Informe 4 Lab Maquinas I 2go4o

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA SEDE SECCIONAL SOGAMOSO ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRONICA LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I

MEDIDAS PRELIMINARES Y CARACTERISTICAS DE TENSION AL VACIO DE UN GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA Guillermo Andrés Rojas e-mail: [email protected]

Oscar Felipe Pérez montaña e-mail: [email protected]

14/06/2012 Resumen: En esta práctica se realiza el reconocimiento de las partes de la máquina, para posteriormente efectuar diversas pruebas para determinar las características de la misma Palabras clave: Eje Generador, Saturación.

Neutro,

Escobillas

Introducción: Los motores y generadores eléctricos, son un grupo de maquinas que se emplean para convertir energía mecánica en eléctrica o viceversa. Una maquina que transforma la energía mecánica en energía eléctrica se denomina generador y una que realiza el proceso contrario se denomina motor. El generador de c.c. es uno de los más empleados en la industria por su fácil control de posición, par, velocidad, por lo que es una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos.

Objetivos: Conocer una maquina de corriente continua identificando sus partes y funcionamiento. Determinar el eje neutro en vacío del generador de corriente continua mediante el decalaje de las escobillas. Obtener la curva de saturación en vacío de la máquina DC.

Materiales: -

Maquinas de Lorenzo. 3 Multímetros. Fuente de Voltaje DC. Variac. Tacómetro Digital. Reóstato de arranque trifásico. Transformador trifásico 220/42. Conectores.

Procedimiento: 1. Se realiza el reconocimiento de la maquina de cc, describiendo sus partes y características de funcionamiento. Para realizar las practicas con el generador de corriente continua, se dispone de una fuente motriz, obtenida por medio de un motor trifásico de inducción; debido a que se requiere controlar la velocidad de giro para el arranque del motor, el control de la velocidad se realiza mediante una resistencia trifásica de arranque, el arranque se hace gradual empezando desde velocidad cero hasta velocidad máxima. Para la alimentación del motor de inducción se emplea una fuente trifásica de 42V a 60Hz. Las conexiones correspondientes muestran en la figura 1.

se

Tabla 01: Voltaje Generado Vs Velocidad Velocidad(Rpm) Voltaje(V) 1,77E+03 1,54E+01 1,81E+03 1,58E+01 1,89E+03 1,66E+01 2,03E+03 1,80E+01 2,13E+03 1,86E+01 2,20E+03 1,93E+01 2,29E+03 1,98E+01 2,34E+03 2,03E+01 2,43E+03 2,11E+01 2,64E+03 2,32E+01 3,09E+03 2,70E+01

3. Para la prueba del eje neutro, las

Figura 1. Conexión de doble estrella y control de velocidad maquina AC.

2. Se realiza la medición de voltaje generado vs velocidad de giro. Para esto, el generador cc se operara si carga y se conecta independientemente, de esta forma los polos de campo se conectan tomando las terminales F1-F2 en serie aditiva con F5-F6, así, el voltaje de salida es tomado en las escobillas tal y como se muestra en la figura 2.

escobillas de la maquina deben girar libremente sobre las delgas del colector aflojando el tornillo de bloqueo, luego de esto, se excitan las bobinas de los polos principales con una fuente DC de 32V según se muestra en la figura 2., posteriormente, se hace girar el rotor a velocidad máxima por medio de la fuente motriz. Se alinean las escobillas con el plano neutro, para cumplir esta condición se busca la posición en la cual el voltaje de tomado de las delgas del colector sea máximo, cada vez que se varía la posición de las escobillas, se quita y se habilita la alimentación de los polos de la maquina CC para así tomar el nuevo valor de voltaje. Se deben toman las lecturas de voltaje en la escobillas cuando estas están en una inclinación de +30° y –30°. Los datos obtenidos para esta prueba se presentan en la Tabla 02. Tabla 02: Voltaje Generado Vs Angulo de De calaje.

Figura 2. Conexión maquina CC en configuración independiente al vacío. Los datos obtenidos en esta prueba se presentan el la Tabla 01.

