prácticas de máquinas eléctricas de corriente continua(2)

8/4/2019 prcticas de mquinas elctricas de corriente continua(2)

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PRACTICAS DE MAQUINAS ELECTRICAS IVDE CD

1. INTRODUCCIN Y PARTES PRINCIPALES.

2. GENERADOR CON EXCITACIN INDEPENDIENTE.

3. GENERADOR EN DERIVACIN CC CON AUTOEXCITACION

4. GENERADOR COMPUESTO CC

5. GENERADOR SERIE DE CD

6. MOTOR DE CD

7. MOTOR DE CD EN DERIVACIN

8. MOTOR DE CD COMPUESTO

9. MOTOR DE CD COMPUESTO ACUMULATIVO Y DIFERENCIAL.


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PARTES DEL GENERADOR

1. Carcaza van alojados los ncleos.2. Tapas posterior y anterior, escobillas y portaescobillas.3. Devanado serie, shunt (derivacin)

4. Devanado compuesto en el mismo ncleo va sobrepuesto eldevanado en serie.5. Devanado en conmutacin o interpolo de pocas vueltas.6. Armadura o rotor devanado (inducido) ranuras del ncleo,

conmutador o colector, el conjunto de delgas o segmentos.

Los devanados de armadura pueden ser de: un circuito o dos ytres circuitos, el nmero de vueltas va de acuerdo a la potencia, voltajey corriente consumida.

El nmero de ranuras y el devanado debe ser el mismo con elnmero de delgas: el devanado puede conectarse a las delgas enconexin serie, paralelas o imbricados puede ser progresivo o regresivo.

Conductores que se emplean para los devanados de las diferentesaplicaciones de un generador o motor de CC.

1. Diseo redondo, cuadrado o rectangular.- Aluminio, Cobre en algunoscursos se usan conductores de Ferroniquelina o aleacin de Plata yNquel.


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EL GENERADOR CON EXCITACININDEPENDIENTE

Experimento 10

OBJETIVOS

1) Estudiar las propiedades del generador de CC en derivacin conexcitacin independiente, en condiciones de vacio y plena carga

2) Obtener la curva de saturacin del generador3) Obtener la curva de tensin de armadura en funcin de la

intensidad de corriente de armadura del generador.

RESUMEN TEORICO

Una mquina de CC puede funcionar ya sea como motor o comogenerador. El motor convierte la potencia elctrica en potenciamecnica en tanto que el generador transforma la potencia mecnica enelctrica por lo tanto el generador debe ser impulsado mecnicamente afin de que produzca electricidad.

Puesto que el campo es un electroimn, una intensidad decorriente debe fluir a travs de el para producir un campo magntico,esta intensidad de corriente se conoce como intensidad de corriente deexcitacin y se puede suministrar al devanado del campo en dos formas:puede provenir de una fuente externa independiente de CC en cuyo

caso el generador se clasifica como generador con excitacinindependiente, o bien puede provenir de la propia salida del generadoren cuyo caso se denomina generador con autoexcitacin.

Suponga que el campo en derivacin se excita por medio de unacorriente directa. Establecindose as un flujo magntico en elgenerador. Si se aplica un esfuerzo mecnico al eje, el rotor (o mascorrectamente, la armadura) girara y las bobinas de la armaduracortaran el flujo magntico inducindose en ellas una tensin. Estatensin es de CA y para obtener la CC del generador se deber utilizarun rectificador. Con este fin se utiliza el conmutador y las escobillas.

La tensin inducida en las bobinas (y por lo tanto, la tensin de CCen las escobillas) depende exclusivamente de dos cosas, la velocidad derotacin y la intensidad del campo magntico. Si la velocidad se duplicala tensin se duplicar tambin. Si la intensidad del campo seincrementa en un 20 %, la tensin se incrementa en la mismaproporcin.


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Aunque una excitacin independiente requiere una fuente dealimentacin de CC tambin independiente, es util en los casos en queel generador deba responder rapidamente y con precisin a una fuentede control externo o bien cuando la tensin de salida deba variar en unrango amplio.

Si no se tiene una carga elctrica conectada al generador no fluircorriente, solo habr tensin en la salida, en cambio, si se conecta unaresistencia de carga a la salida, la corriente fluye y el generadorcomenzar a proporcionar potencia elctrica a la carga.

Entonces la maquina que impulsa el generador debe proporcionaruna potencia mecnica adicional, debido a ello con frecuencia seobserva un incremento en el ruido y la vibracin de motor y delgenerador junto con una cada en la velocidad.

PARTES Y EQUIPO REQUERIDOFuente de alimentacin FA-5002Instrumentos de medicin MI-5015Ampermetros de CA MI-5014Generador/Motor de CC ME-5003Generador/MotorSincrono

ME-5010

Resistencias MC-5020Cables de conexin WIR-5029Banda BD-5030

PROCEDIMIENTOS

CARACTERSTICAS EN VACIO

1) Como se requiere una velocidad de funcionamiento, se usar elmotor sincrono para impulsar mecnicamente al generador deCC. Conecta el circuito que se ilustra en la figura 10-1,utilizando la fuente de alimentacin, medicin de CA y motorsincrono.


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No aplique potencia por ahora.


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2) Las terminales A, B y C de la fuente de alimentacinproporcionan la potencia trifsica fija a los tres devanados delestator, las terminales (+) y (-) de la fuente de alimentacinproporcionan la potencia fija de CC para el devanado del rotor.Ajuste la perilla de control del reostato a la posicin apropiada

para una excitacin normal.3) Conecte el circuito que aparece en la figura 10-2.

Generador/Motor y de medicin de CC.a) Conecte el campo en derivacin del generador,

terminales (5) y (6) a la salida variable de CC de la fuentede alimentacin. Terminales (+) y (-) en tanto que elmedidor de 500 mA, se conecta en serie con el cablepositivo.

b) Conecte el medidor de 200 VCC a la salida del generador(terminales 1 y 2 de la armadura)

c) Acople el motor sincrono y el generador de CC por mediode la banda.d) Cerciorese de que las escobillas estn en la posicin

neutra.e) Pidale al instructor o al maestro que revise su circuito.

