II. Material y equipo. Item Cantidad Descripción 1 1

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1 Facultad: Ingeniería Escuela: Ingeniería Eléctrica Asignatura: Conversión de energía electromecánica II Tema: Generadores de CC Guía No.6 I. Objetivos Desarrolle e implemente un sistema de generación de CC con generador Shunt y con generador Excitación Separada. Determine las características de operación en vacío del generador con Excitación Separada y Shunt. Determine la dependencia de Ea=Vt con respecto a If del circuito de campo. Determine la dependencia de Ea=Vt con respecto de la velocidad (rpm), de la máquina. II. Material y equipo Item Cantidad Descripción 1 1 Máquina de corriente continua en derivación (como primotor) 2 1 Cubierta de seguridad de acople de eje 3 1 Cubierta de seguridad de final de eje 4 2 Multímetro digital 5 1 Interruptor de 4 polos 6 X Cables de toda medida 7 1 Máquina Shunt (como generador) 8 1 Fuente de CC variable de 10A (primotor) 9 1 Fuente de CC variable de 1A (excitación) 10 1 Carga Resistiva III. Introducción El generador Shunt de CC, es un generador que suministra su propia corriente de excitación mediante la conexión en derivación del campo sobre los terminales de la máquina. Comparando con el generador de excitación separada, el generador Shunt tiene la ventaja que no requiere fuente adicional para alimentar su excitación. Proceso de Auntoexcitación. El proceso de autoexcitación de un generador de CC necesita la existencia de un flujo residual en los polos de la máquina. De esta forma cuando la máquina comienza a girar se autoinduce en la armadura el voltaje degeneración: Ea=k ω

2 Esta tensión inicial es de unos pocos voltios, lo que hace que aparezca voltaje en los terminales del generador, y por consiguiente, hace circular la corriente por los bobinados del campo (If= Vt/Rf). La corriente da lugar a una fuerza magnetomotriz que incrementa el flujo en los polos. El aumento de flujo origina un aumento de Ea=Kφω, lo que a su vez origina un aumento en el voltaje terminal Vt. Las causas por las cuales no puede haber voltaje generado son: a. No hay flujo magnético residual en el generador. b. Podría haberse revertido el sentido de giro de la máquina. c. La resistencia del campo puede ser ajustada a un valor mayor que la resistencia crítica (resistencia elevada que hace cero la corriente de campo) Características de Carga. Cuando aumenta la carga en el generador, IL aumenta, lo que hace que la potencia exigida al generador sea mayor, y aumente la corriente de armadura, lo que causa una disminución del voltaje terminal. Control del Voltaje de Generación. Al igual que el generador de excitación separada, hay dos formas de controlar la tensión de un generador Shunt: 1. Variando la velocidad del primotor. 2. Variando la corriente de excitación del generador mediante la variación de la resistencia de campo. Sin embargo, tradicionalmente se hace por el control de campo por resistencia (Rf), lo que hace variar arriba y abajo del voltaje del generador por variaciones en el flujo de la excitatriz. IV. Procedimiento PARTE I. Conexiones y funcionamiento básicos de un generador de CC. Generador de CC conexión Shunt. PARTE I. El Generador Shunt (Autoexcitado). 1. Implemente el sistema primotor generador que se muestra en la figura 1. Figura 1. Sistema de Generador Shunt. 2. La conexión eléctrica del generador se muestra en la figura 2.

3 Figura 2. Conexión Generador Shunt (generador autoexcitado). 3. Ajuste el Starter regulador de campo como carga resistiva aproximadamente al 10% de su valor de resistivo. 4. Cierre el interruptor para energizar el sistema. 5. Aplique voltaje Vdc al primotor ajustando la velocidad del sistema hasta 1800 rpm. 6. Anote los valores de voltaje generado, según el valor resistivo sugerido para cada caso, completando la tabla 1, y teniendo cuidado de no llegar al 0% ni al 100% del valor de la carga resistiva. Esto con el fin de evitar dejar un cortocircuito como carga eléctrica (0 ohmios). 7. Deberá medir el voltaje en la carga (Vc), y además, la corriente total. Nota: Nótese que el voltaje es proporcional a la velocidad del primotor; además, observe que a mayor resistencia de carga habrá una mayor caída de voltaje a la salida del generador. R % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% Vc (V) Itotal (Amp) Tabla 1. PARTE II. El Generador Excitación Independiente (Excitación Separada). 1. Sin desconectar el promotor, y sólo haciendo cambios en la parte de la generación, proceda a conectar el generador excitación separada, tal y como se muestra en la figura 3. Figura 3. Conexión Generador Excitación Independiente. 2. En este caso no se conectará carga eléctrica a la salida del generador. Las mediciones se harán en vacío en las terminales del generador. 3. Para un valor de If igual a la mitad del valor nominal (constante), determine la dependencia de Ea=Vt en función de la velocidad. Complete la tabla 2.

4 Velocidad (rpm) If (Amp) If= 1/2 Inominal Vt (V) Tabla Para un valor de velocidad igual a 1800 rpm (constante), determine la dependencia de Ea=Vt con respecto a la If de la máquina. Complete la tabla 3, esto para diez valores de corriente de campo If, de tal manera de no sobrepasar la corriente nominal de la máquina. If (Amp) Velocidad (Rpm) 2000 rpm Vt (V) Tabla Determine el efecto de operar la máquina en sentido de rotación horario como en sentido antihorario sin cambiar ninguna conexión del generador. 6. Desconecte todo y ordene su mesa de trabajo. V. Discusión de resultados 1. Explique cómo se comporta el voltaje a la salida del generador, a medida aumenta el valor de la resistencia de carga (tabla 1). 2. Dibuje la gráfica de Vt en función de la velocidad (tabla 2). Explique la tendencia de la gráfica. 3. Dibuje la gráfica de Vt en función de la corriente de campo (tabla 2). Explique la tendencia de la gráfica. 4. Explique las diferencias entre los dos tipos de generadores estudiados durante la práctica. VI. Investigación complementaria 1. Investigue 3 aplicaciones de generadores autoexcitados y 3 de excitación separada. 2. Investigue porqué un generador autoexcitado no se conecta a una fuente adicional de Vdc. 3. Investigue si el voltaje de salida de un generador de Vdc es completamente puro o si tiene rizado. Explique. 4. Mencione tres ventajas y desventajas entre los generadores estudiados. VII. Bibliografía Electric Machines. Second Edition. Charles I. Hubert. Prentice Hall, Máquinas Eléctricas. Quinta Edición. A. E. Fitzgerald/ Charles Kingsley, Jr. McGraw-Hill Fundamentos de Máquinas Eléctricas. Stephen Chapman. McGraw-Hill 1990.

5 VIII. Anexos