U.P.T.C. Área de formación básica profesional Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705-03

PRACTICA DE LABORATORIO 3GENERADOR CON EXCITACION EN DERIVACION

INTRODUCCION

La excitación en derivación o shunt es otra de las formas de excitación de las dinamos. La

dínamo conectada como generador en derivación es capaz de suministrar energía eléctrica a

tensión aproximadamente constante independientemente de la magnitud de la carga, pero

no tan constante como en el caso del generador con excitación independiente. Las

características en vacío y externa son las que revisten mayor interés para el generador con

excitación en derivación ya que el análisis de estas suministrará la información necesaria

para describir el funcionamiento de la máquina.

1. OBJETIVOS

Determinar la característica en vacío para el generador con excitación en derivación.

Determinar la característica externa para el generador con excitación en derivación.

2. GENERALIDADES

2.1 GENERADOR CON EXCITACIÓN EN DERIVACION O SHUNT

En el generador en derivación el devanado de campo está conectado a la línea de

alimentación de potencia en paralelo con el devanado de armadura, existiendo por tanto una

trayectoria independiente para el flujo de corriente a través de cada devanado.

207

U.P.T.C. Área de formación básica profesional Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705-03 Figura 1. Generador con excitación en derivación.

Para el cebado de la máquina se debe tener presente que la resistencia de excitación sea

menor que la resistencia crítica del circuito de excitación. , examinando la característica

en vacío, es importante que la recta corte la curva.

Figura 2. Característica en vacío, condiciones de cebado.

De la curva se tiene:

(Ec. 1)

(Ec. 2)

208

U.P.T.C. Área de formación básica profesional Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705-03 Luego si es menor que , las curvas de cebado resultarían imposibles, en el caso de un

cortocircuito la corriente fluirá por el circuito exterior mientras que por el circuito de

excitación pasará sólo una corriente muy pequeña y la recta no cortará la

característica en vacío. Lo anterior sugiere que el cebado se realiza perfectamente en

circuito abierto, siempre y cuando las conexiones y el sentido de rotación sean los

convenientes.

Para la puesta en marcha el interruptor general debe estar abierto y el regulador de tensión

debe tener intercaladas todas las resistencias. En estas condiciones se pone en marcha la

máquina motriz hasta que alcance su velocidad nominal, aumentando paulatinamente la

corriente excitación, reforzando el magnetismo remanente y cebando la máquina.

2.2 CAMPOS DE APLICACIÓN

Los generadores con excitación en derivación se recomiendan en casos los cuales no hay

cambios frecuentes y considerables de carga. Son particularmente adecuados para carga de

baterías de acumuladores a tensión constante.

Debido a su configuración los cortocircuitos no comprometen la máquina ya que se

desexcita automáticamente dejando de suministrar corriente.

2.3 PRECAUCIONES

Se deben seguir los requisitos de seguridad expuestos en la práctica de laboratorio 1.

Aunque el amperímetro del circuito de excitación puede suprimirse, resulta

conveniente instalarlo para comprobar si por alguna avería el generador absorbe una

corriente excitación distinta de la nominal.

2.4 AUTOEXAMEN

209

U.P.T.C. Área de formación básica profesional Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705-03

a. Deduzca la ecuación para el cálculo de la resistencia del reóstato de campo y calcule

el valor de la resistencia.

b. ¿Qué ventajas y desventajas presenta generador con excitación en derivación frente

al generador con excitación independiente?

c. ¿Qué le sucede al generador con excitación en derivación cuando su devanado de

campo se abre?

d. ¿Es importante que el generador con excitación en derivación esté en marcha para

ser excitado?

e. Enumere las causas por las cuales la tensión en los bornes disminuye cuando

aumenta la corriente suministrada por la máquina.

3. MATERIALES Y EQUIPOS

Tabla 1. Equipos.

