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PRACTICA DE LABORATORIO 2
GENERADOR CON EXCITACION INDEPENDIENTE
INTRODUCCION
Las dinamos DC actuando como generadores requieren de un estudio detallado, dentro de este estudio se debe incluir el tipo y la manera por la cual se hace la excitación. Distintos métodos de excitación suponen distinta alimentación y diferentes características de funcionamiento, traduciéndose esto en ventajas y desventajas de unos métodos de excitación frente a otros, siendo esto finalmente un factor de aplicabilidad en la vida ingenieril.
1. OBJETIVOS Determinar la característica interna: Et^ ^ f (^ Ie ), n Constante, Ia ^0 Determinar la características externa: Et^ ^ f (^ Ic ), Re^ Constante, n Constante Determinar la características de regulación I^ c ^ f (^ Ie ) Et^ Constante, n Constante 2. GENERALIDADES 2.1. EXCITACION Excepto los casos de generadores pequeños (magnetos), todos los demás generadores están provistos de electroimanes (bobinas excitadoras) que se encargan de la excitación, brindadose la posibilidad de regular la intensidad del campo variando la corriente que circula por las bobinas.
Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705- Cuando el mismo generador es quien suministrará la corriente de excitación se dice que es autoexcitado, mientras que si la corriente excitación es suministrada por un generado externo se dice que la máquina tiene excitación independiente. 2.2 CARACTERISTICAS DE LAS DINAMOS Las características de las dinamos son curvas que relacionan los diferentes parámetros que se presentan cuando la máquina está en funcionamiento, siendo estos parámetros, la fuerza electromotriz ( fem^ ^ Eo ), la diferencia de potencial entre los bornes o tensión terminal ( E t (^) ), la corriente excitación ( I (^) e ), la corriente de carga o de línea ( I (^) c ) y la velocidad de rotación ( n ). Al combinar estos parámetros se generan tres curvas de especial importancia. 2.2.1 Característica en vacío. Et^ ^ f (^ Ie ). Conocida también como curva de saturación en vacío, representa la relación existente entre la fem de la máquina y la corriente de excitación cuando la carga está en circuito abierto ( Ic^ ^0 ) y manteniendo constante la velocidad. Indica el estado de saturación del circuito magnético para una corriente de excitación conocida y además permite comprobar si la máquina esta o no bien proyectada. Figura 1. Característica en vacío.
Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705- 2.2.3 Característica de regulación. I^ c ^ f (^ Ie ). Representa la relación entre la corriente de carga y la corriente excitación. Manteniendo constante la velocidad y la tensión entre los terminales. Figura 3. Característica de regulación. 2.3 GENERADOR CON EXCITACION INDEPENDIENTE. El circuito del generador con excitación independiente presentado en la figura 4, está excitado a través del devanado shunt. R^ sh es la resistencia del devanado shunt y Ra^ es la resistencia de la armadura, en ésta el devanado serie no se conecta. Figura 4. Generador con excitación independiente, campo en derivación.
Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705- Una variación de este montaje se hace conectando el devanado serie, como se ilustra en la figura 5. Las características del generador pueden emplearse para conocer el comportamiento en servicio de la máquina, sobre todo la característica exterior. Figura 5. Generador con excitación independiente, campo en derivación y operación compuesta. Para el caso del generador con excitación independiente la característica exterior (ver figura
- es poco inclinada, pudiendo llegar casi a ser recta si la caída de tensión debida a la reacción del inducido se anula por medio de polos de conmutación. Figura 6. Característica externa para un generador con excitación independiente.
Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705- Después se pone en marcha la máquina motriz hasta que alcance el valor de la velocidad de régimen. Ahora ya está el generador en disposición de conectarse al circuito exterior. Nota: En todo caso antes de energizar revise minuciosamente las conexiones 2.4.2 Parada. La parada se efectúa con los mismos cuidados prescritos para la puesta en marcha. Nunca se debe abrir el interruptor general de la máquina cuando ésta se encuentra todavía en carga. Esto a causa de la elevada extra corriente de ruptura que se produciría, lo que provocaría formación de chispas en el interruptor y en el colector del generador, y una variación brusca de esfuerzos mecánicos que puede ocasionar averías en los elementos mecánicos de la máquina. Por lo tanto la descarga de la máquina se hace gradualmente maniobrando lentamente el regulador de tensión, e intercalando resistencias. Se observarán las indicaciones del amperímetro y cuando la carga se aproxime a cero, se abrirá el interruptor general de la máquina. Ahora la máquina esta descargada pero no desexcitada, para desexcitarla se cierra el circuito de excitación sobre sí mismo y simultáneamente se abre su conexión. 2.5 AUTOEXAMEN a. ¿A qué se debe el magnetismo remanente? b. ¿En qué consiste el efecto desmagnetizante? c. Describa los tipos de devanados y la aplicabilidad en las máquinas. d. ¿Para qué tipo de devanado sólo existen dos de trayectorias paralelas a lo largo de un devanado completo, independientemente del número de escobillas o polos que se usen?
Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705- e. ¿Existe alguna relación entre el número de segmentos del conmutador y los devanados de la armadura?, si existe, ¿cuál es y en qué consiste? f. Para una dinamo con excitación independiente ¿a que se debe que la tensión en los bornes disminuya mientras la corriente suministrada por el generador aumenta? g. Es necesario invertir el sentido de giro de un generador excitado independiente, sin invertir la polaridad del generador,¿Cómo se hace?
3. MATERIALES Y EQUIPOS 3.1 DESCRIPCION DE MATERIALES Y EQUIPOS 3.1.1 Banco de carga. Es un dispositivo conformado por un conjunto de cargas, estas se pueden adicionar para fines de la práctica por medio de seccionadores. La naturaleza de estas cargas puede ser resistiva o inductiva y es necesario observar la placa de especificaciones de cada banco antes de realizar las prácticas con el fin de determinar sus valores nominales. Figura 7. Banco de carga. Localización: Laboratorio de máquinas eléctricas U.P.T.C Duitama.
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- Conecte la excitación y por medio del reóstato varíe la corriente I^ c , hasta que la fem en los terminales Et^ supere en un 20 o 25% de la tensión nominal.
- Disminuya la corriente excitación I^ e desde el valor máximo obtenido y tome de nuevo los valores de Et^. Consigne los valores en la tabla 3. 4.2 CARACTERISTICA EXTERNA
- Monte el circuito de la figura 9. Asegúrese que la carga esté desconectada antes de poner en marcha el conjunto. Fije la corriente excitación hasta que la tensión en terminales sea 110 V.
- Conecte la carga progresivamente y tome los valores de corriente de carga I^ c , de tensión Et^ y de velocidad n. Consigne los resultados en la tabla 4. Figura 9. Circuito para la determinación de la característica externa y de regulación. 4.3 CARACTERISTICA DE REGULACION
- Con la carga desconectada ponga en marcha el conjunto. Por medio del reóstato aumente la corriente excitación I^ e hasta que la tensión entre las terminales sea 110 V.
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- Aumente progresivamente la carga, ajustando a cada paso el reóstato de campo para mantener Et^ constante. Consigne los valores medios en la tabla 5. 4.3 CARACTERISTICA DE REGULACION
- Con la carga desconectada ponga en marcha el conjunto. Por medio del reóstato aumente la corriente excitación I^ e hasta que la tensión entre las terminales sea 110 V.
- Aumente progresivamente la carga, ajustando a cada paso el reóstato de campo para mantener Et^ constante. Consigne los valores medios en la tabla 5.
5. TOMA DE DATOS Tabla 3 Característica en vacío. n (rpm)= Ie ( A ) Et ( V ) Crecient e Decreciente Tabla 4 Característica externa. velocidad nominal n (rpm)= Ie ( A ) Et ' ( V ) n’ (rpm) k n n ' E (^) t kEt ' ( V ) Tabla 5 Característica de regulación. Et ( V ) n (rpm)= Ic ( A ) Ie ( A ) n’ (rpm) k n n ' E (^) t kE ' (^) t ( V )
Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705- HERNANDEZ, Ramón. Prácticas de electricidad. Murcia, España. Universidad de Murcia, secretariado de publicaciones. 1990. HIGERA, Ricardo. PUERTO, Edgar Fernando. TRISTANCHO, William. Elaboración y normalización de guías para la realización de prácticas de Ingeniería Electromecánica. Duitama, 1988. 4v. Trabajo de grado (Ingeniero electromecánico). Universidad pedagógica y tecnológica de Colombia. Facultad Seccional Duitama. Escuela de Ingeniería Electromecánica. KOSOW, Irving L. Maquinas eléctricas y transformadores. 2 ed. Mexico : Prentice Hall Hispanoamericana, 1991. 704p. MONTOYA V, José Lucinio. Guías de laboratorio de electricidad II. Pereira, Colombia : Universidad tecnológica de Pereira, Facultad de Ingeniería eléctrica.1997. SERRANO, Llamas Esteban. Prácticas de laboratorio de electricidad. Barcelona, España : Universidad de León, 1994. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. Medidas eléctricas básicas (Técnicas de medición eléctrica). Bogotá, Colombia : Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniería, 1998.