4)

a) Conecte la fuente de alimentacin. El motorb) Haga variar la intensidad de corriente de campo enderivacin IF, haciendo girar la perilla de control detensin de la fuente de alimentacin. Observe el efectoen la salida del generador (Tensin de armadura VAsegn lo indica el medidor de 200 VCC).c) Mida y anote en la tabla 10-1 la tensin de armaduraVA para cada una de las intensidades de corrientes decampo que aparecen en ella.d)Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente dealimentacin.


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e)Puede explicar porque se tiene una tensin dearmadura a pesar de que la intensidad de corriente decampo sea cero?

IF(miliamperes)

VA (voltios)

0 14.350 76.2100 113.7

150 93.9200 124.3250 105.4300 122.3350 111400 124.5

5) Invierta la polaridad del campo en derivacin intercambiando loscables a las terminales 5 y 6 del generador de CC

a) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste laintensidad de corriente de campo IF a 300 mA CC

b)Se invirti la tensin de armadura? Sic) Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente dealimentacin

6) Intercambie los cables de medidor de 200 VCCa) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste laintensidad de corriente de campo IF a 300 mA CCb)Mida y anote la tensin de armadura

VA = 90.8 VCCc) Tiene aproximadamente el mismo valor la tensin dearmadura y el que se obtuvo en el procedimiento (4) (auna IF a 300 mA CC) excepto que sus polaridades soninversas?

Nod)Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente dealimentacin


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7) Invierta la rotacin del motor propulsor intercambiando dos delas conexiones del estator (terminales 1, 2 o 3) que van al motorsincrono

a)Conecte la fuente de alimentacin y ajuste laintensidad de corriente de campo a 300 mA CC

b)Se invirti la polaridad de la tensin de armadura?Arrojo un voltaje de 53.1 volts , se redujo el voltajec) Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente dealimentacin

8) Intercambie los cables del medidor de 200 VCCa) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste laintensidad de corriente de campo IF a 300 mA CCb)Mida y anote la tensin de armadura

VA = 53.5 VCCc) Tienen aproximadamente el mismo valor la tensin de

armadura y el del procedimiento (4) (a una IF de 300 mACC) excepto que sus polaridades son inversas? Sid)Reduzca la tensin a cero y desconecte la fuente dealimentacin.

CARACTERSTICAS DE CARGA

9) Conecte el circuito que se ilustra en la figura 10-3 utilizando laresistencia. Coloque los interruptores de resistencia de tal modoque la resistencia total de carga sea 120 ohmios (consulte latabla 1 que aparece al principio del manual)

10) Conecte la fuente de alimentacin. El motor sincrono debecomenzar a girar.

a)Ajuste la corriente de campo de derivacin IF hastaque el generador proporcione una tensin de salida de120 VCC. El ampermetro IA debe indicar 1 amperio CC


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b) Anote la intensidad de corriente del campo enderivacin IFIF = mAEsta en la IF nominal a la potencia nominal de salida (120V * 1 A = 120 W) del generador de CC.

11) Ajuste la resistencia de carga tantas veces como se requieranpara obtener cada uno de los valores que aparecen en la tabla10-2, en tanto que mantenga el valor nominal IF que encontr enel procedimiento (10)

a) Mida y anote VA e IA para cada uno de los valores deresistencia indicados en la tabla.

Nota: aunque el valor nominal de la intensidad de corriente de salida del

generador es 1 ACD puede cargarse hasta 1.5 ACC (50% de sobrecarga) sin

daarlo.

RL(Ohmios

)

IA(amperios

)

VA(voltios)

POTENCIA

(vatios) 120

660 0.18 116.9 21.04330 0.56 113.8 63.728264 0.44 112.2 49.368165 0.68 107.8 73.304120 0.91 103.3 94.003


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101.53 1.05 100.5 105.52582.5 1.24 96.2 119.28873.3 1.35 93.5 126.225

TABLA 10-2

12) Con la resistencia de carga ajustada a una intensidad decorriente de salida 1 A de 1.5 A, conecte y desconecte laintensidad de corriente de campo IF mediante el cable deconexin de la terminal 6 del generador de CC.

a) Nota que el motor propulsor funciona con mayordificultad cuando el generador entrega potencia a lacarga? Sb)reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente dealimentacin

13) calcule y anote la potencia para cada uno de los valores

indicados en la tabla 10-2.

14) Conecte en cortocircuito total la armadura (Terminales 1 y 2)a) Verifique la posicin de la perilla del control de tensinen la fuente de alimentacin. Debe ser tal que seobtenga una intensidad de corriente de campo igual acero.b)Conecte la fuente de alimentacinc) Incremente gradualmente la intensidad de corriente decampo IF hasta que el motor se pare. Advertencia no dejeel motor en esta condicin durante mas de dos segundos

d)Cul es el valor de la intensidad de corriente dfecampo en derivacin IF que se requiere para parar elmotor?IF = mAe) Desconecte la fuente de alimentacin.

Nota: con un corto circuito en la armadura, la corriente en este aumentamucho, lo cual produce un efecto de frenado tan fuerte que se parara elmotor.

PRUEBA

1. Indique dos formas en que se puede cambiar la polaridad de salidade un generador de CC en derivacin.

2. Si un generador de CC suministra 180 W a una craga. Cul es elvalor mnimo de los HP necesarios para impulsar este generador(suponiendo una eficiencia del 100%)?


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3. En la grafica de la figura 10-4 dibuje la curva caracterstica de VAen funcin de IF del generador de CC en derivacin. Utilice los datosde la tabla 10-1 observe que la caracterstica se dobla al aumentarla intensidad de corriente de campo Puede explicar porque sucedeesto?

14.3

76.2

113.7

93.9

124.3

105.4

122.3

111

124.5

0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200 250 300 350 400

IF (mA)

VA(

Voltios)

Fig. 10-4

4. En la figura 10-5 trace la grafica de la caracterstica de carga VA en funcin de IA use

los datos obtenidos en la tabla 10-2

116.9113.8 112.2

107.8103.3

100.596.2 93.5

0

20

40

60

80

100

120

140

0.18 0.56 0.44 0.68 0.91 1.05 1.24 1.35

IA (Amperios)

VA(

Voltios

Fig 10-5


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EL GENERADOR EN DERIVACIN DE CC CONAUTOEXCITACIN

Experimento 11

OBJETIVOS

1. Estudiar las propiedades del generador de CD en derivacin conautoexcitacin en condiciones de vaco y plena carga.

2. Aprender como se conecta el generador autoexcitable.3. Obtener la curva de tensin de armadura en funcin de la

intensidad de corriente de armadura del generador.

