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MAQUINAS ELECTRICAS ROTANTES
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Volúmen 2
Laboratorio Openlab
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CONTENIDO GENERAL DL 10280
PRIMER VOLUMEN: MOTORS ELECTRICOS
1. CARACTERÍSTICAS GENERALES
1.1 Máquinas de corriente alterna
1.2 Máquinas de corriente directa
2. IDEAS BÁSICAS
2.1 Circuito magnético
2.2 Ley de inducción
2.3 Conmutación
2.4 Campo magnético rotatorio
Experimentos N°1 ÷ N°7
3. MOTORES DE INDUCCION
3.1 Arranque del motor de inducción
3.2 Control de la velocidad del motor trifásico
3.3 Sentido de rotación
3.4 Funcionamiento del motor de inducción
3.5 Dispositivos de inducción
3.6 Inducción de motor síncrono
Experimentos N°8 ÷ N°21
4. MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA
4.1 Fuerza contra electromotriz
4.2 Sistemas de excitación
4.3 Funcionamientos del motor de corriente directa
4.4 Sentido de rotación
4.5 Motor con excitación separada
4.6 Motor con excitación en parallelo
4.7 Motor con excitación en serie
4.8 Motor con excitación compuesta
Experimentos N°22 ÷ N°26
5. MOTORES CONMUTADORES PARA CORRIENTE ALTERNA
5.1 Motor serie monofásico
5.2 Motor de repulsion
5.3 Funcionamiento del conmutador de los motores
Experimentos N°27 ÷ N°28
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SEGUNDO VOLUMEN: GENERADORES ELÉCTRICOS Y APENDICES
6. MÁQUINAS
Pág.
1
6.1 Alternador trifásico
Pág.
1
6.2 Variación de voltaje
Pág.
2
6.3 Funcionamiento del alternador
Pág.
4
6.4 Sentido de rotación
Pág.
5
6.5 Conexión en paralelo del alternador con la alimentación
6.5.1 Respuesta de la coneccion en paralelo del altrnador
Pág.
Pág.
5
6
6.6 Motor síncrono
6.6.1 Operación con diferentes excitaciones
Pág.
Pág.
8
9
Experimentos
N°29: Resistencia de enrollamiento
N°29.1: Resistencia de armadura
N°29.2: Resistencia de campo
Pág. 11
Pág. 12
Pág. 15
Experimentos
N°30: Prueba sin carga
Pág. 17
Experimentos
N°31: Características de corto circuito
Pág. 23
Experimentos
N°32: Prueba de corto circuito
Pág. 27
Experimentos
N°33: Metodo De Behn-Eschenberg’s
Pág. 31
Experimentos
N°34: Prueba de carga
Pág. 35
Experimentos
N°35: Eficiencia convencional
Pág. 39
Experimentos
N°36: Conexión en parallelo del alternador con la linea
Pág. 43
Experimentos
N°37: Alternador y motor sincrono
Pág. 47
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7. GENERADOR DE CORRIENTE DIRECTA
Pág. 53
7.1 Sistemas de excitacion
Pág. 53
7.2 Rapresentacion del dinamo
Pág. 54
7.3 Sentido de rotacion
Pág. 55
7.4 Excitación separada del dinamo
Pág. 55
7.5 Excitación shunt del dinamo
Pág. 57
7.6 Excitación serie del dinamo
Pág. 58
7.7 Excitación compuesta del dinamo
Pág. 60
Experimentos
N°38: Resistencia del bobinado
N°38.1: Bobinado de la armadura
N°38.2: Interpolación de bobinados y serie
N°38.3: Induccion del bobinado
Pág.
Pág.
Pág.
Pág.
63
64
66
68
Experimentos
N°39: Prueba del motor sin carga (Swinburne)
Pág. 71
Experimentos
N°40: F.E.M. sin carga
Pág. 75
Experimentos
N°41: Característica de excitación
Pág. 81
Experimentos
N°42: Dinamo con excitación separada
Pág. 85
Experimentos
N°43: Dinamo con excitación en paralelo
Pág. 91
Experimentos
N°44: Dinamo con excitación en serie
Pág. 97
Experimentos
N°45: Dinamo con excitación compuesta
Pág. 103
APENDICES
A1. Lista de componentes
A2. Punta magnética
A3. Ejecución de pruebas
A4. Medición de la potenzia macánica
A5. Tolerancias
A6. Cambio del rotor
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Pág. 111
Pág. 113
Pág. 115
Pág. 117
Pág. 119
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S.BOCCHI: Costruzioni elettromeccaniche e disegno
E.BUSSONI/S.FORNARI: Disegno di avvolgimenti e di costruzioni elettromeccaniche
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W.MÜLLER/E.HÖRNEMANN/H.HÜBSCHER/D.JAGLA/J.LARISCH/V.PAULY:
Elektrotechnic Fachstufe Energietechnik Fachrechnen
L.OLIVIERI/E.RAVELLI: Macchine elettriche
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G.PAGLIARI: Le prove delle macchine elettriche
M.PEZZI: Elettrotecnica generale
G.RAGO: Costruzioni elettromeccaniche
F.TIBERIO: Prove sulle macchine elettriche
Standard CEI 2-3 (IEC 34-1)
Standard CEI 2-6 (IEC 34-2)
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6. MAQUINAS SINCRONAS
Las máquinas síncronas son máquinas eléctricas rotantes, cuando el paso de rotación n (min –1) está
definida como una constante en función del número de polos y de la frecuencia (Hz), de acuerdo a
la siguiente relación.
