Motores y Generadores de I DC

 

nom 30 hp I   L,nom 110 A V T 240 V N  Los problemas 8-1 a 8-12 se refi eren al motor de cd siguiente:  P nom hp I  L,nom V N  F 2 700 vueltas por polo 

nnom 1 800 r/min N  r/min N SSEE 14 vueltas por polo R polo R A 0.19 0.19 R  R F 75  RS 0.02 0.02 R  Rajus 100 a 400

Las pérdidas giratorias son de 3 550 W a plena carga. En la fi gura P8-1 se puede pu ede observar la curva de magnetización del motor. En los problemas 8-1 al 8-7 suponga que el motor descrito se puede conectar en derivación. En la fi gura P8-2 se muestra el circuito equivalente del motor en derivación. ajus a 175 V, ¿cuál es la velocidad 8-1. Si se ajusta el resistor R ajus velocidad de rotación del motor en condiciones de vacío?

8-2. Suponiendo que no hay reacción del inducido, ¿cuál es lavelocidad l avelocidad de rotación del motor a plena carga? ¿Cuál es la regulación de velocidad

del motor?

 

  8-3. Si el motor opera a plena carga y se s e incrementa su Resistencia variable R aajus jus a 250 V, ¿cuál es su nueva velocidad? Compare jus 5 175 V con la velocidad a plena carga con R ajus ajus 5 250 V. (Haga caso omiso la velocidad a plena carga del motor con c on R aajus de la reacción del inducido, al igual que en el problema anterior.)

Como el motor todavía está a plena carga, A E sigue siendo 218.3 V. De la curva de magnetización (Figura P8-1), la la nueva corriente de campo F I produciría una tensión Ao E de 212 V a una velocidad o de 1200 r / min. Por lo tanto,

Tenga en cuenta que el ajuste R ha aumentado y, como resultado, la velocidad del motor n ha aumentado. 8-4. Suponga que el motor opera a plena carga y que el resistor variable R ajus ajus es una vez más de 175 V. Si la reacción del ininducido es de 2 000 A • vueltas a plena carga, ¿cuál es la velocidad del motor? ¿Cómo es en comparación con el resultadodel problema 8-2?

SOLUCIÓN La corriente de campo es nuevamente 0.96 A, y el motor está de nuevo en condiciones de carga ccompleta. ompleta. Sin embargo, esto hay una reacción reacción de armadura armadura de 1200 1200 A turns, turns, y la corriente corriente de campo efectiva efectiva es De la figura P9-1, esta corriente de campo produciría un voltaje interno generado Ao E de 185 V a una velocidad o de 1200 r / min. El voltaje generado interno real en estas condiciones e

Si todas las demás condiciones son las mismas, el motor con reacción de inducido funciona a mayor velocidad que el motor sin reacción de armadura 8-5. Si se puede ajustar R ajus ajus entre 100 y 400 V, ¿cuáles son las velocidades máxima y mínima posibles de la carga c arga con este motor?

SOLUCIÓN La velocidad mínima ocurrirá cuando el ajuste R = 100 ohmio, y la velocidad máxima ocurrirá cuando R = 400 ohmio. La corriente de campo cuando adj R = 100 ohmio es:

De la figura P9-1, esta corriente de campo produciría un voltaje interno generado Ao E de 271.5 V a una velocidad de 1200 r / min. Por lo tanto, la velocidad n con un voltaje de 240 V sería

8-6. ¿Cuál es la corriente de arranque de la máquina si se pone en marcha conectándola directamente a la fuente de potencia

 

T ? ¿Cómo es la corriente de arranque en comparación con la corriente a plena carga del motor? V T 

La corriente nominal es de 110 A, por lo que la corriente de arranque es 11.5 veces mayor que la corriente a plena carga. Esta mucha ccorriente orriente es muy probable que dañe el motor. 8-7. Haga una gráfi ca de la característica par-velocidad par -velocidad del motorsuponiendo que no hay reacción del inducido y una reacción del inducido a plena carga de 1 200 A • vueltas. (Suponga que la reacción del inducido se incrementa   SOLUCIÓN Este problema se resuelve mejor con MATLAB, ya que implica el cálculo de los valores de par de velocidad en muchos p untos. A continuación se muestra un programa MATLAB para calcular y mostrar ambas características de velocidad de par. 8-8. ¿Cuál es la velocidad en vacío de este motor de excitación separada cuando R ajus ajus = 175 V y a) V   A = 120, b) V   A = 180 V

y c ) V  A 5= 240 V?

