generadores dc

DEPARTAMENTO ENERGIA Y MECANICA

INGENIERIA MECATRONICA

TEMA:

CARACTERISTICAS DE LOS GENERADORES CD

FRENADO DE MOTORES CD

QUINTO NIVEL PARALELO A

INTEGRANTES DEL GRUPO:

Chimbo Cristian

Salazar Paul

Corrales Jaime

LATACUNGA ECUADOR

11 - 07 2014

ndice

1. Objetivos Generales: ............................................................................................................... 4

Practica de Generadores: ....................................................................................................... 4

Practica de Frenado de Motores: ........................................................................................... 4

2. Objetivos Especficos: ............................................................................................................. 4



3. Materiales de seguridad: ....................................................................................................... 4

4. Equipos Utilizados: ................................................................................................................. 4



5. Definicin y Caractersticas de los elementos del Tablero Principal. ................................. 6


Tabla 4 Definicin y Caractersticas de los equipos utilizados .................................................. 6


Tabla 5 Definicin y Caractersticas de los equipos utilizados .................................................. 7

6. Procedimiento: ......................................................................................................................... 7



7. Esquemas de Conexin: .......................................................................................................... 8


Conexin del Motor Asincrnico Trifsico. .......................................................................... 8

Conexin del Generador Shunt de excitacin independiente .............................................. 8

Conexin del Generador Shunt Autoexitado ........................................................................ 8

Conexin del Generador Serie ............................................................................................... 9

Conexin del Generador Compound Largo Normal ........................................................... 9

Conexin del Generador Compound Diferencial. ................................................................ 9

Practica de Frenado de Motores: ......................................................................................... 10

Diagrama de FRENO CON FRICCION ............................................................................. 10

FRENO-MOTOR SHUNT USANDO UN BANCO DE REESISTENCIAS .................... 10

8. Presentacin de Resultados: ................................................................................................. 10

Practica de Generadores: ..................................................................................................... 10

Generador Shunt de Excitacin Independiente. ................................................................. 10

Generador Shunt de Autoexitado. ....................................................................................... 11

Generador Serie .................................................................................................................... 11

Generador Compound Largo Normal ................................................................................. 11

Generador Compound Diferencial ...................................................................................... 11


Frenado del motor. ................................................................................................................ 12

9. Anlisis de Resultados: ......................................................................................................... 12



10. Conclusiones: ....................................................................................................................... 13



11. Recomendaciones: ............................................................................................................... 13

12. Consulta: .............................................................................................................................. 14

13. Bibliografa: ......................................................................................................................... 16

14. Anexos: ................................................................................................................................. 16



1. Objetivos Generales:

Practica de Generadores:

Utilizar los diferentes tipos de motores como generadores cd.

Conocer e identificar las caractersticas principales de los diferentes tipos de

generadores de corriente continua.

Determinar los parmetros de conexin de cada uno de los generadores cd.

Practica de Frenado de Motores:

Determinar los parmetros de frenado de un motor cd.

Establecer los diferentes tipos de frenado de un motor cd.

2. Objetivos Especficos:


Conectar un generador Shunt de excitacin independiente y determinar la curva

de magnetizacin.

Conectar un generador Shunt autoexitado y determinar la curva de magnetizacin.

Conectar un generador en Serie y establecer sus caractersticas principales.

Conectar un motor Compound normal y establecer sus caractersticas principales.

Conectar un motor Compound diferencial y establecer sus caractersticas

principales.


Realizar una comparacin de frenado de motor cd cuando se disipa la energa en

resistencia y cuando se disipa la energa en friccin.

3. Materiales de seguridad:

Guantes dielctricos.

Gafas de proteccin

Mandil.

