practica 5 maquinas

Vista previa del material en texto

Universidad Nacional Autónoma de México 
Facultad de Estudios Superiores 
Plantel Aragón 
 
INGENIERIA INDUSTRIAL 
 
LABORATORIO: MAQUINAS ELECTRICAS 
 
Practica 5 
 
TEMA: MOTORES Y MÁQUINA DE CD 
 
GRUPO:8561 
 
PROFESOR: VICTOR HERNANDEZ VAZQUEZ 
 
NOMBRE DEL ALUMNO: 
 
CORTES HERNANDEZ RICARDO 
 
FECHA DE ENTREGA: 18 DE OCTUBRE DEL 2021 
 
 
 
 
EXPERIMENTO 1. - Conexión en paralelo. 
 
1) Conecte el siguiente circuito. 
 
2) Ajuste la perilla de control del reóstato de campo en derivación en su posición 
extrema haciéndolo girar en el sentido de las manecillas del reloj (para obtener 
una máxima excitación del campo en derivación). Verifique que las escobillas 
estén en la posición neutra. 
3) Ajuste la perilla de control del dinamómetro en su posición extrema haciéndolo 
girar en el sentido contrario al de las manecillas del reloj (para proporcionar una 
carga mínima en el arranque del motor de CD). 
4) Conecte la fuente de alimentación y ajuste el voltaje variable de salida a 
120VCD, guiándose por las lecturas tomadas en el medidor. Observe la dirección 
de la rotación, si es en sentido antihorario, apague la fuente de energía, 
intercambie las conexiones de derivación. 
5) A continuación: 
a. Ajuste el reóstato de campo en derivación a una velocidad en vacío de 1800 
rpm, según lo indique el tacómetro de mano. 
b. Mida la corriente de línea tomando esta lectura en el amperímetro cuando la 
velocidad del motor sea 1800 rpm. Anote este valor en la tabla 6.1 
Nota: Para un par exacto de 0 lbf·plg, desacople el motor del dinamómetro. 
6) Después: 
a. Aplique carga al motor de CD haciendo variar la perilla de control del 
dinamómetro hasta que la escala marcada en la carcasa del motor indique 3 
lbf·plg. (Si es necesario, reajuste la fuente de energía para mantener 120 VCD). 
b. Mida la corriente de línea y la velocidad del motor, anote estos valores en la 
tabla. 
c. Repita la operación para cada uno de los valores de par indicados en la tabla 
a. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 
 
7) Seguidamente: 
a. Marque los valores de velocidad del motor tomados en la tabla 
b. Trace una curva continua por los puntos marcados. 
c. La gráfica terminada representa las características de velocidad en función del 
par, de un motor típico de CD en derivación. 
 
 
 
1.2 2034 
4 1438 
6.8 842 
9.6 246 
24.48% 
 
 
a. La corriente de línea en el punto 10 queda limitada sólo por la resistencia a CD 
equivalente del motor con devanado en derivación. b. Calcule el valor de la 
corriente de arranque que requiere un motor de CD con devanado en derivación, 
cuando se le aplica todo el voltaje de la línea. (120 VCD). 
Corriente de arranque = ___________ _A 
 
EXPERIMENTO 2. - Conexión en serie. 
 
1) Conecte el siguiente circuito. 
 
2) Ajuste la perilla de control del dinamómetro a su posición media (para 
proporcionar una carga de arranque para el motor de CD). 
3) A continuación. 
a. Conecte la fuente de energía y aumente gradualmente el voltaje de CD hasta 
que el motor comience a girar. Observe la dirección de rotación. Si no es en 
30V 1.38 
1.8 
sentido horario, desconecte el motor e intercambie las conexiones del campo 
serie. 
b. Ajuste el voltaje variable a 120 VCD. 
4) Posteriormente. 
a. Ajuste la carga del motor serie de CD haciendo girar la perilla del dinamómetro 
hasta que la escala marcada en la carcasa del estator indique 9 lbf·plg. 
b. Mida la corriente de línea y la velocidad del motor. Anote estos valores en la 
tabla 
c. Repita esta operación para cada valor de par marcado en la tabla 6.2. Mantenga 
la entrada constante de 120 VCD. 
d. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 
 
5) Seguidamente. 
a. En la gráfica 5.2, marque los valores obtenidos en la tabla 
b. Trace una curva continua por los puntos marcados. 
c. La gráfica representa las características de velocidad en función del par, de un 
motor típico de CD en serie. 
 
2.6 1815 
2 2182 
1.5 2780 
1 3739 
 
 
7) Ajuste la perilla de control del dinamómetro en su posición extrema haciéndola 
girar en el sentido de las manecillas del reloj (para proporcionar la máxima carga 
de arranque para el motor serie). 
8) Ahora. 
a. Conecte la fuente de energía y aumente gradualmente el voltaje en CD hasta 
que el motor tome 3A de corriente de línea. El motor debe girar con lentitud. 
b. Mida y anote el voltaje en CD y el par desarrollado. 
E = _________ V Par = _________ lbf · plg 
c. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 
9) Posteriormente. 
a. La corriente de línea en el punto 8 está limitada por la resistencia equivalente a 
la CD equivalente del motor serie. 
b. Calcule el valor de la corriente de arranque si se aplicara todo el voltaje de la 
línea (120 VCD) al motor serie. 
 
