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PRACTICAS DE MAQUINAS ELECTRICAS IV DE CD
INTRODUCCIN Y PARTES PRINCIPALES.GENERADOR CON EXCITACIN
INDEPENDIENTE.GENERADOR EN DERIVACIN CC CON AUTOEXCITACIONGENERADOR
COMPUESTO CC
GENERADOR SERIE DE CDMOTOR DE CDMOTOR DE CD EN DERIVACINMOTOR DE
CD COMPUESTOMOTOR DE CD COMPUESTO ACUMULATIVO Y DIFERENCIAL.
PARTES DEL GENERADOR
Carcaza van alojados los ncleos.Tapas posterior y anterior,
escobillas y portaescobillas.Devanado serie, shunt (derivacin)
Devanado compuesto en el mismo ncleo va sobrepuesto el devanado
en serie.
Devanado en conmutacin o interpolo de pocas vueltas.Armadura o
rotor devanado (inducido) ranuras del ncleo, conmutador o colector,
el conjunto de delgas osegmentos.
Los devanados de armadura pueden ser de: un circuito o dos y
tres circuitos, el nmero de vueltas va deacuerdo a la potencia,
voltaje y corriente consumida.
El nmero de ranuras y el devanado debe ser el mismo con el nmero
de delgas: el devanado puedeconectarse a las delgas en conexin
serie, paralelas o imbricados puede ser progresivo o regresivo.
Conductores que se emplean para los devanados de las diferentes
aplicaciones de un generador o motor deCC.
Diseo redondo, cuadrado o rectangular. Aluminio, Cobre en
algunos cursos se usan conductores deFerroniquelina o aleacin de
Plata y Nquel.
EL GENERADOR CON EXCITACIN INDEPENDIENTE
Experimento 10
OBJETIVOS
Estudiar las propiedades del generador de CC en derivacin con
excitacin independiente, en condicionesde vacio y plena carga
Obtener la curva de saturacin del generadorObtener la curva de
tensin de armadura en funcin de la intensidad de corriente de
armadura delgenerador.
RESUMEN TEORICO
Una mquina de CC puede funcionar ya sea como motor o como
generador. El motor convierte la potenciaelctrica en potencia
mecnica en tanto que el generador transforma la potencia mecnica en
elctrica por lo
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tanto el generador debe ser impulsado mecnicamente a fin de que
produzca electricidad.
Puesto que el campo es un electroimn, una intensidad de
corriente debe fluir a travs de el para producir uncampo magntico,
esta intensidad de corriente se conoce como intensidad de corriente
de excitacin y sepuede suministrar al devanado del campo en dos
formas: puede provenir de una fuente externa independientede CC en
cuyo caso el generador se clasifica como generador con excitacin
independiente, o bien puedeprovenir de la propia salida del
generador en cuyo caso se denomina generador con autoexcitacin.
Suponga que el campo en derivacin se excita por medio de una
corriente directa. Establecindose as un flujomagntico en el
generador. Si se aplica un esfuerzo mecnico al eje, el rotor (o mas
correctamente, laarmadura) girara y las bobinas de la armadura
cortaran el flujo magntico inducindose en ellas una tensin.Esta
tensin es de CA y para obtener la CC del generador se deber
utilizar un rectificador. Con este fin seutiliza el conmutador y
las escobillas.
La tensin inducida en las bobinas (y por lo tanto, la tensin de
CC en las escobillas) depende exclusivamentede dos cosas, la
velocidad de rotacin y la intensidad del campo magntico. Si la
velocidad se duplica latensin se duplicar tambin. Si la intensidad
del campo se incrementa en un 20 %, la tensin se incrementaen la
misma proporcin.
Aunque una excitacin independiente requiere una fuente de
alimentacin de CC tambin independiente, esutil en los casos en que
el generador deba responder rapidamente y con precisin a una fuente
de controlexterno o bien cuando la tensin de salida deba variar en
un rango amplio.
Si no se tiene una carga elctrica conectada al generador no
fluir corriente, solo habr tensin en la salida, encambio, si se
conecta una resistencia de carga a la salida, la corriente fluye y
el generador comenzar aproporcionar potencia elctrica a la
carga.
Entonces la maquina que impulsa el generador debe proporcionar
una potencia mecnica adicional, debido aello con frecuencia se
observa un incremento en el ruido y la vibracin de motor y del
generador junto conuna cada en la velocidad.
PARTES Y EQUIPO REQUERIDO
Fuente de alimentacin FA5002
Instrumentos de medicin MI5015
Ampermetros de CA MI5014
Generador/Motor de CC ME5003
Generador/Motor Sincrono ME5010
Resistencias MC5020
Cables de conexin WIR5029
Banda BD5030
PROCEDIMIENTOS
CARACTERSTICAS EN VACIO
Como se requiere una velocidad de funcionamiento, se usar el
motor sincrono para impulsarmecnicamente al generador de CC.
Conecta el circuito que se ilustra en la figura 101, utilizando la
fuentede alimentacin, medicin de CA y motor sincrono.
No aplique potencia por ahora.
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Las terminales A, B y C de la fuente de alimentacin proporcionan
la potencia trifsica fija a los tresdevanados del estator, las
terminales (+) y () de la fuente de alimentacin proporcionan la
potencia fija deCC para el devanado del rotor. Ajuste la perilla de
control del reostato a la posicin apropiada para unaexcitacin
normal.
Conecte el circuito que aparece en la figura 102.
Generador/Motor y de medicin de CC.Conecte el campo en derivacin
del generador, terminales (5) y (6) a la salida variable de CC de
la fuentede alimentacin. Terminales (+) y () en tanto que el
medidor de 500 mA, se conecta en serie con el cablepositivo.
Conecte el medidor de 200 VCC a la salida del generador
(terminales 1 y 2 de la armadura)Acople el motor sincrono y el
generador de CC por medio de la banda.Cerciorese de que las
escobillas estn en la posicin neutra.Pidale al instructor o al
maestro que revise su circuito.
