Practica N. 8

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA –ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA CURSO: LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS GUÍA DE PRÁCTICAS Experiencia.- LA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTÍNUA OPERANDO COMO GENERADOR Y DETERMINAR LA EFICIENCIA DEL GRUPO MOTORGENERADOR. 1.- OBJETIVO: Aplicar la tecnología estudiada para hacer funcionar a la máquina de corriente continua como generador y aplicar una carga para calcular la eficiencia del sistema. 2.- FUNDAMENTO TEÓRICO: Desarrollar la teoría que explique la forma cómo se produce la curva de magnetización del generador DC, usando un motor DC de accionamiento que se acoplará a otro motor DC el cual debe operar como generador de excitación independiente; aplicar una carga resistiva y alimentarla, determinar la eficiencia del grupo. 3.- ELEMENTOS A UTILIZAR: Para los fines del ensayo se utilizará:.     

Multimetros. Pulsadores Contactores Motores DC Amperímetros

4.- PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: a.- Reconocer e identificar los diferentes 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) están constituidas por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande respecto del rotor. b.- Elaborar el esquema de conexiones de los componentes del circuito aplicando las reglas estudiadas en la práctica No. 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 rectificación 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 de instalación 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 excitación, verificar la remanencia del sistema de generación. e.- Arrancar al motor de accionamiento y manteniendo su velocidad nominal constante, evaluar la tensión remanente del generador y luego 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, hasta la tensión nominal de la máquina para efectos de la confección de la curva característica de magnetización del generador en vacío. Vn= 49.87v E-m 1.08 5 10 15 20 25 30 35 40 43.4 45 50

I-exc 0 mA 24.2 mA 50.4 mA 76.2 mA 102.4 mA 135.5 mA 164.6 mA 0.20 A 0.24 A 0.27 A 0.29 A 0.31 A

f.- Hacer funcionar al sistema considerando la máxima tensión en el generador y aplicarle: I- el 20% de su carga y determinar la eficiencia del sistema. II- el 40% de su carga y determinar la eficiencia del sistema III- el 50% de su carga y determinar la eficiencia del sistema IV- el 60% de su carga y determinar la eficiencia del sistema Registrar todos los parámetros del circuito de carga y tabularlos para determinar la eficiencia en cada punto de operación y graficar la curva de eficiencia del grupo motorgenerador. V1

A1

P1

V2

A2

P2

ƞ

40.5 45.5 45.3 45.1 44.8 44.5

0.79 0.86 0.95 1.04 1.14 1.20

32 39.13 43.04 46.90 51.07 53.4

42.5 37.1 32.8 28.5 23.2 10.6

0 0.1 0.20 0.30 0.40 0.50

0 3.71 6.56 8.55 9.28 5.3

0% 9.48% 15.24% 18.23% 18.17% 9.93%

% carga 0% 10% 20% 30% 40% 50%

5.- CUESTIONARIO: 5.1.- Describa la curva de magnetización del circuito ensamblado, considerando la remanencia del material magnético del generador y grafique (V-Iex) del ensayo.

 Se nota que la curva empieza a cambiar su tendencia lineal a partir de 270 mA y 40V.  Esto muestra las características que posee el material ferromagnético 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 está a su 100% con ello lo máximo que se puede alimentar el generador es a su 50 %. 5.3.- Siguiendo las normas del Código Eléctrico Nacional elabore el diagrama completo del sistema trabajado.

5.4.- Discriminando las pérdidas rotacionales determinar y tabular la potencia neta de ingreso al motor y la potencia neta de salida del generador en el sistema utilizado. La Potencia de Ingreso y Salida del motor se podrá apreciar en la siguiente tabla pero solo cuando se esté trabajando con una carga de 25% y 50%. Para el cálculo de los siguientes valores se tomaron los datos de Voltaje y Corriente de entrada y salida los cuales se encuentran en la tabla que corresponde a la parte de Actividades

5.5.- Si se tendría que implementar un sistema de frenado eléctrico utilizando un motor eléctrico DC que trabaja en accionamiento, ¿cómo lo implementaría? Detallar el circuito propuesto. El frenado dinámico es el más 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 excitación, 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 energía cinética se transfiere a la otra máquina.

6.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:  

 

 

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 magnéticas son diferentes. 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 podía formar mas, de este detalle pude concluir que la 𝐼𝑁−𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 > 𝐼𝑁−𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 con ello podíamos trabajar a plena carga y sin riesgo de malograr el motor. El sistema armado motor-generador, hallamos la eficiencia con ayuda de voltímetros y amperímetros; el análisis completo es que la eficiencia resulta ser de todo el sistema y no del motor y generador por separado. 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 magnetización perdió la remanencia, la solución es volver a magnetizarla con baterías. En el cálculo de la Eficiencia debemos considerar para un caso real otro tipo de valores, ya que no siempre la potencia de pérdidas por rozamiento será tan fácil de hallar. Es Interesante ver que podemos obtener la curva de saturación para el núcleo del motor de manera sencilla

7.- BIBLIOGRAFÍA: -

http://www.uco.es/electrotecnia-etsiam/simbologia/SIMBOLOGIA-Planos.htm Circuitos básicos de contactores y temporizadores “Vicente Lladonosa Giró” NORMAS Nema-Din Maquinas eléctricas fraile mora Maquinas eléctricas fraile mora Maquinas eléctricas Chapman Maquinas eléctricas Figeralt