f
n  60
p
Donde p el número de polos pares de excitación del circuito.
Las máquinas síncronas son máquinas reversibles y estas pueden ser usadas como generadores
síncronos o alternadores, (transformar la energía mecánica de un motor a energía eléctrica).
Las máquinas síncronas están compuestas con circuitos inductores ( generalmente puestos en el
motor ) que emplean corrientes direccionales, produciendo un campo magnético constante y un
circuito inductivo o armadura ( generalmente puesto en el estator ) cuando el fenómeno de
inducción electromagnética ocurre.
En el caso del alternador, la armadura puede ser conectada a la carga (interconexión del alternador)
o de la alimentación principal (operación en paralelo con frecuencia y voltaje constante del
sistema). Para que la energía eléctrica no logre operar la máquina síncrona como motor, debe
conectarse adecuadamente a la fuente principal de alimentación de energía.
6.1 ALTERNADOR TRIFÁSICO
Cuando el flujo magnético  producido por la fuente en las poleas del rotor cuando es puesto en
rotación, el valor efectivo o fuerza electromotriz f. e. m. Generada en el estator en circuito abierto
por el relativo movimiento es descrito por la siguiente relación (ver la sección 2.2.1 cuando la
máquina emplea un polo externo y se varían los polos en el estator:
Eo = k f 
Cuando k es una constante dependiendo del tipo de construcción del alternador.
El voltaje derivado sin carga Eo depende de la excitación de corrientes y del paso de rotación:
Pero cuando se trabaja con la frecuencia puede ser estabilizado el paso o velocidad cuando se es
constante.
Si ahora las terminales del estator son conectadas a una carga externa, en la corriente de armadura
se producen considerables efectos magnéticos.
Esto es debido a fallas de fabricación, también se observan caídas de voltaje en la armadura (ver
sección 2.3.1) cuando estos efectos dependen de la carga y el factor de potencia.
(a) Carga resistiva, cos = 1
El campo magnético en la armadura produce una distorsión en el flujo útil, pero sin reducir el
valor integral.
(b) Carga capacitiva, cos = 0
El campo magnético de la armadura produce una acción magnética que puede producir un flujo
fuerte.
(c) Carga inductiva, cos = 0
El campo magnético de la armadura produce un efecto de desmagnetización que reduce el flujo
útil.
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6.2 VARIACION DEL VOLTAJE
Normalmente los voltajes en las terminales del alternador pueden tener un remanente constante
debido a la variación de las cargas y estos pueden ser obtenidos revisando la variación del voltaje
Eo cuando el valor puede ser susceptible a variar por la fuente de excitación, corriente Ie en la
máquina.
Entre los numerosos métodos indirectos, mas o menos aproximados, usados para determinar como
reacciona la armadura modificando los voltajes en las terminales pueden ser considerados para
simplificar el método Behn-Eschenberg’s o método de impedancia síncronas, son usados en algunos
casos para conocer las cualidades de orden de los valores involucrados.
Considerando el circuito equivalente de un alternador de una fase de acuerdo al método de BehnEschenberg’s se muestra en la figura.
Donde Eo, es la fuerza electromotriz generada sin carga, Rs es una resistencia omica de la armadura
cuando Xd es la reactancia síncrona, una gran cualidad que propone la reactancia de la senoide se
considera como el efecto de reacción de armadura.
La impedancia síncrona es calculada con la siguiente relación:
Zd 
E oN
 X 2d  R 2s
I ko
Donde EoN es el valor de voltaje obtenido sin carga cuando la excitación de corriente Ieo y Iko es el
parámetro de corriente en corto circuito correspondiente a la excitación de corriente Ieo.