Conecte la fuente de alimentacin. El motorHaga variar la
intensidad de corriente de campo en derivacin IF, haciendo girar la
perilla de control detensin de la fuente de alimentacin. Observe el
efecto en la salida del generador (Tensin de armadura VAsegn lo
indica el medidor de 200 VCC).
Mida y anote en la tabla 101 la tensin de armadura VA para cada
una de las intensidades de corrientes decampo que aparecen en
ella.
Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de
alimentacin.
Puede explicar porque se tiene una tensin de armadura a pesar de
que la intensidad de corriente de camposea cero?
IF (miliamperes) VA (voltios)
0 14.3
50 76.2
100 113.7
150 93.9
200 124.3
250 105.4300 122.3
350 111
400 124.5Invierta la polaridad del campo en derivacin
intercambiando los cables a las terminales 5 y 6 del generadorde
CC
Conecte la fuente de alimentacin y ajuste la intensidad de
corriente de campo IF a 300 mA CCSe invirti la tensin de
armadura?
Si
Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de
alimentacinIntercambie los cables de medidor de 200 VCCConecte la
fuente de alimentacin y ajuste la intensidad de corriente de campo
IF a 300 mA CCMida y anote la tensin de armadura
VA = 90.8VCC
Tiene aproximadamente el mismo valor la tensin de armadura y el
que se obtuvo en el procedimiento (4)(a una IF a 300 mA CC) excepto
que sus polaridades son inversas?
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No
Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de
alimentacinInvierta la rotacin del motor propulsor intercambiando
dos de las conexiones del estator (terminales 1, 2 o3) que van al
motor sincrono
Conecte la fuente de alimentacin y ajuste la intensidad de
corriente de campo a 300 mA CCSe invirti la polaridad de la tensin
de armadura?
Arrojo un voltaje de 53.1 volts , se redujo el voltaje
Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de
alimentacinIntercambie los cables del medidor de 200 VCCConecte la
fuente de alimentacin y ajuste la intensidad de corriente de campo
IF a 300 mA CCMida y anote la tensin de armadura
VA = 53.5 VCC
Tienen aproximadamente el mismo valor la tensin de armadura y el
del procedimiento (4) (a una IF de300 mA CC) excepto que sus
polaridades son inversas? Si
Reduzca la tensin a cero y desconecte la fuente de
alimentacin.
CARACTERSTICAS DE CARGA
Conecte el circuito que se ilustra en la figura 103 utilizando
la resistencia. Coloque los interruptores deresistencia de tal modo
que la resistencia total de carga sea 120 ohmios (consulte la tabla
1 que aparece alprincipio del manual)
Conecte la fuente de alimentacin. El motor sincrono debe
comenzar a girar.Ajuste la corriente de campo de derivacin IF hasta
que el generador proporcione una tensin de salida de120 VCC. El
ampermetro IA debe indicar 1 amperio CC
Anote la intensidad de corriente del campo en derivacin IF
IF = mA
Esta en la IF nominal a la potencia nominal de salida (120 V * 1
A = 120 W) del generador de CC.
Ajuste la resistencia de carga tantas veces como se requieran
para obtener cada uno de los valores queaparecen en la tabla 102,
en tanto que mantenga el valor nominal IF que encontr en el
procedimiento (10)
Mida y anote VA e IA para cada uno de los valores de resistencia
indicados en la tabla.
Nota: aunque el valor nominal de la intensidad de corriente de
salida del generador es 1 ACD puede cargarsehasta 1.5 ACC (50% de
sobrecarga) sin daarlo.
RL
(Ohmios)
IA
(amperios)
VA
(voltios)
POTENCIA
(vatios)
" 120
660 0.18 116.9 21.04
330 0.56 113.8 63.728
264 0.44 112.2 49.368
165 0.68 107.8 73.304
4
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120 0.91 103.3 94.003
101.53 1.05 100.5 105.525
82.5 1.24 96.2 119.288
73.3 1.35 93.5 126.225
TABLA 102
Con la resistencia de carga ajustada a una intensidad de
corriente de salida 1 A de 1.5 A, conecte ydesconecte la intensidad
de corriente de campo IF mediante el cable de conexin de la
terminal 6 delgenerador de CC.
Nota que el motor propulsor funciona con mayor dificultad cuando
el generador entrega potencia a lacarga? S
reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de
alimentacincalcule y anote la potencia para cada uno de los valores
indicados en la tabla 102.Conecte en cortocircuito total la
armadura (Terminales 1 y 2)Verifique la posicin de la perilla del
control de tensin en la fuente de alimentacin. Debe ser tal que
seobtenga una intensidad de corriente de campo igual a cero.
Conecte la fuente de alimentacin
Incremente gradualmente la intensidad de corriente de campo IF
hasta que el motor se pare. Advertencia nodeje el motor en esta
condicin durante mas de dos segundos
Cul es el valor de la intensidad de corriente dfe campo en
derivacin IF que se requiere para parar elmotor?
IF = mA
Desconecte la fuente de alimentacin.
Nota: con un corto circuito en la armadura, la corriente en este
aumenta mucho, lo cual produce un efecto defrenado tan fuerte que
se parara el motor.
PRUEBA
Indique dos formas en que se puede cambiar la polaridad de
salida de un generador de CC en derivacin.Si un generador de CC
suministra 180 W a una craga. Cul es el valor mnimo de los HP
necesarios paraimpulsar este generador (suponiendo una eficiencia
del 100%)?
En la grafica de la figura 104 dibuje la curva caracterstica de
VA en funcin de IF del generador de CCen derivacin. Utilice los
datos de la tabla 101 observe que la caracterstica se dobla al
aumentar laintensidad de corriente de campo Puede explicar porque
sucede esto?
Fig. 104
En la figura 105 trace la grafica de la caracterstica de carga
VA en funcin de IA use los datos obtenidosen la tabla 102
Fig 105
EL GENERADOR EN DERIVACIN DE CC CON AUTOEXCITACIN
Experimento 11
OBJETIVOS
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Estudiar las propiedades del generador de CD en derivacin con
autoexcitacin en condiciones de vaco yplena carga.
