DEPARTAMENTO ENERGIA Y MECANICA
INGENIERIA MECATRONICA
TEMA:
CARACTERISTICAS DE LOS GENERADORES CD
FRENADO DE MOTORES CD
QUINTO NIVEL PARALELO A
INTEGRANTES DEL GRUPO:
Chimbo Cristian
Salazar Paul
Corrales Jaime
LATACUNGA ECUADOR
11 - 07 2014
ndice
1. Objetivos Generales: ............................................................................................................... 4
Practica de Generadores: ....................................................................................................... 4
Practica de Frenado de Motores: ........................................................................................... 4
2. Objetivos Especficos: ............................................................................................................. 4
Practica de Generadores: ....................................................................................................... 4
Practica de Frenado de Motores: ........................................................................................... 4
3. Materiales de seguridad: ....................................................................................................... 4
4. Equipos Utilizados: ................................................................................................................. 4
Practica de Generadores: ....................................................................................................... 4
Practica de Frenado de Motores: ........................................................................................... 5
5. Definicin y Caractersticas de los elementos del Tablero Principal. ................................. 6
Practica de Generadores: ....................................................................................................... 6
Tabla 4 Definicin y Caractersticas de los equipos utilizados .................................................. 6
Practica de Frenado de Motores: ........................................................................................... 7
Tabla 5 Definicin y Caractersticas de los equipos utilizados .................................................. 7
6. Procedimiento: ......................................................................................................................... 7
Practica de Generadores: ....................................................................................................... 7
Practica de Frenado de Motores: ........................................................................................... 7
7. Esquemas de Conexin: .......................................................................................................... 8
Practica de Generadores: ....................................................................................................... 8
Conexin del Motor Asincrnico Trifsico. .......................................................................... 8
Conexin del Generador Shunt de excitacin independiente .............................................. 8
Conexin del Generador Shunt Autoexitado ........................................................................ 8
Conexin del Generador Serie ............................................................................................... 9
Conexin del Generador Compound Largo Normal ........................................................... 9
Conexin del Generador Compound Diferencial. ................................................................ 9
Practica de Frenado de Motores: ......................................................................................... 10
Diagrama de FRENO CON FRICCION ............................................................................. 10
FRENO-MOTOR SHUNT USANDO UN BANCO DE REESISTENCIAS .................... 10
8. Presentacin de Resultados: ................................................................................................. 10
Practica de Generadores: ..................................................................................................... 10
Generador Shunt de Excitacin Independiente. ................................................................. 10
Generador Shunt de Autoexitado. ....................................................................................... 11
Generador Serie .................................................................................................................... 11
Generador Compound Largo Normal ................................................................................. 11
Generador Compound Diferencial ...................................................................................... 11
Practica de Frenado de Motores: ......................................................................................... 12
Frenado del motor. ................................................................................................................ 12
9. Anlisis de Resultados: ......................................................................................................... 12
Practica de Generadores: ..................................................................................................... 12
Practica de Frenado de Motores: ......................................................................................... 12
10. Conclusiones: ....................................................................................................................... 13
Practica de Generadores: ..................................................................................................... 13
Practica de Frenado de Motores: ......................................................................................... 13
11. Recomendaciones: ............................................................................................................... 13
12. Consulta: .............................................................................................................................. 14
13. Bibliografa: ......................................................................................................................... 16
14. Anexos: ................................................................................................................................. 16
Practica de Generadores: ..................................................................................................... 16
Practica de Frenado de Motores: ......................................................................................... 18
1. Objetivos Generales:
Practica de Generadores:
Utilizar los diferentes tipos de motores como generadores cd.
Conocer e identificar las caractersticas principales de los diferentes tipos de
generadores de corriente continua.
Determinar los parmetros de conexin de cada uno de los generadores cd.
Practica de Frenado de Motores:
Determinar los parmetros de frenado de un motor cd.
Establecer los diferentes tipos de frenado de un motor cd.
2. Objetivos Especficos:
Practica de Generadores:
Conectar un generador Shunt de excitacin independiente y determinar la curva
de magnetizacin.
Conectar un generador Shunt autoexitado y determinar la curva de magnetizacin.
Conectar un generador en Serie y establecer sus caractersticas principales.
Conectar un motor Compound normal y establecer sus caractersticas principales.
Conectar un motor Compound diferencial y establecer sus caractersticas
principales.
