LABORATORIO DE MAQUINAS 2

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINFACULTAD DE INGENIERIA DE PRODUCCION Y SERVICIOSPROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICACURSO: LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS IIGUIA DE LABORATORIO N5

LA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA OPERANDO COMO GENERADOR Y DETERMINAR LAS CURVAS DE TENSIN GENERADA (MAGNETIZACION) Y LA EFICIENCIA DEL GRUPO MOOR GENERADOR

1. OBJETIVO: Aplicar la tecnologa estudiada para hacer funcionar a la mquina de corriente continua como generador, IDENTIFICANDO SUS TERMINALES y aplicar una carga para calcular la eficiencia del sistema.

2. FUNDAMENTO TEORICO: Desarrollar la teora que explique la forma como se produce la curva de magnetizacin del generador DC, usando un motor DC de accionamiento que se acoplar a otro motor DC el cual debe operar como generador de excitacin independiente , aplicar una carga resistiva y alimentarla hasta conseguir la mxima potencia de salida en el generador.

Los Motores y generadores elctricos, son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energa mecnica en elctrica, o a la inversa, con medios electromagnticos. A una mquina que convierte la energa mecnica en elctrica se le denomina generador, alternador o dnamo, y a una mquina que convierte la energa elctrica en mecnica se le denomina motor.

Dos principios fsicos relacionados entre s sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la induccin descubierto por el cientfico e inventor britnico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a travs de un campo magntico, o si est situado en las proximidades de un circuito de conduccin fijo cuya intensidad puede variar, se establece o se induce una corriente en el conductor. El principio opuesto a ste fue observado en 1820 por el fsico francs Andr Marie Ampre. Si una corriente pasaba a travs de un conductor dentro de un campo magntico, ste ejerca una fuerza mecnica sobre el conductor.

La mquina dinamoelctrica ms sencilla es la dinamo de disco desarrollada por Faraday, que consiste en un disco de cobre que se monta de tal forma que la parte del disco que se encuentra entre el centro y el borde quede situada entre los polos de un imn de herradura. Cuando el disco gira, se induce una corriente entre el centro del disco y su borde debido a la accin del campo del imn. El disco puede fabricarse para funcionar como un motor mediante la aplicacin de un voltaje entre el borde y el centro del disco, lo que hace que el disco gire gracias a la fuerza producida por la reaccin magntica.

El campo magntico de un imn permanente es lo suficientemente fuerte como para hacer funcionar una sola dinamo pequea o motor. Por ello, los electroimanes se emplean en mquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades bsicas: el campo magntico, que es el electroimn con sus bobinas, y la armadura, que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magntico y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitacin en el caso del motor. La armadura es por lo general un ncleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores.

Generadores de CC. DinamosLos generadores de corriente continua son mquinas que producen tensin su funcionamiento se reduce siempre al principio de la bobina giratorio dentro de un campo magnetico. Si una armadura gira entre dos polos magnticos fijos, la corriente en la armadura circula en un sentido durante la mitad de cada revolucin, y en el otro sentido durante la otra mitad. Para producir un flujo constante de corriente en un sentido, o corriente continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de un medio para invertir el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolucin. En las mquinas antiguas esta inversin se llevaba a cabo mediante un conmutador, un anillo de metal partido montado sobre el eje de una armadura. Las dos mitades del anillo se aislaban entre s y servan como bornes de la bobina. Las escobillas fijas de metal o de carbn se mantenan en contacto con el conmutador, que al girar conectaba elctricamente la bobina a los cables externos. Cuando la armadura giraba, cada escobilla estaba en contacto de forma alternativa con las mitades del conmutador, cambiando la posicin en el momento en el que la corriente inverta su sentido dentro de la bobina de la armadura. As se produca un flujo de corriente de un sentido en el circuito exterior al que el generador estaba conectado. Los generadores de corriente continua funcionan normalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. El potencial ms alto desarrollado para este tipo de generadores suele ser de 1.500 voltios. En algunas mquinas ms modernas esta inversin se realiza usando aparatos de potencia electrnica, como por ejemplo rectificadores de diodo.