4. Equipos Utilizados:


Tabla 1 Equipos utilizados en la prctica de generadores Caractersticas

Equipo Caracterstica

EXCITACIN-GENERADOR SINCRNICO

: 220 ~ : 220

VOLTIMETRO ANALOGICO 0 250 0 500

AMPERIMETRO ANALOGICO 0 0,5 0 2,5

VELOCIMETRO 0 2000 0 4000

Tabla 2 Placa de datos de los Motores

Motores Caracterstica

Motor Asincrnico Trifsico en

cortocircuito

Voltaje Nominal (V) Y 220

Carga mxima (A) 1,75 A

Potencia (KW) 0,3 KW

cos() 0,74 Velocidad max 11630/min

Generador Shunt

Voltaje Nominal (V) 220 V DC



Velocidad max 1380/min

Generador en Serie




Generador Compound




Velocidad max 1450/min

Nota: Todos los motores mencionados a excepcin del motor asincrnico trifsico se

los van a utilizar como generador.


Tabla 3 Equipos utilizados en la prctica de frenado de motores

Equipo Caracterstica

FUENTE Alimentacin: 120/208 V - 3~ - 15A 60 Hz Salidas CA: 80 Hz

VOLTIMETRO CA 0 100 V 0 250 V

CARGA RESITIVA 252 W 120V CA/CC

MOTOR/GENERADOR CC Como motor: 175 W 1800r/min 120 V 2,8 A Como Generador: 120W 1800r/min 120 V 1 A

5. Definicin y Caractersticas de los elementos del Tablero Principal.

Practica de Generadores: Tabla 4 Definicin y Caractersticas de los equipos utilizados

Elementos Definicin y Caractersticas

Generador sincrnico

Es un dispositivo que convierte la corriente alterna,

en una o varias corrientes continuas, que alimentan

los distintos circuitos del aparato electrnico al que

se conecta.

Voltmetro Analgico

Un voltmetro es un instrumento destinado a medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un

circuito.

Ampermetro Analgico

Instrumento destinado a medir la intensidad de la corriente elctrica que recorre una rama dada de un

circuito.

Estos requieren interrumpir la rama en un punto e intercalar el aparato, de modo que la corriente a

medir circule por el interior del mismo.

Velocmetro

Instrumento que mide el valor promedio de la rapidez del motor.

Motor Asincrnico

Trifsico en cortocircuito

Est formado por un rotor, que puede ser de dos tipos: jaula de ardilla o bobinado, y un estator en el que se encuentran

las bobinas inductoras.

Estas bobinas son trifsicas y estn desfasadas entre si 120

Motor shunt

El bobinado de excitacin tiene miles de espiras y su resistencia es alta.

Resistencia del bobinado de armadura es bien baja.

Flujo del motor shunt es constante

Motor Serie

Bobinado de campo tiene pocas espiras, conductor grueso y baja resistencia

Necesariamente tiene que arrancar con carga

El flujo del motor serie es variable depende de Is.

Motor Compound El bobinado de excitacin es originada por dos bobinados

inductores independientes; uno dispuesto en serie con el

bobinado inducido y otro conectado en derivacin con el

circuito formado por los bobinados: inducido, inductor

serie e inductor auxiliar.

Posee las caractersticas del motor shunt, y serie.


Tabla 5 Definicin y Caractersticas de los equipos utilizados

Equipos Definicin y Caractersticas

Fuente de alimentacin c.a

y c.c

Es un dispositivo que convierte la corriente alterna,

en una o varias corrientes continuas, que alimentan

los distintos circuitos del aparato electrnico al que

se conecta.

Voltmetro analgico C.A

Un voltmetro es un instrumento destinado a medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un

circuito.

Carga Resistiva Compuesta por un nmero determinado de resistencias las cuales pueden conectarse en serie y

paralelo.

Motor/Generador CC

Motor: Son mquinas que producen energa mecnica por

transformacin de energa elctrica

Generador: Son mquinas que producen energa elctrica

por transformacin de energa mecnica

6. Procedimiento:


El procedimiento es el mismo para los tres generadores.

Analizar la placa de datos del motor

Realizar el esquema de conexin

Conectar el circuito

Aplicar el voltaje nominal

Aplicar valores inferiores a la corriente nominal para poder obtener la grfica.

Tomar datos de las mediciones.

Des energizar el sistema y desconectar el circuito


Conectar el motor/generador segn el esquema de conexin.

Alimentar con voltaje cc nominal.