Desde la resistencia ohmica Rs es normalmente insignificante con respecto a la reactancia Xd, de
simplificación siguiente resulta: Zd = Xd.
Esto es por lo tanto posible cuando se usa el siguiente circuito equivalente simplificado de un
alternador de una fase con una carta resistiva R y por lo tanto cos = 1, cuando es supuestamente
conectada.
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Cuando el alternador entrega una corriente I es posible determinar el valor de la f.e.m., Eo del
diagrama vectorial, donde el generador tiene un voltaje generado Es en la carga.
El resultado numérico es:
E o  E s2  ( X d  I) 2
On the contrary if now the load is characterized by a generical inductive, or capacitive, power factor
the relative vectorial diagrams are shown in the following figure.
Los resultados numéricos:
a) cos ind
E o  ( E s  cos ) 2  ( E s  sen   X d  I) 2
b) cos cap
E o  ( E s  cos ) 2  ( E s  sen   X d  I) 2
Después de haber calculado el valor de la f.e.m, Eo correspondiente a la carga particular
considerada, determinaremos el correspondiente valor de la corriente de excitación Ie sobre la
característica de magnetización.
La regulación característica Ie = f(I) con una constante cos por lo tanto ahora la excitación de la
corriente puede ser variada manteniendo constante el voltaje en las terminales.
La regulación característica puede ser por lo tanto un valor normal para cos, con valores de
cos = 1 y cos = 0.8 inductivo, los cuales son determinados: el cos = 0.8 capacitivo es un valor
interesante que decrece por la magnetización de los efectos de los campos producidos.
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6.3 REPRESENTACION DEL ALTERNADOR
La representación del alternador está subrayado por las características de magnetización (la relación
entre del voltaje entre las terminales de una armadura de circuito abierto y la corriente de excitación
del paso de rotación), por la característica de permanente corto circuito (relación entre corriente en
la armadura en corto circuito y la excitación de corriente en el paso de rotación o valores tan
pequeños menores que 0.2 en el rango medido) y por las características de regulación (relación
entre corrientes de excitación y corriente en la carga con un voltaje constante en las terminales).
Finalmente la eficiencia del alternador está definida por una relación entre la potencia eléctrica P y
la potencia mecánica Pin correspondiente a la absorbida en los ejes, puede ser determinada por un
método directo por la evaluación de la potencia Pd equivalente a la perdida total, de lo que resulta la
siguiente relación

P
P

Pin P  Pd
La perdida total Pd puede ser considerada como la suma de las siguientes perdidas:
(1) Perdidas en la excitación
PE = RE Ie²
(2) Perdidas eléctricas en el rozamiento
Para cualquier rozamiento de cierta polaridad existe una pérdida de voltaje que se supone igual
Ub = 1V (rozamiento de grafito o carbón)
Ub = 0.3 V (rozamiento metal-carbón)
De estas perdidas eléctricas por rozamiento resulta
Pb = 2 Ie (rozamiento de grafito o carbón)
Pb = 0.6 Ie (rozamiento metal-carbón)
(3) Perdida constante Po (mecánica y calentamiento)
Estas perdidas pueden ser determinadas por medio de pruebas sin cargas
(4) RI² Perdidas en el embrollamiento de armadura
(5) Perdidas adicionales Pad.
Estas pérdidas pueden ser deducidas mediante pruebas de corto circuito
Nota
A menos que exista una prescripción contraria, todas las perdidas por efecto Joule pueden ser
referidas a una temperatura de 75 grados centígrados, usando la siguiente fórmula:
R 75  R ta
309.5
234.5 + ta
Cuando ta es la medición de la temperatura de ta resistencias Rta.
En particular, si ta es = a 20 grados centígrados nosotros tenemos
R75 = 1.22 Rta
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6.4 SENTIDO DE ROTACION
El sentido de rotación del alternador es impuesto por el arranque del motor.
El tiempo del sentido de rotación ( o arranque correcto ) corresponde a la rotación de la máquina en
el sentido horario o de reloj, cuando observen que la máquina se encuentra en oposición con el
conmutador.
6.5 CONECCION EN PARALELO CON LA ALIMENTACIÓN PRINCIPAL
Un alternador puede ser conectado en paralelo con la fuente principal cuando las siguientes
condiciones son satisfechas al mismo tiempo:
(1) Que el paso de rotación que genera la f.e.m., la frecuencia generada por el alternador sea igual
al de la fuente principal.
La frecuencia de la alimentación principal es constante y normalmente tiene los valores de 50 ó
60 hertz, la frecuencia del alternador puede ser variada modificando la velocidad del motor.