RESUMEN TEORICO

El generador con excitacin independiente tiene muchasaplicaciones, sin embargo posee la desventaja de que se requiere unafuente de alimentacin independiente de corriente directa, para excitarel campo en derivacin esto es costoso y en ocasiones inconveniente,por lo que el generador de CD autoexcitable es a menudo masapropiado.

En un generador con autoexcitacin, el devanado de campo seconecta a la salida del generador, se le puede conectar directamente ala salida, en serie con esta o bien, usando una combinacin de ambasconexiones. La forma en que el campo se conecte (derivacin serie,

compuesta) determina muchas de las caractersticas del generador.

Todos los generadores antes citados tienen la misma construccin,la autoexcitacin es posible debido al magnetismo remanente de laspartes de los polos del estator. Cuando gira la armadura se induce unapequea tensin en sus devanados, cuando el devanado de campo seconecta en paralelo( en derivacin) con la armadura, se tendr el flujode una pequea intensidad de corriente de campo. Si esta pequeaintensidad de corriente de campo fluye en sentido adecuado, elmagnetismo remanente se refuerza, lo cual aumenta mas todava unatensin de armadura y por lo tanto, se produce un rpido aumento de

tensin.

Si la intensidad de corriente de campo no fluye en el sentidoadecuado, el magnetismo remanente se reduce y no se generartensin, en este caso, la situacin se corrige intercambiandosimplemente las terminales del campo en derivacin.


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PARTES Y EQUIPO REQUERIDO

Fuente de alimentacin FA-5002Instrumentos de medicin MI-5015Ampermetros de CA MI-5014Generador/Motor de CC ME-5003

Generador/MotorSincrono

ME-5010


PROCEDIMIENTOS

1. El motor sincrono es el adecuado para impulsar el generador deCD debido a su velocidad constante de operacin, conecte elcircuito que aparece en la figura 11-1 usando la fuente dealimentacin, medicin de CD y motor sincrono. No apliquepotencia por ahora.


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2. Las terminales A, B y C de la fuente de alimentacin proporcionanla potencia trifsica fija para los devanados del estator. Lasterminales (+) y (-) de la fuente de alimentacin producen lapotencia fija de CD para el devanado del rotor.

Ajuste la perilla de control del reostato a su posicin correcta parauna excitacin normal.

3. conecte el circuito de la figura 11-2 usando el generador/motor deCD. Medicin de CD y resistencia.

a) Acople el motor sincrono y el generador de CD por medio dela banda.

b) Haga girar la perilla de control del reostato de campo delgenerador de CD en el sentido de las manecillas del relojhasta la posicin correcta para obtener una resistenciaminima.

c) Asegurese de que las escobillas estn en la posicin neutra.d) Coloque los interruptores de resistencia para obtener lacondicin de vacio (todos los interruptores abiertos)

4. Conecte la fuente de alimentacin. El motor sincrono debecomenzar a girar.

a) Observe si la tensin VA se incrementa.b) Si no, desconecte la fuente de alimentacin eintercambie los cables del campo en derivacin, en las

terminales 5 y 6.c) Mida la tensin de armadura con el circuito abierto.VA = VCD.

5.Haga girar el reostato de campo y observe que pasa con latensin de armadura VA.Varia? Explique porque:


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6.Coloque los interruptores de resistencia, en tal forma que laresistencia total de carga sea de 120 ohmios, ajuste el reostato decampo hasta que el generador de una tensin de salida de 120VCD. El ampermetro IA debe indicar 1 ACD.

a) Este es el ajuste correcto del control del reostato de campo

para la potencia nominal de salida (120 x 1 A = 120 W) delgenerador de CD. No toque el control del reostato de campodurante el resto del experimento.

7. Ajuste la resistencia de carga las veces que se requieran paraobtener cada uno de los valores anotados en la tabla 11-1

a) Mida y anote VA e IA para cada valor deresistencia que aparece en la tabla.Nota: aunque el valor nominal de la intensidad de corrientede salida del generador es 1 ACD se puede cargar hasta 1.5ACD (50% de sobrecarga) sin daarlo.

b) Desconecte la fuente de alimentacin.c) Calcule y anote la potencia correspondiente a cadaresistencia indicada en la tabla 11-1

8. Invierta la rotacin del motor propulsorintercambiando dos de los tres cables de conexin del estator(terminales A, B o C) que van al motor sincrono.

a) Elimine la carga del generadorabriendo todos los interruptores de resistencia

b) Conecte la fuente de alimentacin.c) Aumento la tensin del generador? Explique porque

d) desconecte la fuente de alimentacin.

R+(Ohmios

)

IA(amperios

)

EA(voltios)

POTENCIA

(vatios) 127

660 0.19 123.2 23.408330 0.37 118.6 43.882

188.57 0.62 111.7 69.254146.66 0.78 107.5 83.85

120 0.91 103.4 94.094101.53 1.04 99.6 103.9882.5 1.21 94 113.7473.3 1.31 90.6 118.686

TABLA 11-1


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Dibuje la curva de regulacin de tensin VA en funcin de IA. En lagrafica que aparece en la figura 11-3.

0.190.37

0.62 0.780.91 1.04

1.21 1.31

0

20

40

60

80

100

120

140

0.19 0.37 0.62 0.78 0.91 1.04 1.21 1.31

IA (Amperios)

VA(Voltios)


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EL GENERADOR COMPUESTO DE CD

Experimento 12

OBJETIVOS

1. Estudiar las propiedades de los generadores compuestos de CD encondiciones de vacio y plena carga.

2. Aprender como se conectan los generadores compuesto ydiferencial compuesto.

3. Obtener las curvas de tensin de armadura en funcin de laintensidad de corriente de armadura, en ambos tiposdegeneradores.

