UNIVERSIDAD VERACRUZANA. FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA. ZONA XALAPA.

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1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA. FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA. ZONA XALAPA. LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS. RESPONSABLE Mtro. OSCAR MANUEL LÓPEZ YZA. NOMBRE: MATRÍCULA: MATERIA:Motores y Generadores de Corriente Alterna GRUPO: EQUIPO O BRIGADA: Día: HORA: PRÁCTICA No. 2 FECHA: NOMBRE DE LA PRÁCTICA: El ALTERNADOR TRIFASICO. OBJETIVOS Obtener la curva de saturación del alternador sin carga. Obtener las caracteristicas de cortocircuito del alternador. EXPOSICIÓN Los terminos generador de corriente alterna, generador sincrono, alternador síncrono, son comúnmente usados en los libros de ingeniería. Debido a que los generadores síncronos son más comúnmente usados en generadores de inducción, el término alternador es usado con frecuencia y tal como lo aplicamos aquí, nos referimos al alternador síncrono. Los alternadores son las fuentes de energía eléctrica más importantes, estos generan voltaje de CA cuya frecuencia depende enteramente de la velocidad de rotación. El valor del voltaje generado depende de la exitación de CD, de la velocidad de rotación y del factor de potencia de la carga. Al incrementar la exitación de campo de CD de un alternador y al mantener su velocidad constante, el flujo magnético y el voltaje de salida se incrementarán en proporción directa a la corriente. Sin embargo, con incrementos progresivos en la corriente de campo, el flujo alcanzará eventualmente un valor sufucientemente elevado para saturar el hierro en el alternador. La saturación en el hierro significa que habrá incremento más pequeño en el flujo para un incremento dado en la corriente de CD de campo. Debido a que el voltaje generado está directamente relacionado con la intensidad del flujo magnético, puede ser usado como medida del grado de saturación. Las tres fases del LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS. 1

2 alternador están mecánicamente espaciados a intervalos iguales una de otra, y por lo tanto, los voltajes generados respectivamente no están en fase, están desplazados uno de otro 120 grados electricos. Cuando un alternador que está entregando voltaje nominal es puesto subitamente en cortocircuito, empezaran a fluir corrientes elevadas. Sin embargo estas corrientes bajan a valores seguros si el cortocircuito se mantiene. INTRUMENTOS Y EQUIPO Descripción Modelo Voltimetro de CA Motor de inducción jaula de ardilla 8503 Módulo de conexiones del motor jaula de ardilla 8504 Motor/ generador síncrono 8507 Módulo de conexiones del motor / generador síncrono 8508 Voltimetro de CD 8513 Amperimetro de CA 8514 Módulo de sincronización 8518 Fuente trifasica de poder 8525 Cables de conexión 8550 Acoplador 8943 PROCEDIMIENTOS PRECAUCIÓN: Recuerde que son manejados altos voltajes en este experimento, por su bien y el del equipo, siga todas las medidas de seguridad del laboratorio. 1. Conecte el motor de jaula de ardilla y el motor / generador síncrono a sus respectivos módulos de conexión. 2. Conecte el circuito de la figura 2.1 a) El motor de jaula de ardilla será usado para mover al alternador. Su velocidad será asumida como constante. Observe que el motor jaula de ardilla está conectado a la salida fija de 208 V de la fuente de alimentación. El rotor del alternador es conectado a la salida variable (0-120 V CD). b) Abra el interruptor de exitación del motor / generador síncrono c) Asegúrese que el control de voltaje de la fuente esté en cero. LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS. 2

3 Figura Encienda la fuente de alimentación. El motor debe funcionar. a) Ponga momentáneamente la escala de los voltímetros en 100 V. Con excitación cero mida y anote: E1 = Vca E2 = Vca E3 = Vca b) Explique por qué se genera voltaje sin excitación de CD. 4.- Cierre el interruptor de excitación del motor / generador síncrono. a) Gradualmente incremente la excitación de CD de cero a 0.2 A CD usando el control de voltaje de la fuente. b) Mida y anote en la tabla 2.1 E1, E2 Y E3. c) Repita (a) y (b) para cada una de las corrientes listadas en la tabla. d) Baje a cero el voltaje y desconecte la fuente. IF (A) E1 (V) E2 (V) E3 (V) Voltaje promedio Tabla 2.1 LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS. 3

4 5. Calcule y anote en la tabla el voltaje promedio para cada corriente. 6. Encienda la fuente de alimentación y ajuste la excitación de CD hasta que E1 marque 208 V ca y mida: E2 = Vca E3 = Vca a) Apague la fuente sin tocar el control de ajuste de voltaje. b) Encienda la fuente mida y anote: E1-4 = Vca E2-5 = Vca E3-6 = Vca c) Baje a cero el voltaje y desconecte la fuente. d) Compare los resultados con los obtenidos al inicio del paso 6 y diga si corresponden con lo que encontraría en una fuente trifásica normal. Si No 7. Conecte el circuito de la figura 2.2 a) Ponga el interruptor de sincronización en posición abierta. b) Encienda la fuente de poder y ajuste la excitación de CD hasta que E1= 208 Vca. El motor debe estar funcionando y las tres lámparas en el módulo de sincronización deben estar encendidas. c) Mida y anote la corriente de excitación de CD. IF = Acd d) Aplique el cortocircuito al alternador cerrando el interruptor de sincronización y observe el comportamiento de la corriente II. e) A qué valor de pico subió I1? f) A qué valor final llegaron IF e I1? g) Baje a cero el voltaje y desconecte la fuente de poder. LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS. 4

5 Figura 2.2 PRUEBA DE CONOCIMIENTO 1. Trace los valores de voltajes promedio de la tabla 2.1 en la figura 2.3 a) Dibuje una curva a través de los puntos. b) Hasta qué voltaje es la curva más o menos en línea recta? c) Dónde diría usted que esta el valor del codo de la curva de saturación? d) Explique por qué el voltaje se incrementa rápidamente mientras se incrementa la corriente de CD. 2. Comente las razones para no operar el alternador cerca del codo de saturación de la curva. LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS. 5

6 Figura 2.3 Tomado del libro: WILDI, THEODORE Y THE STAFF LAB-VOLT LTD,, ELECTRICAL POWER TECHNOLOGY. LAB-VOLT 1TH EDITION, PRINTED IN CANADA, JULY LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS. 6