Practica de Frenado de Motores:
Realizar una comparacin de frenado de motor cd cuando se disipa la energa en
resistencia y cuando se disipa la energa en friccin.
3. Materiales de seguridad:
Guantes dielctricos.
Gafas de proteccin
Mandil.
4. Equipos Utilizados:
Practica de Generadores:
Tabla 1 Equipos utilizados en la prctica de generadores Caractersticas
Equipo Caracterstica
EXCITACIN-GENERADOR SINCRNICO
: 220 ~ : 220
VOLTIMETRO ANALOGICO 0 250 0 500
AMPERIMETRO ANALOGICO 0 0,5 0 2,5
VELOCIMETRO 0 2000 0 4000
Tabla 2 Placa de datos de los Motores
Motores Caracterstica
Motor Asincrnico Trifsico en
cortocircuito
Voltaje Nominal (V) Y 220
Carga mxima (A) 1,75 A
Potencia (KW) 0,3 KW
cos() 0,74 Velocidad max 11630/min
Generador Shunt
Voltaje Nominal (V) 220 V DC
Carga mxima (A) 1,9 A
Potencia (KW) 0,27 KW
Velocidad max 1380/min
Generador en Serie
Voltaje Nominal (V) 220 V DC
Carga mxima (A) 1,4 A
Potencia (KW) 0,17 KW
Generador Compound
Voltaje Nominal (V) 220 V DC
Carga mxima (A) 1,4 A
Potencia (KW) 0,175 KW
Velocidad max 1450/min
Nota: Todos los motores mencionados a excepcin del motor asincrnico trifsico se
los van a utilizar como generador.
Practica de Frenado de Motores:
Tabla 3 Equipos utilizados en la prctica de frenado de motores
Equipo Caracterstica
FUENTE Alimentacin: 120/208 V - 3~ - 15A 60 Hz Salidas CA: 80 Hz
VOLTIMETRO CA 0 100 V 0 250 V
CARGA RESITIVA 252 W 120V CA/CC
MOTOR/GENERADOR CC Como motor: 175 W 1800r/min 120 V 2,8 A Como Generador: 120W 1800r/min 120 V 1 A
5. Definicin y Caractersticas de los elementos del Tablero Principal.
Practica de Generadores: Tabla 4 Definicin y Caractersticas de los equipos utilizados
Elementos Definicin y Caractersticas
Generador sincrnico
Es un dispositivo que convierte la corriente alterna,
en una o varias corrientes continuas, que alimentan
los distintos circuitos del aparato electrnico al que
se conecta.
Voltmetro Analgico
Un voltmetro es un instrumento destinado a medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un
circuito.
Ampermetro Analgico
Instrumento destinado a medir la intensidad de la corriente elctrica que recorre una rama dada de un
circuito.
Estos requieren interrumpir la rama en un punto e intercalar el aparato, de modo que la corriente a
medir circule por el interior del mismo.
Velocmetro
Instrumento que mide el valor promedio de la rapidez del motor.
Motor Asincrnico
Trifsico en cortocircuito
Est formado por un rotor, que puede ser de dos tipos: jaula de ardilla o bobinado, y un estator en el que se encuentran
las bobinas inductoras.
Estas bobinas son trifsicas y estn desfasadas entre si 120
Motor shunt
El bobinado de excitacin tiene miles de espiras y su resistencia es alta.
Resistencia del bobinado de armadura es bien baja.
Flujo del motor shunt es constante
Motor Serie
Bobinado de campo tiene pocas espiras, conductor grueso y baja resistencia
Necesariamente tiene que arrancar con carga
El flujo del motor serie es variable depende de Is.
Motor Compound El bobinado de excitacin es originada por dos bobinados
inductores independientes; uno dispuesto en serie con el
bobinado inducido y otro conectado en derivacin con el
circuito formado por los bobinados: inducido, inductor
serie e inductor auxiliar.
Posee las caractersticas del motor shunt, y serie.
Practica de Frenado de Motores:
Tabla 5 Definicin y Caractersticas de los equipos utilizados
Equipos Definicin y Caractersticas
Fuente de alimentacin c.a
y c.c
Es un dispositivo que convierte la corriente alterna,
en una o varias corrientes continuas, que alimentan
los distintos circuitos del aparato electrnico al que
se conecta.
Voltmetro analgico C.A
Un voltmetro es un instrumento destinado a medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un
circuito.
Carga Resistiva Compuesta por un nmero determinado de resistencias las cuales pueden conectarse en serie y
paralelo.
