TPG5-Maquina de Corriente Continua

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR - DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRICA Y DE COMPUTADORAS - AREA 4 – CONVERSIÓN ELECTROMECÁNICA DE LA ENERGÍA (Cod.2551)
TEMA: Máquina de Corriente Continua
Guía de Ejercicios Nº 05
Valores característicos (conexionado, datos de placa y de ensayo) de una máquina DC:
excitación
potencia:
voltaje:
corriente:
inductor derivación:
inductor serie:
f.e.m. Ea [V]
compuesta
pérdidas mecánicas sin carga:
100 KW
pérdidas parásitas con carga:
250 V
resistencia inducido:
400 A
velocidad:
resistencia / espiras por polo
25 Ω / 1000
resistencia / espiras por polo
0,005 Ω / 3
0%
50%
100%
150%
2 KW
1% de la potencia en el eje
0,025 Ω (incluidas escobillas):
1200 r.p.m
200%
300%
320
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,0 0,5 1,0
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
5,0 5,5 6,0 6,5 7,0
7,5 8,0 8,5 9,0
Corriente Excitacion Ie [A]
N.de C. – C.E.E. – Ejercicios Máquina de Corriente continua - Ing.José Hugo Argañaraz, Prof.Adjunto - 2010
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KΦa [V-seg]
0%
50%
100%
150%
200%
300%
2,6
2,5
2,4
2,3
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
º
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
9000
8500
8000
7500
7000
6500
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
0
0,0
500
0,1
F.M.M. Excitacion [A-v]
Funcionamiento como generador:
1
Se excita solamente el devanado de campo en derivación con una corriente de 4,7 A. La corriente
de salida es la nominal y velocidad del eje igual a 1150 r.p.m.
Calcular: el voltaje en bornes de la máquina, despreciando la reacción del inducido. Rehacer los
cálculos teniendo en cuenta la reacción del inducido
2
Se conectan los campos derivación y serie en conexión larga aditiva. Si la máquina trabaja con las
mismas corrientes de campo y armadura e igual velocidad que el punto 1:
Calcular: el voltaje en bornes de la máquina, considerando la reacción del inducido
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Se conectan los campos derivación y serie en conexión larga sustractiva. Si la máquina trabaja con
las mismas corrientes de campo y armadura e igual velocidad que el punto 1:
Calcular: el voltaje en bornes de la máquina, considerando la reacción del inducido
4
Se conectan los campos derivación y serie en conexión larga aditiva. Se ajusta la excitación del
campo derivación de forma de lograr en vacío el voltaje nominal con el eje girando a 1200 r.p.m..
Sin variar la posición del reóstato de campo derivación se conecta una carga tal que la corriente
de inducido es igual a la nominal.
Calcular: (considerar la reacción del inducido):
a el voltaje en bornes, con el campo serie cortocircuitado.
b con el campo serie incluido, el valor de la resistencia a conectar en paralelo con el mismo para
obtener en bornes de la máquina un voltaje de 250 V.
c la potencia suministrada en el eje.
Funcionamiento como motor:
5
Se conecta solo el campo derivación. Con tensión nominal en bornes y sin carga, se regula el
reóstato de campo para conseguir 1100 r.p.m. y luego se aplica en el eje una carga tal que la
corriente de inducido sea igual a la corriente nominal.
Calcular: (ignorando el efecto de la reacción del inducido y la influencia de las pérdidas
mecánicas en el funcionamiento en vacío).
a el valor de la resistencia del reóstato de campo derivación
b la velocidad y la potencia de salida en el eje
c la cupla de arranque si se limita la corriente de arranque a 2 veces la nominal
6
Recalcular el punto anterior considerando el efecto de la reacción del inducido. Determinar en [Av] por polo la reacción del inducido efectiva
7
Recalcular el punto anterior, considerando el efecto de la reacción del inducido, e incluyendo el
devanado serie en forma aditiva (conexión larga) con una resistencia conectada en paralelo tal
que su efecto se reduce a la mitad. Calcular el valor de dicha resistencia.
8
Se conectan los campos derivación y serie en conexión larga aditiva. Con tensión nominal en
bornes de la máquina, se aplica una carga en el eje de 90 KW y se regula el reóstato de campo
derivación de forma que la velocidad sea de 1200 r.p.m.
Calcular: (teniendo en cuenta la reacción del inducido)
a el valor de la resistencia del reóstato de campo derivación
b la potencia en bornes del motor
c la velocidad en vacío, teniendo en cuenta la influencia de las pérdidas mecánicas.
9
Recalcular, para las condiciones del punto anterior, cual debe ser la influencia del campo serie
para lograr la misma velocidad en vacío que en las condiciones de carga. Si los A-v no son
suficientes, especificar la cantidad de espiras necesarias y las resistencia en derivación a conectar.
10
Con solo un campo serie de 15 espiras por polo, y tensión nominal.
Calcular: (teniendo en cuenta la reacción del inducido)
a la carga mínima en el eje para que la velocidad no supere las 2400 r.p.m.
b la velocidad y corriente de armadura para una carga de 39 KW en el eje
c la cupla de arranque, limitando la corriente al 200% de la nominal
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Sin conectar el campo serie, el campo derivación es alimentado ahora en forma independiente
con una fuente DC de voltaje variable entre 25 y 250 V y hasta 10 A. La armadura se conecta a
una fuente de potencia (hasta 600 A), con un voltaje variable entre 0 y 300 V.
Alimentando la armadura con el voltaje nominal se regula la fuente de la excitación para lograr en
vacío la velocidad nominal (voltaje de excitación nominal). Posteriormente, sin variar la excitación,
se regula el voltaje de armadura entre 0 y el 100% del voltaje nominal, en 5 pasos, manteniendo la
corriente de armadura en su valor nominal. Luego, manteniendo el voltaje y corriente de armadura
constante, se varía la excitación a fin de aumentar la velocidad al doble también en 5 pasos.
Calcular: (para las distintas velocidades y considerando la reacción de armadura)
a Los voltajes de armadura y de excitación
b La cupla y potencia en el momento de arranque y para las posteriores variaciones.
c Graficar los valores obtenidos
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Recalcular el punto anterior conectando el campo serie en forma aditiva
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