Realizar el frenado del motor primero disipada la energa por friccin y tomar el

tiempo que se demora en frenar completamente.

Realizar el frenado del motor aadiendo una rueda de inercia.

Realizar el frenado disipando la energa en una resistencia.

Establecer comparaciones de los tiempos que se demora en frenar en cada tipo

de frenado de motor.

7. Esquemas de Conexin:


Conexin del Motor Asincrnico Trifsico.

Ilustracin 1 Conexion del Motor Asincronico

Conexin del Generador Shunt de excitacin independiente

Ilustracin 2 Conexin del Generador Shunt de excitacin Independiente

Conexin del Generador Shunt Autoexitado

Ilustracin 3 Conexion del Generador Shunt autoexitado

Conexin del Generador Serie

Ilustracin 4 Conexion del Generador Serie

Conexin del Generador Compound Largo Normal

Ilustracin 5 Conexion del Generador Compound largo normal

Conexin del Generador Compound Diferencial.

Ilustracin 6 Conexion del Generador Compound diferencial


Diagrama de FRENO CON FRICCION

Ilustracin 7 Diagrama de freno con friccin

FRENO-MOTOR SHUNT USANDO UN BANCO DE REESISTENCIAS

Ilustracin 8 Diagrama de frenado del motor shunt utilizando usando banco de resistencias

8. Presentacin de Resultados:


Generador Shunt de Excitacin Independiente. Tabla 6 Datos obtenidos en la prueba de motor Shunt

Voltaje de

Excitacin (V)

Voltaje

Generado (V)

Corriente de

campo If (A)

Velocmetro

(r.p.m)

20 105 0,002 1800

50 180 0,005 1800

80 190 0,007 1800

100 195 0,008 1800

120 200 0,009 1800

140 200,5 0,01 1800

180 201,5 0,1 1800

200 202 0,11 1800

208 202.1 0,13 1800

Ilustracin 9 Curva de Magnetizacin del generador Shunt de excitacin Independiente

Generador Shunt de Autoexitado. Tabla 7 Datos obtenidos del generador shunt autoexitado

Voltaje

Generado (V)

Corriente de

campo If (A)

Velocmetro

(r.p.m)

195 0,011 1800

Generador Serie Tabla 8 Datos obtenidos del generador Serie

Voltaje

Generado (V) Resistencia(K) Velocmetro

(r.p.m)

3,3 50 1650

Generador Compound Largo Normal Tabla 9 Datos obtenidos del generador Serie

Voltaje

Generado (V)

180

Generador Compound Diferencial Tabla 10 Datos obtenidos del generador Serie

Voltaje

Generado (V)

184

0

50

100

150

200

250

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14

Vo

ltaj

e G

en

era

do

Vg

Corriente de Campo If

Curva de Magnetizacion


Frenado del motor. Tabla 11 Datos obtenidos del frenado de motores

Tipo de frenado del motor Tiempo

Frenado por friccin 1min 7 s

Frenado utilizando

resistencias

27 s

9. Anlisis de Resultados:


Anlisis Cualitativo:

El voltaje que se generado (Vg) en el generador shunt de excitacin independiente se

satura y permanece constante debido a que Vg est en funcin del flujo shunt.

En el caso del generador shut autoexitado no genera cuando trabaja en la zona lineal de

la curva de magnetizacin.

En el generador compound largo nos genera menor Vg que en el compound diferencial,

debido a que el compound diferencial est generando a una velocidad mayor a la del

compound normal, esto permite que el generador compound diferencial genere mayor Vg

que el compound normal.

Anlisis Cuantitativo

Vg se satura a un voltaje de 202 V, permaneciendo constante a pesar de incrementar la

corriente de campo.

El voltaje que se genera en el generador Shunt autoexitado es de 195V.

Al cerrar el circuito en el generador serie con una resistencia de 50 K se obtuvo un Voltaje generado relativamente bajo de Vg=3,3 V.

El generador compound diferencial est generando a una velocidad mayor que el

compound normal ocasionando que Vg=184V del generador compound diferencial sea

mayor a Vg=180 V del generador compound normal.