Motor/Generador CC
Motor: Son mquinas que producen energa mecnica por
transformacin de energa elctrica
Generador: Son mquinas que producen energa elctrica
por transformacin de energa mecnica
6. Procedimiento:
Practica de Generadores:
El procedimiento es el mismo para los tres generadores.
Analizar la placa de datos del motor
Realizar el esquema de conexin
Conectar el circuito
Aplicar el voltaje nominal
Aplicar valores inferiores a la corriente nominal para poder obtener la grfica.
Tomar datos de las mediciones.
Des energizar el sistema y desconectar el circuito
Practica de Frenado de Motores:
Conectar el motor/generador segn el esquema de conexin.
Alimentar con voltaje cc nominal.
Realizar el frenado del motor primero disipada la energa por friccin y tomar el
tiempo que se demora en frenar completamente.
Realizar el frenado del motor aadiendo una rueda de inercia.
Realizar el frenado disipando la energa en una resistencia.
Establecer comparaciones de los tiempos que se demora en frenar en cada tipo
de frenado de motor.
7. Esquemas de Conexin:
Practica de Generadores:
Conexin del Motor Asincrnico Trifsico.
Ilustracin 1 Conexion del Motor Asincronico
Conexin del Generador Shunt de excitacin independiente
Ilustracin 2 Conexin del Generador Shunt de excitacin Independiente
Conexin del Generador Shunt Autoexitado
Ilustracin 3 Conexion del Generador Shunt autoexitado
Conexin del Generador Serie
Ilustracin 4 Conexion del Generador Serie
Conexin del Generador Compound Largo Normal
Ilustracin 5 Conexion del Generador Compound largo normal
Conexin del Generador Compound Diferencial.
Ilustracin 6 Conexion del Generador Compound diferencial
Practica de Frenado de Motores:
Diagrama de FRENO CON FRICCION
Ilustracin 7 Diagrama de freno con friccin
FRENO-MOTOR SHUNT USANDO UN BANCO DE REESISTENCIAS
Ilustracin 8 Diagrama de frenado del motor shunt utilizando usando banco de resistencias
8. Presentacin de Resultados:
Practica de Generadores:
Generador Shunt de Excitacin Independiente. Tabla 6 Datos obtenidos en la prueba de motor Shunt
Voltaje de
Excitacin (V)
Voltaje
Generado (V)
Corriente de
campo If (A)
Velocmetro
(r.p.m)
20 105 0,002 1800
50 180 0,005 1800
80 190 0,007 1800
100 195 0,008 1800
120 200 0,009 1800
140 200,5 0,01 1800
180 201,5 0,1 1800
200 202 0,11 1800
208 202.1 0,13 1800
Ilustracin 9 Curva de Magnetizacin del generador Shunt de excitacin Independiente
Generador Shunt de Autoexitado. Tabla 7 Datos obtenidos del generador shunt autoexitado
Voltaje
Generado (V)
Corriente de
campo If (A)
Velocmetro
(r.p.m)
195 0,011 1800
Generador Serie Tabla 8 Datos obtenidos del generador Serie
Voltaje
Generado (V) Resistencia(K) Velocmetro
(r.p.m)
3,3 50 1650
Generador Compound Largo Normal Tabla 9 Datos obtenidos del generador Serie
Voltaje
Generado (V)
180
Generador Compound Diferencial Tabla 10 Datos obtenidos del generador Serie
Voltaje
Generado (V)
184
0
50
100
150
200
250
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14
Vo
ltaj
e G
en
era
do
Vg
Corriente de Campo If
Curva de Magnetizacion
Practica de Frenado de Motores:
Frenado del motor. Tabla 11 Datos obtenidos del frenado de motores
Tipo de frenado del motor Tiempo
Frenado por friccin 1min 7 s
Frenado utilizando
resistencias
27 s
9. Anlisis de Resultados:
Practica de Generadores:
Anlisis Cualitativo:
El voltaje que se generado (Vg) en el generador shunt de excitacin independiente se
satura y permanece constante debido a que Vg est en funcin del flujo shunt.
En el caso del generador shut autoexitado no genera cuando trabaja en la zona lineal de
la curva de magnetizacin.
En el generador compound largo nos genera menor Vg que en el compound diferencial,
debido a que el compound diferencial est generando a una velocidad mayor a la del
compound normal, esto permite que el generador compound diferencial genere mayor Vg
que el compound normal.
