laboratorio 5 maquinas eléctricas 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELÉCTRICA CURSO: LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS 2 GUIA DE LABORATORIO N° 5

LA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTÍNUA OPERANDO COMO GENERADOR Y DETERMINAR LA EFICIENCIA DEL GRUPO MOTOR-GENERADOR. I. OBJETIVOS Aplicar la tecnología estudiada para hacer funcionar a la máquina de corriente continua como generador, identificando cada uno de sus terminales y aplicar una carga para calcular la eficiencia del sistema.

II. MARCO TEÓRICO GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA Los generadores de corriente continua son máquinas que producen energía eléctrica por transformación de la energía mecánica. Los generadores de corriente continua son máquinas que producen tensión su funcionamiento se reduce siempre al principio de la bobina giratorio dentro de un campo magnético. Si una armadura gira entre dos polos magnéticos fijos, la corriente en la armadura circula en un sentido durante la mitad de cada revolución, 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 revolución. Generador con excitación en paralelo (shunt) El generador con excitación shunt suministra energía eléctrica a una tensión aproximadamente constante, cualquiera que sea la carga, aunque no tan constante como en el caso del generador con excitación independiente. Cuando el circuito exterior está abierto, la máquina tiene excitación máxima porque toda la corriente producida se destina a la alimentación del circuito de excitación; por lo tanto, la tensión en bornes es máxima. Cuando el circuito exterior está cortocircuitado, casi toda la corriente producida pasa por el circuito del inducido y la excitación es mínima, la tensión disminuye rápidamente y la carga se anula. Por lo tanto, un cortocircuito en la línea no compromete la máquina, que se des excita automáticamente, dejando de producir corriente. Esto es una ventaja sobre el generador de excitación independiente en donde un cortocircuito en línea puede producir graves averías en la máquina al no existir éste efecto de des excitación automática.

La curva de Magnetización. Esta se logra controlando la tensión generada en bornes, tomando como variable independiente la corriente de excitación.

El flujo depende de la corriente de excitación de la máquina. Debido a la presencia del entrehierro existe un tramo lineal denominado “la línea de entrehierro” y un tramo curvo producido por la progresiva saturación del material magnético, que disminuye en forma no lineal su permanencia. Normalmente el punto de trabajo de la máquina se presenta en la zona curva (punto Q). Er es la tensión remanente a causa del magnetismo remanente que posee el circuito magnético del estator. Se cumple:

III.ELEMENTOS A UTILIZAR    

Multímetros Amperímetros Resistencias variables de diferentes valores 2 Motores de Corriente Continua, uno actuara como generador

IV. PARTE EXPERIMENTAL



Arrancar al motor de accionamiento y manteniendo su velocidad nominal constante, accionar el sistema de excitación e incrementar la tensión de salida del generador desde 05V hasta la tensión nominal con incrementos de 05 en 05 voltios, sobresaturar al generador hasta un 20% para efectos de la confección de la curva característica de saturación del generador.

E (V) 2.20 5.00 10.00 15.00 22.00 25.10 19.00 35.30 39.80 45.60



Iex (A) 9,20 m 26.00 m 0.05 0.08 0.11 0.13 0.16 0.19 0.23 0.29

Hacer funcionar al sistema manteniendo la tensión nominal en el generador y aplicarle:

V1 46.50 46.10 46.00 45.80 45.50

o

el 10% de su carga y determinar la eficiencia del sistema.

o

el 20% de su carga y determinar la eficiencia del sistema

o

el 30% de su carga y determinar la eficiencia del sistema

o

el 40% de su carga y determinar la eficiencia del sistema

o

el 50% de su carga y determinar la eficiencia del sistema

V2 36.40 32.80 29.10 25.50 21.80

I1 0.65 0.74 0.86 0.94 1.20

I2 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60

Pe 30.225 34.114 39.56 43.052 54.6

Ps 7.28 9.84 11.64 12.75 13.08

N% 24.09% 28.84% 29.42% 29.62% 23.96%

V. CUESTIONARIO 1. Describa la importancia de la remanencia del material magnético de los generadores de corriente continua y grafique (V-Iex) del ensayo.

