UNIVERSIDAD TECNÓLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA INGENIERÍA ELÉCTRICA MAQUINAS ELÉCTRICAS I
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- Ángela Arroyo San Martín
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1 UNIVERSIDD TECNÓLOGIC NCIONL FCULTD REGIONL BUENOS IRES DEPRTMENTO DE INGENIERI ELECTRIC CRRER: CÁTEDR: PROFESOR:.T.P.: Ing. Roberto WULF Ing. Sergio ROTT Ing. Pablo YORNET INGENIERÍ ELÉCTRIC MQUINS ELÉCTRICS I CURSO/ÑO: Q 0 0 GRUPO Nº: INTEGRNTES LEGJO RESPONSBLES TRBJO PRÁCTICO Nº ENSYO DE MQUINS DE CORRIENTE CONTINU FECH DE PRESENTCIÓN ra Presentación CLIFICCIÓN OBSERVCIONES: T.P.Nº - Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página de
2 ro ) LCNCE TRBJO PRCTICO Nro. ENSYO DE MQUINS DE CORRIENTE CONTINU La presente guía corresponde a los ensayos a realizar sobre la Máquina de Corriente Continua funcionando como motor o generador, y el alcance pretendido es verificar los conceptos desarrollados teóricamente por la cátedra. do ) OBJETIVO Orientar al alumno en la determinación de los parámetros característicos de la Máquina de C.C., y a partir de ensayos indirectos prever el funcionamiento en estado permanente. Luego, y con fines didácticos, se compararán los resultados esperados con los datos obtenidos de ensayos directos a fin de desarrollar las conclusiones correspondientes. ro ) REFERENCI: El alumno deberá tomar como referencia para el desarrollo del presente T.P. las clases teóricas y prácticas, así como también la bibliografía recomendada por la cátedra. to ) DESCRIPCION DE LOS ENSYOS RELIZR EN LBORTORIO Y PROCEDIMIENTO DE CLCULO. GRUPO GENERDOR - MOTOR C.C. (SISTEM WRD-LEONRD). Se denomina así al grupo de máquinas formada por un generador de corriente continua impulsada por un motor asincrónico trifásico de rotor bobinado. La tensión así generada y controlada a voluntad se aplica a un motor de corriente continua, con el objeto de controlar la velocidad del mismo. El generador de C.C., que gira a velocidad cte. impuesta por el Motor de C.., tiene distintas posibilidades de excitación (independiente, derivación, compuesta aditiva y compuesta diferencial). Este grupo se utilizará también para conectarse a una resistencia de carga en lugar del Motor de C.C. Esquema de Conexión: Ver Esquema de Conexión de la página 0. Características de las Máquinas Utilizadas: MGNITUD Potencia [KW] U [V] U exc [V] I exc [] Velocidad Marca Gen. C.C. Motor C.C. Maq. de Impulso T.P.Nº - Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página de
3 Instrumentos Utilizados: MGNITUD INSTRUMENTO MRC LCNCES CLSE NUMERO I a I exc-g I exc-m V r.p.m. Mca r.p.m. Mcc Osc. utotransf. otros.. Generador Excitación Independiente: a) Obtener la característica de magnetización o característica de vacío E= f (I f ) para n= cte. Se obtendrán cinco valores entre 0 y 80% de U n, y siete valores entre el 80 y el 0 % U n variando la excitación. N de Med. E [V] I f [] T.P.Nº - Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página de
4 a) a) Trazar la característica E = f (If) (en escala y papel milimetrado).. b) Observar el efecto de invertir el sentido de giro y/o de la corriente de excitación. Justificar analíticamente lo observado. c) Se observará el fenómeno transitorio de crecimiento de tensión entre escobillas del colector cuando con velocidad constante y sin carga (Ia = 0), se aplica bruscamente plena tensión al circuito de excitación. d) Obtener la característica externa U=f(I a ), para lo cual haremos girar el rotor a velocidad constante y con un valor de corriente de excitación constante tal que en vacío dé lugar a la tensión nominal. En estas condiciones se obtendrá valores de tensión entre el 0 y el 00 % de In. N de Med. U [V] I a [].. Generador Excitación Derivación y Compuestos. a) Explicar el fenómeno de