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lOMoAR cPSD|3707762 lOMoAR cPSD|3707762 Laboratorio De Maquinas 1; grupo 1; subgrupo 1; septiembre de 2016. Universidad Tecnológica De Pereira. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA INGENIERÍA ELÉCTRICA LABORATORIO DE MÁQUINAS I PRÁCTICA 3 DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE UN GENERADOR DE CC CONECTADO EN SERIE Autor 1: Oscar Andrés Bedoya Perea, Autor 2: Vanessa Londoño Marín, Autor 3: Juan Manuel Flórez Betancourt, Autor 4: Erika Yuliana García Restrepo Grupo 1 Subgrupo 1 Pereira, Septiembre 7 de 2016 Risaralda, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia OBJETIVOS • Determinar la curva característica Vout vs Vlínea de un generador CC conectado en serie. • Comprobar que función tiene un divisor en un generador serie. Resumen—Partiendo de que los generadores de corriente continua en serie están conectados de tal forma que los devanados de excitación y del inducido estén en serie, se procedió a tomar unos datos necesarios para analizar la relación de la tensión de salida y de la tensión de la línea mediante un amperímetro y un voltímetro. Así mismo se tomaron datos para dicho circuito pero con un divisor conectado en paralelo al devanado de campo, para mejorar la regulación. Usando bancos de bombillos como carga variable. Palabras clave— Carga, generador, maquina DC, tensión, velocidad, divisor, regulación de voltaje, devanados. Abstract—starting from the DC generators in series are connected so that the excitation windings and armature are in series, they proceeded to take some data needed to analyze the relationship of the output voltage and line voltage by an ammeter and a voltmeter. Also for this circuit but data with a divider connected in parallel to the field winding were taken, to improve regulation. Using banks as variable load lightbulbs. Keywords— DC machine, generator, load,, speed, voltage, divider, voltage regulation, windings. I. INTRODUCCIÓN A continuación se desarrollará el análisis de la práctica del generador DC conectado en serie, partiendo de que este tipo de maquina tiene su campo en serie respecto a la armadura y el devanado inductor esta conectado en serie con el inducido, de tal forma que toda la corriente que el generador suministra a la carga fluye por igual por ambos devanados. Dado que la corriente que atraviesa el devanado inductor es elevada, para la toma de datos de corriente de la carga y de voltaje en los terminales, se debe tener en cuenta que no se puede excitar en vacío, lo anterior implica que el circuito exterior tiene que estar cerrado para poder colocar en marcha la máquina. Una vez obtenidos los valores deseados, primero sin un divisor (una resistencia conectada en paralelo con el devanado de campo), y después con esta, se procederá hacer un análisis detallado para encontrar las conclusiones requeridas. II. CONTENIDO La práctica se empezó conectando el circuito mostrado en la figura 1, pero sin el divisor del campo serie, para determinar la curva característica Vout vs Vlínea. La carga RL del generador estaba constituida por tres tableros de bombillos de 110 V cada uno, inicialmente solo se conectó un tablero con todos los bombillos (9) y los otros dos se aumentaron gradualmente; así se obtuvieron los valores requeridos. lOMoAR cPSD|3707762 Laboratorio De Maquinas 1; grupo 1; subgrupo 1; septiembre de 2016. Universidad Tecnológica De Pereira. Con los datos obtenidos en la tabla 1, se graficó la curva característica de tensión contra la corriente en la carga mostrada en la gráfica 1. Figura 1. Diseño del circuito para el desarrollo de la práctica. Maquina sin divisor 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 IF [A] Figura 2. Diseño físico del circuito para el desarrollo de la práctica. Una vez se hicieron y se verificaron todas las conexiones del circuito con los terminales en 11 y 12 se cerró el interruptor de 15 A del lado derecho, que permitió el paso de la corriente a la carga; posteriormente se energizo el primo motor del generador con el interruptor también de 15 A del lado izquierdo cerrado. La carga inicialmente estaba cargada con nueve bombillos y se fueron conectando gradualmente de a dos bombillos para tomar los valores del voltaje y corriente con ayuda de un amperímetro y de un Voltímetro, hasta alcanzar una corriente menor a 12 A ya que no se podía exceder la corriente nominal del devanado serie. Los datos obtenidos se muestran en la tabla 1: BOMBILLOS Vout [V] Icarga[A] 9 31,3 3,35 11 37,9 4,8 13 41,8 5,6 15 51,9 7,1 17 56,8 8,1 19 60,7 9,1 21 67,3 10,2 23 71,7 11,4 Tabla 1. Corriente de la carga y tensión en