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PRACTICA #10EL GENERADOR EN DERIVACIÓN DE CD

CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTEJosé Roberto Toledo Illescas

jtoledoi@est.ups.edu.ecUniversidad Politécnica Salesiana

Laboratorio de máquinas eléctricas

Abstract—In the present there will be detailed basic conceptsof the engine of direct current and its different configurations.

Index Terms—DC generator, compound connection.

OBJETIVOS

1. Estudiar las propiedades del generador de C-D en deri-vación con excitación independiente, en condiciones devacío y en plena carga.

2. Obtener la curva de saturación del generador.3. Obtener la curva del voltaje de armadura en función de

la corriente de armadura del generador.

I. MARCO TEÓRICOI-A. Generador De Excitación Independiente

Son aquellos que obtienen la alimentación del rotor y delestator de dos fuentes de tensión independientes.

Con ello, el campo del estator es constante al no depender dela carga del motor, y el par de fuerza es entonces prácticamenteconstante.

Las variaciones de velocidad al aumentar la carga se deberánsólo a la disminución de la fuerza electromotriz por aumentarla caída de tensión en el rotor. Este sistema de excitación nose suele utilizar debido al inconveniente que presenta el tenerque utilizar una fuente exterior de corriente.

Figura 1. Generador DC

Una máquina de corriente continua puede trabajar comomotor o como generador. Un motor convierte potencia eléctri-ca a potencia mecánica mientras que un generador debe, portanto, se movido mecánicamente para que se pueda producirelectricidad.

Puesto que el devanado de campo es un electro imán, lacorriente debe fluir a través de el para producir un campomagnético. Esta corriente es llamada la corriente de excitación.

I-B. Principio de Funcionamiento

Cuando se alimenta el inductor, se crea un campo magnéticoen el entre hierro en la dirección de los radios del inducido.El campo magnético entra en el inducido por la parte norte ysale por el polo sur.

Cuando se alimenta el inducido, dos corrientes de mismosentido recorren sus conductores situados bajo un mismopolo inductor. Los conductores quedan a una fuerza de igualintensidad y de sentido opuesto, ambas fuerzas crean un parque giran el inducido del motor.

El motor de CC. Es una maquina reversible, es decirque si le damos movimiento al rotor se obtiene una f.e.m.Si por el contrario el inducido es sometido a una tensiónse obtiene movimiento con una capacidad para producir untrabajo mecánico convirtiéndose la maquina en un electro-motor.

I-C. Parte Principales de un Motor de Corriente Continua

I-C1. Estator: Es el que crea el campo magnético fijo,al que le llamamos Excitación. En los motores pequeños seconsigue con imanes permanentes. Cada vez se construyenimanes más potentes, y como consecuencia aparecen en elmercado motores de excitación permanente, mayores.

Figura 2. Estator

I-C2. Rotor : También llamado armadura. Lleva las bo-binas cuyo campo crea, junto al del estator, el par de fuerzasque le hace girar.

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Figura 3. Rotor

I-C3. Escobillas: Normalmente son dos tacos de grafitoque hacen contacto con las bobinas del rotor. A medida queéste gira, la conexión se conmuta entre unas y otras bobinas,y debido a ello se producen chispas que generan calor.

Figura 4. Escobillas

I-C4. Colector de delgas: Los contactos entre escobillasy bobinas del rotor se llevan a cabo intercalando una coronade cobre partida en sectores.

Figura 5. Colector

II. DESARROLLO DE LA PRÁCTICAII-A. Lista de materiales

Módulo de fuente de alimentación (120V ca, 0-120V CD)EMS 8821Módulo de medición de CD (220V, 5 A) EMS 8412Módulo de medición de CA (200V, 500mA, 2.5A) EMS8425Módulo motor / generador de CD EMS 8211Módulo motor / generador sincrónico EMS 8241Módulo de resistencia EMS 8311Tacómetro manual EMS 8920Cables de Conexión EMS 8941Banda EMS 8941

II-B. Procedimiento

1. Puesto que se requiere una velocidad constante de fun-cionamiento, se usara el motor síncrono para impulsarmecánicamente el generador de CD.