La frecuencia del alternador puede ser medida con un frecuencimetro o medidor de velocidad
empleando la relación n=a 60 f/p
(2) El voltaje en las terminales del alternador debe ser igual al de la alimentación principal.
El voltaje del alternador puede ser medido por un volmetro y puede ser ajustado variando la
corriente de excitación IE hasta que sea del mismo valor que la fuente principal, que se supone
constante
(3) Sincronizar las fases con la alimentación principal
La suceción de fases puede ser cambiada invirtiendo 2 fases, el sincronismo puede ser medido
fácilmente empleando un sistema de lámparas, esto se muestra en la siguiente figura:
Las tres lámparas se colocan en los vértices de un triángulo equilátero (en particular) y cada fase es
conectada en el cruce o esquina de las terminales para tener cada cruce conectado a una terminal de
un interruptor paralelo.
Los vectores OA, OB y OC (particularmente b) representan los voltajes de la alimentación principal
cuando OA', OB' y OC representan los voltajes del alternador: El voltaje en la lámpara 1 es BB',
cuando CA' y AC' son los voltajes de las lámparas 2 y 3.
Si la frecuencia es diferente del alternador, los 2 vectores terminan en diferentes pasos y si el
alternador es mas rápido el vector A'B'C' giran en sentido contrario del reloj con respecto a ABC
cuando el paso corresponde a las diferencias en frecuencias.En un instante la lámpara 1 tiende a 0
cuando AC’ tiende al máximo valor y CA’ de la lámpara 2 está pasando por el máximo valor: la
lámpara tiene su máxima intensidad luminosa en la frecuencia 2/3/1 ó 1/2/3.
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Por otro lado si el alternador es lento, la rotación del vector, A'B'C' gira en sentido horario y las
lámparas tienen su máxima intensidad luminosa en la frecuencia 2/1/3 ó 1/3/2. E
l momento exacto cuando es posible conmutar el interruptor para la conexión en paralelo, es cuando
dos de los vectores se encuentran en fase.
Cuando la lámpara 1 está apagado y la lámpara 2 y 3 están iluminadas.
Nota
Cuando el orden de la sucesión critica de las fases de la alimentación principal no correspondan
con las del alternador, las 3 lámparas estarán encendiendo y apagando en forma rítmica
dependiendo de la variación de frecuencia: en este caso, antes de conectar en paralelo, es
necesario hacer el intercambio entre 2 cables de la alimentación principal o alternador.
Al final desconecte el alternador de la alimentación principal y observe las siguientes
características:
(a) Reducción de la potencia del motor, con la potencia derivada del alternador resulta nulo (nulo o
mínimo indicado en el amperímetro)
(b) Abra el interruptor de paralelo
(c) Detenga el motor
(d) Desenergice el alternador
6.5.1 Respuesta de la coneccion en paralelo del alternador
Antes de conectar el alternador con la alimentación principal, que se supone puede ser de potencia
infinita, la generación de f.e.m., E es igual y opuesta al lenguaje principal B, y el alternador está
fuera y no recibe energía: el alternador opera sin carga pero es necesario en cualquier caso una
carga o torque que compense la resistencia pasiva.
Si ahora el alternador es excitado se incrementa la generación de f.e.m. E (E V) y por lo tanto la
f.e.m., ER resultante es puesta en fase con E, que hace que una corriente Io = E/Zd fluya,
prácticamente y defasamiento de 90 grados con respecto a E, esto debe prevalecer para una
rectancia síncrona Xd en la resistencia del estator.
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El alternador genera solamente potencia reactiva E Io que es derivada principalmente de la
alimentación principal (VIo) y particularmente absorbida por el circuito de armadura (ER Io)
En una vía similar si la excitación decrece en tal vía se tiene como resultado E < V, tenemos una
corriente en 0 pero un atraso de 90 grados con respecto a E, y el alternador absorbe solo la potencia
reactiva. El alternador puede hacer que tome la carga solo por incrementos en el torque solo si el
grupo motor alternador tiende a acelerarse. Cuando la f.e.m., E avanza por el ángulo  con respecto
al voltaje principal V, la fase resultante de la f.e.m., ER produce una corriente I.
La ecuación vectorial para los resultados del generador son:
E = V + ER
y el componente activo de la corriente derivada está en fase con el voltaje E
En estas condiciones el alternador genera potencia activa positiva, directa hacia la línea.
Pg = E I cos
y entrega esta potencia hacia la alimentación principal.