RESUMEN TEORICO.

Los generadores en derivacin autoexcitables tienen la desventajade que las variaciones en su intensidad de corriente de carga, al pasarde la condicin de vaco a la plena carga, tambin hacen variar sutensin de salida. El elevado valor de su regulacin de tensin se debe atres factores:

a) La intensidad del campo magntico disminuye al caer latensin de armadura, lo que reduce mas todava la intensidadde dicho campo y esto, a su vez reduce tensin de armadura,etc.

b) La cada de tensin en la armadura (cada R I2 en la armadura)

al pasar de vaci a plena carga.c) La velocidad de operacin del motor propulsor puededisminuir con la carga. (esto se refiere en particular a lasmquinas de combustin interna en los motores de induccin)

Los dos devanados de campo (en derivacin y en serie) de losgeneradores compuestos, se conectan de tal manera que sus camposmagnticos se refuerzan entre si. As pues, cuando aumenta la corrientede carga, disminuye la intensidad de corriente que pasa por el devanadode campo en derivacin y por lo tanto se reduce la intensidad de campomagntico. No obstante, si se hace pasar por el devanado del campo

serie la intensidad de corriente de carga que tenga el mismoincremento, entonces aumentar la intensidad del campo magntico. Sise tiene el numero apropiado de vueltas en el devanado serie, elincremento obtenido en la intensidad magntica compensar lareduccin producida por el devanado en derivacin, la intensidad delcampo magntico resultante permanecer casi invariable y se tendr uncambio muy pequeo en la tensin de salida cuando la carga varia aplena carga.


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Fuente de alimentacin FA-5002

Instrumentos de medicin MI-5015Ampermetros de CA MI-5014Generador/Motor de CC ME-5003Generador/MotorSincrono

ME-5010


Fig. 12-1

PROCEDIMIENTOS

1. Se usara el motor sincrono para impulsar mecnicamente algenerador de CD debido a su velocidad constante defuncionamiento. Conecte el circuito ilustrado en la figura 12-1,


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utilizando la fuente de alimentacin, medicin de CA y motorsincrono.

2. Las terminales A, B y C de la fuente de alimentacin proporcionanla potencia trifsica fija para los tres devanados del estator. Lasterminales (+) y (-) de la fuente de alimentacin proporcionan la

potencia fija en CD para el devanado del rotor. Ajuste la perilla decontrol del reostato a la posicin apropiada para una excitacinnormal.

3. Conecte el circuito de la figura 12-2, utilizando el generador/motorde CD, medicin de CD y resistencias.

a) Acople el motor sincrono y el motor de CD por medio de labanda.

b) Haga girar la perilla de control del reostato de campo delgenerador de CD en el sentido de las manecillas del reloj,hasta la posicin correcta para obtener una resistenciamnima.

Cercirese de que las escobillas estn en la posicin neutra.c) Coloque los interruptores de resistencia en la condicin de

vaci

4. Conecte la fuente de alimentacin. El motor sincronodebe comenzar a girar.

a) Observe si aumenta la tensin VA No

b) Si no es as, desconecte la fuente de energa eintercambie dos de los tres cables de conexin del estatorque van al motor sincrono.c) Mida la tensin de armadura de circuito abierto.

VA = 55.6 VCD

5. Haga variar el reostato de campo y observe latensin de armadura Varia? Explique por que:


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6. Ajuste el reostato de campo a una tensin de salidaVA de 120 VCD para condicin de vaci.No toque la perilla de control de reostato de campo en lo que

queda de este experiemento.Ajuste la resistencia de carga las veces que se requieran paraobtener cada uno de los valores que aparecen en la tabla 12-1

a) Mida y anote VA e IA correspondientes a cada valor deresistencia indicado en la tabla.b) Desconecte la fuente de alimentacin.

R+(Ohmios

)

IA(amperios

)

EA(voltios)

POTENCIA

(vatios) 0 128.1 0

660 0.21 122.6 25.74330 0.38 116.6 44.3264 0.47 113.7 53.43165 0.69 105.1 72.51120 0.87 96.7 84.129

101.53 0.97 90.9 88.17382.5 1.07 81.3 86.99173.3 1.10 74.2 81.62

TABLA 12-1

EL GENERADOR SERIE DE CD

Experimento 13

OBJETIVOS

1. Estudiar las propiedades del generador serie de cc.2. Aprender a conectar un generador serie.

3. Obtener la curva de tensin de armadura en funcinde la intensidad de corriente de armadura del generador serie.

RESUMEN TEORICO

Llamese generador serie aquel cuyo devanado de campo seconecta en serie con el devanado de armadura, la intensidad decorriente de excitacin que pasa por el devanado de campo de un


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generador serie, es la misma intensidad de corriente que la que elgenerador proporciona a la carga, vea la figura 13-1.

Si la carga tiene una resistencia alta, solo se podr generar unatensin de salida mnima debido a la intensidad de corriente de campomnima, en un circuito abierto, el generador tendr solo un mnimo detensin de salida debido a su magnetismo remanente, si la carga toma

intensidad de corriente, entonces la intensidad de corriente deexcitacin aumenta, el campo magntico se hace mas intenso y elgenerador produce una tensin de salida mayor.

En cambio, los generadores serie se utilizan en sistemas dedistribucin de cc como elevadores de la tensin de lnea, por ejemplovea el circuito que se ilustra en la figura 13-2 en el que la fuente depotencia proporciona potencia de cc a la carga a travs de una lnea de

transmisin de resistencia R1.La tensin en la carga fluctuar segn la intensidad de corriente

de lnea sea grande o pequea.La tensin en la carga fluctuara segn la intensidad de corriente

de linea sea grande o pequea.Esta tensin en la cara se puede corregirinsertando un generador serie en la lnea, como se ilustra en la figura

13-3. Al aumentar la corriente de lnea aumenta la tensin del generadorVG y compensa la caida de tensin que se produce en la resistencia de lalnea de transmisin R1 manteniendo as una tensin relativamenteconstante en la carga variable.



