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• Merin Alvarez

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Experimento 403

Objetivos Demostrar experimentalmente la teoría establecida del comportamiento de los parámetros de un generador sincronizado al ser colocado diferentes cargas a su salida (inductiva, resistiva, capacitiva). Trazar las curvas características de las tres cargas conectadas al generador.

Equipo necesario -

Resistencia variable (RR) Resistencia (RE) Motor DC Fuente de alimentación Voltímetro

Procedimiento del experimento 1. Conecte todos los ítems en la tabla 403.1 del Apéndice; eléctricamente, según se indica en la figura 403.3

tanto mecánica como

FIGURA 403.3Diagrama de conexiones del experimento 2. Antes de activar la fuente de alimentación , verifique que cada parte del equipo está en su estado correcto, especificado en la tabla 401.2 Símbolo del equipo S1 S2 S3 S4

Estado Abierto Abierto Abierto Abierto

RR RE LL Lc LR

Resistencia nula Resistencia Max OFF(Posición cero) OFF(Posición cero) OFF(Posición cero) Tabla 401.2: esado inicial del equipo

3. Active la fuente de alimentación 4. Cierre s1 para poner en marcha el motor: el tacómetro indicara la velocidad del rotor. 5. Aguarde unos segundos para cerrar s3. La puesta en marcha habrá finalizado con esta operación. 6. Ajustando RR lleve la velocidad del motor a su velocidad nominal (1800 RPM para un sistema de 60 Hz), de ahora en adelante mantenga la velocidad constante revise la velocidad antes de cada medición, si esta cambia, ajústela por medio de RR. 7. Cierre s2 y seguidamente s4. 8. Ajustando RE lleve la tensión a su valor nominal de fase, indicando en la placa identificadora. De ahora en adelante la corriente de excitación permanecerá constante. Si cambia ajústela por medio de RE. 9. Mida la corriente de excitación IEX, n, V, I1, I2, I3. Anote sus valores en la tabla 401.3. NOTA: Las corriente deberán ser simétricas (I1=I2=I3) si usa LRI1 o LR3, si utiliza tres reóstatos separados, asegúrese de que la carga sea simétrica. 10. Ajustando LR se varié la corriente de carga de 28% a 120% del valor nominal en pasos del 20% aproximadamente. Mantenga cuidadosamente la simetría en cada paso. Anote los valores medidos como en el paso 8 Recuerde mantener IEX constantes 11. Lleve a LR a off y conecte LI en su primer paso. Se habrá cambiado así la carga óhmica por una carga inductiva. 12. Repita los pasos 9 y 10. 13. Lleve a L1 a off y cierre S4. Reemplace el voltímetro V por V, como se indica en la tabla 403.1 del apéndice. 14. Abra S4. Conecte LC en su primer paso. Se habrá cambiado así la carga inductiva por una capacitiva.

15. Repita los pasos 9 y 10 16. Para finalizar el experimento abra s4, s1, s3 y s2 y desconecte la alimentación.

Análisis de resultados 1. Grafique la tensión externa en función de la corriente de carga I, V=f (I), en la figura.403.3 (mediciones de 1 a 6). los parámetros de esta curva son la velocidad del rotor n, la corriente de excitación IEX y el factor de potencia cosϕ de la carga. En nuestro caso n e iEX son constantes para todos los factores de potencia, el único parámetro que debe ser especificado en nuestro grafico es en consecuencia cosϕ=1. 2. Grafique en el mismo diagrama los resultados de 14 a 18. Trace una curva para v=f (I) para cosϕ=0 (inductivo).

3. Repita el paso 2 para las mediciones 7 a 10 especificando cosϕ>0 (capacitivas).las cargas capacitivas no son muy comunes, las cargas más usadas son en cierta medida inductivas.