P = E I cos = V I cos
Usando la ya empleada hipótesis Zd = Xd tenemos también que  =  = ½  por lo tanto la potencia
generada es igual que la que entrega
Obteniendo el resultado:
Pg = P = V I cos ½
I
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ER 2 V

sen ½
Xd
Xd
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Finalmente obtenemos:
P
V2
sen 
Xd
Por lo tanto la potencia entregada es proporcional a sen, cuando  es el ángulo de la carga.
Cuando el ángulo  se incrementa la potencia generada se incrementa, esto es posible hasta el límite
del valor  90 porque si este valor sobrepasa la potencia generada se decrementa y el alternador
se vuelve inestable y hay pérdidas de velocidad.
Resumiendo cuando es conectado en paralelo un generador con la alimentación principal de
potencia infinita:
(a) La frecuencia y voltaje del generador son controlados por la fuente principal:
(b) La potencia activa del generador depende únicamente del torque;
(c) La potencia reactiva del generador depende de la corriente de excitación
6.6 MOTOR SINCRONO
Si antes teníamos la salida del alternador en paralelo conectada con la alimentación principal como
suponemos que esto nulifica el torque, el rotor tiende a volverse mas lento, y la f.e.m., E se
encuentra fuera de fase del ángulo  con respecto al voltaje principal V.
En esta condiciones resulta que la f.e.m. ER produce una corriente I con componentes activos en
oposición a la fase con respecto al voltaje E y por lo tanto deriva potencia negativa.
Sin este instante de tiempo negativo derivada de la potencia, la potencia positiva absorbe el
equivalente, la ecuación vectorial que describe al motor en forma.
V = E + ER = E + Xd • I
Por lo tanto el siguiente diagrama vectorial se obtiene
En estas condiciones el alternador gira en sentido del motor con velocidad síncrona y por esto es
llamado motor síncrono.
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6.6.1 Operación con diferentes excitaciones
En condiciones estables el motor síncrono depende del torque aplicado y el inducido f.e.m. E, que
puede ser variado por la alimentación principal de la excitación de la máquina.
El estudio de estabilidad de operación con un torque resistivo constante es posible empleando una
representación vectorial cuando el voltaje en las terminales V es considerado constante porque este
es impuesto por la alimentación principal, el componente activo de la corriente en fase con el
voltaje V es constante por la potencia de salida por un periodo constante por el efecto de corriente
de manifestación, la f.e.m. E inducida y cuando la fase con el voltaje varia.
Esto es consecuencia de los dos, de la intensidad y de la fase desplazada, de la corriente absorbida
cuando varia.
Cuando la potencia es constante el segmento A'C', A"C" y A'''C''' pueden tener un cambio cuando la
f.e.m. E varía. En los siguientes casos de operación resulta:
(a) Excitación correcta (E= E')
Para una excitación correcta la corriente absorbida es mínima, y es necesario preestabilizar una
potencia constante.
La corriente I de la fuente principal con cos = 1 y el motor trabaja en las máximas condiciones
eléctricas de eficiencia.
(b) Baja excitación (E = E").
Con una corriente de excitación baja que la corriente absorbida es mayor que la permitida,
logrando un desgaste de la fase con respecto al voltaje V y cos  1
El motor absorbe, la potencia activa preestablecida y la potencia reactiva también.
(c) Sobre excitación (E = E''').
Con una corriente de excitación mayor que la adecuada se observa una corriente I’’ que mayor
que la mínima y que está fuera de fase con respecto al voltaje V y cos 1
El motor absorbe, la potencia activa preestablecida, y la potencia reacitiva capacitiva
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La relación entre la corriente absorbida I y la corriente de excitación Ie se observa en el dibujo
como una curva que muestra un valor constante de la potencia de salida: para este caso particular
son llamadas curvas "V" o curvas de Mordey, esto se muestra en el siguiente diagrama
Cuando la potencia P = 0 y se trabaja sin carga, el vértice de la curva "V" muestra en el eje de las
abscisas una característica particular e interesante cuando el motor sincrono es usado con un factor
de potencia capacitivo en su instalación. Una forma de hacer que el motor trabaje en sobre
excitación consiste en el empleo de trabajarlo en presencia de cargas inductivas.
La unión de los vértices de las curvas representa la operación cuando cos = 1 y marca los límites
de operación entre la baja excitación y la sobreexcitación.
Finalmente la curva V está limitada en el estado de baja excitación por un valor mínimo de f.e.m. E
y también de una corriente de excitación IE , bajo estas condiciones el motor muestra estabilidad en
su límite y pérdidas en el paso.