Aprender como se conecta el generador autoexcitable.Obtener la
curva de tensin de armadura en funcin de la intensidad de corriente
de armadura delgenerador.
RESUMEN TEORICO
El generador con excitacin independiente tiene muchas
aplicaciones, sin embargo posee la desventaja de quese requiere una
fuente de alimentacin independiente de corriente directa, para
excitar el campo en derivacinesto es costoso y en ocasiones
inconveniente, por lo que el generador de CD autoexcitable es a
menudo masapropiado.
En un generador con autoexcitacin, el devanado de campo se
conecta a la salida del generador, se le puedeconectar directamente
a la salida, en serie con esta o bien, usando una combinacin de
ambas conexiones. Laforma en que el campo se conecte (derivacin
serie, compuesta) determina muchas de las caractersticas
delgenerador.
Todos los generadores antes citados tienen la misma construccin,
la autoexcitacin es posible debido al
magnetismo remanente de las partes de los polos del estator.
Cuando gira la armadura se induce una pequeatensin en sus
devanados, cuando el devanado de campo se conecta en paralelo( en
derivacin) con laarmadura, se tendr el flujo de una pequea
intensidad de corriente de campo. Si esta pequea intensidad
decorriente de campo fluye en sentido adecuado, el magnetismo
remanente se refuerza, lo cual aumenta mastodava una tensin de
armadura y por lo tanto, se produce un rpido aumento de tensin.
Si la intensidad de corriente de campo no fluye en el sentido
adecuado, el magnetismo remanente se reduce yno se generar tensin,
en este caso, la situacin se corrige intercambiando simplemente las
terminales delcampo en derivacin.
PARTES Y EQUIPO REQUERIDO
Fuente de alimentacin FA5002
Instrumentos de medicin MI5015
Ampermetros de CA MI5014
Generador/Motor de CC ME5003
Generador/Motor Sincrono ME5010
Resistencias MC5020
Cables de conexin WIR5029
Banda BD5030
PROCEDIMIENTOS
El motor sincrono es el adecuado para impulsar el generador de
CD debido a su velocidad constante deoperacin, conecte el circuito
que aparece en la figura 111 usando la fuente de alimentacin,
medicin deCD y motor sincrono. No aplique potencia por ahora.
Las terminales A, B y C de la fuente de alimentacin proporcionan
la potencia trifsica fija para losdevanados del estator. Las
terminales (+) y () de la fuente de alimentacin producen la
potencia fija de CDpara el devanado del rotor.
Ajuste la perilla de control del reostato a su posicin correcta
para una excitacin normal.
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conecte el circuito de la figura 112 usando el generador/motor
de CD. Medicin de CD y resistencia.Acople el motor sincrono y el
generador de CD por medio de la banda.Haga girar la perilla de
control del reostato de campo del generador de CD en el sentido de
las manecillasdel reloj hasta la posicin correcta para obtener una
resistencia minima.
Asegurese de que las escobillas estn en la posicin
neutra.Coloque los interruptores de resistencia para obtener la
condicin de vacio (todos los interruptores abiertos)
Conecte la fuente de alimentacin. El motor sincrono debe
comenzar a girar.
Observe si la tensin VA se incrementa.Si no, desconecte la
fuente de alimentacin e intercambie los cables del campo en
derivacin, en lasterminales 5 y 6.
Mida la tensin de armadura con el circuito abierto.
VA = VCD.
Haga girar el reostato de campo y observe que pasa con la tensin
de armadura VA.
Varia? Explique porque:
Coloque los interruptores de resistencia, en tal forma que la
resistencia total de carga sea de 120 ohmios,ajuste el reostato de
campo hasta que el generador de una tensin de salida de 120 VCD. El
ampermetro IAdebe indicar 1 ACD.
Este es el ajuste correcto del control del reostato de campo
para la potencia nominal de salida (120 x 1 A =120 W) del generador
de CD. No toque el control del reostato de campo durante el resto
del experimento.
Ajuste la resistencia de carga las veces que se requieran para
obtener cada uno de los valores anotados en latabla 111
Mida y anote VA e IA para cada valor de resistencia que aparece
en la tabla.
Nota: aunque el valor nominal de la intensidad de corriente de
salida del generador es 1 ACD se puede cargarhasta 1.5 ACD (50% de
sobrecarga) sin daarlo.
Desconecte la fuente de alimentacin.
c) Calcule y anote la potencia correspondiente a cada
resistencia indicada en la tabla 111
Invierta la rotacin del motor propulsor intercambiando dos de
los tres cables de conexin del estator(terminales A, B o C) que van
al motor sincrono.
Elimine la carga del generador abriendo todos los interruptores
de resistenciaConecte la fuente de alimentacin.Aumento la tensin
del generador? Explique porquedesconecte la fuente de
alimentacin.
R+
(Ohmios)
IA
(amperios)
EA
(voltios)
POTENCIA
(vatios)
" 127
660 0.19 123.2 23.408
330 0.37 118.6 43.882
188.57 0.62 111.7 69.254
146.66 0.78 107.5 83.85
120 0.91 103.4 94.094
7
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8/24
101.53 1.04 99.6 103.98
82.5 1.21 94 113.74
73.3 1.31 90.6 118.686 TABLA 111
Dibuje la curva de regulacin de tensin VA en funcin de IA. En la
grafica que aparece en la figura 113.
EL GENERADOR COMPUESTO DE CDExperimento 12
OBJETIVOS
Estudiar las propiedades de los generadores compuestos de CD en
condiciones de vacio y plena carga.Aprender como se conectan los
generadores compuesto y diferencial compuesto.Obtener las curvas de
tensin de armadura en funcin de la intensidad de corriente de
armadura, en ambostipos degeneradores.
RESUMEN TEORICO.
