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Práctica #1: Partes componentes y tipos de generadores de CD.
Objetivo:
El alumno conocerá el diseño y configuración del dínamo de corriente directa y además identificará los diferentes tipos de generadores de corriente directa, como el análisis de su principio de funcionamiento.
Introducción Teórica:
La construcción del generador de corriente directa, es idéntica a la del motor de corriente directa, ya que como se vio en la práctica anterior, el efecto motor se presenta al mismo tiempo que el efecto generador y viceversa, lo que da por resultado que un motor puede trabajar como generador y un generador puede trabajar como motor.
La estructura física del dínamo de corriente directa consta de dos partes principales: el estator, carcasa o yugo que es la parte estacionaria y el rotor, armadura o inducido que es la parte giratoria. La figura siguiente muestra las partes principales de un generador de corriente directa por medio de un corte transversal de la misma.
El estator proporciona tanto el soporte físico al resto de las partes de la máquina, así como también sirve de camino de regreso al flujo, formando parte del circuito magnético. Unidas al estator, están las piezas polares que se proyectan hacia adentro de la máquina. Los extremos de las piezas polares que están cerca del
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rotor, llamadas zapatas polares, se extienden sobre la superficie del rotor para distribuir el flujo uniformemente. La superficie expuesta de una zapata polar se llama cara polar y la distancia entre la cara polar y el rotor se llama entrehierro.
Las tapas, o campanas extremas, las cuales no se muestran en la figura, están conectadas mecánicamente con el estator y contienen tanto los cojinetes en los que se apoya el eje del rotor, así como las escobillas y los porta escobillas.
El rotor está formado por: el eje de la armadura sobre el cual gira la máquina, el núcleo de la armadura que está fabricado con chapas laminadas de acero especial para dínamos y que proporciona un camino magnético de baja reluctancia entre los polos; el núcleo contiene ranuras axiales en su periferia para alojar el devanado de armadura, formado por bobinas cuyas terminales se conectan eléctricamente a los segmentos de cobre del conmutador.
Existen dos devanados principales en la máquina de corriente directa: el devanado de armadura, también conocido como devanado de inducido, el cual se encuentra en las ranuras del rotor y se define como aquel en el que se induce el voltaje, y el devanado de campo que se coloca en el estator y que se define como aquel que produce el campo magnético principal.
En cuanto a los tipos de generadores de corriente directa, existen tres tipos que se diferencian entre sí por la forma en que es alimentado su devanado de campo: el generador en derivación (shunt o paralelo), el generador en serie y el generador compuesto.
Material y equipo necesario:
Diferentes grupos motor-generador (Ubicados dentro del laboratorio de Eléctrica)
- Multímetro
- Cables de conexión Banana-Banana
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por medio de una flecha y se muestra finalmente en la figura 1.3 con una mejor perspectiva.
Fuente: Mis Imágenes Figura 1.2 Conjuntos Motor-Generador dentro del laboratorio
Fuente: Mis Imágenes Figura 1.3 Conjunto Motor-Generador de Corriente Continua
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Todos los datos del motor y generador se muestran en las figuras 1.4 y 1.5, como se puede observar estos están grabados sobre una placa metálica, esto debido a que es mucho mas durable y las malas condiciones laborales.
Fuente: Mis Imágenes Figura 1.4 Placa del Motor
Dentro de los datos mas importantes a destacar se encuentran; el hecho de que el motor es 20 hp, 55.2 y 27.6 A, 230-460 volts a una frecuencia de 60hz en corriente alterna; Además de un generador de corriente continua tipo MCF 154 A, el cual produce 220 V a 50 A con un máximo de 3000 RMP a un sentido de rotación horario y potencia máxima de 11 KW.
Fuente: Mis Imágenes Figura 1.5 Placa del Generador
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Bobinado del motor: Se trata de un cable que se muestra enrollado en diversas espiras. Por el inicio de este es por donde entra la corriente eléctrica, la cual sale por el final.
Tapas: Se trata de aquellos elementos que sostienen los cascos de rodamientos y de cojinetes, lo cual llega a soportar la acción del motor eléctrico.
Estator: También llamado inductor. Es la parte fija del rotor que le cubre usando diversos imanes. Este funciona como base, ya que llega a ser el punto donde se genera la rotación del generador. Este movimiento se realiza en forma magnética. Está conformado por una serie de láminas de acero al silicio, que deja pasar el flujo magnético con una gran facilidad a través de ellas.
Tipos de estatores:
- Estator ranurado
- Estator de polos salientes
Carcasa: Es la base donde está colocado el estator, el rotor y el bloque, los cuales pueden girar perfectamente. Este logra cubrir todo el bloque evitando que se vea.
Cojinetes: Se trata de los rodamientos que ayudan a la óptima operación de cada elemento giratorio del motor. Estos son los que logran fijar y sostener los ejes mecánicos, y los que se encargan de disminuir la fricción, reduciendo así el consumo de la potencia.
Colectores: Es por esta parte por donde la corriente sale y entra al bobinado.
Base: Esta parte del generador eléctrico que llega a soportar toda la fuerza mecánica cuando el generador está en funcionamiento.
Resultado Experimentales:
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Para realizar un análisis de la diferencia o relación entre las resistencias de los devanados se realizo una lectura en un panel de practica con el nombre de Direct Current Machine, tal como se muestra en la figura 1.7.
Fuente: Mis Imágenes Figura 1.7 Maquina de Corriente Directa
Primero se realizó la medición en el devanado de la armadura con ayuda de un multímetro, tal como se muestra en la figura 1.8.
Fuente: Mis Imágenes Figura 1.8 Medición de la resistencia en el devanado de Armadura Seguido se realizó la medición en el devanado de Campo Serie, tal como se muestra en la figura 1.9.
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siendo este ultimo mucho mas resistivo, por otro lado la diferencia en re el devanado de armadura y de campo serie suele ser muy parecido con solo 6.1 Ω de diferencia entre ellos.
Tabla 1.1 Lecturas tomadas de los devanados Devanados Valor de su Resistencia De Armadura 7.6 Ω De campo Serie 1.7 Ω De campo Shunt 262.8 Ω
Nota: No se incluirán cálculos teóricos, devino a su ausencia dentro de la unidad, por lo tanto, también se omitirán los resultados del simulador.
Conclusiones Experimentales:
En conclusión, fue una muy buena practica la cual nos sirvió a todos los estudiantes dentro de la signatura de Maquinas Eléctricas, para poder identificar las principales diferencias entre los motores y generadores, además de que se tuvo contacto con un poco de instrumentación para realizar las medidas de algunas resistencias en los devanados. Finalmente, los datos que arrogo nuestro resultado fueron acertados con la teoría vista durante la clase. .
Fuentes Consultadas:
Máquinas Eléctricas y Transformadores. Irving L. Kosow. Ed. Prentice Hall, 1993.
Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores. Richardson y Caisse. Editorial Prentice Hall, 1997.
1. Resultados experimentales
2. Cálculos teóricos
3. Resultados del simulador
4. Conclusiones experimentales
5. Fuentes consultadas
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