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MÁQUINAS AC LABORATORIO N° 1 “EL ALTERNADOR TRIFÁSICO"

SAMUEL P. CH. Alumno (os):

Grupo

:

PROFESOR

Semestre

: IV

Fecha de entrega

:

1 4

0 2

MARIA TEREZA MENDOZA 1 Hora 7 :

Nota:

Tema : EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

I.

Código : Semestre: Grupo :

FUNDAMENTO TEÓRICO: Los generadores síncronos son la fuente de más importante de energía eléctrica. El generador síncrono genera un voltaje alterno cuya frecuencia depende totalmente de la velocidad de rotación. El valor de voltaje generado depende de la velocidad, de la excitación del campo de tensión continua, y el factor de potencia de la carga. El devanado de campo se encuentra en el rotor, y se alimenta con tensión continua, El devanado de armadura se encuentra en el estator

Las tres fases del generador están espaciadas mecánicamente a intervalos idénticos unas de otras y, por lo tanto, los voltajes respectivos generados no están en fase sino que están desfasados entres sí en 120 grados eléctricos. El voltaje de salida de un generador síncrono depende básicamente del flujo total que se tenga en el entrehierro. Cuando está en vacío, este flujo establece y determina exclusivamente mediante la excitación de campo de tensión continua. I.

OBJETIVOS

 Observar el funcionamiento del generador síncrono.

II.

EQUIPOS A UTILIZAR

Tema : EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

        

1 motor DC en derivación 1 generador síncrono. 4 multímetros. 2 acople flexible. 1 pinza amperimétrica. 1 tacogenerador. 1 interruptor tripolar 1 reostato de O - 100 0. 3 cargas resistivas (470,1000,1500

)

Código : Semestre: Grupo :

Tema : EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

III.

Código : Semestre: Grupo :

PROCEDIMIENTO Advertencia: ¡En esta etapa se manejarán voltajes peligrosos! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición!.

Tema : EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

Código : Semestre: Grupo :

1. Datos del generador síncrono Tomar los datos del generador síncrono Potencia = Voltaje =

400V

Corriente =

A

Conexión = Frecuencia =

60 Hertz

El devanado de armadura (estator) está indicada en la placa con los bornes U1-U2, V1-V2, W1-W2 (U1-U2, V1-V2, W1-W2/F1-F2)

El devanado de campo (rotor) está indicada en la placa con los bornes F1-F2 (U1-U2, V1-V2, w1-W2/F1-F2)

2. Generación de tensión alterna Armar el siguiente circuito. La potencia mecánica será suministrada por un motor en derivación de tensión continua. El número de revoluciones se medirá con el taco generador

Tema :

Código : Semestre: Grupo :

EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

Llene las siguientes tablas, manteniendo constante el número de revoluciones.

TABLA 1 Uexc.

Iexc.

V generado

0 20 40 60 80 100 120 140 150

0,003

4,21

0,098 0,20

144,6 247,9 297,1 321,8 336,5 347,5 356,7 359,2

RPM 1200 (40HZ)

N=

60 F P

0,31 0,39 0,49 0,59 0,67 0,71

1800 =60(60)/P= 3600/1800= 2

(2) (1200) / 60 = F F = 40Hz

Tema :

Código : Semestre: Grupo :

EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

TABLA 2 Uexc.

Iexc.

V generado

0 20 40 60 80 100 120

0,001 0,094 0,193 0,286 0,380 0,476 0,569

5,3 171,8 299,8 363,3 396,4 416,5 430,1

RPM 1200 (50HZ)

(2) (1500) / 60 = F F =50Hz

TABLA 3 Uexc.

Iexc.

V generado

0 20 40 60 80 100

0,006

0,39

0,093 0,187

203,5 357,3

0,282 0,381 0,475

437,1 472,3 495,8

RPM 1800 (60HZ)

(2) (1800) / 60 = F F =60Hz

Graficar el voltaje generado en función de la corriente de excitación, para cada una de las revoluciones (1200,1500 Y 1800 RPM), luego señalar la zona lineal, zona de codo y la zona de saturación.

Tema : EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

3. Generador con carga resistiva Arme el circuito como se muestra.

Código : Semestre: Grupo :

Tema :

Código : Semestre: Grupo :

EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

Regular la velocidad en la máquina prima hasta obtener 60 Hz y el valor de la corriente de excitación en forma tal que se consiga una tensión generada entre líneas de 320 Vac.

Tabla 4 N = 1800 RPM UL-L = 320 V R/fase (Ω)

1500

1235

1000

750

470

Icarga (A)

0,102

0,135

0,161

0,202

0,266

Vgenerado (V) S (VA)

304,1

286,1

288,0

269,8

222,1

31,01

38,62

46,36

54,49

70,75

S = V.I

Realizar el siguiente gráfico

4. Generador con carga inductiva

Tema :

Código : Semestre: Grupo :

EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

Arme el circuito como se muestra. Regular la velocidad en la máquina prima hasta obtener 60 Hz y el valor de la corriente de excitación en forma tal que se consiga una tensión generada entre líneas de 320 Vac.