Los generadores en derivacin autoexcitables tienen la desventaja
de que las variaciones en su intensidad decorriente de carga, al
pasar de la condicin de vaco a la plena carga, tambin hacen variar
su tensin desalida. El elevado valor de su regulacin de tensin se
debe a tres factores:
La intensidad del campo magntico disminuye al caer la tensin de
armadura, lo que reduce mas todava laintensidad de dicho campo y
esto, a su vez reduce tensin de armadura, etc.
La cada de tensin en la armadura (cada R I2 en la armadura) al
pasar de vaci a plena carga.La velocidad de operacin del motor
propulsor puede disminuir con la carga. (esto se refiere en
particular alas mquinas de combustin interna en los motores de
induccin)
Los dos devanados de campo (en derivacin y en serie) de los
generadores compuestos, se conectan de talmanera que sus campos
magnticos se refuerzan entre si. As pues, cuando aumenta la
corriente de carga,disminuye la intensidad de corriente que pasa
por el devanado de campo en derivacin y por lo tanto se reducela
intensidad de campo magntico. No obstante, si se hace pasar por el
devanado del campo serie la intensidadde corriente de carga que
tenga el mismo incremento, entonces aumentar la intensidad del
campo magntico.Si se tiene el numero apropiado de vueltas en el
devanado serie, el incremento obtenido en la intensidadmagntica
compensar la reduccin producida por el devanado en derivacin, la
intensidad del campomagntico resultante permanecer casi invariable
y se tendr un cambio muy pequeo en la tensin de salidacuando la
carga varia a plena carga.
PARTES Y EQUIPO REQUERIDO
Fuente de alimentacin FA5002
Instrumentos de medicin MI5015
Ampermetros de CA MI5014
Generador/Motor de CC ME5003
Generador/Motor Sincrono ME5010
Resistencias MC5020
Cables de conexin WIR5029
Banda BD5030
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Fig. 121
PROCEDIMIENTOS
Se usara el motor sincrono para impulsar mecnicamente al
generador de CD debido a su velocidadconstante de funcionamiento.
Conecte el circuito ilustrado en la figura 121, utilizando la
fuente dealimentacin, medicin de CA y motor sincrono.
Las terminales A, B y C de la fuente de alimentacin proporcionan
la potencia trifsica fija para los tres
devanados del estator. Las terminales (+) y () de la fuente de
alimentacin proporcionan la potencia fija enCD para el devanado del
rotor. Ajuste la perilla de control del reostato a la posicin
apropiada para unaexcitacin normal.
Conecte el circuito de la figura 122, utilizando el
generador/motor de CD, medicin de CD y resistencias.Acople el motor
sincrono y el motor de CD por medio de la banda.Haga girar la
perilla de control del reostato de campo del generador de CD en el
sentido de las manecillasdel reloj, hasta la posicin correcta para
obtener una resistencia mnima.
Cercirese de que las escobillas estn en la posicin neutra.
Coloque los interruptores de resistencia en la condicin de
vaci
Conecte la fuente de alimentacin. El motor sincrono debe
comenzar a girar.
Observe si aumenta la tensin VA NoSi no es as, desconecte la
fuente de energa e intercambie dos de los tres cables de conexin
del estator quevan al motor sincrono.
Mida la tensin de armadura de circuito abierto.
VA = 55.6VCD
Haga variar el reostato de campo y observe la tensin de armadura
Varia? Explique por que:Ajuste el reostato de campo a una tensin de
salida VA de 120 VCD para condicin de vaci.
No toque la perilla de control de reostato de campo en lo que
queda de este experiemento.
Ajuste la resistencia de carga las veces que se requieran para
obtener cada uno de los valores que aparecen enla tabla 121
Mida y anote VA e IA correspondientes a cada valor de
resistencia indicado en la tabla.Desconecte la fuente de
alimentacin.
R+
(Ohmios)
IA
(amperios)
EA
(voltios)
POTENCIA
(vatios)
" 0 128.1 0660 0.21 122.6 25.74
330 0.38 116.6 44.3
264 0.47 113.7 53.43
165 0.69 105.1 72.51
120 0.87 96.7 84.129
101.53 0.97 90.9 88.173
82.5 1.07 81.3 86.991
73.3 1.10 74.2 81.62
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TABLA 121
EL GENERADOR SERIE DE CD
Experimento 13
OBJETIVOS
Estudiar las propiedades del generador serie de cc.Aprender a
conectar un generador serie.Obtener la curva de tensin de armadura
en funcin de la intensidad de corriente de armadura del
generadorserie.
RESUMEN TEORICO
Llamese generador serie aquel cuyo devanado de campo se conecta
en serie con el devanado de armadura, laintensidad de corriente de
excitacin que pasa por el devanado de campo de un generador serie,
es la mismaintensidad de corriente que la que el generador
proporciona a la carga, vea la figura 131.
Si la carga tiene una resistencia alta, solo se podr generar una
tensin de salida mnima debido a la intensidadde corriente de campo
mnima, en un circuito abierto, el generador tendr solo un mnimo de
tensin de salidadebido a su magnetismo remanente, si la carga toma
intensidad de corriente, entonces la intensidad decorriente de
excitacin aumenta, el campo magntico se hace mas intenso y el
generador produce una tensinde salida mayor.
En cambio, los generadores serie se utilizan en sistemas de
distribucin de cc como elevadores de la tensinde lnea, por ejemplo
vea el circuito que se ilustra en la figura 132 en el que la fuente
de potenciaproporciona potencia de cc a la carga a travs de una
lnea de transmisin de resistencia R1.
La tensin en la carga fluctuar segn la intensidad de corriente
de lnea sea grande o pequea.
La tensin en la carga fluctuara segn la intensidad de corriente
de linea sea grande o pequea.Esta tensin enla cara se puede
corregir insertando un generador serie en la lnea, como se ilustra
en la figura 133. Alaumentar la corriente de lnea aumenta la tensin
del generador VG y compensa la caida de tensin que seproduce en la
resistencia de la lnea de transmisin R1 manteniendo as una tensin
relativamente constante enla carga variable.