De la figura P9-1, esta corriente de campo produciría un voltaje generado interno Ao E de 241 V a una velocidad de 1200 r / min. Por lo tanto, la velocidad n con un voltaje de 240 V sería de 219

8-9. En el caso del motor de excitación separada del problema 8-8: a) ¿Cuál es la velocidad máxima posible en vacío si varíatanto V   A como R ajus ajus? ) ¿Cuál es la velocidad mínima posible en vacío si se modifi ca tanto V  A como R ajus ajus?c ) ¿Cuál es la efi ciencia del motor en condiciones c ondiciones nominales? [Nota: Suponga que 1) la caída de voltaje en escobilla es de 2 V; 2) la pérdida de núcleo se debe determiner con un voltaje de inducido i nducido igual al

voltaje de inducido bajo plena carga, y 3) las pérdidas por carga dispersa son de 1% a plena carga.] OLUCIÓN (a) La velocidad máxima ocurrirá con el máximo y máx máximo imo A V adj R. La corriente de campo cuando cuando adj R = 400 ohmio ohmio es:

De la figura P8-1, esta corriente de campo produciría un voltaje interno generado Ea0 de 167 V a una velocidad de 1200 r / min. En condiciones sin carga, la tensión generada genera da interna máxima en Ea=Va= 240 V. Por lo tanto, la velocidad n con una tensión de 240 V sería

 

  (b) La velocidad mínima ocurrirá con el mínimo y el mínimo A V adj R. La corriente de campo campo cuando adj R = 100 ohmio ohmio es:

De la figura P8-1, esta corriente de campo c ampo produciría un voltaje interno generado Ao E de 271 V a una velocidad no de 1200 120 0 r / min. En condiciones sin carga, el voltaje interno mínimo generado EA =VA = 120 V. Por lo tanto, la velocidad n con un voltaje de 120 V sería

En los problemas 8-10 a 8-11, 8 -11, la conexión del motor es acumulativamente compuesta, como se muestra en la fi gura P8-4. jus 5175 V,  8-10. Si el motor se conecta en compuesto acumulativo con R aajus a) ¿cuál es la velocidad en vacío? b) ¿Cuál es la velocidad a plena carga? c arga? c ) ¿Cuál es la regulación de velocidad? d ) Calcule y haga la gráfi ca de la característica característica par-velocidad de este motor. motor. (Desprecie SOLUCIÓN En condiciones sin carga, Ea=Vt=240V. La corriente de campo está dada por

De la figura P8-1, esta corriente de campo produciría un voltaje generado generado interno Eao de 241 V a una velocidad de 1200 r / min. Por lo tanto, la velocidad n con un voltaje de 240 V sería

En condiciones de carga completa, la corriente de la armadura ar madura es El voltaje E generado internamente La corriente de campo equivalente es

 A partir de la figura P8-1, esta corriente de campo produciría un volta voltaje je interno generado Ao de la figura P8-1, esta corriente de campo w E de 279 V a una velocidad de n de 1200 r / min. Por lo tanto

,

La regulación de velocidad es

 

 

8-11. El motor se conecta en compuesto acumulativo y opera a plena carga. ¿Cuál será la nueva velocidad del motor si se incrementa R ajus ajus a 250 V? ¿Cómo es la nueva velocidad en comparación co mparación con la velocidad el problema 8-10? SOLUCIÓN Si Radj se incrementa a 250 ohmio la corriente de campo viene dada por

En condiciones de carga completa, la corriente de la armadura es El voltaje generado interno Ea es

