la

variación mejor será la resolución de la curva. Recuerde considerar la resolución del equipo y

las especificaciones que se encuentran en el manual de cada equipo.

Fig. 122 Esquema de conexión en vacío para un generador síncrono

CORRIENTE

DE CAMPO If

[A]

TENSION

GENERADA

FASE 1 [V]

TENSION

GENERADA

FASE 2 [V]

TENSION

GENERADA

FASE 3 [V]

VALOR

PROMEDIO

[V]

0

Tabla 26. Datos de la prueba de circuito abierto generador síncrono.

La curva esperada se muestra en la figura 123.

Fig. 123 Curva de saturación en vacío de un generador síncrono


• Generador síncrono DL1026A

• Motor de corriente continua DL1024R


• Módulo de cargas DL1017

• Conectores




42. PRACTICA 21: PRUEBA EN CORTO CIRCUITO PARA UN GENERADOR SINCRONO

42.1. OBJETIVOS

• Manipular la maquina sincrónica como generador.

• Hallar la curva característica en corto circuito para este tipo de máquinas

42.2. PROCEDIMIENTO




generador, encender el motor teniendo en cuenta que el reóstato de arranque se encuentre en

su valor máximo de resistencia y el reóstato de campo en la posición media, variar el reóstato

de arranque hasta su posición mínima (0 ohm) y ajustar el reóstato de campo hasta ajustar la

velocidad de 3600 rpm aproximadamente. Cortocircuite los bornes de salida del generador y

enciende la fuente de corriente continua realice medición de corriente de campo, y corriente

de corto circuito, si desea puede medir la tensión de corto circuito, no olvide tener en cuenta

las especificaciones de cada equipo, para evitar daño en los fusibles de los equipos de

medición. La primera medida se realiza con If =0, posteriormente aumente progresivamente

0

100

200

300

400

500

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35TE

NSI

ON

GEN

ERA

DA

[V

]

CORRIENTE DE CAMPO [A]

TENSION GENERADA SIN CARGA VS CORRIENTE DE CAMPO

la corriente de campo, esta debe aumentarse teniendo en cuenta de no exceder la corriente

máxima soportada por los devanados de la máquina, en cada variación de corriente mida la

corriente de corto circuito y con estos datos grafique corriente de corto circuito vs corriente

de campo.

Fig. 124 Esquema de conexión prueba de corto circuito para un generador sincrónico.

CORRIENTE DE

CAMPO If[A]

CORRIENTE DE CORTO

CIRCUITO [A]

TENSION DE CORTO

CIRCUITO [mv]

0

Tabla 27 Datos de la prueba de corto circuito generador síncrono.

La grafica esperada se muestra en la figura 125

Fig. 125 Curva característica de corto circuito de un generador sincrónico






• Conectores




43. PRACTICA 22: GENERADOR SINCRONICO CON CARGA

43.1. OBJETIVOS

• Determinar el comportamiento de un generador síncrono con carga resistiva e

inductiva

43.2. PROCEDIMIENTO



B. Conecte el circuito que se ilustra en la figura 126. Con el motor c.c. acoplado al generador y la

carga resistiva conectada a los bornes de salida del generador con un valor de 0 ohmios,

proceder a encender el motor c.c. a tensión nominal 200 Vdc, con el reóstato de arranque en el

valor máximo y el reóstato de campo en su valor medio, variar el reóstato de arranque

despacio y cuidadosamente hasta su posición mínima de 0 Ω y el reóstato de campo hasta

ajustar la velocidad del motor aproximadamente a 3600 rpm. Recordar que este motor no se

debe encender sin la variación del reóstato de arranque ya que es el que controla la corriente

de arranque evitando que se produzcan daños en los devanados del motor. Con el reóstato de

campo del generador ajustar la tensión generada en 220v realizar la medición de la tensión

0

0,5

1

1,5

2

0 0,1 0,2 0,3 0,4

CO

RR

IEN

TE D

E C

OR

TO

CIR

CU

ITO

[A

]


CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO VS CORRIENTE DE CAMPO

inducida y la corriente de carga en el valor de inicial de resistencia que es de 0 ohmios, luego

variar el valor de resistencia y realizar las mediciones de tensión inducida y corriente de carga.

con estos valores medidos graficar tensión inducida vs corriente de carga.

C. Realizar el mismo procedimiento, pero con cargas RL, con un factor de potencia de 0.8(-). Es

necesario encontrar las combinaciones correctas con las cargas disponible del banco, antes de

realizar la prueba.

Fig. 126 Esquema de conexión para un generador sincrónico con carga.