PARTES Y EQUIPO REQUERIDO
Fuente de alimentacin FA5002
Instrumentos de medicin MI5015
Ampermetros de CA MI5014Generador/Motor de CC ME5003
Generador/Motor Sincrono ME5010
Resistencias MC5020
Cables de conexin WIR5029
Banda BD5030
PROCEDIMIENTOS
Fig 133
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11/24
Se usara el motor sincrono para impulsar mecnicamente al
generador de CC debido a su velocidadconstante de funcionamiento.
Conecte el circuito ilustrado en la figura 134, utilizando la
fuente dealimentacin, medicin de CA y motor sincrono.
Las terminales A, B y C de la fuente de alimentacin proporcionan
la potencia trifsica fija para los tresdevanados del estator. Las
terminales (+) y () de la fuente de alimentacin proporcionan la
potencia fija enCCpara el devanado del rotor. Ajuste la perilla de
control del reostato a la posicin apropiada para unaexcitacin
normal.
Conecte el circuito de la figura 135 utilizando el
generador/motor de CC, medicin de CC y resistencias.
Fig 134
Acople el motor sincrono y el motor de CC por medio de la
banda.Cerciorese de que las escobillas estn en la posicin
neutra.Coloque los interruptores de resistencia en vaci.Conecte la
fuente de energa, el motor sincrono debe comenzar a girar.Conecte
una carga de 31425 ohmios en el circuito, cerrando todos los
interruptores de resistenciasAjuste la resistencia de carga tantas
veces como sea necesario para obtener cada uno de los valores
queaparecen en la tabla 131.
Fig 135
R+
(Ohmios)
IA
(amperios)
EA
(voltios)
POTENCIA
(vatios)
" 0 12.2 0
41.25 0.31 16.5 5.115
38.84 0.38 17.8 6.764
36.66 0.38 17.8 6.764
34.44 0.44 19.2 8.448
33.0 0.51 21.2 10.81231.425 0.78 27.9 21.762
TABLA 131
Conecte el circuito de la figura 136Conecte la fuente de energa
y ajstela a 120 VCC tomando esta lectura en el voltmetro V1Conecte
el generador serie en el circuito como se indica en la figura
137
MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA
PARTE 1
PROCEDIMIENTOS
Examine la estructura del generador/motor de cc, poniendo
especial atencin en el motor, el restato, lasterminales de conexin
y el alambrado.
2. Observando el motor desde la parte posterior del mdulo:
a) Identifique el devanado de la armadura.
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b) Identifique los polos del estator.
c) Cuntos polos de estator hay?
Hay cuatro polos
El devanado del campo en derivacin de cada polo del estator se
compone de muchas vueltas de alambre dedimetro pequeo. Identifique
el devanado del campo en derivacin.
El devanado del campo en serie est arrollado en el interior del
devanado de campo en derivacin sobrecada polo del reactor, se
compone de menos vueltas y el dimetro del alambre es mayor.
Identifique eldevanado de campo serie.
3. Viendo el motor desde el frente:
a) Identifique el conmutador
b) Aproximadamente cuntas barras de conmutador (segmentos )
hay?
75
c) Cuntas escobillas hay?
Dos
La posicin neutral de las escobillas se indica mediante una lnea
roja marcada en la cubierta del motoridentifquela.
Las escobillas se pueden ubicar en el conmutador moviendo la
palanca de ajuste de escobillas, hacia laderecha o a la izquierda
de la lnea roja indicadora. Mueva la palanca en ambos sentidos y
luego devulvalaa la posicin neutral.
4. Viendo la parte delantera del mdulo se nota que:
El devanado de campo en derivacin (vueltas numerosas de alambre
fino) est conectado con las terminales5 y 6.
El devanado de campo en serie ( pocas vueltas de alambre, ms
grueso ) est conectado con las terminales3 y 4 .
La intensidad de corriente nominal de cada devanado est indicada
en la cartula del mdulo Podraresponder a las preguntas (a) y (b)
contando solo con estos datos?
S
Explique su respuesta:
La corriente mayor pasar por el devanado que utiliza un alambre
magneto de mayor calibre, de tal forma
que a mayor corriente mayor calibre y menos vueltas.
Las escobillas ( segmentos del conmutador y devanado del
inducido ) se conectan a las terminales 1 y 2 .El restato, montado
en la cartula del mdulo, est diseado para controlar (y llevar con
segundos) laintensidad de corriente del campo en derivacin.
El restato est conectado a las terminales 7y 8 .Cul es el valor
nominal de su resistencia?
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500 ohms
Cul es su capacidad de intensidad de corriente de fusin ?
0.316 Amp
Cul es la mxima potencia que puede disipar ?
A continuacin medir la resistencia de cada devanado del motor
utilizando el mtodo delvoltmetroampermetro. Con estos datos
calcular la prdida de potencia en cada devanado. Use la fuentede
alimentacin, medicin de cc y generador/motor de cc para conectar el
circuito de la figura 141.
Conecte la fuente de alimentacin.Aumento lentamente la tensin
hasta que el devanado de campo en derivacin lleve 0.4 A. de
corriente,segn lo indique el ampermetro de 020 A.C.C. ( este es el
valor de la intensidad de corriente nominal deldevanado de campo en
derivacin).
b) Mida y anote la tensin del devanado de campo en
derivacin.
V(campo en derivacin) 72 V.C.C.
c) Reduzca la tensin a cero y desconecte la fuente de
alimentacin.
d) R(campo en derivacin) = V/I = 72/0.4 = 180 Ohms.
Calcule las prdidas de I R (potencia) del devanado de campo en
derivacin.
P(campo en derivacin) = I R =(0.16)(180) = 28.80 W.
8. Conecte el circuito de la figura 142.
Este es el mismo circuito que se ilustra en la figura 141,
excepto que el devanado de campo en seriesustituy al devanado de
campo en paralelo.