Anlisis Cualitativo:

Para el frebado del motro shunt de exitacion independiente, se puede apreciar que el

tiempo del frenado disipando la energa en resistencia es considerablemente menor al

frenado por rozamiento.

Anlisis Cuantitativo

El tiempo del frenado disipada la energa en resistencias es de 27 s, mientras que el

frenado por friccion e inercia del motor es de 1 min 7 seg.

10. Conclusiones:


Los generadores son mquinas elctricas que tiene la capacidad de generar un

voltaje de acuerdo a sus condiciones fsicas de modo, que presentan caractersticas

particulares que son diferentes en cada tipo de generador.

El generador en serie tiene el inconveniente de no excitarse al trabajar en vaco.

As mismo se muestra muy inestable por aumentar la tensin, ya que al arrancar

al vaco se tiene una corriente de 45mA, y mientras la tensin suele tener valores

fluctuantes.

En el Generador en serie si se aumenta la carga sobre el generador, entonces la

corriente de la carga tambin aumenta, esto tiende a causar una cada de tensin

en los terminales por esta razn los valores de voltaje se encuentran dispersos.

Un generador compound diferencial tiene la caracterstica de mantener la

corriente nominal, de funcionamiento de modo que incluso en cortocircuito el ste

generador no dispara la corriente permanece estable de ah su aplicacin en

soldadura.

El generador shunt posee un mayor valor de voltaje al inicio de la prueba de 160V,

al vaco y progresivamente tiende a disminuir el valor de voltaje a medida que se

incrementa la carga aplicada.

El generador compound (igual que suceda con el generador de excitacin

independiente), no puede funcionar en cortocircuito porque entonces, la corriente

tiende a aumentar su valor de manera considerable y esto ocasiona poner en

peligro el generador.


Todo motor puede frenarse usando un banco de resistencias de ste modo la

energa se puede disipar ms rpidamente en forma de calor y el motor puede

deternerse en menor tiempo.

Un motor de cc funciona como generador inmediatamente al momento que el rotor

contina con inercia, siempre que exista un campo magntico presente para que

que se induzca voltaje en los terminales.

11. Recomendaciones:

Verificar los datos de placa de los equipos antes de realizar cualquier actividad. Verificar si los equipos estn funcionando correctamente para evitar falsos

resultados. Utilizar los materiales de proteccin, para evitar accidentes por contacto de

corriente.

Tener en cuenta las caractersticas de cada uno de los generadores, para comparar

los resultados obtenidos.

12. Consulta:

Consulta # 1

Cmo se llama el frenado de un motor cuando se disipa la energa almacenando en una

batera?

FRENADO REGENERATIVO.

Muchos tipos de motores elctricos pueden funcionar como generadores. As pues pueden

transformar la energa mecnica que ellos mismos han generado, retenida por la inercia,

de nuevo en energa elctrica o en calor para frenarlos.

El trmino regenerativo implica que la energa retorna a la fuente de alimentacin.

Este frenado nace naturalmente del frenado dinmico puesto que parece muy lgico no

desaprovechar o disipar la energa de rotacin de un motor.

La velocidad del motor aumentara y la tensin generada tendr que superar la de la lnea

considerablemente.

Mediante la utilizacin de este frenado, la potencia devuelta a la lnea puede emplearse

para otros motores, dispositivos o equipos maniobrados por la barra colectora.

En este frenado no es necesario desconectar el motor de la red.

El freno regenerativo, por medio del cual se devuelve a la fuente la energa obtenida del

frenado, que puede ser reutilizada por otras cargas conectadas a la misma red.

Lo dicho se refiere a los motores de DC, aunque los de AC tambin pueden regenerar

energa aunque con ciertas limitaciones.

Consulta # 2

Cmo se llama el frenado de un motor cuando se disipa la energa en resistencias?

FRENADO REOSTTICO.

La energa elctrica producida por los motores es disipada en forma de calor por medio

de un banco de resistencias.

Para este tipo de frenado es necesario el uso de ventiladores grandes para enfriar las

resistencias y evitar daos.

