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• Caleb Arroyo

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LABORATORIO N° 2 FUERZA ELECTROMOTRIZ EN DÍNAMOS 1. OBJETIVOS. – Los objetivos del presente laboratorio son:   

Determinar la f.e.m. para el dínamo. Conocer el circuito de instalación para el laboratorio. Realizar la curva de magnetización del dínamo.

2. MARCO TEÓRICO. La máquina de corriente continua puede funcionar tanto en régimen generador como en régimen motor. El principio de generación de la fuerza electromotriz (f.e.m.) en las espiras del rotor, considerando el inducido en forma de anillo, donde en este devanado, al girar el rotor se induce una f.e.m. en los conductores dispuestos en la cara exterior del núcleo al ser cortado por el flujo del estator. Las f.e.m.s. de los conductores situados debajo del polo norte son de signo contrario a la de los conductores situados debajo del polo sur; donde el sentido de estas f.e.m.s. se obtiene con la ecuación: 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠 𝑒 = 𝐵. 𝑙. 𝑣 [ ] 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 Donde: 𝐵 = Densidad de campo magnético. 𝑙 = Longitud activa de las bobinas. 𝑣 = Velocidad lineal. El voltaje interno generado en la máquina de corriente continua (f.e.m), está dado por la ecuación: 𝐸 = 𝐾. ∅. 𝜔 [𝑉]

(1)

Donde: 𝐾 = Constantes del dínamo. ∅ = Flujo magnético de la máquina. 𝜔 = velocidad de rotación. Según la Ley de Hopkinson, para el análisis magnético, se considera para la fuerza magneto-motriz, las siguientes ecuaciones: ℱ = ℜ. ∅ [𝐴 − 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎] ℱ = 𝑁𝐹. 𝐼𝐹 [𝐴 − 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎]

~1~

Igualando ambas ecuaciones, se obtiene: ∅=

𝑁𝐹

ℜ

𝐼𝐹 [𝑊𝑒𝑏𝑒𝑟]

(2)

Donde: ℱ = Fuerza magnetomotriz. ℜ = Reluctancia magnetomotriz. 𝑁𝐹 = Número de conductores. 𝐼𝐹 = Corriente de campo.

Reemplazando la ecuación (2) en (1), se obtiene: 𝐸=𝐾

𝑁𝐹 ℜ

𝐼𝐹 𝜔 [𝑉]

Haciendo: 𝐾´ = 𝐾

𝑁𝐹 ℜ

Obtenemos, la ecuación fundamental del dínamo: 𝐸 = 𝐾´. 𝐼𝐹. 𝜔 [𝑉] 3. EQUIPO E INSTRUMENTAL PARA LABORATORIO. Para el presente laboratorio, se utilizará el siguiente equipo, instrumental y material: 

    

Un dínamo con autoexcitación en paralelo o derivación, que tiene las siguientes características: o Tensión nominal: Vn = 230 (V) o Corriente nominal: In = 19,6 (A) o Velocidad nominal: ωn = 1430 (rpm) o Potencia nominal: Pn = 4,5 (Kw) Una Máquina motriz. Instrumentos de medición: voltímetros, amperímetros. Un tacómetro. Resistencia variable. Cables para conexión.

~2~

4. CIRCUITO PARA EL LABORATORIO. -

5. DESCRIPCIÓN DEL LABORATORIO.    





Realizar el circuito de laboratorio, como se indica en el punto 4. Utilizando la máquina motriz, accionar el dínamo hasta llegar a la velocidad nominal. No debe circular corriente por el circuito de campo (C-D), o sea estando el circuito de campo abierto donde se debe registrar la primera medición. Se hace variar la corriente de campo en forma paulatina, anotando los valores de corriente de campo y voltaje para cada variación de la corriente de campo, llegando a un voltaje elevado, admitido por la operación de la máquina. Alcanzado el voltaje elevado se realiza el trabajo de reducir la corriente de campo hasta llegar a cero, registrando los valores de tensión y corriente de campo para cada variación. Cabe mencionar que el todo este proceso debe mantenerse la velocidad de la máquina constante. Cabe indicar que en las variaciones de corriente de campo, debe mantenerse la velocidad de la máquina constante. Si el ensayo se realiza a distinta velocidad, será necesario modificar los valores de tensión generada por el dínamo, con la siguiente relación: 𝐸=

𝜔 𝜔´

Donde: 𝜔 = Velocidad nominal 𝜔´ = Velocidad variable registrada

~3~

𝐸´

6. LECTURAS OBTENIDAS EN EL LABORATORIO. Lectura N°

𝝎′ (rpm)

𝑰𝑭 (A)

𝑬′ (V)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

1490 1493 1492 1494 1493 1491 1491 1490 1489 1489 1491 1491 1492 1492 1493 1493 1494