La corriente de campo equivalente es De la figura P9-1, esta corriente de campo produciría un voltaje interno interno generado Ea0 de 268 V a una velocidad de n0 1200 r / min. Por lo tanto,

En los problemas 8-12, el motor está conectado en compuesto diferencialcomo se muestra en la fi gura P8-4. 8-12. Ahora el motor se conecta en compuesto diferencial. diferencial. jus 5 V a) Si R aajus la velocidad en vacío del motor? lascurva velocidades del motor c uando la corriente cuando del inducido175 llega a, ¿cuál 20 A, es a 40 A y a 60 A? c ) Calcule y haga hagab)la¿Cuáles gráfi ca ca son de la característica parvelocidad del motor. (a) En condiciones sin carga, Ea=Vt= Ea=Vt= 240 V. La corriente de campo está dada por

De la figura P8-1, esta corriente de campo produciría un voltaje generado interno Ea0 de 241 V a una velocidad de 1200 r / min. Por lo tanto, la velocidad n con un voltaje de 240 24 0 V sería

(b) IA = 20A, el voltaje generado generado interno Ea Ea es

La corriente de campo equivalente es De la figura P8-1, esta corriente de campo produciría un voltaje interno generado EAo de 229 V a una velocidad de 1200 r / min. Por lo

tanto, en IA = 40A, el voltaje generado interno EA es

La corriente de campo equivalente es

 

  De la figura P8-1, esta corriente de campo produciría un voltaje interno generado Ao E de 214 V a una velocidad de 1200 1 200 r / min. Por lo tanto,

IA = 60A, el voltaje generado interno Ea0 es La corriente de campo equivalente es

 A partir de la figura P8-1, esta corriente de campo produciría un voltaje interno interno generado Eao de 196 V a una velocidad de 1200 r / min. Por lo tanto,

(c) The torque-speed characteristic can best be plotted with a MATLAB program. An appropriate  program is shown below. 8-13. Un motor de cd en serie de 15 hp y 120 V tiene una Resistencia del inducido de 0.1 V y una resistencia de campo en serie de 0.08 V. A plena carga, la corriente de entrada es de 115 A y la velocidad nominal es de 1 050 r/min. En la fi gura P8-5 se muestra ssu u curva de magnetización. Las pérdidas en el núcleo son de 420 W y las pérdidas mecánicas de 460 W a plena carga. Suponga que las pérdidas mecánicas varían con el cubo de la velocidad del motor y que q ue las pérdidas en el núcleo son constantes. a) ¿Cuál es la efi ciencia del motor a plena carga? b) ¿Cuál es su velocidad y efi ciencia si opera con una corriente del inducido de 70 A? c ) Haga la gráfi ca característica par-velocidad del motor. (a) La potencia de salida de este motor a plena carga es

La entrada eses Porpotencia lo tanto, de la eficiencia

Si la corriente del inducido es 40 A, entonces la potencia de entrada al motor será

El voltaje interno generado en esta condición es

y el voltaje interno generado en condiciones nominales es

La velocidad final viene dada por la ecuación

dado que la relación, EAo,2/EAo,1 EAo,2/EAo,1 es la misma que la relación

. Por lo tanto, la velocidad final es

De la figura P8-5, el voltaje interno generado EAo para una corriente de 40 A y una velocidad de = 1200r/min Ao, 2 E = 120 V, y el voltaje interno generado EAo para una corriente de 56 A y una velocidad de N0 = 1200 r / min es EAo, EAo,1=133V 1=133V

 

La potencia convertida de forma eléctrica a mecánica es Las pérdidas del núcleo en el motor son de 220 W, y las pérdidas mecánicas en el motor son de 230 W a una velocidad de 1050 r / min. Las pérdidas mecánicas en la escala del motor proporcionalmente al cubo de la velocidad de rotaciónm por lo que las pérdidas mecánicas a 1326 r / min son