Hoy en da los sistemas modernos tienen monitoreo de la temperatura, de tal forma que

si la temperatura del banco de resistencias alcanza valores excesivos es desconectado y

vuelve a funcionar el sistema de frenos solos

Los vehculos elctricos como los trenes elctricos y los tranvas lo han utilizado desde

siempre. En el momento de frenar, se derivaba la corriente que se generaba sobre unas

resistencias elctricas (restatos) regulables que lo disipaban en forma de calor (freno

reosttico).

Conclusiones

Hoy en da dichos motores se emplean asociados a reguladores de velocidad electrnicos,

que cambian la frecuencia y la tensin que se les aplica permitiendo la regulacin de la

velocidad.

Estos mismos equipos en algunos diseos, permiten la regeneracin hasta llegar al paro.

Para tener ms informacin, teclea en el buscador: "freno elctrico" o "freno

regenerativo", "freno hipersincrnico" o frases similares.

Consulta # 3

Cmo se determina la zona neutra en una maquina real?

Los pasos a seguir son:

1. Verificar que las escobillas estn perfectamente asentadas, es decir que la superficie del

carbn asiente completamente sobre el conmutador del motor y que no queden espacios,

ya que esto genera chispas,

2. Verificar que las muelle de las escobillas presionen correctamente las mismas.

3. Para verificar la zona neutra del motor o ngulo de las escobillas con respecto al campo

magntico se recomienda aplicar un voltaje en Corriente Alterna a las bobinas de campo,

y con un multmetro conectado en las puntas de la armadura en una escala de voltaje de

CA, tienes que girar el soporte que sujeta las escobillas, generalmente es un disco sujetado

con tornillos a la tapa trasera del motor,

4. Primero realiza una marca de la posicin original en la que estaba colocado para que sirva

de referencia, se debe de notar que al ir girando este soporte hacia adelante o hacia atras

la lectura en el multmetro aumenta o disminuye, tienes que fijar el soporte en el punto

donde el voltaje sea menor.

5. El voltaje en alterna que le apliques a las bobinas de campo tiene que ser igual o menor

al valor que indica la placa de datos del motor,

Condiciones:

Si el motor es de campo permanente (imanes) tienes que utilizar un multmetro de

preferencia analgico en la escala de ohm y girando el soporte de las escobillas lo fijaras

en donde la lectura del multmetro te marque mayor resistencia de preferencia resistencia

infinita. ya que la armadura en su zona neutra se comporta como un capacitor.

Un motor que no est ajustado en su zona neutra consume una corriente excesiva y baja

el torque del motor, por lo que se recomienda que: una vez ajustado, tienes que probarlo

con carga y medir la corriente, esta no debe rebasar los amperajes anotados en la placa de

datos, debe tener la fuerza suficiente para hacer su trabajo, as como llegar a las

revoluciones mximas de placa cuando este alimentado tambin al voltaje nominal de

armadura y no deber generar chispas visibles en el conmutador de mas de tres

milmetros.

13. Bibliografa:

J, R.-G. (2012). MANTENIMIETO PREVENTIVO ESCOBILLAS. MANTENIMEINTO Y

GUIA DE MOTORES ELECTRICOS, 34-36.

Irving L Kosow Phd. Maquinas Elctricas y Transformadores. Segunda Edicin. Impreso en

Mxico, recuperado el 01 de Mayo del 2014.

Folleto de Maquinas Elctricas. Generadores CD

14. Anexos:


Ilustracin 10 Voltmetro Analgico Ilustracin 11 Amperimetro Analogico

Ilustracin 12 Velocmetro Ilustracin 13 Generador sincrnico

Ilustracin 14 Medidor de Torque Ilustracin 15 Fuente de alimentacin trifsica

Ilustracin 16 Generador DC Shunt Ilustracin 17 Generador CD en Serie

Ilustracin 18 Motor CD Asincronico Trifasico Ilustracin 19 Generador CD Compound


Ilustracin 20 Fuente de Alimentacin Ilustracin 21 Voltmetro Analgico CA

Ilustracin 22 Fuente de Alimentacin Ilustracin 23 Voltmetro Analgico CA

generadores dc

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