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Fuente de alimentacin FA-5002Instrumentos de medicin MI-5015Ampermetros de CA MI-5014Generador/Motor de CC ME-5003

Generador/MotorSincrono ME-5010


PROCEDIMIENTOS

Fig 13-3

1. Se usara el motor sincrono para impulsarmecnicamente al generador de CC debido a su velocidadconstante de funcionamiento. Conecte el circuito ilustrado en lafigura 13-4, utilizando la fuente de alimentacin, medicin de CA ymotor sincrono.2. Las terminales A, B y C de la fuente de alimentacinproporcionan la potencia trifsica fija para los tres devanados delestator. Las terminales (+) y (-) de la fuente de alimentacinproporcionan la potencia fija en CCpara el devanado del rotor.Ajuste la perilla de control del reostato a la posicin apropiadapara una excitacin normal.

3. Conecte el circuito de la figura 13-5 utilizando elgenerador/motor de CC, medicin de CC y resistencias.


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Fig 13-4

a) Acople el motor sincrono y el motor de CC por medio de labanda.

b) Cerciorese de que las escobillas estn en la posicin neutra.c) Coloque los interruptores de resistencia en vaci.

4. Conecte la fuente de energa, el motor sincrono debecomenzar a girar.5. Conecte una carga de 31425 ohmios en el circuito,cerrando todos los interruptores de resistencias6. Ajuste la resistencia de carga tantas veces como seanecesario para obtener cada uno de los valores que aparecen en latabla 13-1.

Fig 13-5


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R+(Ohmios

)

IA(amperios

)

EA(voltios)

POTENCIA

(vatios) 0 12.2 041.25 0.31 16.5 5.11538.84 0.38 17.8 6.76436.66 0.38 17.8 6.76434.44 0.44 19.2 8.44833.0 0.51 21.2 10.812

31.425 0.78 27.9 21.762TABLA 13-1

7. Conecte el circuito de la figura 13-68. Conecte la fuente de energa y ajstela a 120 VCCtomando esta lectura en el voltmetro V19. Conecte el generador serie en el circuito como seindica en la figura 13-7

12.2

16.517.8 17.8

19.2

21.2

27.9

0

5

10

15

20

25

30

0 0.31 0.38 0.38 0.44 0.51 0.78

IA (Amperios)

VA(

Voltios)


25/41

MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

PARTE 1

PROCEDIMIENTOS

1. Examine la estructura del generador/motor de cc, poniendo especial atencin en elmotor, el restato, las terminales de conexin y el alambrado.

2. Observando el motor desde la parte posterior del mdulo:

a) Identifique el devanado de la armadura.

b) Identifique los polos del estator.

c) Cuntos polos de estator hay? Hay cuatro polos

d) El devanado del campo en derivacin de cada polo del estator se compone de

muchas vueltas de alambre de dimetro pequeo. Identifique el devanado del

campo en derivacin.

e) El devanado del campo en serie est arrollado en el interior del devanado

de campo en derivacin sobre cada polo del reactor, se compone de

menos vueltas y el dimetro del alambre es mayor. Identifique eldevanado de campo serie.

3. Viendo el motor desde el frente:

a) Identifique el conmutador

b) Aproximadamente cuntas barras de conmutador (segmentos ) hay?

75

c) Cuntas escobillas hay?Dos

d) La posicin neutral de las escobillas se indica mediante una lnea roja marcada

en la cubierta del motor identifquela.

e) Las escobillas se pueden ubicar en el conmutador moviendo la palanca de ajustede escobillas, hacia la derecha o a la izquierda de la lnea roja indicadora.Mueva la palanca en ambos sentidos y luego devulvala a la posicin neutral.

4. Viendo la parte delantera del mdulo se nota que:

a) El devanado de campo en derivacin (vueltas numerosas de alambre fino) est

conectado con las terminales 5 y 6 .


26/41

b)El devanado de campo en serie ( pocas vueltas de alambre, ms grueso ) est

conectado con las terminales 3 y 4 .

c) La intensidad de corriente nominal de cada devanado est indicada en la cartula del

mdulo Podra responder a las preguntas (a) y (b) contando solo con estos datos?S

Explique su respuesta:La corriente mayor pasar por el devanado que utiliza un alambre magneto de

mayor calibre, de tal forma que a mayor corriente mayor calibre y menos vueltas.

d) Las escobillas ( segmentos del conmutador y devanado del inducido ) se conectan a

las terminales 1 y 2 .

5. El restato, montado en la cartula del mdulo, est diseado para controlar (y llevar

con segundos) la intensidad de corriente del campo en derivacin.

a) El restato est conectado a las terminales 7 y 8 .

b) Cul es el valor nominal de su resistencia?500 ohms

c) Cul es su capacidad de intensidad de corriente de fusin ?0.316 Amp

d) Cul es la mxima potencia que puede disipar ?

WIR 92.49500316.0 =+=

6. A continuacin medir la resistencia de cada devanado del motor

utilizando el mtodo del voltmetro-ampermetro. Con estos datos calcular la prdidade potencia en cada devanado. Use la fuente de alimentacin, medicin de cc y

generador/motor de cc para conectar el circuito de la figura 14-1.

+v

-v

0-120 v.c.c.

+ -

0 - 20A.C.C.

+

-

0 - 200V.C.C.

A

V

Fig. 14-1

campo enderivacin

5

6


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7. Conecte la fuente de alimentacin.

a) Aumento lentamente la tensin hasta que el devanado decampo en derivacin lleve 0.4 A. de corriente, segn lo indique el ampermetro de

0-20 A.C.C. ( este es el valor de la intensidad de corriente nominal del devanado

de campo en derivacin).

b) Mida y anote la tensin del devanado de campo en derivacin.

V(campo en derivacin) 72 V.C.C.

c) Reduzca la tensin a cero y desconecte la fuente de alimentacin.

d)R(campo en derivacin) = V/I = 72/0.4 = 180 Ohms.

e) Calcule las prdidas de I R (potencia) del devanado de campo en derivacin.

P(campo en derivacin) = I R =(0.16)(180) = 28.80 W.

8.- Conecte el circuito de la figura 14-2.

a) Este es el mismo circuito que se ilustra en la figura 14-1, excepto que el devanado

de campo en serie sustituy al devanado de campo en paralelo.

b) Conecte la fuente de alimentacin y aumente lentamente la tensin de c.c. hasta que

el devanado de campo en serie lleve una intensidad de corriente de 3 A. segn loindica el medidor de 20 A.C.C. ( este es el valor nominal de la intensidad de

corriente del devanado de campo en serie ).