Por lo tanto, la potencia de salida es

y la eficiencia es

(c)  A MATLAB program to plot the torque-speed characteristic of this motor is shown below 8-14. Un motor en serie de 20 hp, 240 V, 76 A y 900 r/min, tiene un devanado de c campo ampo de 33 vueltas por polo. La Resistencia del inducido es de 0.09 V y su resistencia de campo es de 0.06 V. La curva de magnetización expresada en términos de fuerza magnetomotriz y E   A a 900 r/min está dada por la table siguiente: La reacción del inducido es despreciable en esta es ta máquina. a) Calcule el par, la velocidad y la potencia de salida del motor a 3 33, 3, 67, 100 y 133% de la corriente de inducido a plena carga. (Desprecie las pérdidas rotatorias.) b) Haga una gráfi ca de la característica par-velocidad de la máquina.

SOLUCIÓN Tenga en cuenta que esta curva de magnetización se ha almacenado en un archivo llamado prob8_14_mag.dat. La primera columna del archivo es una matriz de mmf_values, y la segunda columna es una matriz de ea_values. Estos valores son válidos a una velocidad vel ocidad = 900 r / min. Debido a que los datos en el archivo son relativamente escasos, es Es importante que la interpolación se realice usando curvas suaves, s uaves, así que asegúrese de especificar la opción 'spline' en la función interp1 de MATLAB: Dado que la carga completa corresponde corres ponde a 76 A, este cálculo debe realizarse p para ara corrientes de armadura de 25.3 A, 50.7 A, 76 A y101.3 A

La fuerza magnetomotriz es lo tanto, la velocidad del motor en estas condiciones es

gira, lo que produce un voltaje EAo de 134 V a no = 900 r / min. Por

La potencia convertida de eléctrica a mecánica es Como se ignoran las pérdidas de rotación, esta es también la potencia de salida del motor. El par inducido es

La fuerza magnetomotriz es F NI A 33 vueltas 50,7 A 1672 vueltas A, que produce un voltaje

 

La potencia convertida de eléctrica a mecánica es

Como se ignoran las pérdidas de rotación, ro tación, esta es también la potencia de salida del motor. El par inducido es

La potencia convertida de eléctrica a mecánica e Como se ignoran las pérdidas de rotación, ro tación, esta es también la potencia de salida del motor. El par inducido es

8-15. Se probó un motor de cd en derivación d erivación de 300 hp, 440 V, 560A y 863 r/min y se obtuvieron los siguientes resultados:

 

Prueba de rotor bloqueado: V  A 14.9 V excluyendo escobillas V  F 440 V I  A 500 A I  A I  F 7.52 AOperación en vacío:   V  A 440 V incluyendo escobillas I  escobillas I  F 7.50 A I  A I  A 23.1 A n 863 r/min ¿Cuál es la efi ciencia del motor en condiciones nominales? [Nota: Suponga que 1) la caída de voltaje en las

escobillas es

de 2 V, 2) las pérdidas en el núcleo se determinarán con un voltaje del inducido igual al voltaje del inducido a plena cargay 3) las pérdidas misceláneas son de 1% a plena carga.] Los problemas 8-16 a 8-19 se refi eren a un motor de cd c d de 240 V y100 A que tiene tanto devanados en serie como en derivación. Sus características son:  R R A 0.14 0.14 N   N  F 1 500 vueltas   RS 0.05 0.05 N   N SE SE 12 vueltas R F 200 nm 3 000 r/min  Rajus 0 a 300 , actualmente a 120Este motor tiene devanados de compensación e interpolos. En la fi - 

gura P8-6 se muestra la curva de magnetización del motor a 3 000 r/min.

¿Cuál es la eficiencia de este motor en las condiciones nominales? [Nota: Suponga que (1) la caída d de e voltaje del cepillo es 2 V; (2) la pérdida de núcleo debe determinarse a una tensión de inducido igual a la tensión de la armadura a plena carga; y (3 (3)) las pérdidas de car ga perdida son del 1 por ciento de la carga completa.]