EXPERIMENTO 3. – Características en vacío. 
 
1) Puesto que se requiere una velocidad constante de funcionamiento, se usará el 
motor síncrono para impulsar mecánicamente el generador de CD. Conecte el 
siguiente circuito. 
30 11 
 
2) Ajuste la perilla de control del reóstato a la posición apropiada para una 
excitación normal. 
3) Posteriormente: Conecte el circuito que aparece a continuación. 
 
a. Acople el motor síncrono y el generador de CD por medio de la banda de 
acoplamiento. Cerciórese de que las escobillas están en la posición neutra. 
b. Pídale al instructor que revise su circuito. 
ADVERTENCIA. El interruptor en el circuito de excitación del motor síncrono debe 
estar cerrado (posición arriba) sólo cuando el motor está girando. 
 
4) Para continuar: 
a. Conecte la fuente de alimentación. El motor síncrono debe comenzar a 
funcionar. 
b. Si el motor síncrono tiene el interruptor S, ciérrelo al llegar a este paso. 
c. Haga variar la corriente de campo en derivación IF, haciendo girar la perilla de 
control de voltaje de la fuente de alimentación. Observe el efecto en la salida del 
generador (voltaje de armadura E según lo indica el medidor de 200VCD). 
d. Mida y anote en la tabla 5.3 el voltaje de armadura EA para cada una de las 
corrientes de campo que aparecen en ella. 
 
e. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 
f. ¿Puede explicar por qué se tiene un voltaje de armadura a pesar de que la 
corriente de campo sea cero? 
Por la presencia de campo y voltaje se presenta la corriente aunque por ser cero 
es muy baja su presencia 
5) Enseguida. 
a. Invierta la polaridad del campo en derivación intercambiando los cables a las 
terminales 5 y 6 del generador de CD. 
b. Conecte la fuente de alimentación y ajuste la corriente de campo IF a 300 
mACD 
c. ¿Se invirtió el voltaje de armadura? 
 si 
d. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 
6) A continuación. 
a. Intercambie los cables del medidor de 200 VCD. 
b. Conecte la fuente de alimentación y ajuste la corriente de campo IF a 300 
mACD. 
c. Mida y anote el voltaje de armadura. 
EA = 129.3 V c-d 
d. ¿Tienen aproximadamente el mismo valor el voltaje y el que se obtuvo en 
el paso 4 (a una IF de300 mACD), excepto que sus polaridades son inversas? 
 Si 
0 
24.3 
32.2 
74.0 
94.7 
111.2 
123.2 
137.2 
140.8 
 
e. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 
7) Seguidamente. 
a. Invierta la rotación del motor propulsor intercambiando dos de las conexiones 
del estator (terminales 1, 2 o 3) que van al motor síncrono. 
b. Conecte la fuente de alimentación y ajuste la corriente de campo IF a 300 
mACD. 
c. ¿Se invirtió la polaridad del voltaje de armadura? 
 Si 
 
d. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 
8) Después. 
a. Intercambielos cables del medidor de 200 VCD. 
b. Conecte la fuente de alimentación y ajuste la corriente de campo IF a 300 
mACD. 
c. Mida y anote el voltaje de armadura. 
EA = 129.3 V c-d 
d. ¿Tienen aproximadamente el mismo valor el voltaje de armadura y el del 
paso 4 (a una IF a 300 mACD) excepto que sus polaridades son inversas? 
si 
e. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 
 
EXPERIMENTO 4. – Características de carga. 
1) Conecte el siguiente circuito. Coloque los interruptores del módulo de 
resistencia de tal modo que la resistencia total de carga sea 120 Ω. 
2) A continuación. 
a. Conecte la fuente de alimentación. El motor síncrono debe comenzar a girar. 
b. Ajuste la corriente de campo en derivación IF, hasta que el generador 
proporcione un voltaje de salida de120 VCD. El amperímetro IA debe indicar 1 
ACD. 
c. Anote la corriente del campo en derivación. 
IF = 320 mA 
Esta es la IF nominal a la potencia nominal de salida (120 V x 1 A = 120 W)del 
generador de CD. 
3) Enseguida. 
a. Ajuste la resistencia de carga tantas veces cuantas se requieran para obtener 
cada uno de los valores que aparecen en la tabla 7.2, en tanto que mantenga el 
valor nominal IFque encontró en el paso 2. 
b. Mida y anote EAeIA para cada uno de los valores de resistencia indicados en la 
tabla. 
NOTA. Aunque el valor nominal de la corriente de salida del generador es 1 ACD 
puede cargarse hasta 1.5 ACD (50% de sobrecarga) sin dañarlo. 
 