+v

-v

0-120 v.c.c.

+ -

0 - 20A.C.C.

+

-

0 - 200V.C.C.

A

V

Fig. 14-2

campo enserie

3

4


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a) Conecte la fuente de alimentacin y aumente la tensin lentamente hasta que el

devanado de la armadura lleve una intensidad de corriente de 3 A., segn lo indiqueel medidor de 20 A.C.C. (ste es el valor nominal de la intensidad de corriente del

devanado de la armadura ).

b) Mida y anote la tensin a travs del devanado de la armadura ( ms las escobillas ).

V ( armadura ) = 21 V.C.C.

c) Reduzca la tensin a cero y desconecte la fuente de alimentacin.

d) Calcule la resistencia del devanado del inducido ( ms las escobillas ).

R(armadura) = V/I = 21/3 = 7.0 Ohms.

e) Calcule las prdidas de I R (potencia) del devanado (ms las escobillas)

P(armadura) = I R = (3)(7) = 63.0 W.

10. Haga girar el devanado de la armadura aproximadamente 90 hacia la izquierda.

a) Ahora, las escobillas estn haciendo contacto con diferentes segmentos delconmutador.

b) Repita el procedimiento ( 9 ).

+v

-v

0-120 v.c.c.

+ -

0 - 20A.C.C.

+

-

0 - 200V.C.C.

A

V

Fig. 14-3

Armadura

1

2


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V = 21 V.C.C. ; R = 7 Ohms ; P = 63 W.

11. Haga girar la armadura 15 mas hacia la izquierda

a) Repita el procedimiento ( 9 ).

V = 21 V.C.C. ; R = 7 Ohms ; P = 63 W.

PRUEBA

1. Cul sera la intensidad de corriente del campo en derivacin del motor, si el

devanado de campo en derivacin se excita mediante 120 V.C.C.?

I = V/R = 120/180 Corriente de campo = 0.66 A.C.C.

2. Si se tiene una corriente de 3 A.C.C. que fluye por el devanado de campo serie delmotor, cul ser la cada de tensin resultante?

V = I x R = 3 x 1.4 Tensin resultante =4.2 V.C.C.

3. Si el restato se conectara en serie con el devanado de campo en derivacin y la

combinacin se conectara a una lnea de 120 V.C.C. que variaciones de intensidad de

corriente del campo en derivacin se podran obtener de su motor?

Imin = V/Rd + Rr = 120/180 + 500 = 0.176 A.C.C.

Imax = V/Rd = 120/180 = 0.666 A.C.C.

4. Todos los devanados, e incluso el conmutador del motor, estn hechos de cobre,

porqu?

Porque es un excelente conductor y su precio es muy accesible.

5. Porqu las escobillas del motor estn hechas de carbn y no de cobre ?

Por ser la friccin en el carbn menor que la del cobre.

6. Si el devanado de campo en serie del motor se conectara directamente a la fuente dealimentacin de 120 V.C.C.

a) Qu flujo de corriente tendra ?

I = V / R = 120 / 1.4 Corriente en el campo serie = 85.7 A.C.C.

b) Cul seria la prdida de potencia ( en watts )?


30/41

P = 120 x 85.7 Prdida = 10.286 watts

c) Se pierde toda esta energa slo en forma de calor?

Si

d) Qu cree que le sucedera al devanado si la intensidad de corriente se

mantuviera durante algunos minutos ?

Se sobrecalentara y se quemara

7. Que significa intensidad de corriente nominal y tensin nominal ?

Corriente y voltaje a nivel de carga

8. Si el devanado de la armadura y el de campo en serie del motor se conectaran en

serie a una fuente de 120 V.C.C. Cul seria la intensidad de corriente inicial ?

I = V / R = 120 / 1.4 + 7 Corriente de campo = 14.3 A.C.C.

9. En este motor, es la resistencia de la armadura ( ms las escobillas )

substancialmente la misma para cualquier posicin de rotacin de la armadura?

S

Explique porque:

Puede tener variaciones.


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EL MOTOR DE CD EN SERIEExperimento 16

OBJETIVOS

1) Determinar las caractersticas del parmotor en funcin de la velocidad de un motorde c. c. con el campo en serie.

2) Calcular la eficiencia de un motor de c.c. con el campo serie.

RESUMEN TEORICO.

Ya se vio que el motor de corriente continua con el campo en derivacin tiene una

velocidad casi constante debido a que su tensin de armadura y su campo magntico semantienen prcticamente invariable en condiciones que van prcticamente desde el vaco

hasta plena carga. El motor serie se comporta en una forma distinta.

En este motor , el campo magntico es producido por la intensidad de corriente quefluye a travs del devanado de armadura ya causa de esto es dbil cuando la carga del

motor es pequea (el devanado de armadura toma intensidad de corriente mnima) el campo

magntico es intenso cuando la carga es grande (el devanado de armadura toma intensidadde corriente mnima)la tensin de armadura es casi igual a la tensin de la lnea de

alimentacin (como sucede en el motor con devanado en derivacin ) y se puede hacer caso

omiso de la cada de tensin en el campo serie. En consecuencia, la velocidad del motorcon el campo en serie depende totalmente de la corriente de carga, la velocidad es baja con

cargas muy pesadas y muy alta en vaco, muchos motores en serie al funcionar en vaco,

quedan deshechos por la velocidad tan alta que desarrollan las grandes fuerzasrelacionadas con altas velocidades, haran que el motor explote lo cual seria muy peligroso

para las personas y la maquinaria que se encuentra cerca.

El par-motor de cualquier motor de c.c. depende del producto de la intensidad decorriente de armadura y del campo magntico, en el caso del motor con devanado en serie,

esta relacin implica que el par-motor ser muy grande a intensidades de corriente de

armadura muy grandes tales como las que se producen durante el arranque. Por lo tanto, elmotor serie es ideal para el arranque con cargas de gran inercia y es especialmente til

como propulsor en los trolebuses y trenes elctricos, as como en aplicaciones de traccin

de servicio pesado.