El campo inductor de un generador se puede obtener mediante un imn permanente (magneto) o por medio de un electroimn (dinamo). En este ltimo caso, el electroimn se excita por una corriente independiente o por autoexcitacin, es decir, la propia corriente producida en la dinamo sirve para crear el campo magntico en las bobinas del inductor. Existen tres tipos de dinamo segn sea la forma en que estn acoplados el inductor y el inducido: en serie, en derivacin y en combinacin.

El sistema de excitacin ms fcil de entender es el que supone una fuente exterior de alimentacin para el arrollamiento inductor. En la siguiente figura, se representa el inducido por un crculo; la flecha recta interior representa el sentido de la corriente principal y la flecha curva, el sentido de giro del inducido; el arrollamiento inductor o de excitacin, se representa esquemticamente, y el sentido de la corriente de excitacin, por medio de una flecha similar. Los sentidos de giro, de la corriente principal y de la corriente de excitacin, se determinan siempre, utilizando la regla de la mano derecha si se trata de generadores, o la regla de la mano izquierda si se trata de motores.

El motor en derivacin se utiliza en aplicaciones de velocidad constante, como en los accionamientos para los generadores de corriente continua en los grupos motogeneradores de corriente directa. El motor devanado en serie se usa en aplicaciones en las que se requiere un alto par de arranque, como en la traccin elctrica, gras, malacates, etctera. En los motores en compound, la cada de la caracterstica velocidad-par se puede ajustar para que se adecue a la carga.

En generadores, si se sigue el sentido de giro, a cada polo inductor o principal, corresponde un polo de conmutacin de distinto nombre (a un polo N principal corresponde un polo S de conmutacin, entre otros).

En motores, si se sigue el sentido de giro, a cada polo inductor o principal, corresponde polo de conmutacin del mismo nombre (a un polo N principal corresponde un polo N de conmutacin, entre otros).

3. ELEMENTOS A UTILZAR: Para los fines del ensayo se utilizar.

Multmetro. Pulsadores Contactores Motores DC

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCION

a) RECONOCER E IDENTIFICAR LOS TERMINALES DE LOS CONTACTORES PULSADORES Y DE LOS MOTORES.

En el caso del motor no hay mucho detalle en los terminales, pero en el generador debemos obtener las polaridades de (AA-A FF-F).

Las bobinas principales (estator) estn constituidas por muchas espiras y con hilo de poca seccin, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande respecto del rotor.b) ELABORAR EL ESQUEMA DE CONEXIONES DE COMPONENTES DEL CIRCUITO APLICANDO LAS REGLAS ESTUDIADAS EN LA PRACTICA N.2

Se debe anotar los datos de placa de cada maquina, en este caso las dos son similares, procedemos a conectar el autotransformador para obtener un voltaje alterno regulado, luego instalamos el sistema de rectificacin y ajustamos a 50 V continuos. Procedemos a conectar el motor y el generador con ayuda de una goma, verificar que el sistema este correctamente alineado esto para evitar vibraciones y deterioro del material

c) UTILIZANDO LAS HERRAMIENTAS Y MATERIALES ADECUADOS REALIZAR EL MONTAJE DEL CIRCUITO DE FUERZA DEL MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA.

d) MONTAR EL CIRCUITO DE CONTROL DEL GENERADOR, SIGUIENDO LAS INSTRUCCIONES E INSERTAR UNA RESISTENCIA VARIABLE EN EL CIRCUITO DE EXCITACIN, VERIFICAR LA REMANENCIA DEL SISTEMA DE GENERACIN.

e) ARRANCAR AL MOTOR DE ACCIONAMIENTO Y MANTENIENDO SU VELOCIDAD NOMINAL CONSTANTE, ACCIONAR EL SISTEMA DE EXCITACIN E INCREMENTAR LA TENSIN DE SALIDA DEL GENERADOR DESDE 0-50V HASTA LA TENSIN NOMINAL CON INCREMENTOS DE 05 EN 05 VOLTIOS, SOBRESATURAR AL GENERADOR HASTA UN 20 % PARA EFECTOS DE LA CONFECCIN DE LA CURVA CARACTERSTICA DE MAGNETIZACIN DEL GENERADOR.