TENSION INDUCIDA CORRIENTE DE CARGA

Tabla 28 datos obtenidos de la prueba de generador con carga resistiva

TENSION INDUCIDA CORRIENTE DE CARGA

Tabla 29 datos obtenidos de la prueba de generador con carga inductivo-resistiva

En la figura 127 se puede observar el comportamiento del generador con una carga

puramente resistiva (F.P.=1) y en la figura 128 se observa el comportamiento con una carga

inductivo-resistiva (F.P.=0.8).

Fig. 127 generador síncrono con carga resistiva

Fig. 128 Generador síncrono con carga inductivo-resistiva factor de potencia 0.8(-)

44. OPERACIÓN EN PARALELO DE GENERADORES SINCRONOS

En un sistema real, las diferentes centrales están conectadas entre si en paralelo, por medio de la

red de transporte y distribución. De esta forma el sistema se concebiría como un gran generador

en el que la tensión y la frecuencia son constantes, esto es gracias a que cuando se conecta un

nuevo generador no altera estos parámetros ya que la potencia suministrada por éste es pequeña

en comparación con todo el conjunto.

El tener varios generadores incrementa la confiabilidad del sistema de potencia, debido a que la

falla de cualquiera de ellos no causa la pérdida total de potencia en la carga. Tener varios

generadores que operan en paralelo permite separar uno o más de ellos para cortes de potencia y

mantenimientos.

CONDICIONES REQUERIDAS

0

50

100

150

200

250

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

TEN

SIO

N G

ENER

AD

A [

V]


GENERADOR SINCRONICO CON CARGA PURAMENTE RESISTIVA

180

190

200

210

220

230

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14

TEN

SIO

N IN

DU

CID

A [

V]


GENERADOR SINCRONICO CON CARGA IINDUCTIVO-RESISTIVA

Para conectar generadores en paralelo es necesario tener muy en cuenta algunos aspectos para el

correcto funcionamiento y de esta manera evitar cualquier tipo de problema.

• VOLTAJES IGUALES

• FRECUENCIAS IGUALES

• SECUENCIA DE FASES

45. PRACTICA 23: SINCRONIZACION DE UN GENERADOR CON LA RED

45.1. OBJETIVOS

• Realizar la conexión de un generador síncrono en paralelo con la red

45.2. PROCEDIMIENTO




generador, encender el motor teniendo en cuenta que el reóstato de arranque se encuentre en

su valor máximo de resistencia y el reóstato de campo en la posición media, variar el

reóstato de arranque hasta su posición mínima (0 ohm) y ajustar el reóstato de campo hasta

ajustar la velocidad de 3600 rpm aproximadamente, variar la excitación del generador y la

velocidad del motor hasta que el voltaje generado sea de aproximadamente 208 Vac, que es

el voltaje de la red, verificar que el voltaje y la frecuencia del generador sean iguales a los

de la red, en el módulo de sincronización verificar la secuencia de fases con el sentido de

giro en el que se iluminan las lamparas del módulo, cuando todos los parámetros

requeridos para sincronizar se encuentren bien, la lamparas del módulo encenderán a una

menor frecuencia, cuando la lampara superior este encendida cerrar el interruptor de

sincronización que se encuentra en el módulo, para esto la velocidad de encendido de las

lamparas debe ser muy pequeña. Una vez cerrado el interruptor, el generador ya estará

sincronizado con la red, por lo tanto, la variación en los reóstatos de campo, tanto del motor

como del generador, no variaran la velocidad y la tensión generada, ya que estas variables

están amarradas a las de la red, pero esa variación si se tendrá repercusión en la potencia

activa y reactiva del generador.

Fig. 129 Esquema de conexión para la conexión en paralelo de un generador con la red.






• Conectores




• Módulo de sincronización DL1030

MOTORES SÍNCRONOS 46. FUNDAMENTOS TEORICOS DE LOS MOTORES SINCRONOS

Como su nombre lo indica un motor síncrono funcionando en condiciones estables trabaja a una

velocidad fija llamada velocidad síncrona, esto quiere decir que en la maquina se presentan dos

campos magnéticos, el campo rotatorio y el estatórico, el campo rotatorio tendrá a alinearse con

el campo estatórico, cuanto mayor sea el ángulo entre los dos campos magnéticos mayor es el par

sobre el rotor de la máquina. Todas las ecuaciones básicas de velocidad, potencia y par son las

mismas que se usan en los generadores síncronos.

47. CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MOTOR SINCRONO

Un motor síncrono es igual en todos los aspectos a un generador síncrono lo que los diferencia es

la dirección del flujo de potencia, y la dirección del flujo de corriente en el estator del motor.