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Fuentes de alimentacion fa-5002Instrumentos de c.c mi-5015

Generador/motor de c.c. me-5003Electrodinamometro me-5012Tacmetro manual rpm-5028

Cables de conexin wir-5029

Banda bd-5030

PROCEDIMIENTOS:

1) Conecte el circuito de la figura 16-1 utilizando la fuente de alimentacingenerador/motor de c.c., medicin de c.c., y electrodinamometro


Conecte el electrodinamometro el generador / motor de c.c. por medio de la banda.

Observe que el motor esta conectado para una operacin en serie (el

devanado de campo en derivacin y el reostato no se utiliza en este caso) y estaconectado a la salida de c.c. variable de la fuente de alimentacin (terminales (+)v y(-) v. El electrodinamometro se conecta ala salida 127 VCA fijos de la fuente de

alimentacin (terminales a y n)

2) Ajuste la perilla de control del electrodinamometro a su posicin media (para

proporcionar una carga de arranque para el motor de corriente continua ).


33/41

3)

a) Conecte la fuente de alimentacin y aumente gradualmente la tensin de c.c.

hasta que el motor comience a girar. observe la direccin de rotacin si no es en elsentido de las manecillas del reloj desconecte el motor e intercambie las conexiones

del campo serie.

b) Ajuste la tensin variable a 120 VCC. exactamente, tomando esta lectura en

el medidor.

4)

a) Ajuste del motor serie de c.c. haciendo girar la perilla del electrodinamometro hasta

que la escala marcada en la carcaza del estator indique 13.84 kg-cm, si es necesarioajuste de nuevo la fuente de alimentacin para que suministre exactamente 120

VCC.

b) Mida la intensidad de corriente de lnea y la velocidad del motor con el tacmetrode mano anote estos valores en la tabla B-1.

c) repita esta operacin para cada valor de par-motor anotado en la tabla manteniendouna entrada constante de 120vcc.

d) Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de alimentacin.

V

Voltios

I

Amperios

Velocidad

r.p.m.

Par

kg cm

120 1.21 2446 0

120 1.47 2115 3.46

120 1.85 1905 6.92

120 2.26 1680 10.38

120 2.74 1555 13.84

TABLA 16-1

Nota: Para un par motor de 0 kg-cm exactamente desconecte elelectrodinamometro.

5.

a) En la grfica de la figura 16-2 marque los valores de velocidad del motor obtenidoen la tabla 16-1.

b) Trace una curva continua por los puntos marcados.

c) La grfica representa las caractersticas de velocidad en funcin del par motor deun tor tpico de c.c. con el campo en serie.


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d) En el siguiente experimento de laboratorio, se dibujara una grfica similar para el

motor compuesto de c.c.; a fin de comparar y evaluar las curvas caractersticas de

velocidad en funcin del par motor de cada tipo de motor.

6. Calcule la regulacin de velocidad (a plena carga = 10.38 kg-cm) aplicando la ecuacin:

100

arg..

)arg..().(% x

acplenavel

acplenavelvaciovelregulacin

=

1001680

16802446xregulacin

=

%59.45... =velderegulacin

Ajuste la perilla de control del elctrodinamometro a su posicin extrema hacindole giraren el sentido de las manecillas del reloj ( para proporcionar la carga mxima de arranque

para el motor serie ).

a) Conecte la fuente de alimentacin y aumente gradualmente la tensin de c.c. hasta

que el motor tomo 3 amp. de corriente de lnea. el motor debe girar con lentitud.

b) Mida y anote la tensin de C.D. y el par motor desarrollado.V = 25.9 V

Par-motor = 55.7 Kg-cm

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50


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a) Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de alimentacin.

b) La intensidad de corriente de lnea del procesamiento (8) . Esta limitada por laresistencia equivalente a la c.c. del motor serie.

c) Calcule el valor de la intensidad de corriente de arranque si se aplicara la tensinplena de lnea ( 120v de CD al motor serie).

Intensidad de corriente de arranque = 50 amp.

PRUEBA

1. Calcule los HP. que se desarrolla el motor serie cuando el par motor es de 10.38

kg.-cm. use la ecuacin.

24.0100000

)38.1)(38.10)(1680(100000

)38.1)()(( ==

= cmKgrpmHP

2. Sabiendo que un HP equivale a 746 vatios. exprese en vatios la salida del motor de

la pregunta 1.

0.24 HP x 746 vatios/1 HPSalida en vatios = 179.52 W

3. Cual es la potencia de entrada ( en vatios ) del motor de la pregunta 1.

Entrada en vatios = 110 W

4. Si se conocen las potencias de entradas y salidas en vatios . Cual es la eficiencia delmotor de la pregunta (1).

2.63100110

11052.179=

x

5. Cuantas veces es mayor la intensidad de corriente de arranque que la intensidad de

corriente normal a plena carga puede ser de 5 a 7 veces la corriente de arranque.

6. Compare el motor de c.c. con devanado en derivado y el de c.c. con devanado enserie de acuerdo con:

El par- motor de arranque

En derivacin el par-motor es dbil y en serie el par es muy alto y fuerte.


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La intensidad de corriente de arranque

En serie al aumentar la carga aumenta la corriente y tambin aumenta el par- motor

pero se tiene que disminuir la velocidad.

En derivacin la intensidad de corriente es pequea al arranque y el motor arrancalentamente.

La regulacin de velocidad.

En serie la velocidad llega a ser constante una vez normalizado el par-motor.En derivacin la velocidad la podemos variar.


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EL MOTOR DE C.D. COMPUESTOExperimento 17

OBJETIVOS:

1. Determinar las caractersticas del par-motor compuesto de c.c.

RESUMEN TEORICO

El motor serie de c.c. tiene un alto valor de par-motor, tambin existe la desventaja

de que los motores de este tipo tienden a sobrecalentarse con cargas ligeras. Esto puedecorregirse agregando un campo en derivacin conectado en tal forma, que refuerce al

campo serie. El motor se convierte entonces en una maquina compuesta acumulativa, en

cuanto a la velocidad constante que caracteriza los motores de c.c. en derivacin, estatampoco es conveniente en algunas aplicaciones; por ejemplo, cuando el motor debe mover

un volante, ya que se necesita cierta disminucin de la velocidad del motor para que la

tensin pierda su energa cintica. Para las aplicaciones de este tipo (muy frecuentes en eltrabajo de la prensa punzadora), se requiere un motor que tenga una curva caracterstica de

velocidad con cada, es decir, que la velocidad del motor debe bajar notablemente al

aumentar la carga. El motor de c.c. con devanado compuesto acumulativo es el adecuadopara esta clase de trabajo.