4) Después. 
a. Con la resistencia de carga ajustada a una corriente de salida IA de 1.5 A, 
conecte y desconecte la corriente de campo IF, mediante el cable de conexión de 
la terminal 6 del generado de CD. 
b. ¿Nota que el motor propulsor funciona con mayor dificultad cuando el generador 
entrega potencia a la carga? 
no 
c. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 
 
 
 
0 131.2 0 
0.2 128.8 25.76 
0.4 126.3 50.52 
0.6 123.6 74.16 
0.8 120.9 96.72 
0.8 120.3 96.24 
1.1 114.9 126.39 
1.3 110.6 143.78 
1.4 109.2 157.88 
6) Para continuar. 
a. Conecte en cortocircuito total la armadura (terminales 1 y 2). 
b. Verifique la posición de la perilla del control de voltaje en la fuente de 
alimentación; debe ser tal que se obtenga una corriente de campo igual a cero. 
c. Conecte la fuente de alimentación. 
d. Incremente gradualmente la corriente de campo IF hasta que el motor pare. 
ADVERTENCIA. No deje el motor en esta condición durante más de dos 
segundos. 
e. ¿Cuál es el valor de la corriente de campo en derivación IF que se requiere para 
parar el motor? 
IF = 0.241 mA 
 
6. PREGUNTAS DE EVALUACIÓN. 
1) Calcule los siguientes valores del motor de CD con devanado en derivación 
cuando el par es 9 lbf·plg. - Hp que desarrolla el motor, utilizando la siguiente 
ecuación. 
 
 
Potencia de entrada en watts =W 
 
% de eficiencia = 22.7% 
pérdidas = (pot. de entrada) − (pot. de salida)= pérdidas 
 
2) Indique algunas de las partes del motor en las que se producen estas 
pérdidas. 
Se determinan en las escotillas y en los bobinados de los motores. 
3) ¿Disminuirían estas pérdidas si se montara un ventilador en el eje del 
motor? ¿Por qué? 
si debido a que disminuye el calor en el motor y por supuesto la perdida de 
energía por la condición del efecto joule 
4) Dé dos razones por las que las pérdidas son indeseables. 
1.-Debido a que el magnetismo remanente es muy pequeño 
2.-Las corrientes parasitas son despreciables debido a su efecto que ocasionan en 
el motor. 
5) ¿Cuántas veces es mayor la corriente de arranque que la corriente normal 
de plena carga? 
Es de aproximadamente 7-10 veces la corriente normal a plena carga. 
6) Calcule los hp que desarrolla el motor serie cuando el par es 12 lbf·plg. 
 
Potencia de salida en watts 
 
Potencia de entrada en watts 
% de eficiencia =27.4% 
 
pérdidas 
 
7) ¿Cuántas veces es mayor la corriente de arranque que la corriente normal 
a plena carga? 
La corriente de arranque es casi 5 veces mayor que la corriente a plena carga. 
8) Compare el motor de CD con devanado en derivación y el de CD con devanado 
en serie, de acuerdo con: 
a. El par de arranque. el par de arranque en el motor serie es mayor que el motor 
derivación. 
b. La corriente de arranque. la corriente de arranque en el motor serie es menor 
que el motor derivación. 
c. La eficiencia. la eficiencia en el motor serie es menor que el motor derivación. 
 
d. La regulación de velocidad. el porciento del motor serie es mayor que el motor 
derivación 
9) Indique dos formas en que se puede cambiar la polaridad de salida de un 
generador de CD 
en derivación. 
10) Si un generador de CD suministra 180 W a una carga ¿Cuál es el valor 
mínimo de los hp necesarios para impulsar este generador (suponiendo una 
eficiencia del 100%)? 
11) En la siguiente gráfica dibuje la curva de EA en función de IF del generador de 
CD en derivación. Utilice los datos de la tabla 5.3. Observe que la característica 
“se dobla” al aumentar la corriente de campo. ¿Puede explicar por qué sucede 
ésto? 
 
12) A continuación trace la gráfica de la característica de carga EA en función de 
IA. Use los datos obtenidos en la tabla 
 
13) Calcule la regulación de voltaje de la condición de vacío a la de carga plena 
(10 ACD). 
 Regulación = 9.33 % 
 
CONCLUSION 
En esta práctica pudimos ver de manera física y con base a las pruebas que se 
hicieron con cada conexión las diferencias de cada conexión, el motor derivación 
destacó en que tuvo la mayor corriente de arranque de 18A, un par de arranque de 
0.51lbf-plg y también un mayor control de velocidad. El motor serie destacó en que 
tuvo los mayores rpm en vacío por lo que a menor carga mayor velocidad (si está 
en vacío las rpm tienden a infinito), un mayor par que el motor derivación pero una 
menor eficiencia que el motor derivación. El motor compuesto tuvo la misma 
corriente de arranque que el motor derivación, pero con una mayor eficiencia (70%) 
y destacó en que tuvo el mayor par de arranque (13.8lbf-plg).