Datos obtenidos No

N

IE

V

I1

I2

I3 Observaciones

1

RPM 1800

A 0.62

Volt 120

A

2

1800

0.62

118

0.33

0.34

0.34

3

1800

0.62

118

0.46

0.46

0.46

4

1800

0.62

116

0.58

0.60

0.60

CARGA

5

1800

0.62

110

0.86

0.85

0.86

OHMICA

6

1800

0.62

109

1.11

1.11

1.12

1

1800

0.62

134

2.20

2.25

2.25

2

1800

0.62

131

1.42

1.48

1.41

CARGA

3

1800

0.62

130

1.39

1.37

1.38

capacitiva

4

1800

0.62

126

0.68

0.69

0.66

1

1800

0.62

116

0.30

0.27

0.28

2

1800

0.62

114

0.44

0.43

0.42

CARGA

3

1800

0.62

109

0.75

0.73

0.73

INDUCTIVA

4

1800

0.62

105

1.04

1.02

0.99

0

A 0

A Primera medición en condición sin carga

0

5

1800

0.62

96

1.50

1.44

1.44

TABLA 403.3: Resultados de las mediciones

160 140

V(Volt)

120 100 80 60 40 20 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

I(A) cosφ=1

cosφ=0

cosφ>0

Figura 403.4: características de carga

Conclusiones El mantener la corriente de excitación constante provocara una variación en el valor de voltaje nominal que se obtenga en la terminal; dicho valor dependerá su variación de acuerdo al tipo de carga que se conecte ya sea inductiva resistiva o capacitiva. El comportamiento del voltaje nominal con respecto a los diferentes valores de la corriente no cambia, se mantiene constante. Al conectar una carga inductiva al generador provoca que el voltaje nominal disminuya a medida se incremente la corriente nominal, debido a que las inductancias provocan una caída de voltaje considerable. Al conectar la carga capacitiva al generador ocurrió que el valor de voltaje nominal aumentaba y la corriente nominal disminuía. Esto es debido que por propiedad de las capacitancias estos elevan el voltaje

Experimento 404

Objetivos





Determinar a partir de valores medidos la corriente de excitación necesaria para mantener el voltaje nominal constante, y así poder ver que parámetros son los que hay que manipular para que esto ocurra además de la corriente de excitación. Trazar las curvas de regulación para las tres cargas (resistiva inductiva y capacitiva).

Equipo necesario -

Resistencia variable (RR) Resistencia (RE) Motor DC Fuente de alimentación Voltímetro

Procedimiento del experimento 1. Lea la máxima corriente de excitación y la corriente nominal de carga en la placa identificadora del generador. Anote sus valores para ser usados en cálculos posteriores. IEXmax=1.7Amp Imax=3.1Amp 2. Conecte todos los ítems dados en la tabla 404.1 del apéndice, tanto mecánica como electricamente, según se indica en la figura 404.3.

FIGURA 404.3:Diagrama de conexiones del experimento

3. Antes de activar la fuente de alimentación, verifique que todas las partes del equipo están en su estado correcto, especificado en la tabla 404.2

4. Active la fuente de alimentación. 5. Cierre S1 para poner el motor en marcha. El tacómetro mostrara la velocidad del rotor. 6. Aguarde unos segundos para cerrar S3. La puesta en marcha habrá finalizado. 7. Ajuste RR para llevar la velocidad del rotor a su valor nominal (1500 RPM a 50 Hz o 1800 Hz a 60 Hz). A partir de ahora de deberá mantener la velocidad constante. Verifique la velocidad antes de cada medición. Si esta ha cambiado, ajústela con RR. Símbolo del equipo Estado S1 Abierto S2 Abierto S3 Abierto S4 Abierto RR Resistencia nula RE Resistencia máx. LL OFF(Posición cero) Lc OFF(Posición cero) LR OFF(Posición cero) Tabla 404.2: estado inicial del equipo 8. Cierre S2 y S4. Lleve la tensión (voltímetro V) a su valor nominal, indicado en la placa identificadora, ajustando RR. Anote sus valores IE, I1, I2 E I3 en la tabla 404.3, fila 1. 9. Lleve el resistor de carga a su primer paso y verifique el voltímetro V. la tensión externa disminuirá por la carga. Ajustando RE, lleve nuevamente la tensión a su valor nominal. Recuerde mantener n constante. 10. Mida n, IE, V I1, I2 e I3. Anote los valores en la tabla 404.3. 11. Ajuste LR, para variar la corriente de carga del 10% al 80% en pasos del 10% aproximadamente. Para cada corriente de carga anote los valores medidos, tal como en el paso 10. 12. Lleve LR a “off” y L1 a “on” se habrá cambiado así la carga óhmica por otra inductiva. 13. Repita los pasos 9, 10 y 11. 14. Lleve L1 a “off”. Reduzca la tensión sin carga al 50% de su valor nominal, ajustando RE. 15. Lleve Lc a “on”. Se habrá cambiado así la carga inductiva por otra capacitiva.