En condiciones sin carga, las pérdidas mecánicas y de núcleo tomadas en conjunto (es decir, las pérdidas p érdidas de rotación) de este motor son iguales al producto del voltaje EA generado internamente y la corriente de armadura I A, ya que esta no es la potencia de salida del motor en ccondiciones ondiciones sin carga. Por lo tanto, las pérdidas de rotación a velocidad nominal se pueden encontrar como

 

ajus 5 120 V?b) ¿Cuál es su velocidad a 8-16. El motor descrito está conectado en derivación.a) ¿Cuál es la velocidad en vacío del motor cuando R ajus plena carga? c ) ¿Cuál es su regulación de voltaje? d ) Dibuje la característica par-velocidad de este motor jus? e) En condiciones de vacío, ¿qué gama de velocidades se puede lograr ajustando R aajus

 

jus 5 120 V. 8-17. Ahora esta máquina se conecta como un motor de cd compuestoacumulativo con una R aajus a) ¿Cuál es la velocidad en vacío de este motor? b) ¿Cuál es la velocidad a plena carga c arga del motor? c ) ¿Cuál es su regulación de voltaje?d ) Haga la gráfi ca de la característica par-velocidad delmotor.

 

  ajus 5 120 V. Deduzca la forma de su característica par-velocidad. 8-18. El motor ahora se conecta en compuesto diferencial con un R ajus

OLUTION A

MATLAB program to calculate the torque-speed characteristic of this motor is shown below:

la total eliminación del campo en derivación. Deduzca 8-19. Ahora se construye un motor en serie con esta máquina pormedio de la la característica par-velocidad del motor resultante SOLUCIÓN Este motor tendrá velocidades extremadamente altas, ya que solo hay unas pocas vueltas en serie, y el flujo en el motor será muy pequeño. A continuación se muestra un programa MATLAB para calcular la característica de velocidad de par de este motor: Las velocidades extremas en esta característica se deben al flujo muy ligero en la máquina. Para hacer un motor de serie práctico de esta máquina, sería necesario incluir de 20 a 30 vueltas en serie en lugar de 15. 8-20. Se diseña un circuito de arranque automático para un motor en derivación de 20 hp, 240 V y 75 A. La resistencia del inducido del motor es de 0.12 ohmio  y la resistencia del campo en derivación es de 40 ohmio. El motor debe arrancar con no más de 250% de la corriente del inducido nominal y en cuanto la corriente c orriente baje a su valor nominal se debe retirar un tramo del resistor de arranque. ¿Cuántos tramos del resistor de arranque se requieren y qué tan grande debe ser cada uno?

SOLUCIÓN La corriente de línea nominal de este motor es de 75 A, y la corriente nominal del inducido es IAIL IF = 75A - 6 A = 69 A. La corriente de arranque máxima deseada es (2.5) (69 A) = 172.5 A. Por lo tanto, el total la resistencia de partida inicial debe ser s er

 

  8-21. Un motor de cd en derivación de 10 hp, 120 V y l 000 r/min tiene una corriente del inducido a plena carga de d e 70 A cuando opera en condiciones nominales. La resistencia del inducidodel motor es R  A 5 0.12 V y la resistencia de campo R F es de 40 V. Se puede modifi car ajus dentro del intervalo de 0 a 200 V y actualmente es de 100 V. Se puede despreciar la reacción la resistencia ajustable en elcircuito de campo R ajus delinducido en esta máquina. La curva de magnetización de este motor, tomada a una velocidad de 1 000 r/min, se da en forma tabular a continuación:

 

 

8-22. En la fi gura P8-7 se ilustra la curva de magnetización de un generador de c cd d de excitación separada. El generador tiene

los siguientes valores nominales: 6 kW, 120 V, 50 A y 1 800 r/ min. En la fi gura P8-8 se muestra el generador. Su circuito de campo tiene un valor nominal de 5 A. Se conoce la siguiente información sobre la máquina: R  A 0.18 V F 120 V ajus 0 a 40 R F 20N F 1 000 vueltas por polo Responda las siguientes preguntas sobre el generador bajo el supuestode que no hay reacción del R ajus inducido.a) Si este generador opera en vacío, vac ío, ¿cuál es el rango de ajustesde voltaje que se puede lograr si se modifi ca R aajus jus? b) Si se permite que el reóstato de campo varíe de 0 a 30 Vy que la velocidad del generador varíe de 1 500 a 2 000

 

 

8-23. Si la corriente del inducido del generador del problema 8-22es 8 -22es de 50 A, la velocidad del generador es de 1 700 r/min y

el voltaje en las terminales es de 106 1 06 V, ¿cuánta corriente decampo debe fl uir en el generador?