Conecte la fuente de alimentacin y aumente lentamente la tensin
de c.c. hasta que el devanado de campoen serie lleve una intensidad
de corriente de 3 A. segn lo indica el medidor de 20 A.C.C. ( este
es el valornominal de la intensidad de corriente del devanado de
campo en serie ).
Conecte la fuente de alimentacin y aumente la tensin lentamente
hasta que el devanado de la armaduralleve una intensidad de
corriente de 3 A., segn lo indique el medidor de 20 A.C.C. (ste es
el valornominal de la intensidad de corriente del devanado de la
armadura ).
Mida y anote la tensin a travs del devanado de la armadura ( ms
las escobillas ).
V ( armadura ) = 21 V.C.C.
Reduzca la tensin a cero y desconecte la fuente de
alimentacin.Calcule la resistencia del devanado del inducido ( ms
las escobillas ).
R(armadura) = V/I = 21/3 = 7.0 Ohms.
Calcule las prdidas de I R (potencia) del devanado (ms las
escobillas)
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P(armadura) = I R = (3)(7) = 63.0 W.
Haga girar el devanado de la armadura aproximadamente 90 hacia
la izquierda.Ahora, las escobillas estn haciendo contacto con
diferentes segmentos del conmutador.Repita el procedimiento ( 9
).
V = 21 V.C.C. ; R = 7 Ohms ; P = 63 W.
Haga girar la armadura 15 mas hacia la izquierdaRepita el
procedimiento ( 9 ).
V = 21 V.C.C. ; R = 7 Ohms ; P = 63 W.
PRUEBA
Cul sera la intensidad de corriente del campo en derivacin del
motor, si el devanado de campo enderivacin se excita mediante 120
V.C.C.?
I = V/R = 120/180 Corriente de campo = 0.66 A.C.C.
Si se tiene una corriente de 3 A.C.C. que fluye por el devanado
de campo serie del motor, cul ser lacada de tensin resultante?
V = I x R = 3 x 1.4 Tensin resultante =4.2 V.C.C.
Si el restato se conectara en serie con el devanado de campo en
derivacin y la combinacin se conectara auna lnea de 120 V.C.C. que
variaciones de intensidad de corriente del campo en derivacin se
podranobtener de su motor?
Imin = V/Rd + Rr = 120/180 + 500 = 0.176 A.C.C.
Imax = V/Rd = 120/180 = 0.666 A.C.C.
Todos los devanados, e incluso el conmutador del motor, estn
hechos de cobre, porqu?
Porque es un excelente conductor y su precio es muy
accesible.
Porqu las escobillas del motor estn hechas de carbn y no de
cobre ?
Por ser la friccin en el carbn menor que la del cobre.
Si el devanado de campo en serie del motor se conectara
directamente a la fuente de alimentacin de 120
V.C.C.
Qu flujo de corriente tendra ?
I = V / R = 120 / 1.4 Corriente en el campo serie = 85.7
A.C.C.
Cul seria la prdida de potencia ( en watts )?
P = 120 x 85.7 Prdida = 10.286 watts
Se pierde toda esta energa slo en forma de calor?
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Si
Qu cree que le sucedera al devanado si la intensidad de
corriente se mantuviera durante algunos minutos?
Se sobrecalentara y se quemara
Que significa intensidad de corriente nominal y tensin nominal
?
Corriente y voltaje a nivel de carga
Si el devanado de la armadura y el de campo en serie del motor
se conectaran en serie a una fuente de 120V.C.C. Cul seria la
intensidad de corriente inicial ?
I = V / R = 120 / 1.4 + 7 Corriente de campo = 14.3 A.C.C.
En este motor, es la resistencia de la armadura ( ms las
escobillas ) substancialmente la misma paracualquier posicin de
rotacin de la armadura?
S
Explique porque:
Puede tener variaciones.
EL MOTOR DE CD EN SERIE
Experimento 16
OBJETIVOS
Determinar las caractersticas del parmotor en funcin de la
velocidad de un motor de c. c. con el campoen serie.
Calcular la eficiencia de un motor de c.c. con el campo
serie.
resumen teorico.
Ya se vio que el motor de corriente continua con el campo en
derivacin tiene una velocidad casi constantedebido a que su tensin
de armadura y su campo magntico se mantienen prcticamente
invariable encondiciones que van prcticamente desde el vaco hasta
plena carga. El motor serie se comporta en una formadistinta.
En este motor , el campo magntico es producido por la intensidad
de corriente que fluye a travs deldevanado de armadura ya causa de
esto es dbil cuando la carga del motor es pequea (el devanado
dearmadura toma intensidad de corriente mnima) el campo magntico es
intenso cuando la carga es grande (eldevanado de armadura toma
intensidad de corriente mnima)la tensin de armadura es casi igual a
la tensinde la lnea de alimentacin (como sucede en el motor con
devanado en derivacin ) y se puede hacer casoomiso de la cada de
tensin en el campo serie. En consecuencia, la velocidad del motor
con el campo en seriedepende totalmente de la corriente de carga,
la velocidad es baja con cargas muy pesadas y muy alta en
vaco,muchos motores en serie al funcionar en vaco, quedan deshechos
por la velocidad tan alta que desarrollan lasgrandes fuerzas
relacionadas con altas velocidades, haran que el motor explote lo
cual seria muy peligrosopara las personas y la maquinaria que se
encuentra cerca.
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El parmotor de cualquier motor de c.c. depende del producto de
la intensidad de corriente de armadura y delcampo magntico, en el
caso del motor con devanado en serie, esta relacin implica que el
parmotor sermuy grande a intensidades de corriente de armadura muy
grandes tales como las que se producen durante elarranque. Por lo
tanto, el motor serie es ideal para el arranque con cargas de gran
inercia y es especialmentetil como propulsor en los trolebuses y
trenes elctricos, as como en aplicaciones de traccin de
serviciopesado.