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EXPERIMENTO N°29
RESISTENCIA DE ENROLLAMIENTO
Propósitos
 Medición de la resistencia de enrollamiento del estator y rotor del alternador
Componentes:
 1 máquina de CA con rotor bobinado
 1 DL 10281 Módulo de alimentación
 1 DL 10282 Módulo de mediciones
Diagrama eléctrico
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EXPERIMENTO N°29.1: RESISTENCIA DE ARMADURA
DE LORENZO
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Procedimiento
Ensamble el estator del alternador completando la máquina de corriente con el rotor y escobillas.
Arme el circuito mostrado en el diagrama topográfico anterior.
Ponga la fuente del módulo DL 10281 para un voltaje directo de 0.8 volts/12A (elector “c0d” en la
posición d) y el control nov en la posición 0.%.
Ponga el módulo de mediciones DL 10282 el amperímetro y el volmetro para medición de corriente
directa y cuida la polaridad ( terminal roja positiva ).
Active el módulo de alimentación y alimente el circuito de armadura con los valores mostrados en
la tabla y tome los diferentes valores de medición de voltaje en las terminales del estator en
secuencia para obtener varias mediciones entre las terminales.
Antes de realizar las mediciones mida la temperatura ambiente y escriba los valores en la tabla.
ta = ........ °C
Fases
UV
VW
WU
I (A)
U (V)
R (Ω)
U (V)
R (Ω)
U (V)
R (Ω)
1
2
3
4
Calculando la resistencia con la formula
U
I
R
y escribiendo los valores en la table.
Calculando aritméticamente los valores de las resistencias en las terminals.
R UV ( av ) 
R VW ( av ) 
R WU ( av ) 
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R
UV
4
R
VW
....... ()
WU
........ ()
4
R
4
........ ()
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De los valores anteriores se obtiene
R ( av ) 
R UV ( av )  R VW ( av )  R WU ( av )
3
........ ()
Al arrancar el motor conecte la resistencia de la armadura, para cualquier temperatura ambiente es
igual a:
1
Rs 
R (av) .......... 
2
Refiriéndose a la expresión anterior de la resistencia de la base para una temperatura convencional
de 75 grados centígrados:
309.5
R s75  R s
........... ()
234.5 + ta
Resultado típico
Rs75 = 0.3 
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EXPERIMENTO N°29.2: RESISTENCIA DE CAMPO
DE LORENZO
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Procedimiento
Arma el circuito mostrado en el diagrama topográfico anterior.
Ponga el módulo de la fuente DL 10281 para un voltaje directo de 0.8 volts/12A ( selector “c0d” en
la posición d ) y el control nov en la posición 0%.
Coloque el módulo de medición DL 10282 en voltímetro y amperímetro para medición de corriente
directa y cuide al polaridad (terminal roja positiva).
Active el módulo de activación y alimente el circuito del campo con los valores mostrados en la
tabla y posteriormente mida el voltaje en las terminales para una conexión de volmetro directo.
Antes de realizar las mediciones tome la temperatura ambiente y posteriormente escriba los valores
obtenidos en la tabla.
ta = ........ °C
I (A)
1
2
3
4
5
U (V)
R (Ω)
Calculando la resistencia empleando a formula:
R
U
I
y escribiendo el valor en la tabla.
Determinando en forma aritmética el valor de la resistencia del campo a temperatura ambiente:
RE 
 R .............()
5
y colocando en éste valores convencionales a una temperatura de 75°C si tiene:
R E 75  R E
309.5
............()
234.5  ta
Resultado típico
RE75 = 0.433 
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EXPERIMENTO N°30
PRUEBA SIN CARGA
Propósitos
 Determinar las perdidas mecánicas y eléctricas del alternador
 Reconocer las características magnéticas
Componentes:
 1 marca de AC con rotor bobinado y escobillas conectadas
 1 máquina CD con rotor conmutable y escobillas conectadas
 1 DL 10281 módulo de alimentación
 1 DL 10282 módulo de medición
 1 DL 10283 carga y reostatos
Diagrama eléctrico
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EXPERIMENTO N°30: PRUEBA SIN CARGA
DE LORENZO
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DL 10280
Procedimiento
Ensamble el estator de la máquina de corriente completando con el rotor de anillos y conectando
escobillas.
Ensamble el estator de la máquina de corriente directa completando con el rotor conmutador y
escobillas.
A continuación NO ACOPLE el motor CD con el alternador: este está alimentado y debe estar en
fase solamente con el motor para ser trabajado.
Coloque el módulo de alimentación DL 10281 para un voltaje directo 42V/10A ( selector “a0v” en
la posición B y el interruptor L+/L- en la posición 0 ) y para un voltaje directo variable de 0 a
8V/12A ( selector “c0d” en la posición d y el control knob en 0% ).