2. Conecte el modulo motor / generador y medición de CD.3. Conecte el campo de derivación del generador.4. Conecte el motor síncrono y el generador por medio de

una banda.5. Conecte la fuente de alimentación.6. Haga variar la corriente de campo en derivación, hacien-

do girar la perilla de control de voltaje de la fuente dealimentación.

7. Invierta la polaridad del campo en derivación.8. Invierta la rotación del motor propulsor intercambiando

dos de las conexiones del estator.

II-C. Mediciones

A continuación se presentara los valores obtenidos de lasdiferentes mediciones con y sin carga.

Cuadro ICARACTERÍSTICAS EN VACIÓ

IF [mA] EA[V]0 5.1

50 20.5100 43.2150 68200 82.8250 108.5300 126.1350 139.9400 150.5

Cuadro IICARACTERÍSTICAS CON CARGA

RL [Ω] IF [mA] EA[V] P [W]∞ 0 137 0600 0.2 134 26.8300 0.45 131 58.95200 0.6 128 76.8150 0.8 125 100120 1 120 120100 1.25 119 148.7580 1.3 116 150.875 1.48 112 165.76

II-D. Figuras

A continuación se ilustran una serie de gráficas del desa-rrollo de la practica.

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Figura 6. Conexión de motor síncrono

Figura 7. Conexión de generador en derivación de CD con autoexitación

Figura 8. Generador sin carga

Figura 9. Generador conn carga

II-E. Prueba de conocimientos

CARACTERÍSTICAS EN VACIÓExplique por qué se tiene un voltaje de armadura a pesarde que la corriente de campo es cero

Esto es producido debido a que las zapatas polares sonfabricadas con un materia de alta retentividad magnética.

Tiene el mismo valor de voltaje de armadura que seobtuvo a una IF de 300 mA, excepto que sus polaridadesson inversa

En ambos casos el valor de tensión es similar.CARACTERÍSTICAS CON CARGA

¿Nota que el motor propulsor funciona con mayor difi-cultad cuando el generador entrega potencia a la carga?

SíIndique dos formas en que se puede cambiar la polaridadse salida de un generador en derivación.

• Invertir el giro del movimiento alimentador del ge-nerador eléctrico.

• Invertir la polaridad del campo de derivación delgenerador CD.

Si el generador de cd suministra 180W a una caga ¿cuáles el valor mínimo en hp necesario para impulsar ungenerador suponiendo que la eficiencia es 100 %?

180 W en la entrada de la máquina.5. Calcule la regulación de voltaje, de vacío a plena carga(1.0A c-d)

% de regulacion de voltaje

=(voltaje en vacio) − (voltaje a plena carga)

(voltaje a plena carga)x100

=137 − 120

120x100

= 14,166 %

III. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De todo lo realizado en la práctica, la conclusión esque se consiguió realizar la prueba del generador enderivación de CD con auto excitación, mediante los datosmedidos de voltaje y corriente, y de esta manera conocerel funcionamiento respectivo de este generador.Se debe tener presente que con un cortocircuito en laarmadura, la corriente en este aumenta mucho lo cualproduce un efecto de frenado tan fuerte que se parara elmotor.Las bobinas tanto de excitación como de armadura po-seen una resistencia que puede ser medido, además estasdos resistencias cumplen siempre con condición de quela de excitación es mayor que la de armadura.El generador debe ser impulsado mecánicamente a finde que produzca electricidad. Puesto que el campo es unelectro imán, una corriente debe fluir a través de el, paraproducir un campo magnético

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REFERENCIAS

[1] Máquinas Eléctricas 5ta Edición Jesús Fraile Mora[2] Máquinas Eléctricas 5ta Edición Stephen J. Chapman[3] Experimento de laboratorio N° 27: El generador en derivación de cd con

excitación independiente