Angulo(°)

Tensión Generada(V)

0,00E+00

2,95E+01

5,00E+00

2,92E+01

1,00E+01

2,89E+01

1,50E+01

2,87E+01

2,00E+01

2,76E+01

2,50E+01

2,61E+01

3,00E+01

2,45E+01

-5,00E+00

2,94E+01

-1,00E+01

2,93E+01

-1,50E+01

2,94E+01

-2,00E+01

2,90E+01

-2,50E+01

2,83E+01

-3,00E+01

2,73E+01

4. Cuando el rotor de la maquina CC este acoplado a la fuente motriz, y manteniendo constante la corriente de excitación (corriente circulante en las bobinas de campo) en un amperio (1A), se debe variar la velocidad de giro del rotor de la maquina CC tomando el respectivo valor de voltaje generado en vacío (voltaje a través de las escobillas) (Ea vs. rpm). Los datos obtenidos en esta prueba se presentan en la Tabla 03. Tabla 03: Prueba Con If Constante. Velocidad (Rpm)

Voltaje (V)

1,92E+03

1,87E+01

1,95E+03

1,92E+01

1,95E+03

1,97E+01

2,00E+03

2,02E+01

2,19E+03

2,21E+01

2,30E+03

2,29E+01

2,41E+03

2,44E+01

2,51E+03

2,52E+01

2,60E+03

2,63E+01

2,74E+03

2,75E+01

3,50E+03

3,46E+01

5. Ahora el grupo se debe llevar a la velocidad máxima (cerca de 3500 rpm), esta velocidad debe mantenerse constante (recordar el procedimiento de arranque), los polos de la maquina CC se deben alimentar con una corriente CC cuyos valores se deben variar desde cero (0A) hasta 1A, para cada uno de estos valores se toma el respectivo valor del voltaje generado (Ea vs. If). Los datos obtenidos en esta prueba se presentan en la Tabla 04.

Tabla 04: Voltaje Generado Vs If a Velocidad Constante If(mA)

Ea(V)

0,00E+00

3,50E-01

6,00E+01

3,08E+00

1,30E+02

6,00E+00

2,10E+02

9,14E+00

2,80E+02

1,21E+01

3,50E+02

1,50E+01

4,30E+02

1,78E+01

5,00E+02

2,05E+01

5,70E+02

2,31E+01

7,40E+02

2,89E+01

1,00E+03

3,53E+01

Análisis De Resultados: Prueba 1 Tensión al vacío:

Gráfica 01: Voltaje Generado Vs Velocidad Se observa que el comportamiento de este fenómeno se puede describir matemáticamente a través de una función lineal, para obtener esta expresión se realiza la linealización en Matlab, de este proceso se obtiene:

Esta expresión concuerda con la ecuación de voltaje generado para una maquina de CC:

Prueba 2: Eje Neutro

esta expresión se realiza la linealización en Matlab, de este proceso se obtiene:

Al igual que en la prueba 1, esta expresión concuerda con la ecuación de voltaje generado para una maquina de CC:

La diferencia radica en que el flujo por los polos ahora es constante, porque la corriente de excitación de los polos es constante. Prueba 4: Tension al vacío en Función de la Corriente de Excitación. Gráfica 02: Voltaje Generado Vs Ángulo. Se puede observar que a mayor inclinación, la tensión generada es menor, esto se debe a que el flujo que pasa a través de los conductores no es perpendicular. En la práctica, con inclinaciones mayores a -15° se percibe ruido en las escobillas y para mayores a 45° se puede observar chispas en las escobillas. Prueba 3: Tensión al Vacío en Función del Número de Giros Gráfica 04: Voltaje Generado Vs If (Velocidad Constante).

Se observa que el comportamiento de este fenómeno se puede describir matemáticamente a través de una función lineal, para obtener esta expresión se realiza la linealización en Matlab, de este proceso se obtiene:

Al igual que en la prueba 1, esta expresión concuerda con la ecuación de voltaje generado para una maquina de CC: Gráfica 03: Volteje Generado Vs Velocidad (If Constante).

Se observa que el comportamiento de este fenómeno se puede describir matemáticamente a través de una función lineal, para obtener

En este caso, lo que se varía es la corriente y mientras que la velocidad permanece constante.

Conclusiones: -

La tensión generada es proporcional a la corriente de excitación y de la velocidad de giro del rotor, guardando una relación lineal.

-

El ángulo de decalaje de las escobillas hace que el flujo que pasa por la armadura no sea perpendicular, por lo tanto el voltaje generado varía en función de la inclinación.

-

Como la tensión generada es proporcional al flujo que pasa a través de la armadura, esta es a su vez proporcional a la corriente de excitación de los polos.

Bibliografía:

Maquinas Eléctricas & Transformadores, guru & hiziroglu.