E vs Iex 50.0000 45.0000 40.0000 35.0000 30.0000

E (V) 25.0000 20.0000 15.0000 10.0000 5.0000 0.0000 0.0000 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 0.3000 0.3500

Iex (A)

Gracias a la remanencia nos indica la cantidad de energía que necesita la máquina para poder magnetizarse y así poder comportarse como generador. 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.

n% vs Pe 32.00% 30.00% 28.00%

n% 26.00% 24.00% 22.00% 20.00% 20

25

30

35

40

45

50

55

60

Pe (W)

La eficiencia máxima (29.62%) se da cuando la potencia de entrada es de 43.052 W 3. Siguiendo las normas del Código Eléctrico Nacional elabore el diagrama completo del sistema trabajado.

4. Si se tendría que implementar un sistema de frenado eléctrico en el circuito del motor, ¿cómo lo implementaría? Describir y detallar el circuito propuesto.

Frenado Dinámico: Si los terminales de la armadura son desconectados y se conecta a la armadura una resistencia de valor bajo, manteniendo la excitación, entonces se produce una detención del motor ya que la fuerza electromotriz produce una corriente en la resistencia con lo que la energía cinética acumulada en las partes rotatorias se disipa rápidamente en forma de calor. El valor ohmico de la resistencia es determinante en la rapidez, con lo que se consume la energía mecánica y por ello el tiempo requerido para frenar, generalmente se ha adoptado un valor de esta resistencia tal que produzca un impulso inicial del orden de 180% del valor inicial, sin embargo puede ser traspasado para frenados más violentos permitiendo mayores corrientes y el consiguiente chisporroteo en el colector. Esta forma de frenado sin embargo, no provee un frenado constante ya que a medida que la velocidad baja, en forma proporcional baja la generación, al principio el frenado es máximo y luego va reduciéndose a cero cuando el motor se detiene. Esto significa que el motor no está bloqueado cuando el motor no gira, luego se hace necesaria la existencia de frenado mecánico que provea este bloqueo.

VI.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

 Para poder determinar de las polaridades de los terminales de un maquina DC solo se necesitara hacerla girar en vacío y medir la tensión inducida con un voltímetro.  Si no se definen bien la polarización de los terminales, la maquina puede desmagnetizarse cuando se le opere como generador, esto se observa en el voltímetro cuando esté conectado ya que en vez de aumentar la tensión esta disminuirá.  Si bien el frenado dinámico no es constante, es posible hacerlo controlando la excitación del generador, para lo cual basta con implementar un control realimentado mediante tiristores.  Los generadores con excitación en serie tienen aplicación en aquellas actividades en las que se precise una intensidad prácticamente constante, como puede ser en equipos de soldaduras y en determinados sistemas de alumbrados.

 En el frenado del motor DC hay que tener mucho cuidado con la resistencia ya que si la resistencia varía demasiado la corriente se dispara, hay que poner un límite máximo a la variación del valor de la resistencia.  Se observa que la eficiencia máxima no se da cuando el motor trabajo a su máxima capacidad si no cuando este trabaja a un determinado valor.  Las maquinas no deben de trabajar a su máxima capacidad, si no a su máxima eficiencia, así el tiempo de vida será mayor conservándose mejor la máquina.  Es importante conocer la curva de magnetización de la máquina para así poder operarla de mejor manera y evitar acciones que dañen a la máquina.  La remanecía nos indicara la cantidad de energía que necesita la máquina para poder magnetizarse, y así poder empezar su ciclo de trabajo.  Los generadores compound, tienen aplicación en las centrales para tracción eléctrica que precisan de una tensión constante y en todos aquellos casos en que se haya de contar con variaciones bruscas de carga.  El frenado visto en el laboratorio es muy usado en la industria minera, en los grandes camiones y maquinas, ya que solo se necesita el uso de un reóstato siendo este muy económico y fácil de implementar.

VII.

BIBLIOGRAFÍA

 https://es.wikipedia.org/wiki/Remanencia_magn%C3%A9tica  http://html.rincondelvago.com/maquinas-dc_motor-y-generador.html  https://es.scribd.com/doc/31008450/Generador-de-Corriente-Continua