Cantidad Elemento Observación1 Amperímetro 0-50 A D.C.1 Voltímetro 0-150 V D.C.1 Amperímetro 0-5 A D.C.1 Tacómetro

Tabla 2. Materiales.Cantidad Elemento Observación

1 Generador de CC 4 kW, 110/115 V,1800 rpm1 Motor trifásico 3 8 kVA, 220/380 V,1800 rpm, 60 Hz1 Reóstato de excitación1 Carga resistiva variable

4. PROCEDIMIENTO

210

U.P.T.C. Área de formación básica profesional Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705-03

4.1 CARACTERISTICA EN VACIO

1) Monte el circuito de la figura 3. Revise las conexiones.

2) Con el circuito de excitación abierto, ponga en marcha el conjunto y consigne el valor

de la fem generada en la tabla 3. Cierre del circuito excitación y aumente gradualmente

la corriente por medio del reóstato hasta que la fem generada supere en un 20 o 25% de

la tensión nominal.

3) Disminuya la corriente excitación y consigne para los mismos valores de del paso

anterior en la tabla 3.

4) Abra el circuito de excitación y consigne el valor de .

Figura 3. Circuito para la determinación de la característica en vacío.

4.2 CARACTERISTICA EXTERNA

1) Monte el circuito de la figura 4. Revise las conexiones.

211

U.P.T.C. Área de formación básica profesional Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705-03 2) Con la carga desconectada ponga en marcha el motor. A aumente la corriente excitación

hasta que la tensión en terminales sea igual a 110 voltios.

3) Mantenga la excitación en ese valor fijo por medio del reóstato. Aumente

progresivamente la carga y consigne los valores de , , y n’en la tabla 4.

Figura 4. Circuito para la determinación de la característica externa.

5. TOMA DE DATOS

Tabla 3 Característica en vacíon (rpm)=

Creciente Decreciente

212

U.P.T.C. Área de formación básica profesional Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705-03 Tabla 4 Característica externa

Velocidad nominal n (rpm)=n’ (rpm)

6. CARACTERISTICAS A OBTENER

1) Con los datos de las tablas 3 y 4 construya las características en vacío y externa.

2) Para la característica externa dibuje la curva de caída de tensión.

3) Halle el punto de funcionamiento.

4) Calcule la resistencia crítica .

7. CUESTIONARIO

1. A partir de la ubicación del punto de funcionamiento, diga si la máquina posee una

buena regulación.

2. El generador con excitación en derivación no trabaja nunca en vacío pues siempre

consume la corriente necesaria para la autoexcitación ¿para construir la característica

en vacío como se corrige el error? Corrija el error y construya correctamente la

característica en vacío

3. Compare la resistencia de excitación con la resistencia crítica .

4. ¿Cuándo se alcanza el valor máximo de la fem?

213

U.P.T.C. Área de formación básica profesional Facultad Seccional Duitama Máquinas eléctricas I Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020705-03

5. Con ayuda de sus resultados, diga si los generadores en derivación son o no

apropiados para regular bajas tensiones.

BIBLIOGRAFIA

CHAPMAN, Stephen J. Máquinas Eléctricas. 2 ed Mexico : McGraw-Hill,1993.

HERNANDEZ, Ramón. Prácticas de electricidad. Murcia, España. Universidad de

Murcia, secretariado de publicaciones. 1990.

HIGERA, Ricardo. PUERTO, Edgar Fernando. TRISTANCHO, William. Elaboración y

normalización de guías para la realización de prácticas de Ingeniería Electromecánica.

Duitama, 1988. 4v. Trabajo de grado (Ingeniero electromecánico). Universidad pedagógica

y tecnológica de Colombia. Facultad Seccional Duitama. Escuela de Ingeniería

Electromecánica.

KOSOW, Irving L. Maquinas eléctricas y transformadores. 2 ed. Mexico : Prentice Hall

Hispanoamericana, 1991. 704p.

MONTOYA V, José Lucinio. Guías de laboratorio de electricidad II. Pereira, Colombia :

Universidad tecnológica de Pereira, Facultad de Ingeniería eléctrica.1997.

SERRANO, Llamas Esteban. Prácticas de laboratorio de electricidad. Barcelona, España :

Universidad de León, 1994.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. Medidas eléctricas básicas (Técnicas de

medición eléctrica). Bogotá, Colombia : Universidad Nacional de Colombia, Facultad de

Ingeniería, 1998.

214