auto excitación en un generador derivación y como lograr la inversión de polaridad sin invertir el sentido de giro. Observar el fenómeno de auto excitación en vacío. b) Observar el efecto de invertir el sentido de giro y/o conexiones del arrollamiento de excitación derivación. Justificar analíticamente. c) justar la corriente de excitación en el arrollamiento derivación para obtener la tensión nominal en vacío. En estas condiciones se obtendrá valores de tensión entre el 0 y el 00 % de In. Derivación N de Med. U [V] I a [] T.P.Nº - Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página de
5 b) c) d) e) f) g) a) Sin alterar las condiciones de excitación establecidas en el punto c, conectar el arrollamiento serie para obtener excitación compuesta adicional. En estas condiciones se obtendrá valores de tensión entre el 0 y el 00 % de In. Compuesto adicional N de Med. U [V] I a [] a) b) c) b) Sin alterar las condiciones de excitación establecidas en el punto c, conectar el arrollamiento serie para obtener excitación compuesta diferencial. En estas condiciones se obtendrá valores de tensión entre el 0 y el 00 % de In Compuesto diferencial N de Med. U [V] I a [] h) Levantar en un mismo gráfico las mediciones obtenidas U=f(Ia) en cada conexión, independiente, derivación y compuestas, (en escala y papel milimetrado).. i) Justificar para la In las diferencias de tensión de salida que existen entre los distintos tipos de excitación... Grupo Ward-Leonard. a) Describir las maniobras y precauciones a tener en cuenta para arrancar un motor de C.C. b) Describir los distintos métodos de regulación de velocidad en una máquina de C.C. c) Con el generador excitado independientemente y girando a velocidad constante, realizar las maniobras de arranque del motor, a tensión de armadura reducida. d) Observar las maniobras necesarias para invertir el sentido de giro del motor conducido. e) En el motor conducido observar el fenómeno de frenado por el método de recuperación de energía. Explicar que se entiende por frenado con recuperación de energía. T.P.Nº - Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página de
6 f) Trazar la curva n= f (U motor ) para I f = cte., n= f (I f ) y para U= cte. sin carga en el eje del motor. N de Med. n [r.p.m.] U [V] Característica n=f (Umotor) If= cte. En vacío 7 8 g) Obtener la curva n= f(i f motor ) para U=U n = cte y sin carga en el eje del motor. N de Med. n [r.p.m.] If [] Característica n=f (If motor) U = Un = cte. En vacío a) b) c) d) e) f) g) h) T.P.Nº - Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página de
7 . MOTOR SERIE CORRIENTE CONTINU Se realizará un ensayo directo de un motor serie acoplado a una balanza electrodinámica. La balanza electrodinámica es una máquina de C.C. cuyo estator está montado sobre cojinetes, de tal forma que la cupla o par que el mismo produce es trasmitido a su anclaje por intermedio de un dispositivo de medida (dinamómetro). El par de reacción del estator sobre el anclaje se obtiene multiplicando la fuerza leída en el dinamómetro por la longitud del brazo de aplicación. Este par de reacción es el equilibrante del par electromagnético (T=K n) producido por esta máquina de C.C. y de los otros pares correspondientes a las pérdidas por fricción y pérdidas en hierro que siempre se oponen a su rotación. Esquema de conexión: Ver Esquema de Conexión de la página. Características de las Máquinas Utilizadas: MGNITUD Potencia [KW] U [V] U exc [V] I exc [] Velocidad Marca Gen. C.C. Motor Serie Instrumentos Utilizados: MGNITUD INSTRUMENTO MRC LCNCES LCNCE USDO I a [] I rp [] CLSE NUMERO U [V] Banco de Prueba. Motor Serie. Característica Magnética en Carga. a) Observar las maniobras de arranque a tensión nominal y con resistor serie, cuya función es la de reducir la corriente de arranque. Para evitar el embalamiento del rotor se deberá arrancar con la balanza conectada (Justificar). Cuando el rotor llega a velocidad nominal se desconectará el resistor serie. b) Observar y describir las maniobras necesarias para invertir el sentido de giro. c) Obtener la característica de magnetización en carga E= f(i f ) para n=cte. (sin resistor serie). Recordemos que en la máquina serie: I f = I a E= U - I a R a. T.P.Nº - Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página 7 de