El campo en serie tambin se puede conectar en tal forma que produzca un campo

magntico opuesto al del campo en derivacin. As se obtiene un motor diferencialcompuesto cuyas aplicaciones son muy limitadas, debido principalmente a que tiende a ser

inestable.

Al aumentar la carga, la intensidad de corriente de armadura se incrementa, la cualaumenta la intensidad del campo serie. Puesto que acta en oposicin. El devanado en

derivacin, el flujo total se reduce, dando como resultado un incremento de velocidad. Porlo general, un incremento de velocidad aumenta mas todava la carga, con lo que, a su vez,

aumentara aun ms de la velocidad y puede suceder que el motor se desboque.

A veces los motores diferenciales compuestos se construyen con campos seriedbiles, a fn de compensar un poco la cada de velocidad normal producir en un motor en

derivacin con carga, y lograr as que el motor tenga una velocidad ms constante. Los

motores diferenciales compuestos se usan muy poco.


Fuente de alimentacin fa-5002

Instrumentos de c.c. mi-5015Generador/motor de c.c. me-5003

Electrodinamometro me-5012

Tacmetro manual rpm-5028Cables de conexin wir-5029


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Banda bd-5030

PROCEDIMIENTOS

1. Conecte el circuito que aparece en la figura 17-1 utilizando la fuente dealimentacin generador/motor de c.c., medicin de c.c. y electrodinamometro.


Conecte el electrodinamometro al generador/motor de c.c. mediante la banda.

Observe que el motor esta conectado para operar en serie ( el devanado de campo

esta en derivacin y el reostato todava no forman parte del circuito), y estaconectado a la salida de c.c. variable de la fuente de alimentacin ( terminales (+) V

y (-) V). El electrodinamometro esta conectado a la salida fija de 127 VCA de la

fuente de alimentacin(terminales A y N).

2. Ajuste la perilla de control del electrodinamometro a su posicin extremahacindola girar en sentido contrario al de las manecillas del reloj(a fin de

proporcionar una carga mnima de arranque para el motor).

3.

a) Conecte la fuente de alimentacin e incremente gradualmente la tensin dec.c. hasta que el motor comience a girar. Observe la direccin de rotacion. Si

no es en el sentido de las manecillas del reloj, desconecte la fuente e

intercambie las conexiones del campo en serie.

b) Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de alimentacin.


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4. El campo en derivacin debe conectarse en serie con el reostato y a las terminales 1

y 4 como se indica en la figura 17-2

5. Conecte la fuente de alimentacin y ajuste la tensin a 120 VCC ; segn lo indique

el medidor. Si el motor desarrolla una velocidad excesiva, esto significa quefunciona en forma diferencial compuesta. Si este es el caso, reduzca a cero la

tensin y desconecta la fuente de alimentacin. Intercambie las conexiones del

campo en derivacin a las terminales 1 y 4, para obtener el modo de operacinacumulativo compuesto.

6.Con la entrada a un nivel de 120 VCC exactamente, ajuste el reostato de campo en

derivacin para una velocidad de motor en vaco de 1800 rpm; tomando esta lecturaen el tacmetro manual.

7.

a) Aplique carga al motor de c.c. haciendo girar la perilla de control del

electrodinamometro hasta que la escala marcada en la carcaza del estator indique

3.46kg-cm (si es necesario, ajuste de nuevo la fuente de alimentacin para tenersiempre 120 VCC exactamente).

b) Mida la intensidad de corriente de lnea y la velocidad del motor, y anote estos

valores en la tabla 17-1.

c) Repita esta operacin para cada par motor que aparece en la tabla, mientrasmantiene una entrada constante de 120 VCC.

d) Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de alimentacin.


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Nota: Para obtener un par motor exacto de cero kg-cm; desconecte el motor del

electrodinamometro.

8. En la grfica de la figura 17-3, marque los valores de velocidad del motor obtenidosen la tabla 17-1.

V

Voltios

I

Amperios

Velocidad

rpm

Par

kg cm

120 0.86 1611 0

120 1.63 1526 3.46

120 2.02 1416 6.92

120 2.48 1337 10.38

120 3.00 1230 13.84

TABLA 17-1

a) Trace una curva continua por los puntos marcados.

b) La grfica representa la curva caracterstica de la velocidad en funcin del par-

motor de un motor tpico de c.c. con devanado compuesto.

c) Calcule la regulacin de velocidad (carga plena = 10.38 kg-cm ), utilizando la

ecuacin.

100arg..

)arg..().(% x

acplenavel

acplenavelvaciovelregulacin

=

1001337

13371619xregulacin

=

%09.21... =velderegulacin

9. Ajuste la perilla de control del electrodinamometro en su posicin extrema

hacindola girar en el sentido de las manecillas del reloj (para obtener la mxima

carga de arranque para el motor compuesto ).

10. Conecte la fuente de alimentacin e incremente gradualmente la tensin de c.c.hasta que el motor tome tres amperios de intensidad de corriente de lnea. El motor

debe girar con mucha lentitud o bien estar parado .

a) Mida y anote la tensin de c.c. y el par motor desarrollado.

V = 26.1 V. Par motor = 55 kg-cm


41/41

b) Reduzca a cero la tensin y desconecte la fuente de alimentacin.

11. La intensidad de corriente de lnea del procedimiento 11 solo esta limitada por la

resistencia equivalente a la c.c. de motor compuesto.

a) Calcule el valor de la intensidad de corriente de arranque si se aplicara tensin plenade lnea (120 VCC) al motor compuesto de c.c.

Intensidad de corriente de arranque = 3.07 amp

prácticas de máquinas eléctricas de corriente continua(2)

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