Vn= 49.87v

V-vacioI-excV-vacioI-exc

526mA30.2180 mA

1054mA35218 mA

1583mA40270 mA

19.8112mA45298 mA

25142mA50320 mA

f) HACER FUNCIONAR AL SISTEMA MANTENIENDO LA TENSIN EN EL GENERADOR Y APLICARLE:

I. El 20% de su carga y determinar la eficiencia del sistema.II. El 30% de su carga y determinar la eficiencia del sistema.III. El 50% de su carga y determinar la eficiencia del sistema.

En todos los casos considere el 10% de la potencia de entrada como perdidas rotacionales en el sistema y en ambas maquinas el 2% de la cada de tensin en los carbones.

IsVsPsIeVePe

0.16355.60.884438.7214.46%

0.2346.80.864437.8417.97%

0.33091.024444.8820.05%

0.42710.81.104448.4022.31%

0.524121.24452.8022.72%

0.62112.61.34457.2022.02%

5. CUESTIONARIO5.1.- Describa la curva de magnetizacin del circuito ensamblado, considerando la remanencia del material magntico del generador y grafique (V-Iexc) del ensayo

Se nota que la curva empieza a cambiar su tendencia lineal a partir de 270 mA y 40V. Esto muestra las caractersticas que posee el material ferromagntico que posee el motor.5.2.- Considerando la potencia total de entrada graficar la eficiencia del sistema y estimar cuando se consigue la mejor eficiencia del conjunto. Eje vertical eficiencia y eje horizontal la carga.

Se obtiene mejor eficiencia cuando el motor est a su 100% con ello lo mximo que se puede alimentar el generador es a su 50 %.5.3.- Siguiendo las normas del cdigo elctrico nacional elabora el diagrama completo.

5.4.- Si se tendra que implementar un sistema de frenado elctrico en el circuito de accionamiento Cmo lo implementara? Detallar el circuito propuesto

El frenado dinmico es el ms indicado ya que en nuestro caso el motor funciona como generador por un breve instante, esto sucede cuando se desconecta el inducido del motor mientras permanece conectada la excitacin, entonces la maquina no producida par y con ayuda de del par resistente durante un periodo de tiempo se lograra detener. Este tipo de frenado es muy bueno ya que la energa cintica se transfiere a la otra mquina.

6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

Describa las observaciones y conclusiones en forma clara y precisa sobre el tema desarrollado en la sesin de laboratorio, indicar por lo menos 6.

a) Mientras mediamos el voltaje del generador en vacio resulto ser menos del voltaje nominal, esto se debe a que la maquina ya no es la misma y que el transcurso del tiempo se fue deteriorando las propiedades magnticas son diferentes.

b) Durante el desarrollo del laboratorio no se pudo llegar a una carga del 100% ya que el motor estaba a su corriente nominal y no se le poda formar mas, de este detalle pude concluir que la con ello podamos trabajar a plena carga y sin riesgo de malograr el motor.c) El sistema armado motor-generador, hallamos la eficiencia con ayuda de voltmetros y ampermetros; el anlisis completo es que la eficiencia resulta ser de todo el sistema y no del motor y generador por separado. d) En las grandes maquinas encontramos problemas como por ejemplo cuando el magnetismo remanente de la maquina es cero en este caso un generador puede estar dando vueltas pero sin generar potencia, eso se debe a que la curva de magnetizacin perdi la remanencia, la solucin es volver a magnetizarla con bateras.e) En el clculo de la Eficiencia debemos considerar para un caso real otro tipo de valores, ya que no siempre la potencia de prdidas por rozamiento ser tan fcil de hallar.f) Es Interesante ver que podemos obtener la curva de saturacin para el ncleo del motor de manera sencilla

7. BIBLIOGRAFIA

Indicar la bibliografa consultar en la elaboracin del informe, y de haberse utilizado informacin de la red indicar la direccin www.

Circuitos bsicos de contactores y temporizadores Escrito por Vicente Lladonosa Gir NORMAS Nema-Din Maquinas elctricas fraile mora Maquinas elctricas fraile mora Maquinas elctricas Chapman Maquinas elctricas Figeralt El-Contactor-El-Contactor-S-Normas-IEC-947-4 http://www.uco.es/electrotecnia-etsiam/simbologia/SIMBOLOGIA-Planos.htm

EDYSSON SALAZAR CASTAEDAPgina 12