EXPERIMENTO N° 06 Maquinas Eléctricas III-C

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE

INGENIERÍA ELÉCTRICA

EXPERIMENTO Nº 06

GENERADOR D.C. SHUNT - COMPOUND

I. OBJETIVO

Estudio empírico del auto excitación del generador shunt y la determinación de sus características en estado estable. Así mismo a partir de esta máquina se implementará un generador de tipo compuesto.

II. FUNDAMENTO

Una máquina de corriente continua puede funcionar como motor o como generador. El generador transforma la potencia mecánica en eléctrica. Por lo tanto, el generador deber ser impulsado mecánicamente a fin que produzca electricidad. Una corriente debe fluir por el campo para producir un campo magnético. Esta corriente se conoce como corriente de magnetización. Esta corriente se puede suministrar de una fuente independiente o bien del propio generado. Bajo estas formas, al generador se le denomina:Generador con excitación independiente.Generador con auto excitación.Si al generador shunt se excita con una corriente directa, se establece un flujo magnético en el generador si se aplica un esfuerzo mecánico al eje, el rotor o armadura girada y las bobinas de la armadura cortan el flujo magnético induciéndose en ellas un voltaje este voltaje es de C.A. y para obtener la C.D. del generador, se deberá usar un rectificador. Con este fin se usa el conmutador y las escobillas.

El diagrama de conexiones de un motor shunt se muestra en la figura (1) La armadura y el campo están conectados a la fuente de tensión DC fija.Un reóstato externo (Rx) es utilizado en el circuito de campo para controlar la velocidad del motor.El motor absorbe potencia de la fuente DC y por consiguiente la corriente fluye en la máquina. El comportamiento del circuito de campo es independiente del circuito de armadura, como la velocidad depende del flujo, si éste varía también lo hará la

LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS III – EAPIEI 1


velocidad. El torque que se produce es debido a la interacción entre la corriente de armadura y el campo magnético en los polos.Las ecuaciones que gobiernan la operación en estado estacionario del motor DC son:

Vt = Ia Ra + Ea

It = Ia + If

Er = KΦWm = Vt – I Ra

III, EQUIPO Y/0 INSTRUMENTOS A UTILIZAR

1. 1 Generador síncrono D.C.1. 2 Amperímetros 0 – 3 y 0 – 10 A D.C.2. 1 Voltímetro 0 – 300 V D.C.3. 1 Resistencia (RL) 220 Ohmios, 10 A.4. 1 Resistencia variable (Rx) 550 Ohmios.5. 2 Llaves cuchillas monofásicas.6. Cables de conexión.

IV. PROCEDIMIENTO Observar los datos de placa de ambas máquinas y anotar que puede ser útil.Conectar el equipo de acuerdo a la Fig. Nº 1 (Rl sólo se usará para 4.3 , 4.4, 4.5, 4.6).Antes de arrancar el motor, debe verificarse la posición de los reóstatos (Ra y Rx), de tal manera que se limite la corriente de arranque y a la vez tenga un torque necesario para la aceleración.Poner en marcha el motor, manteniendo el sentido de giro que indica la flecha. Eliminar Ra y ajustar la velocidad al valor nominal, el cual debe mantenerse constante durante toda la prueba.

4.1. CARACTERÍSTICAS DE EXCITACIÓNCon el interruptor “S1” abierto (Fig. Nº 1), medir con el multímetro la tensión inducida en la armadura, cerrar el



interruptor, Rx en máximo valor, y observar en el multímetro el efecto producido sobre la tensión.

Si la conexión no posibilita la autoexcitación, modificarla.Observar ahora la dependencia de la tensión inducida con respecto a If, reduciendo Rx completamente sin tomar valores todavía; regresar luego a la máxima resistencia. ¿Debe ser distinta la tensión permanente ahora? Verificarlo.

4.2. EN VACÍOExcitar nuevamente la máquina pero esta vez incrementar If, muy gradualmente y sin retroceder. Anotar la lectura (V) del voltímetro que corresponde a E en este caso y la corriente de excitación If para cada punto, hasta alcanzar la máxima tensión posible.Llevar la tensión nuevamente al mínimo.