Coloque el módulo de medición DL 10282, el voltímetro y el amperímetro conectado en la
armadura del motor de CD y el amperímetro en serie conectado con el circuito del rotor del
alternador para mediciones de corriente directa ( terminal roja positiva ) y el voltímetro en la
terminal del estator del alternador para mediciones de corriente alterna.
Coloque el módulo DL 10283, el reostato de arranque RA con la máxima resistencia ( control knob
en la posición b) y la exitación RF con la mínima resistencia ( control knob en la posición a).
1) Pérdidas mecánicas de un motor de CD.
Coloque en corto circuito el amperímetro conectado a la armadura del motor CD y haga la
medición con el motor trabajando.
Active el módulo de alimentación y arranque el motor de CD colocando el interruptor selector
L+/L- en la posición 1.
Gradualmente varía el reostator de arranque RA (control knob en la posición “a” y luego
cortocircuitar el reostato RA por medio de un Jumper) y posteriormente remueva el puente de
corto circuito del amperímetro.
Ajuste cuidadosamente la corriente de excitación del motor de CD empleando el reostator RF
empleado para ajustar la velocidad del motor n= 3000 min-1 del alternador.
Antes de colocar la velocidad del motor adecuadamente mida las condiciones de operación
midiendo el voltaje y corriente absorbida por el motor.
UM = ........ (V)
IM = ......... (A)
Las perdidas mecánicas de un motor de CD son seguidas por la potencia absorbida por el motor
PMm = UM • IM = .......... (W)
Detenga el motor colocando el interruptor L+/L- en la posición 0
Reestablezca las condiciones máximas de resistencia del reostator RA y la mínima de resistencia
del reostator de excitación RF y remover el jumper the cortocircuito RA.
ver d20130530
19
DL 10280
2) Pérdidas mecánicas del alternador.
Acople el alternador al motor de CD.
Coloque un puente para poner en corto el amperímetro conectado a la armadura del motor de CD
correspondiente al grupo motor alternador antes de excitar el motor.
Active el módulo de alimentación y arranque el grupo empleando el interruptor L+/L- en la
posición “1”.
Gradualmente coloque el reostator de arranque RA (control knob en la posición “a”) y
posteriormente remueva el puente de corto circuito del amperímetro.
Ajuste cuidadosamente la excitación de corriente del motor de CD con el reostator Rf empleada
para variar la velocidad del motor y que esta sea igual a n= 3000 min-1 del alternador.
Cuando el motor ha sido puesto en las condiciones de trabajo mida el voltaje-corriente
absorbidas por el motor
UMo = ...........(V)
IMo = .......... (A)
Calculando la potencia absorbida por el motor
PMo = UMo • IMo = ......... (W)
Las pérdidas mecánicas del alternador se obtienen mediante la siguiente diferencia.
PGm = PMo - PMm = ......... (W)
3) Pérdidas del entrehierro del alternador
Para lograr que el grupo de rotación esté en el rango de velocidad del alternador, excite el rotor
del alternador para lograr una generación de voltaje igual a un voltaje UN = 42 V.
La corriente de excitación del alternador es variado con el control knob de la fuente variable de
voltaje de 0÷8V con la cual velocidad de rotación del grupo puede ser controlada empleando el
reostator de excitación RF del motor de CD.
Cuando las condiciones
n = 3000 min-1
UN = 42 V
Una vez colocado en marcha y a la velocidad adecuada, mida el voltaje y la corriente absorbida
por el motor de CD
UMe = ........ (V)
IMe = ......... (A)
Calculando la potencia absorbida por el motor
PMe = UMe • IMe = .......... (W)
Las perdidas del entrehierro del alternador se obtienen por la diferencia
PGFe = PMe - PMo = ......... (W)
20
ver d20130530
DL 10280
4) Perdidas sin carga del alternador
El rango de voltaje y velocidad de las perdidas sin carga del alternador son:
PGo = PGm + PGFe = ........... (W)
este remanente es una constante de la diferencia de cargas.
5) Características de magnetización
Finalmente las característica de magnetización son derivadas del voltaje Us derivada del
alternador mantiene un rango de velocidad constante en correspondencia con los valores de
excitación de la corriente Ie que se muestra en la siguiente tabla.
Con la excitación de corriente Ie = 0, emplea adecuadamente el rango del volmetro, mida el
voltaje del residuo magnético también.
n (min-1)
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
Ie (A)
0
1.5
3
4.5
6
7.5
9
10.5
12
US (V)
Detenga el grupo con el interruptor L+/L- en la posición “0” y descenergice el alternador
colocando el selector ”c0d” en la posición “0” de nuevo.
ver d20130530
21
DL 10280
Dibuje el diagrama derivado del voltaje en función de la corriente de excitaci on Ie.
