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“La Máquina Shunt como Generador C.C.” CUESTIONARIO 1.- Relación de las lecturas tomadas en la experiencia EN VACIO

If (A) 1.6 1.2 1.1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.15

V ( volt ) 120.6 110 101.7 90 79 70 64.2 49.3 40.8 30 20.8 10.5

If (A) 0.75 0.9 1.3 1.5 1.75

V (volt) 80.9 89.3 119 126.3 138.2

Voltaje Remanente: 7.66 EN CARGA IR = 9 Amp

CARACTERISTICA EXTERNA If (A) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

V ( volt ) 97.4 105.5 98.9 97.2 96 98.7

IL (A) 2.9 3.4 3.6 4 4.4 4.9

CARACTERISTICA DE REGULACION

If (A) 0.1 0.1 0.95 0.1 0..95 0.95

V ( volt ) 102 102 102 102 102 102

IL (A) 0.24 0.85 1.26 1.54 2.5 4.04

4.2 Trazar las características en vacío y en carga (sin considerar los valores de sobrecarga) a corriente nominal en un mismo papel milimetrado. Conociendo la resistencia de armadura incluyendo interpolos. Trazar el llamado “Triángulo característico” del generador para una tensión en bornes igual a la nominal

EN VACIO Ef (V) 120.6 110 101.7 90 79 70 64.2 49.3 40.8

If (A) 1.6 1.2 1.1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4

30 20.8 10.5

0.3 0.2 0.15

140 120

Ef (V)

100

80 60 40 20 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

If (A)

TENDENCIA LINEAL 160 140 120

Ef (V)

100 80 60 40 20 0 0

0.5

1

If (A)

EN CARGA If (A)

Ef (V)

1.5

2

0.75

80.9

0.9

89.3

1.3

119

1.5

126.3

1.75

138.2

160 140 120

Ef (V)

100 80 60 40 20 0 0

0.5

1

1.5

2

If (A)

TENDENCIA LINEAL 160 140 120

Ef (V)

100 80 60 40 20 0 0

0.5

1

If (A)

1.5

2

160 140

y = 80.171x + 9.1213

120 100 80

60 40 20 0 0

0.5

1

1.5

2

4.3. Coger tres pares de valores (𝑬𝒇 , 𝑰𝒇 ) de los datos tomados en la característica en vacío, de tal manera que se cumpla: 𝐼𝑓3 = 𝐼𝑓2 + 𝐼 𝐼𝑓2 = 𝐼𝑓1 + 𝐼

Y aproximar una parábola de la forma: 𝐸𝑓 = 𝑎0 + 𝑎1 𝑖𝑓 + 𝑎2 𝑖𝑓2 Chequear los errores porcentuales respecto de los valores experimentales. Datos utilizados: Ef 64.2 49.3 40.8

If 0.6 0.5 0.4

Cálculo de las constantes 𝑎0 , 𝑎1 y 𝑎2 : 𝑎0 = 70.8 𝑎1 = −203 𝑎2 = 320

4.4 Del triángulo trazado en 4.2, anotar el cateto que cuantifica la reacción de armadura. Puede asumirse (no estrictamente correcto) que este valor expresado en amperios es proporcional a la corriente de armadura (C.ia). Calcular C

Del triángulo de Potier: C.ia = 64.28 Como: ia = 1.2 C = 53 4.5. Para considerar el efecto desmagnetizante de la reacción de armadura se puede considerar que: 𝑰′ 𝒇 = 𝒊𝒇 − 𝑪 ⋅ 𝒊𝒂 (1) Siendo: 𝑰𝒇 = 𝑽⁄𝑹 (2) 𝒇