Anlisis Cuantitativo
Vg se satura a un voltaje de 202 V, permaneciendo constante a pesar de incrementar la
corriente de campo.
El voltaje que se genera en el generador Shunt autoexitado es de 195V.
Al cerrar el circuito en el generador serie con una resistencia de 50 K se obtuvo un Voltaje generado relativamente bajo de Vg=3,3 V.
El generador compound diferencial est generando a una velocidad mayor que el
compound normal ocasionando que Vg=184V del generador compound diferencial sea
mayor a Vg=180 V del generador compound normal.
Practica de Frenado de Motores:
Anlisis Cualitativo:
Para el frebado del motro shunt de exitacion independiente, se puede apreciar que el
tiempo del frenado disipando la energa en resistencia es considerablemente menor al
frenado por rozamiento.
Anlisis Cuantitativo
El tiempo del frenado disipada la energa en resistencias es de 27 s, mientras que el
frenado por friccion e inercia del motor es de 1 min 7 seg.
10. Conclusiones:
Practica de Generadores:
Los generadores son mquinas elctricas que tiene la capacidad de generar un
voltaje de acuerdo a sus condiciones fsicas de modo, que presentan caractersticas
particulares que son diferentes en cada tipo de generador.
El generador en serie tiene el inconveniente de no excitarse al trabajar en vaco.
As mismo se muestra muy inestable por aumentar la tensin, ya que al arrancar
al vaco se tiene una corriente de 45mA, y mientras la tensin suele tener valores
fluctuantes.
En el Generador en serie si se aumenta la carga sobre el generador, entonces la
corriente de la carga tambin aumenta, esto tiende a causar una cada de tensin
en los terminales por esta razn los valores de voltaje se encuentran dispersos.
Un generador compound diferencial tiene la caracterstica de mantener la
corriente nominal, de funcionamiento de modo que incluso en cortocircuito el ste
generador no dispara la corriente permanece estable de ah su aplicacin en
soldadura.
El generador shunt posee un mayor valor de voltaje al inicio de la prueba de 160V,
al vaco y progresivamente tiende a disminuir el valor de voltaje a medida que se
incrementa la carga aplicada.
El generador compound (igual que suceda con el generador de excitacin
independiente), no puede funcionar en cortocircuito porque entonces, la corriente
tiende a aumentar su valor de manera considerable y esto ocasiona poner en
peligro el generador.
Practica de Frenado de Motores:
Todo motor puede frenarse usando un banco de resistencias de ste modo la
energa se puede disipar ms rpidamente en forma de calor y el motor puede
deternerse en menor tiempo.
Un motor de cc funciona como generador inmediatamente al momento que el rotor
contina con inercia, siempre que exista un campo magntico presente para que
que se induzca voltaje en los terminales.
11. Recomendaciones:
Verificar los datos de placa de los equipos antes de realizar cualquier actividad. Verificar si los equipos estn funcionando correctamente para evitar falsos
resultados. Utilizar los materiales de proteccin, para evitar accidentes por contacto de
corriente.
Tener en cuenta las caractersticas de cada uno de los generadores, para comparar
los resultados obtenidos.
12. Consulta:
Consulta # 1
Cmo se llama el frenado de un motor cuando se disipa la energa almacenando en una
batera?
FRENADO REGENERATIVO.
Muchos tipos de motores elctricos pueden funcionar como generadores. As pues pueden
transformar la energa mecnica que ellos mismos han generado, retenida por la inercia,
de nuevo en energa elctrica o en calor para frenarlos.
El trmino regenerativo implica que la energa retorna a la fuente de alimentacin.
Este frenado nace naturalmente del frenado dinmico puesto que parece muy lgico no
desaprovechar o disipar la energa de rotacin de un motor.
La velocidad del motor aumentara y la tensin generada tendr que superar la de la lnea
considerablemente.
Mediante la utilizacin de este frenado, la potencia devuelta a la lnea puede emplearse
para otros motores, dispositivos o equipos maniobrados por la barra colectora.
En este frenado no es necesario desconectar el motor de la red.
El freno regenerativo, por medio del cual se devuelve a la fuente la energa obtenida del
frenado, que puede ser reutilizada por otras cargas conectadas a la misma red.
Lo dicho se refiere a los motores de DC, aunque los de AC tambin pueden regenerar
energa aunque con ciertas limitaciones.
Consulta # 2
Cmo se llama el frenado de un motor cuando se disipa la energa en resistencias?