16. Aumente lentamente la tensión V hasta su valor nominal. Observe constantemente durante esta operación los amperímetros I1 I2 e I3. Si detecta el proceso de autoexcitación, abra inmediatamente S4 y llame al instructor 17. Repita los pasos 9 10 y 11. 18. Para finalizar el experimento, abra s4, s1, s2 y s2 y desconecte la alimentación.

Datos obtenidos No

N

IE

V

I1

I2

I3

A

A

A

Observaciones 1

RPM 1800

A 0.64

Volt 120

2

1800

0.65

120

0.34

0.34

0.34

3

1800

0.65

120

0.46

0.46

0.46

CARGA

4

1800

0.65

120

0.61

0.61

0.62

OHMICA

5

1800

0.66

120

0.92

0.93

0.94

6

1800

0.67

120

1.34

1.24

1.24

1

1800

0.44

120

2.15

2.15

2.12

2

1800

0.44

120

1.38

1.35

1.35

CARGA

3

1800

0.44

120

1.34

1.35

1.34

INDUCTIVA

4

1800

0.51

120

0.68

0.67

0.68

5

1800

0.67

120

0.31

0.29

0.28

1

1800

0.74

120

0.47

0.46

0.46

CARGA

2

1800

0.75

120

0.82

0.81

0.78

CAPACITIVA

3

1800

0.85

120

1.19

1.18

1.15

4

1800

0.95

120

1.81

1.84

1.81

0

0

Primera medición en condición sin carga

0

TABLA 404.3: Resultados de las mediciones

1

IEX(A)

0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

I(A) cosφ=1

cosφ=0(indutivo)

cosφ=0(capacitivo)

Figura 404.4: Característica de regulación

Análisis de Resultados 1. Grafique la corriente de excitación IEx necesaria para mantener la tensión nominal V; en función de la corriente de carga simétrica IEX=f (I) (I=I1, I2, I3). Para trazar este grafico use los resultados de las mediciones 1 a 6.trae el grafico en la figura 404.4. se habrá graficado de este modo la característica de regulación para cargas óhmicas. El parámetro es cosϕ=1. 2. Grafique en el mismo diagrama los resultados de las mediciones 7 a 10.trace el grafico IEX=f(I) para cosϕ=0 (inductivo)

Cuestionario Un generador sincronico tiene las caracteristicas de regulacion dadas en el siguiente diagrama.

Figura 404.5:Iex=f(I) La resistencia del arrollamiento inductor es de 10 ohms. La tension nominal es 400 V. la corriente nominal es 100 A. el generador ha sido designado para entregar la corriente nominal con cosϕ=0.8 Conteste las siguientes preguntas:

1. Cual es la corriente maxima de excitación? R/= de acuerdo a la curva de la figura 404.5 el valor de la corriente de excitación maxima que entrega la corriente nominal con cosϕ=0.8 es de 11 amperios 2. Que porcentaje de la corriente adicional precisara tener el excitador para que el generador entregue toda la corriente nominal con cosϕ=0.7 y cos =0.6 respectivamente? R/=Para cosϕ=0.7 el porcentaje de la corriente nominal que entrega el generador es del 66% y para cos =0.6 entrga el 49% aproximadamente 3. Que potencia adicional precisara tener el excitador para que el generador entregue toda la corriente nominal con cosϕ=0.7? R/=P=IEX’2*RL=15’2*10=2250Watts

Conclusiones Se logro observar observar que para lograr mantener constante el voltaje nominal se debe variar la corriente de excitación y dicho valor cambia de acuerdo al tipo de carga que este conectado. Para carga resistiva el valor de la corriente de excitación varia muy poco (casi nada) para el incremento de la corriente nominal(aquí depende del valor de la resistencia que se conecta) El comportamiento de las corrientes de excitación y la corriente nominal cuando se conecta una carga inductiva es directamente proporcional es decir a mayor corriente nominal se desee tener mayor sera la corriente de excitación que se deba suministrar El comportamiento de las corrientes de excitación y la corriente nominal cuando se conecta una carga capacitiva es inversamente proporcional es decir Si se desea obtener un valor de corriente nominal elevado el valor de excitación debe ser bajo