4.3. EN CARGACon la tensión generada al mínimo, verificar que RL se encuentre en su máximo valor: Luego conectarla, aumentar hasta alcanzar aproximadamente 0.6 Vn en la tensión en bornes (V).Ajustar RL para lograr IL igual al valor nominal. Registrar la tensión en bornes (V) y la corriente de excitación (If). Luego, actuar simultáneamente sobre Rx y RL, para aumentar If ( y por lo tanto V), manteniendo constante IL. Anotar los nuevos valores de If y V.

4.4. CARACTERÍSTICAS EXTERNASCon RL en máxima resistencia, llevar la tensión hasta 0.89 Vn (Aprox.) y medir la corriente de excitación (If) correspondiente. A partir de esta punto tomar los valores de tensión en bornes (V), la corriente de excitación (If) y la corriente de carga (IL) , reduciendo RL punto a punto hasta alcanzar la corriente máxima tolerada por esta resistencia. Tratar de completar la característica hasta el punto de cortocircuito, pero teniendo en cuenta que la sobrecarga de la máquina debe ser breve.

4.5. CARACTERÍSTICA DE REGULACIÓN Con RL en máxima resistencia, llevar a la tensión hasta 0.9 Vn (aprox) y medir la corriente de excitación (If).Reduciendo RL, tomar los valores de IL e If de tal manera que la tensión en bornes se mantenga constante (0.9Vn).

4.6. VARIACIÓN DE LA CARACTERÍSTICA EXTERNA DEL GENERADOR SHUNTConectar, tal como se muestra la Fig. Nº 1, la bobina de tipo serie y efectuar lo indicado en el Ítem 4.4, invertir la



polaridad de la bobina serie y repetir lo anterior. ¿La característica externa ha experimentado variaciones?

V. CUESTIONARIO1.- Relación de las lecturas tomadas en la experiencia.2.- Trazar las características en vacío y en carga a corriente

nominal en un mismo papel milimetrado. Conociendo la resistencia de armadura “triángulo característico” del generador para una tensión en bornes igual a la nominal.

3.- Coger tres pares de valores (Ef, If) de la característica en vacío, de tal manera que se cumpla:Ir3 = Ir2 + I; Ir2 = Ir1 + I, aproximar una parábola de la forma:

Er = ao + a1Ir + a2( Ir)2

Chequear los errores porcentuales respecto de los valores experimentales.

4.- Del triángulo característico trazado en el Ítem 2, anotar el cateto que cuantifica la reacción de armadura. Puede asumirse que este valor expresado en amperios es proporcional a la corriente de armadura (C. If). Calcular C.

5.- Para considerar el efecto desmagnetizante de la reacción de armadura se puede considerar que I’r = Ir -CIf (siendo Ir = V/Rr: siendo Rr = resistencia (C – D) + R’x), y evaluar la f.e.m, inducida E(I’r) encontrar una ecuación que relacione la tensión en bornes (V), los coeficientes ao, a1,y a2, la resistencia de armadura, la resistencia total del circuito de campo (Rr), la corriente en la carga (IL) y la constante C del Item 4.

6.- Trazar la característica externa experimental del generador shunt. En el mismo papel milimetrado, graficar la característica externa teórica. Esta debe obtenerse utilizando la ecuación obtenida en la pregunta 5 dando valores para IL. Sustentar las divergencias.

7.- Graficar en un papel milimetrado las características externas en los Item 4.4 y 4.6. Explicar en cada caso el grado de compensación de la característica externas.

VI. OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES

Sus conclusiones y observaciones deben ser claras y concisas.

VII BIBLIOGRAFÍA

Máquinas Eléctricas Kosow Máquinas Eléctricas Chapman Máquinas Eléctricas Fitzgerald Máquinas Eléctricas Kostenko-Potrovsky, Tomo I-II Máquinas Eléctricas Ivanov-smolensko, Tomo I-II



GENERADOR SHUNTFigura 1

GENERADOR COMPOUND

FIGURA 2




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