PARTES Y EQUIPO REQUERIDO
Fuentes de alimentacion fa5002
Instrumentos de c.c mi5015
Generador/motor de c.c. me5003
Electrodinamometro me5012
Tacmetro manual rpm5028
Cables de conexin wir5029
Banda bd5030
PROCEDIMIENTOS:
Conecte el circuito de la figura 161 utilizando la fuente de
alimentacin generador/motor de c.c., medicinde c.c., y
electrodinamometro
No aplique potencia por ahora.
Conecte el electrodinamometro el generador / motor de c.c. por
medio de la banda.
Observe que el motor esta conectado para una operacin en serie
(el devanado de campo en derivacin y elreostato no se utiliza en
este caso) y esta conectado a la salida de c.c. variable de la
fuente de alimentacin(terminales (+)v y () v. El electrodinamometro
se conecta ala salida 127 VCA fijos de la fuente dealimentacin
(terminales a y n)
Ajuste la perilla de control del electrodinamometro a su posicin
media (para proporcionar una carga dearranque para el motor de
corriente continua ).
Conecte la fuente de alimentacin y aumente gradualmente la
tensin de c.c. hasta que el motor comience agirar. observe la
direccin de rotacin si no es en el sentido de las manecillas del
reloj desconecte el motore intercambie las conexiones del campo
serie.
Ajuste la tensin variable a 120 VCC. exactamente, tomando esta
lectura en el medidor.
4)
Ajuste del motor serie de c.c. haciendo girar la perilla del
electrodinamometro hasta que la escala marcadaen la carcaza del
estator indique 13.84 kgcm, si es necesario ajuste de nuevo la
fuente de alimentacinpara que suministre exactamente 120 VCC.
Mida la intensidad de corriente de lnea y la velocidad del motor
con el tacmetro de mano anote estosvalores en la tabla B1.
repita esta operacin para cada valor de parmotor anotado en la
tabla manteniendo una entrada constante
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de 120vcc.Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de
alimentacin.
V
Voltios
I
Amperios
Velocidad
r.p.m.
Par
kg cm
120 1.21 2446 0
120 1.47 2115 3.46120 1.85 1905 6.92
120 2.26 1680 10.38
120 2.74 1555 13.84TABLA 161
Nota: Para un par motor de 0 kgcm exactamente desconecte
elelectrodinamometro.
5.
En la grfica de la figura 162 marque los valores de velocidad
del motor obtenido en la tabla 161.
Trace una curva continua por los puntos marcados.La grfica
representa las caractersticas de velocidad en funcin del par motor
de un tor tpico de c.c. conel campo en serie.
En el siguiente experimento de laboratorio, se dibujara una
grfica similar para el motor compuesto de c.c.;a fin de comparar y
evaluar las curvas caractersticas de velocidad en funcin del par
motor de cada tipo demotor.
6. Calcule la regulacin de velocidad (a plena carga = 10.38
kgcm) aplicando la ecuacin:
Ajuste la perilla de control del elctrodinamometro a su posicin
extrema hacindole girar en el sentido de lasmanecillas del reloj (
para proporcionar la carga mxima de arranque para el motor serie
).
Conecte la fuente de alimentacin y aumente gradualmente la
tensin de c.c. hasta que el motor tomo 3
amp. de corriente de lnea. el motor debe girar con lentitud.
Mida y anote la tensin de C.D. y el par motor desarrollado.
V = 25.9 V
Parmotor = 55.7 Kgcm
Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de
alimentacin.La intensidad de corriente de lnea del procesamiento
(8) . Esta limitada por la resistencia equivalente a lac.c. del
motor serie.
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Calcule el valor de la intensidad de corriente de arranque si se
aplicara la tensin plena de lnea ( 120v deCD al motor serie).
Intensidad de corriente de arranque = 50 amp.
PRUEBA
Calcule los HP. que se desarrolla el motor serie cuando el par
motor es de 10.38 kg.cm. use la ecuacin.
Sabiendo que un HP equivale a 746 vatios. exprese en vatios la
salida del motor de la pregunta 1.
0.24 HP x 746 vatios/1 HP
Salida en vatios = 179.52 W
Cual es la potencia de entrada ( en vatios ) del motor de la
pregunta 1.
Entrada en vatios = 110 W
Si se conocen las potencias de entradas y salidas en vatios .
Cual es la eficiencia del motor de la pregunta(1).
Cuantas veces es mayor la intensidad de corriente de arranque
que la intensidad de corriente normal a plenacarga puede ser de 5 a
7 veces la corriente de arranque.
Compare el motor de c.c. con devanado en derivado y el de c.c.
con devanado en serie de acuerdo con:
El par motor de arranque
En derivacin el parmotor es dbil y en serie el par es muy alto y
fuerte.
La intensidad de corriente de arranque
En serie al aumentar la carga aumenta la corriente y tambin
aumenta el par motor pero se tiene quedisminuir la velocidad.
En derivacin la intensidad de corriente es pequea al arranque y
el motor arranca lentamente.
La regulacin de velocidad.
En serie la velocidad llega a ser constante una vez normalizado
el parmotor.
En derivacin la velocidad la podemos variar.
EL MOTOR DE C.D. COMPUESTO
Experimento 17
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OBJETIVOS:
Determinar las caractersticas del parmotor compuesto de c.c.
RESUMEN TEORICO
El motor serie de c.c. tiene un alto valor de parmotor, tambin
existe la desventaja de que los motores de estetipo tienden a
sobrecalentarse con cargas ligeras. Esto puede corregirse agregando
un campo en derivacin
conectado en tal forma, que refuerce al campo serie. El motor se
convierte entonces en una maquinacompuesta acumulativa, en cuanto a
la velocidad constante que caracteriza los motores de c.c. en
derivacin,esta tampoco es conveniente en algunas aplicaciones; por
ejemplo, cuando el motor debe mover un volante, yaque se necesita
cierta disminucin de la velocidad del motor para que la tensin
pierda su energa cintica.Para las aplicaciones de este tipo (muy
frecuentes en el trabajo de la prensa punzadora), se requiere un
motorque tenga una curva caracterstica de velocidad con cada, es
decir, que la velocidad del motor debe bajarnotablemente al
aumentar la carga. El motor de c.c. con devanado compuesto
acumulativo es el adecuado paraesta clase de trabajo.