8-24. Si supone que el generador del problema 8-22 tiene una reaccióndel inducido a plena carga equivalente a 400 A • vueltas de  fuerza magnetomotriz, ¿cuál será el voltaje en las terminalesdel generador cuando I F 5 5 A, nm 5 1 700 r/min e I  A 5 50 A?

 

8-25. La máquina del problema 8-22 se reconecta como un generadoren derivación y se muestra en la fi gura P8-9. Se ajusta el jus a 10 V y la velocidad delgenerador es de 1 800 r/min. resistor de campo en derivación R aajus a) ¿Cuál es el voltaje en las terminales en vacío del generador? b) Si supone que no hay reacción del inducido, ¿cuál es el

voltaje en las terminales del generador con una corrientedel cor rientedel inducido de 20 A? ¿Y de 40 A? c ) Si supone que hay una reacción del inducido igual a 300A • vueltas a plena carga, ¿cuál es el voltaje en las terminales  

del generador con una corriente del inducido de 20A? ¿Y de 40 A? d ) Calcule y haga la gráfi grá fi ca de las características de las terminalesde este generador con y sin reacción reacció n del inducido.

SOLUCIÓN (a) La resistencia de campo total total de este generador es 30 , y el voltaje del terminal sin carga se puede puede encontrar desde la intersección de la línea de resistencia con la curva de magnetización para este generador. La curva de mag magnetización netización y la línea de resistencia de campo se s e trazan a continuación. Como puede ver, se cruzan en una tensión de terminal de 121 V.

(c) La corriente nominal de este generador es de 50 A, por lo que 20 A es el 40% de la carga total. Si la reacción de la la armadura a plena carga es de 300 A t, y si se supone que la reacción de la armadura armadura cambia linealment linealmente e con la corriente de la armadura, entonces la reacción de la armadura armadura será de 120 A turns. El efecto efecto de desmagnetización desmagnetización de la reacción de la armadura es equivalente a una reducción en la corriente de campo de

La figura a continua continuación ción mues muestra tra que un triángulo triángulo que que consta de 3.6 3.6 V y (120 A turns) / (1000 (1000 vueltas) = 0.12 A se ajusta exactamente entre la A y las líneas a una tensión de terminal de 114 V. La corriente nominal de este generado es de 50 A, por lo que 40 A es el 80% de la carga total. Si la reacción de la armadura a plena carga es de 300 A turnes, y si se supone que la reacción de la armadura cambia linealmente con la corriente de la armadura, entonces la reacción de la armadura será de 240 A turns. El efecto de desmagnetización desmagnetización de la reacción de la armadura es equivalente equivalente a reducción en la corriente de campo de

ajus 5 10 V y una corriente del 8-26. Si la máquina del problema 8-25 opera a 1 800 r/min conuna resistencia de campo R ajus inducido de 25 A, ¿cuál será el voltaje en las terminales? Sila resistencia de campo disminuye en 5 V, mientras que la corriente del inducido permanece en 25 A, ¿cuál será el nuevovoltaje en las terminales? (Suponga que no hay reacción del inducido.)