terminales sin divisor. Gráfico 1. Corriente en la carga vs tensión en terminales. Se puede observar un comportamiento no lineal muy parecido al esperado, ya que en este tipo de maquina a medida que aumenta la carga aumenta la tensión en los terminales y esto lo hace muy inestable Finalmente se conectó una resistencia o divisor en paralelo con el devanado de campo, se cerró el interruptor del motor y de la carga y se varió el divisor de tal forma que al estar conectado sólo un tablero (nueve bombillos) se alcanzara una tensión de salida de 40 V en los terminales; según las guías la tensión en terminales debía llegar a 50 V , pero esto no fue posible al desgaste de la máquina; entonces se procedió a conectar otro tablero (18 bombillos en total) y se varió hasta que se obtuvo el voltaje deseado de 50 V . Se siguió el mismo procedimiento anterior respetando la corriente de 12 A . Los datos correspondientes se muestran en la tabla 2: BOMBILLOS Vout [V] Icarga [A] 18 40 7 20 43,8 7,9 23 47,3 8,9 25 50,6 9,87 27 53,3 10,7 29 55,8 11,5 Tabla 2. Corriente de la carga y tensión en terminales con divisor. V o u t [V ] lOMoAR cPSD|3707762 Laboratorio De Maquinas 1; grupo 1; subgrupo 1; septiembre de 2016. Universidad Tecnológica De Pereira. Su correspondiente grafica se presenta a continuación: Maquina con divisor 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 IF [A] Gráfico 2. Corriente en la carga vs tensión en terminales Luego de obtener los valores de corriente y voltaje utilizando el divisor en paralelo con el devanado de campo, es posible hacer una comparación en la gráfica 3, donde se puede apreciar que aunque la regulación no es completamente lineal cuando se analiza con un divisor, la pendiente de la recta es menor y por lo tanto hay mejor regulación aunque no es del todo buena debido a el desgaste de la máquina. 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 IF [A] Gráfico 3. Comparación de las gráficas 1 y 2 de Corriente en la carga vs tensión en terminales Teniendo en cuenta que la regulación está dada por: V = VVacio−V Plena carga ∗100 % (1) R V Plenacarga De la anterior ecuación se puede deducir que una regulación de voltaje positiva, significa una característica descendente y una regulación de voltaje negativa, significa una característica ascendente. Dejando en evidencia que la regulación en un generador de CC con conexión en serie no es buena, por lo que no puede ser utilizada como una fuente constante de voltaje y sus aplicaciones son muy pocas La aplicación más importante es en la soldadura de arco, cuando el operador separa los electrodos del soldador, se produce un aumento muy empinado de tensión, mientras la corriente permanece alta, lo que genera que se mantenga un arco entre los electrodos. Es muy común utilizarlo en los accionamientos para los generadores de corrientecontinua, ademas pueden emplearse para el alumbrado por medio de lámparas incandesente o para alimentar otros aparatos de potencia constante en los que las variaciones de carga no sean demasiado pronunciadas. III. CONCLUSIONES • Cuando la maquina se encuentra en vacío, no es posible excitarla, debido a que la carga está conectada en serie. • La tensión varia bruscamente a medida que se aumenta la carga, por lo que este tipo de generador es muy poco empleado en aplicaciones comerciales, residenciales o industriales. • Debido al desgaste de la maquina no fue posible ajustar la tensión en los bordes del generador conectando un divisor en paralelo con el devanado de campo, para obtener una mejor regulación del voltaje. • La tensión no puede controlarse en un rango muy amplio ya que para resistencias muy elevadas en serie con el campo la tensión generada decae prácticamente a cero. • el generador CC con conexión en serie no requiere de fuente externa para alimentar el campo. IV. RECOMENDACIONES • Comprobar las conexiones del circuito antes de energizar la máquina • Actualizar las guías de tal forma que los valores obtenidos no se afecten por el desgaste de las maquinas. • Verificar el estado de los equipos al inicio de cada clase para que no se presente ningún inconveniente durante la realización de la práctica. V. REFERENCIAS maq uina sin divi- sor V o u t [V ] V o u t [V ] lOMoAR cPSD|3707762 Laboratorio De Maquinas 1; grupo 1; subgrupo 1; septiembre de 2016. Universidad Tecnológica De Pereira. • Guías del laboratorio de Máquinas I. • Cuaderno de Máquinas I. • https://es.scribd.com/doc/15976971/Generad ores-de-Corriente-Continua • http://mtoelectrico23128.blogspot.com.co/20 08/09/generadores-de-cd.html http://mtoelectrico23128.blogspot.com.co/20
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