Tabla 5 N = 1800 RPM UL-L = 320 V L/fase (H)

15

10

7.5

5

2.5

Icarga (A)

0,025

0,037

0,050

0,070

0,139

Vgenerado (V) S (VA)

299,8

292,7

382,8

268

213,9

7,49

10,82

19,14

18,76

29,73

S = V.I

Realizar el siguiente gráfico

Tema :

Código : Semestre: Grupo :

EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

5. Generador con carga capacitiva Arme el circuito como se muestra. Regular la velocidad en la máquina prima hasta obtener 60 Hz y el valor de la corriente de excitación en forma tal que se consiga una tensión generada entre líneas de 320 Vac.

Tabla 6 N = 1800 RPM UL-L = 320 V C/fase (μF)

8.1

5.4

4.5

3.0

1.5

Icarga (A)

0,980

0,637

0,501

0,290

0,126

Vgenerado (V) S (VA)

559,4

511,5

438,7

446,3

390,2

548,21

325,82

219,78

129,42

49,16

S = V.I

Realizar el siguiente gráfico

Tema : EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

Código : Semestre: Grupo :

Explique el motivo por el cual al aumentar la corriente de excitación se reduce el número de revoluciones de la máquina motriz.

¿Cuál es el comportamiento de la tensión del generador al trabajar con carga?

Realice los diagramas fasoriales para las cargas resistivas, inductivas y capacitivas de las tablas anteriores, considere solo una carga para cada caso.

Tema : EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

IV.

Código : Semestre: Grupo :

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

(Mínimo 5 de cada una de ellas)

1. OBSERVACIONES:  Se observó que el generador síncrono trabaja a velocidad constante.  Se observó la presencia de la corriente continua en la excitación del generador.  Se observó la presencia de valores de corriente bajos en las experiencias con cargas resistivas, capacitivas e inductivas.  Se observó que la velocidad del rotor dependía del valor inducido en el taco generador, este afectaba a los valores de voltaje generado por el motor.

2. CONCLUSIONES: FLORES GOMEZ, Ángel:

 Se concluye que la relación entre la tensión de excitación y la tensión generada es directamente proporcional, aumentando el voltaje de excitación gradualmente en el generador del laboratorio se pudo comprobar que efectivamente el voltaje generado también aumentaba.  Se concluye que la corriente de excitación en la máquina usada para la primera experiencia fue prácticamente nula, por tanto no se tomaron en consideración valores de dicha corriente para la completación de las tablas 1 a 3.  Se concluye los valores de frecuencia son directamente proporcionales a las rpm inducidas por la máquina prima o turbina, esto pudo comprobarse con el multímetro digital durante las segunda experiencia.  Se concluye que la potencia aparente calculada para las tablas 4 a 6 dependen de los tipos de cargas con los que se trabajó, así también el comportamiento en las gráficas y datos varía de acuerdo a este factor.  Se concluye que los valores medidos de corriente de carga fueron de bajos valores – sin superar siquiera 1 A- debido a que dicha corriente solo es generada por el efecto de campo del motor, ya que no fue inducida por la fuente DC. MUÑOZ VILLANUEVA, Claudio: ROSADO BALDÁRRAGO, Braulio:

 Concluimos que el alternador es una máquina que trabaja a velocidad constante, y que necesita de un voltaje de excitación DC en el rotor para su funcionamiento.  Concluimos que la frecuencia es directamente proporcional con la velocidad de giro del alternador.

Tema : EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

Código : Semestre: Grupo :

 Concluimos que la tensión generada por el alternador depende de la velocidad de giro, tensión de excitación del rotor y el factor de potencia de la carga.  Concluimos que la tensión de salida en vacío del alternador trifásico depende exclusivamente de la maquina prima y de la tensión de excitación que se aplique al rotor.  Concluimos que el alternador es una de las maquinas más importante debido a su gran eficiencia.

Tema :

Código : Semestre: Grupo :

EL ALTERNADOR TRIFÁSICO

HOJA DE EVALUACIÓN Transformadores y máquina síncrona Criterio de desempeño

Ciclo: IV

Laboratorio Nº 1

c) Los estudiantes conducen pruebas y mediciones, analizan e interpretan sus resultados para evaluar y mejorar sus sistemas. Tema: Generador Síncrono

Puesto de trabajo:

Alumno:

Sección: 01

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Excelente

Bueno

X3

X2

Fecha:19/02/17

Requiere mejora

No aceptable

X1

X0

Empleo adecuado de los instrumentos de medición y correcta operación del circuito de pruebas.

3

3

2

1

0

Interpreta y Explica los resultados de las pruebas y determina la tendencia de las graficas del generador síncrono

3

3

2

1

0

Responde adecuadamente sustentando sus respuestas.

3

3

2

1

0

Excelente

Bueno

Requiere mejora

No aceptable

el cuestionario

Nota parcial 1

9

CRITERIOS DE EVALUACIÓN Seguridad (personal y del equipo).

1

1

0.5

0

0

Observaciones y conclusiones

2

2

1

0.5

0

Presenta trabajo de Investigación

3

3

2

1

0

Prueba escrita u oral

5

5

4-3

2-1

0

Nota parcial 2

11

NOTA FINAL

20