8-27. Un generador de cd compuesto acumulativo de 120 V y 50 A tiene las siguientes características:  R A RS 0.21 SE 25 vueltas   Rajus 0 a 30 , actualmente a 10 nm 1 800 r/min  0.21 N   N  F 1 000 vueltas  R R F 20 20 N   N SE En la fi gura P8-7 se aprecia la curva de magnetización de lamáquina, y en la fi gura P8-10 se s e muestra su circuito equivalente. Responda las siguientes preguntas sobre la máquinabajo el supuesto sup uesto de que no hay reacción d del el inducido. a) Si el generador opera en vacío, ¿cuál es el voltaje en lasterminales? b) Si el generador tiene una corriente del inducido de 20 A,¿cuál es el voltaje en las terminales? c ) Si el generador tiene una corriente del inducido de 40 A,¿cuál es el voltaje en las terminales? grá fi ca característica de las terminalesde esta máquina. d ) Calcule y haga la gráfi

SOLUCIÓN a)La resistencia de de campo total de este generador es 30 , y el voltaje del del terminal sin carga se puede encontrar desde la intersección de la línea de resistencia con la curva de magnetización para este generador. La curva de magnetización y la

 

  8-28. Si la máquina que se describe en el problema 8-27 se reconecta como un gen generador erador de cd compuesto diferencial, ¿cómo será la forma de su característica en las terminales? Dedúzcala de la misma manera en que lo hizo en el problema 8-27. 8 -27. SOLUTION A MATLAB program to calculate and plot the terminal characteristic of this generator is shown below. 8-29. Un generador de cd compuesto acumulativo opera correctamentecomo generador de cd compuesto plano. Se apaga la máquina y se invierten las conexiones del campo c ampo en derivación. a) Si el generador gira en la misma dirección que antes, ¿se incrementa el voltaje de salida en las terminales? Expliquesu respuesta. b) ¿Se genera voltaje si gira en la dirección contraria? ¿Porqué sí o por qué no? acu mulativamente? c ) Para la dirección de rotación en la que se forma el voltaje,¿el generador estará compuesto diferencial o acumulativamente? SOLUCIÓN

(a) La tensión de salida no se s e acumulará, porque el flujo residual ahora induce una tensión en la dirección opuesta, lo que h ace que fluya una corriente de campo que tiende a reducir aún más el flujo residual. (a) Si el motor gira en la dirección opuesta, la tensión se acumulará, porque la inversión de voltaje debido al cambio en la dirección de rotación hace que la tensión produzca una corriente de campo que aumenta el flujo residual, comenzando una cadena de retroalimentación positiva . 8-30. Una máquina síncrona trifásica se conecta mecánicamente auna máquina de cd en derivación y forman un conjunto de

motor-generador como el que se muestra en la fi gura P8-11.La máquina de cd se conecta a un sistema de potencia de cd que suministra 240 V constantes y la máquina de ca se conectaa un bus infi in fi nito de 480 V y 60 Hz. La máquina de cd tiene cuatro polos y sus valores nominalesson: 50 kW y 240 V. Tiene una resistencia del inducido por unidad de 0.03. La máquina de ca tiene cuatro polos y estáconectada en Y. Sus valores nominales son de 50 kVA, 480 V, un factor de potencia de 0.8 y su reactancia síncrona saturadaes de 3.0 V por fase. Se pueden despreciar todas las pérdidas excepto las deresistencia del inducido de la máquina de cd. Suponga que las curvas de magnetización de ambas máquinas son lineales. a) Inicialmente, la máquina de ca suministra 50 kVA con un factor de potencia de 0.8 en retraso al sistema s istema de potenciade ca. 1. ¿Cuánta potencia se suministra al motor de cd desde elsistema el sistema de potencia de cd?

 

 A dela máquina de cd?3. ¿Qué tan grande es el voltaje interno generado E A dela máquina de  \2. ¿De qué magnitud es el voltaje interno generado E  ca?b) La corriente de campo de la máquina de ca se incrementa5%. ¿Qué efecto tiene este cambio en la potencia real quesuministra el conjunto