0 0.03 0.06 0.08 0.25 0.32 0.42 0.58 0.75 0.56 0.43 0.32 0.24 0.17 0.09 0.04 0

24.54 34.85 44.95 54.45 135 168.1 201.4 242.6 272.2 248 220.7 186.5 152.4 120.1 79.6 53.21 25.27

𝑬 (V)

Para poder completar la tabla de datos obtenidos en laboratorio, necesitamos realizar el siguiente calculo con la ecuación dada en la descripción de laboratorio. 𝜔 𝐸 = ´ ∗ 𝐸´ 𝜔 Donde: 𝜔 = 1400 [𝑟𝑝𝑚] Y reemplazamos con los demás datos obtenidos para la lectura 1. 1400 𝐸= ∗ 24.54 = 23.06 [𝑉] 1490 Y asi sucesivamente con las demás lecturas, obteniendo los datos para E. Lectura N°

𝝎′ (rpm)

𝑬′ (V)

𝑬 (V)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1490 1493 1492 1494 1493 1491 1491 1490 1489 1489 1491 1491 1492 1492

24.54 34.85 44.95 54.45 135 168.1 201.4 242.6 272.2 248 220.7 186.5 152.4 120.1

23.06 32.68 42.18 51.02 126.6 157.8 189.11 227.9 255.9 233.2 207.2 175.1 143 112.7

~4~

15 16 17

1493 1493 1494

79.6 53.21 25.27

74.6 49.9 23.7

Entonces tenemos la tabla completa para realizar los gráficos, entonces tenemos finalmente:

Lectura N°

𝝎′ (rpm)

𝑰𝑭 (A)

𝑬′ (V)

𝑬 (V)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

1490 1493 1492 1494 1493 1491 1491 1490 1489 1489 1491 1491 1492 1492 1493 1493 1494

0 0.03 0.06 0.08 0.25 0.32 0.42 0.58 0.75 0.56 0.43 0.32 0.24 0.17 0.09 0.04 0

24.54 34.85 44.95 54.45 135 168.1 201.4 242.6 272.2 248 220.7 186.5 152.4 120.1 79.6 53.21 25.27

23.06 32.68 42.18 51.02 126.6 157.8 189.11 227.9 255.9 233.2 207.2 175.1 143 112.7 74.6 49.9 23.7

7. GRÁFICOS. – Con los datos obtenidos realizamos la gráfica de la curva de magnetización, en este primer caso realizamos la curva ascendente y la curva descendente.

~5~

Teniendo ya las dos curvas tanto ascendente como descendente se realiza un grafico combinado de las 2 curvas.

Finalmente realizamos una curva de promedio entre ambas, donde obtenemos la curva de magnetización planteada.

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8. ANÁLISIS DE RESULTADOS. – -

¿Por qué realizo este ensayo? Este ensayo se realizó con el fin de conocer las características de una máquina de corriente continua, preferentemente en el fenómeno de la magnetización, el comportamiento que este tiene cuando una máquina de corriente continua está en funcionamiento, así también evaluar la f.e.m. de un dinamo y su conexión en circuito.

-

¿Cómo se evalúan las perdidas en el fierro en una máquina de corriente continua?

-

Se presenta la evaluación de las perdidas en el hierro de un Motor de Corriente continua utilizado en accionamientos de velocidad variable. Se describen las pérdidas de los MCC en vacío y se realizan ensayos para su determinación. Con el objetivo de cuantificar las perdidas en vacío y separar de ellas las perdidas en el cobre del rotor y en el hierro se utiliza un MCC no convencional que posee dos rotores intercambiables, uno estándar y el otro con las mismas características magnéticas, pero sin barras. A partir de las mediciones de la potencia de perdidas en el hierro se modela y calcula la resistencia equivalente de perdida en el hierro RFEs en función de la frecuencia. Esta RFEs es incluida en el modelo dinámico del MCC. ¿Por qué se realiza la curva de magnetización en una máquina de corriente continua? Para poder conocer el comportamiento de la permeabilidad de un material ferromagnético.

9. DOCUMENTOS DE REFERENCIA. – -

file:///C:/Users/Hp/Downloads/Evaluacion_y_Modelado_de_las_Perdidas_en_el _Hierro.pdf, acceso el 8 de marzo del 2019 https://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/Maquinas%20cc.pdf, acceso el 8 de marzo del 2019 http://repositorio.pucp.edu.pe/index/bitstream/handle/123456789/28690/maquin as_electricas_cap05.pdf?sequence=18, acceso el 8 de marzo del 2019 http://frrq.cvg.utn.edu.ar/mod/resource/view.php?id=3633, acceso el 8 de marzo del 2019

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