El campo en serie tambin se puede conectar en tal forma que
produzca un campo magntico opuesto al delcampo en derivacin. As se
obtiene un motor diferencial compuesto cuyas aplicaciones son muy
limitadas,
debido principalmente a que tiende a ser inestable.
Al aumentar la carga, la intensidad de corriente de armadura se
incrementa, la cual aumenta la intensidad delcampo serie. Puesto
que acta en oposicin. El devanado en derivacin, el flujo total se
reduce, dando comoresultado un incremento de velocidad. Por lo
general, un incremento de velocidad aumenta mas todava lacarga, con
lo que, a su vez, aumentara aun ms de la velocidad y puede suceder
que el motor se desboque.
A veces los motores diferenciales compuestos se construyen con
campos serie dbiles, a fn de compensar unpoco la cada de velocidad
normal producir en un motor en derivacin con carga, y lograr as que
el motortenga una velocidad ms constante. Los motores diferenciales
compuestos se usan muy poco.
PARTES Y EQUIPO REQUERIDO
Fuente de alimentacin fa5002
Instrumentos de c.c. mi5015
Generador/motor de c.c. me5003
Electrodinamometro me5012
Tacmetro manual rpm5028
Cables de conexin wir5029
Banda bd5030
PROCEDIMIENTOS
Conecte el circuito que aparece en la figura 171 utilizando la
fuente de alimentacin generador/motor dec.c., medicin de c.c. y
electrodinamometro.
No aplique potencia por ahora.
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Conecte el electrodinamometro al generador/motor de c.c.
mediante la banda.
Observe que el motor esta conectado para operar en serie ( el
devanado de campo esta en derivacin y elreostato todava no forman
parte del circuito), y esta conectado a la salida de c.c. variable
de la fuente dealimentacin ( terminales (+) V y () V). El
electrodinamometro esta conectado a la salida fija de 127 VCAde la
fuente de alimentacin(terminales A y N).
Ajuste la perilla de control del electrodinamometro a su posicin
extrema hacindola girar en sentido
contrario al de las manecillas del reloj(a fin de proporcionar
una carga mnima de arranque para el motor).
Conecte la fuente de alimentacin e incremente gradualmente la
tensin de c.c. hasta que el motorcomience a girar. Observe la
direccin de rotacion. Si no es en el sentido de las manecillas del
reloj,desconecte la fuente e intercambie las conexiones del campo
en serie.
Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de
alimentacin.El campo en derivacin debe conectarse en serie con el
reostato y a las terminales 1 y 4 como se indica enla figura
172
Conecte la fuente de alimentacin y ajuste la tensin a 120 VCC ;
segn lo indique el medidor. Si el motordesarrolla una velocidad
excesiva, esto significa que funciona en forma diferencial
compuesta. Si este es elcaso, reduzca a cero la tensin y desconecta
la fuente de alimentacin. Intercambie las conexiones del
campo en derivacin a las terminales 1 y 4, para obtener el modo
de operacin acumulativo compuesto.
Con la entrada a un nivel de 120 VCC exactamente, ajuste el
reostato de campo en derivacin para unavelocidad de motor en vaco
de 1800 rpm; tomando esta lectura en el tacmetro manual.
Aplique carga al motor de c.c. haciendo girar la perilla de
control del electrodinamometro hasta que laescala marcada en la
carcaza del estator indique 3.46kgcm (si es necesario, ajuste de
nuevo la fuente dealimentacin para tener siempre 120 VCC
exactamente).
Mida la intensidad de corriente de lnea y la velocidad del
motor, y anote estos valores en la tabla 171.Repita esta operacin
para cada par motor que aparece en la tabla, mientras mantiene una
entrada constantede 120 VCC.
Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de
alimentacin.
Nota: Para obtener un par motor exacto de cero kgcm; desconecte
el motor del electrodinamometro.
En la grfica de la figura 173, marque los valores de velocidad
del motor obtenidos en la tabla 171.
V
Voltios
I
Amperios
Velocidad
rpm
Par
kg cm
120 0.86 1611 0
120 1.63 1526 3.46
120 2.02 1416 6.92
120 2.48 1337 10.38
120 3.00 1230 13.84TABLA 171
Trace una curva continua por los puntos marcados.La grfica
representa la curva caracterstica de la velocidad en funcin del
parmotor de un motor tpico dec.c. con devanado compuesto.
Calcule la regulacin de velocidad (carga plena = 10.38 kgcm ),
utilizando la ecuacin.
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Ajuste la perilla de control del electrodinamometro en su
posicin extrema hacindola girar en el sentido delas manecillas del
reloj (para obtener la mxima carga de arranque para el motor
compuesto ).
Conecte la fuente de alimentacin e incremente gradualmente la
tensin de c.c. hasta que el motor tome tresamperios de intensidad
de corriente de lnea. El motor debe girar con mucha lentitud o bien
estar parado .
Mida y anote la tensin de c.c. y el par motor desarrollado.
V = 26.1 V. Par motor = 55 kgcm
Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de
alimentacin.La intensidad de corriente de lnea del procedimiento 11
solo esta limitada por la resistencia equivalente ala c.c. de motor
compuesto.
Calcule el valor de la intensidad de corriente de arranque si se
aplicara tensin plena de lnea (120 VCC) almotor compuesto de
c.c.
Intensidad de corriente de arranque = 3.07 amp
+v
v
0120 v.c.c.
+
0 20
A.C.C.
+
0 200
V.C.C.
A
V
Fig. 141
campo en
derivacin
5
21
-
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22/24
6
+v
v
0120 v.c.c.
+
0 20
A.C.C.
+
0 200
V.C.C.
A
V
Fig. 142
campo en
serie
3
4
+v
v
0120 v.c.c.
+
0 20
A.C.C.
+
22
-
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23/24
0 200
V.C.C.
A
V
Fig. 143
Armadura
1
2
23
-
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