FRENADO REOSTTICO.
La energa elctrica producida por los motores es disipada en forma de calor por medio
de un banco de resistencias.
Para este tipo de frenado es necesario el uso de ventiladores grandes para enfriar las
resistencias y evitar daos.
Hoy en da los sistemas modernos tienen monitoreo de la temperatura, de tal forma que
si la temperatura del banco de resistencias alcanza valores excesivos es desconectado y
vuelve a funcionar el sistema de frenos solos
Los vehculos elctricos como los trenes elctricos y los tranvas lo han utilizado desde
siempre. En el momento de frenar, se derivaba la corriente que se generaba sobre unas
resistencias elctricas (restatos) regulables que lo disipaban en forma de calor (freno
reosttico).
Conclusiones
Hoy en da dichos motores se emplean asociados a reguladores de velocidad electrnicos,
que cambian la frecuencia y la tensin que se les aplica permitiendo la regulacin de la
velocidad.
Estos mismos equipos en algunos diseos, permiten la regeneracin hasta llegar al paro.
Para tener ms informacin, teclea en el buscador: "freno elctrico" o "freno
regenerativo", "freno hipersincrnico" o frases similares.
Consulta # 3
Cmo se determina la zona neutra en una maquina real?
Los pasos a seguir son:
1. Verificar que las escobillas estn perfectamente asentadas, es decir que la superficie del
carbn asiente completamente sobre el conmutador del motor y que no queden espacios,
ya que esto genera chispas,
2. Verificar que las muelle de las escobillas presionen correctamente las mismas.
3. Para verificar la zona neutra del motor o ngulo de las escobillas con respecto al campo
magntico se recomienda aplicar un voltaje en Corriente Alterna a las bobinas de campo,
y con un multmetro conectado en las puntas de la armadura en una escala de voltaje de
CA, tienes que girar el soporte que sujeta las escobillas, generalmente es un disco sujetado
con tornillos a la tapa trasera del motor,
4. Primero realiza una marca de la posicin original en la que estaba colocado para que sirva
de referencia, se debe de notar que al ir girando este soporte hacia adelante o hacia atras
la lectura en el multmetro aumenta o disminuye, tienes que fijar el soporte en el punto
donde el voltaje sea menor.
5. El voltaje en alterna que le apliques a las bobinas de campo tiene que ser igual o menor
al valor que indica la placa de datos del motor,
Condiciones:
Si el motor es de campo permanente (imanes) tienes que utilizar un multmetro de
preferencia analgico en la escala de ohm y girando el soporte de las escobillas lo fijaras
en donde la lectura del multmetro te marque mayor resistencia de preferencia resistencia
infinita. ya que la armadura en su zona neutra se comporta como un capacitor.
Un motor que no est ajustado en su zona neutra consume una corriente excesiva y baja
el torque del motor, por lo que se recomienda que: una vez ajustado, tienes que probarlo
con carga y medir la corriente, esta no debe rebasar los amperajes anotados en la placa de
datos, debe tener la fuerza suficiente para hacer su trabajo, as como llegar a las
revoluciones mximas de placa cuando este alimentado tambin al voltaje nominal de
armadura y no deber generar chispas visibles en el conmutador de mas de tres
milmetros.
13. Bibliografa:
J, R.-G. (2012). MANTENIMIETO PREVENTIVO ESCOBILLAS. MANTENIMEINTO Y
GUIA DE MOTORES ELECTRICOS, 34-36.
Irving L Kosow Phd. Maquinas Elctricas y Transformadores. Segunda Edicin. Impreso en
Mxico, recuperado el 01 de Mayo del 2014.
Folleto de Maquinas Elctricas. Generadores CD
14. Anexos:
Practica de Generadores:
Ilustracin 10 Voltmetro Analgico Ilustracin 11 Amperimetro Analogico
Ilustracin 12 Velocmetro Ilustracin 13 Generador sincrnico
Ilustracin 14 Medidor de Torque Ilustracin 15 Fuente de alimentacin trifsica
Ilustracin 16 Generador DC Shunt Ilustracin 17 Generador CD en Serie
Ilustracin 18 Motor CD Asincronico Trifasico Ilustracin 19 Generador CD Compound
Practica de Frenado de Motores:
Ilustracin 20 Fuente de Alimentacin Ilustracin 21 Voltmetro Analgico CA
Ilustracin 22 Fuente de Alimentacin Ilustracin 23 Voltmetro Analgico CA