Debido al cambio de la dirección de la corriente cambia la ecuación correspondiente a la ley de

voltajes de Kirchhoff.

𝑉∅ = 𝐸𝐴 + 𝑗𝑋𝑠𝐼𝐴 + 𝑅𝐴𝐼𝐴 (Ec. 60)

𝐸𝐴 = 𝑉∅ − 𝑗𝑋𝑠𝐼𝐴 − 𝑅𝐴𝐼𝐴 (Ec. 61)

Fig. 130 Circuito equivalente por fase de un motor síncrono (Chapman, s (2000), Máquinas eléctricas)

48. OPERACIÓN DE ESTADO DE ESTACIONARIO DEL MOTOR SINCRONICO

48.1.CURVA CARACTERISTICA DE PAR-VELOCIDAD

Cuando los motores están conectados a sistemas de potencia muy grandes, estos sistemas

aparecen como barrajes infinitos frente a estos motores. Esto significa que el voltaje y la

frecuencia son variables constantes, la velocidad del motor está asociada a la frecuencia eléctrica

que se le aplica, de modo que la velocidad también será una constante, la ecuación de par es

𝑇𝑖𝑛𝑑 = 3 𝑉∅𝐸𝑎𝑠𝑒𝑛 𝛿

𝑋𝑠 𝜔𝑚 (Ec. 62)

El par máximo ocurre cuando 𝛿 = 90°. Sin embargo, este valor de ángulo es ideal, en la practica el valor

de este ángulo es de aproximadamente 30°

𝑇𝑀𝐴𝑋 = 3 𝑉∅𝐸𝑎

𝑋𝑠 𝜔𝑚 (Ec. 63)

48.2. EFECTO DE LOS CAMBIOS DE LA CARGA EN UN MOTOR SINCRONO

Si la carga sobre el eje del motor se incrementa, el rotor conservará su velocidad ya que es

sincrónico pero el ángulo de par 𝛿 llega a ser mayor, y aumenta el par inducido para igualarse al

par de carga nuevo. Si se sitúa una referencia sobre un polo norte del campo rotatorio que va

girando a la velocidad sincrónica, y se toma la diferencia angula con un polo sur del rotor, que lo

siga, esa diferencia angular existente tendría el valor de alfa. Así que a mayor par de carga esta

diferencia angular se irá incrementando aumentando el par motor y repercutiendo también en un

mayor valor de corriente de armadura, con el peligro de alcanzar o sobrepasar los límites térmicos

de la máquina.

48.3. EFECTO DE LOS CAMBIOS EN LA CORRIENTE DE CAMPO DE UN MOTOR

SÍNCRONO

Un incremento en la corriente de campo If del motor causa un aumento en la tensión inducida,

pero esto no afecta la potencia de salida del motor, ésta potencia solo cambia cuando cambia la

carga en el eje, ya que un cambio en la corriente de cambio no altera la velocidad en el eje y

puesto que la carga es la misma, la potencia de salida no cambia.

Si el valor de la tensión inducida es pequeño la corriente del inducido está en atraso y el motor

actúa como una carga inductiva que es en realidad una carga resistivo-inductiva que consume

potencia reactiva Q, a medida que se eleva la corriente de campo la corriente del inducido se

acerca al mismo ángulo del voltaje de fase y el motor se vuelve resistivo, si la corriente de campo

se continua elevando la corriente de inducido tendrá a ponerse en adelanto y el motor tendrá un

comportamiento capacito, que en realidad es un comportamiento resistivo-capacitivo y entregaría

potencia reactiva a la red eléctrica.

Fig. 131 Curvas en V de un motor síncrono. (Chapman, s (2000), Máquinas eléctricas)

49. ARRANQUE DE MOTORES SINCRONOS

49.1.ARRANQUE DEL MOTOR REDUCIENDO LA FRECUENCIA ELECTRICA

Se trata de reducir hasta lo más mínimo la velocidad de rotación del campo magnético del estator,

haciendo esto no habrá dificultas para que el rotor acelere y se enlace con el campo magnético del

estator. Incrementando gradualmente la 𝑓𝑒 hasta su valor normal la velocidad de los campos

magnéticos estatorios se pueden aumentar hasta la velocidad de operación.

49.2. ARRANQUE DEL MOTOR MEDIANTE UN MOTOR PRIMARIO EXTERNO

Esta técnica consiste en acoplar un motor externo que ayude a romper la inercia del motor

sincrónico llevándola hasta su velocidad nominal, cuando la maquina ya está a la velocidad

nominal puede ser emparalelada con un sistema de potencia y el motor externo puede

desacoplarse.