motor-generador? ¿Y en la potenciareactiva que proporciona el conjunto motor-generador?Calcule la potencia real y reactiva que suministra o consume la máquina de ca en estas es tas condiciones. Dibuje eldiagrama fasorial de la máquina de ca antes y después delcambio en la corriente de campo.c ) A partir de las condiciones del inciso b), la corriente decampo en la máquina de cd disminuye en 1%. ¿Qué efectotiene este cambio en la potencia real suministrada porel conjunto motor-generador? ¿Y en la potencia reactivasuministrada por el conjunto motor-generador? Calcule lapotencia real y reactiva suministrada o consumida por lamáquina de cd en estas condiciones. Dibuje el diagramafasorial de la máquina de ca ca antes y después del cambioen la corriente de campo de la máquina de cd. d ) A partir de los resultados res ultados anteriores, responda las siguientes preguntas:1. ¿Cómo se puede controlar el fl ujo de potencia real através de un conjunto de motor-generador motor -generador ca-cd?2. ¿Cómo se puede controlar la potencia reactiva suministradao consumida por la máquina de ca sin afectarel fl ujo u jo de potencia real?

La potencia del motor de corriente continua es de 40 4 0 kW. Esta es también la potencia convertida de la forma eléctrica a la mecánica en la máquina de cd, ya que todas las demás pérdidas se descuidan. Por lo tanto,

Por lo tanto, la potencia en la máquina de CC es VT IA 40.92 kW, mientras que la potencia convertida de eléctrica a mecánica (que es igual a la potencia de salida) es EA I A 236.4 V 170.5 A 40 kW. El voltaje EA generado internamente de la máquina de cd es de 234,6 V. La corriente de armadura en la máquina de CA es

 

  (b) Cuando la corriente de campo de la máquina de CA aumenta en un 5 5%, %, no tiene ningún efecto efecto sobre la potencia real suministrada por el grupo motor-generador. Este hecho es cierto porque P, y la velocidad es constante (ya que el conjunto MG está vinculado vinc ulado a un bus infinito). Con la velocidad sin cambios, el par de la l a máquina de CC no cambia, por lo que la potencia total suministrada al eje de la máquina no cambia. Si la corriente de campo se incrementa en un 5% y el OCC de la máquina de CA es lineal, EA aumenta a

El nuevo ángulo de par se puede p uede encontrar en el hecho de que, dado que la tensión y la potencia del terminal de la máquina de CA son constantes, la cantidad de EA sin debe ser constante. constan te.

La potencia reactiva suministrada al sistema de alimentación de CA será de 36,8 kvar, en comparación con 30 kvar antes de que se aumentara la corriente de campo de la máquina de CA. El diagrama fasorial que ilustra este es te cambio se muestra a continuación.

(c) Si la corriente de campo de CC disminuye en un 1%, el flujo de lla a máquina de cd disminuirá disminuirá en un 1%. La ttensión ensión interna generada en la máquina de cd viene dada por la ecuación EA K, y se mantiene constante mediante el bus infinito conectado a la máquina máqu ina de ca. Por lo tanto, EA en la máquina de cd disminuirá a (0,99) (234,6 V) = 232,25 V. La corriente de armadura resultante es

La potencia en el motor de corriente continua es ahora (240 V) (244.5 A) = 58.7 kW, kW , y la potencia convertida de eléctrica a m ecánica en la máquina V) de (244.5 A)de = 56.8 kW. Esta de salida delas la pérdidas. máquina de cd, la potencia de ent rada de la máquina de de CC ca yes la (232.5 potencia salida la máquina dees ca,también ya que la sepotencia están descuidando El ángulo de torsión de la máquina de ca c a ahora se puede encontrar a partir de la ecuación

 

  El diagrama fasorial de la máquina de ca antes y después del cambio en la corriente de campo de la máquina de cd se muestra a continuación.

(d) El flujo de potencia real a través de un conjunto motor-generador de CA-CC se puede controlar ajustando la corriente de campo de la máquina de CC. (Tenga en cuenta que los cambios en el flujo de potencia también tienen algún efecto sobre la potencia reactiv a de la máquina de CA: en este problema, Q disminuyó de 36,8 kvar a 22 kvar cuando se ajustó el flujo de potencia real). El flujo de potencia reactiva en la máquina de ca c a del MG Set puede ajustarse ajustando la corriente de campo de la máquina de CA. Este ajuste básicamente no tiene ningún efecto sobre el flujo de potencia real a través del conjunto de MG.