𝑹𝒇 = (𝒁 − 𝒁𝒁) + 𝑹′ 𝒙 (3) Evaluar la f.e.m. inducida 𝑬(𝒊𝒇 ) encontrar una ecuación que relacione la tensión en bornes (𝑽), los coeficientes 𝒂𝟎 , 𝒂𝟏 , 𝒂𝟐 , la resistencia total del circuito de campo (𝑹𝒇 ), la corriente en la carga (𝒊𝑳 ) y considere la constante 𝑪 de 4.4. Sabemos que de acuerdo al efecto desmagnetizante se tiene 𝐸𝑓 = 𝑎0 + 𝑎1 ⋅ 𝑖 ′𝑓 + 𝑎2 ⋅ 𝑖 ′𝑓

2

(4)

De (1) y (2) 𝑖 ′𝑓 = 𝑉⁄𝑅 − 𝐶 ⋅ 𝑖𝑎

(5)

𝑖𝑎 = 𝑖𝐿 − 𝑖 ′𝑓

(6)

𝑓

Además, De estas (4), (5), y (6) se obitene 𝐸𝑓 = 𝑎0 + 𝑎1 [

1 𝑉 ( 1−𝐶 𝑅𝑓

− 𝐶 ⋅ 𝑖𝐿 )] + 𝑎2 [

1 𝑉 ( 1−𝐶 𝑅𝑓

Donde las constantes 𝑎0 , 𝑎1 , 𝑎2 , y 𝐶 se han calculado previamente.

2

− 𝐶 ⋅ 𝑖𝐿 )]

(7)

4.6. Trazar la característica externa experimental del generador shunt. En el mismo papel milimetrado graficar la característica externa teórica. Esta debe obtenerse utilizando la ecuación obtenida en 4.5 dando valores para 𝒊𝒇 . Discutir y sustentar las divergencias.

Ef vs IL 125 120 115 110 105

Experimental

100

Teórico

95 90 85 80 2

2.5

3

3.5

4

Ef (experimental) 97.4 105.5 98.9 97.2 96 98.7

4.5

Ef (teórico) 106.6 107.3 107.3 105.7 107.1 106.7

5

5.5

%Error 8.6 % 1.7 % 7.8 % 8% 10.4 % 7.5 %

Los errores pueden deberse a las imprecisiones y cambios en la toma experimental de datos, así como a la característica gráfica de obtención de la constante C.

7. -Trazar la característica experimental de regulación para una tensión en bornes V igual a. Contrastarlo con la teórica, ésta se obtiene reemplazando en la ecuación obtenida en 4.5 (pero expresada en función de la corriente de armadura ia y la corriente de campo if) el valor de la tensión en bornes V y dando valores para if y calculando ia. Explicar las divergencias. De la ecuación hallada en la pregunta 4.5 1

𝑉

1

𝑉

𝐸𝑓 = 𝑎0 + 𝑎1 [1−𝐶 (𝑅 − 𝐶 ⋅ 𝑖𝐿 )] + 𝑎2 [1−𝐶 (𝑅 − 𝐶 ⋅ 𝑖𝐿 )] 𝑓

𝑓

2

Ef vs IL 125 120

115 110 105

Experimental

100

Teórico

95 90 85 80 2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

Divergencias

Ef (experimental) 97.2 105.3 98.3 96.8 95.4 97.9

Ef (teórico) 106.1 107.2 107.4 105.5 106.2 105.9

%Error 8.38% 1.77% 8.47% 8.24% 10.16% 7.55%

8.-Graficar en un mismo papel milimetrado la característica externa obtenida en 3.2.

IL VS V 110 105 100 95 0

1

2

3

4

5

6

CONCLUSIONES 

La aproximación mediante una parábola para la característica en vacío, es un método en el cual hay que tener mucho cuidado, debido a que si elegimos mal los puntos obtendríamos errores grandes.



Para la aproximación de segundo orden era más recomendable hacerlo mediante el método de los mínimos cuadrados, empleando así todos los puntos y no solo tres, como lo recomienda la guía.



Al considerar el efecto de desmagnetización se observó que para la mitad de los casos, la aproximación considerada era relativamente buena.



Se pudo estudiar de forma experimentar la autoexcitación del generador shunt.



Debido a la correcta toma de datos de pudo determinar las características en estado estable del generador shunt.