49.3. ARRANQUE AUTOMATICO

Este método consiste en encender el motor como un motor jaula de ardilla, es decir, en el

circuito de campo se conectará un reóstato de arranque, a medida que la velocidad aumenta,

cuando alcanza la velocidad de sincronismo, sale el reóstato de arranque y entra el circuito de

campo, que realiza la excitación de la máquina, alimentando con corriente continua el rotor del

motor.

MOTOR SINCRONO DL1026A


V Δ/Y A Δ/Y 60 Hz

POTENCIA F.P. CLASE DE AISLAMIENTO GRADO DE PROTECCION

F IP 44

50. PRACTICA 24: CURVA EN V UN MOTOR SÍNCRONO EN VACIO

50.1. OBJETIVOS

• Hallar la curva característica en V de un motor síncrono sin carga

50.2. PROCEDIMIENTO

A. Comprobar el buen estado de los equipos a utilizar y revisar los manuales de las máquinas

y equipo de medición a usar, antes de realizar la prueba.

B. Replicar el montaje mostrado en la figura 132. Programar el variador de frecuencia para

el arranque del motor, esta programación se encuentra en el manual del equipo, el uso del

variador es necesario ya que en el arranque de este motor la corriente es muy elevado y el

banco no tiene la capacidad para suministrarla. Encender el motor por medio del variador

y empezar a variar el reóstato de campo con la intención de aumentar la corriente de

campo del motor, recordar que el inducido de campo tiene una corriente de campo que no

debe ser superada para no dañarlo. Realizar mediciones de corriente de armadura Ia, y

factor de potencia para cada valor de corriente de campo If. Graficar corriente de

armadura Ia vs corriente de campo If

Fig. 132 Esquema de conexión motor síncrono en vacío

CORRIENTE DE CAMPO

If

CORRIENTE DE

ARMADURA Ia FACTOR DE POTENCIA

Tabla 30. Datos para la curva en v de un motor síncrono en vacío.

La curva en V para un motor síncrono en vacío se muestra se muestra en la figura 133

Fig. 133 Curva característica de un motor síncrono sin carga


• Variador de frecuencia

• Motor síncrono DL1026A


• Conectores





51. PRACTICA 25: CURVA EN V DE UN MOTOR SÍNCRONO CON CARGA

51.1. OBJETIVOS

0

0,5

1

1,5

0 0,1 0,2 0,3 0,4

CO

RR

IEN

TE D

E A

RM

AD

UR

A

[A]


CURVA EN VACIO DE UN MOTOR SÍNCRONO SIN CARGA

• Hallar la curva característica de un motor síncrono con carga

51.2. PROCEDIMIENTO



B. Conectar el montaje mostrado en la figura 134. Acoplar el freno al motor, energizar el

motor por medio del variador de frecuencia ya programado, fijar un par de carga con el

freno magnético, con esta condición (T≠0) variar el reóstato de campo con la intención de

aumentar la corriente, recordar que el inducido de campo tiene una corriente de campo que

no debe ser superada para no dañarlo. Realizar mediciones de corriente de armadura Ia, y

factor de potencia para cada valor de corriente de campo If. Graficar corriente de armadura

Ia vs corriente de campo If.

Fig. 134 Esquema de conexión de un motor síncrono con carga.

CORRIENTE DE CAMPO

If

CORRIENTE DE

ARMADURA Ia FACTOR DE POTENCIA

Tabla 31. Datos para la curva en v de un motor síncrono con carga.

En la figura 135 se muestra la curva en V para un motor síncrono trifásico, donde al valor de corriente

de campo donde se presenta el menor valor de corriente de armadura tomada por la máquina de la red, se

puede decir que el motor cuenta con un comportamiento resistivo para la red de energía. Para valores de

corriente de campo menores a 0.24 A el motor presenta un comportamiento más inductivo y para

corrientes superiores a este valor el comportamiento es más capacitivo.

Fig. 135 Curva característica de un motor síncrono con carga


• Variador de frecuencia

• Motor síncrono DL1026A




• Conectores




PREGUNTAS

• ¿Cuál es el efecto de la corriente de campo en un generador sincrónico?

• ¿Por qué se deben cumplir las tres condiciones para la sincronización de un generador con la

red?

• ¿Qué efecto produce la variación de la corriente de campo en un motor síncrono?

• ¿Por qué no debe arrancar solo un motor síncrono?

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 0,1 0,2 0,3 0,4CO

RR

IEN

TE D

E A

RM

AD

UR

A [

A]


CURVA EN VACIO DE UN MOTOR SÍNCRONO CON CARGA

guÍas para el desarrollo de prÁcticas de laboratorio de

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