8 El ensayo, básicamente consiste en alimentar al motor con tensión variable, y variar la carga en el eje de tal forma de mantener la velocidad constante. Se obtendrán así valores entre el 0 y el 0 % U n (La característica magnética así obtenida tiene en cuenta los efectos de la reacción de armadura). N de Med. E [V] I f =I a [] Para n = n nominal = Cte. Mediciones de E entre 0 y 0% de Un d) Trazar en el gráfico anterior la constante voltimétrica K =f (I f ); K = E/n... Motor Serie. Característica en Carga para 00 % U n. Obtener la característica de velocidad (n= f (I a )), y la de cupla (T= f (I a )) para 00 % de U n, variando la carga mecánica en el eje del motor. Se obtendrán valores entre el 0 % de T n y un valor de cupla mínimo tal que no supere la velocidad máxima. N de Med. T [Kgm] n [r.p.m.] I a [] Mediciones de T entre 0% de Tn hasta Tmín No debe superarse n MX T.P.Nº - Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página 8 de
9 .. Motor Serie. Característica en Carga para 0 % U n. Ídem... pero para 0% U n N de Med. T [Kgm] n [r.p.m.] I a [].. Motor Serie. Característica en Carga para 00 % U n y resistor serie. Idem.. pero con resistor serie. N de Med. T [Kgm] n [r.p.m.] I a [] Resistor serie conectado Rs = Ω.. Motor Serie. Característica en Carga para 00 % U n y resistor paralelo. Idem... pero con resistencia en paralelo con el arrollamiento de excitación. N de Med. T [Kgm] n [r.p.m.] I a [] Resistor paralelo conectado Rs = Ω T.P.Nº - Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página 9 de
10 .. Trazar en un mismo gráfico la características de velocidad según..;..;.. y... n=f (I f )..7 Trazar en un mismo gráfico la característica de cupla según..;..;.. y... T=f (I a)..8 Trazar en un mismo gráfico la característica mecánica según..;..;.. y... T=f (n)..9 Trazar en un mismo gráfico la característica de rendimiento según..;..;.. y... 0 Describir y justificar el arranque por resistencias, además las precauciones que se deben tener con relación al embalamiento... Dibujar el esquema eléctrico con la denominación de los bornes normalizados. Explicar el efecto de invertir la polaridad de la fuente y la forma de invertir el sentido de giro... Calcular analíticamente para la corriente nominal un punto de la característica mecánica para las condiciones indicadas en..;..;..;..... Justificar discrepancias entre las magnitudes medidas y las calculadas.. DETERMINCION DE LS PERDIDS DE L MQUIN DE CORRIENTE CONTINU Se realizarán los ensayos para determinar las perdidas en el cobre, en escobillas, en el hierro y mecánicas de un motor con excitación independiente... Perdidas en el cobre del inducido... Perdidas en escobillas... Perdidas en el hierro....perdidas mecánicas. T.P.Nº - Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página 0 de
11 ESQUEM DE CONEXION Grupo Generador - Motor C.C. (Sistema Ward-Leonard). I armadura M C R S T H G cc Bobinado Derivación C D I exit. Bobinado Serie E F LL V CRG R LL c V M cc H Bobinado de Exitación C D I exit. LL LL s C LL C T.P. Nº Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página de
12 ESQUEM DE CONEXION Balanza Electrodinámica T (cupla) balanza Motor Serie rpm I arm. M cc G cc Carga V Exit. Generador T.P. Nº Ensayo de Máquinas de Corriente Continua Página de
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