Determine en el diagrama la corriente de excitación correspondiente a la armadura con un rango de
voltaje UN = 42 V:
IEo = ..... (A)
22
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DL 10280
EXPERIMENTO N°31
CARACTERÍSTICAS DE CORTO CIRCUITO
Propósitos:
 Registrar las características permanentes de corto circuito
 Determinar la impedancia síncrona
 Determinación del corto circuito
Componentes:
 1 Estator de máquina de AC con rotor de anillos y escobillas conectadas
 1 Estator de máquina de CD con rotor conmutado y escobillas conectadas
 1 DL 10281 módulo de alimentación
 1 DL 10282 módulo de medición
 1 DL 10283 cargas y reostatos
Diagrama eléctrico
ver d20130530
23
DL 10280
EXPERIMENTO N°31: CARACTERÍSTICAS DE CORTO CIRCUITO
DE LORENZO
24
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DL 10280
Procedimiento:
Ensamble el grupo alternador-motor de CD para usar el estator de la maquina de corriente alterna
completando con el rotor de anillos y conectando las escobillas y el estator de la maquina de
corriente directa con el rotor conmutable y escobillas.
Arma el circuito mostrado previamente el diagrama topográfico.
Coloque la fuente del modulo DL 10281 para un voltaje de 42V/10A (selector “a0b” en la posición
“b” y el interruptor L+/L- en la posición “0”) y para un voltaje directo de 0 a 8V/12A ( selector
“c0d” en la posición “d” y control knob en 0%).
Coloque él modulo de medición DL 10282 el amperímetro conectado en serie con el rotor del
circuito del alternador para mediciones de corriente directa (terminal roja +) y el amperímetro del
estator en la terminal del alternador para mediciones de corriente alterna.
Coloque el modulo Dl 10 283, el reostato de arranque RA en la resistencia máxima ( control knob
en la posición “b”) y el reostato de excitación RF en la mínima resistencia ( control knob en la
posición “a”). Gradualmente encienda el interruptor e inicie el reostato de arranque RA Control
knob en la posición “a”) y ajuste la corriente de excitación del motor de CD para ajustar el reostato
RF y ajustar la velocidad igual al rango del alternador.
Inicia exitando el alternador con un voltaje variable 0÷8V asta alcanzar los valores de exitación de
corriente Ie mostrados en la siguiente tabla y mida las variaciones de corrientes Ik derivados del
corto circuito del estator, antres mida la temperatura ambiente ta.
ta = ......... °C
Ie (A)
1.5
3
4.5
6
7.5
9
10.5
Ik (A)
Notas:
(a) No es necesario tener una exitacion de la velocidad exactamente constante.
(b) Si las mediciones del amperimetro del estator son afectadas con oscilaciones, registre el
primer valor.
Detenga el equipo colocando el interuptor L+/L- en la posición “0” y desenergise el alternador
colocando el selector “c0d” en la posición “0” de nuevo.
ver d20130530
25
DL 10280
Dibuje en el fdiagrama la vcorrienye Ik derivada del corto circuito en funcion de la corriente de
exitación Ie.
Determine en el diagrama la corriente Iko de corto circuito corespondiente a la corriente de exitación
Ieo (ver esperimento N°30) que en condiciones sin carga genera el voltaje UN:
Iko = ......... (A)
y calculando la impedancia sincrona con la formala
Zd 
UN
3 I ko
.........()
porque el estator esta conectado.
Determine el el diagrama la corriente de exitación Iek que se genera en corto circuito el rango de
corriente (asumir IN = 2.5A):
Iek = .......... (A)
Calculando el radio de corto circuito:
Kk 
26
I Eo
............
I Ek
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DL 10280
EXPERIMENTO N°32
PRUEBA DE CORTO CIRCUITO
Proposito:
 Determinar las perdidas de acoplamiento del estator y perdidas adicionales de el alternador
Componentes:
 1 estator de maquina de CA con rotor bobinado y conectar las escobillas.
 1 Maquina de CD con rotor conmutable y escobillas conectadas.
 1 DL 10281 Fuente de alimentación
 1 DL 10282 Modulo de mediciones.
 1 DL 10283 Cargas y reostatos.
Diagrama electrico
ver d20130530
27
DL 10280
EXPERIMENTO N°32: PRUEBA DE CORTO CIRCUITO
DE LORENZO
28
ver d20130530
DL 10280
Procedimiento
Ensamble el grupo motor CD- alternador para ser usado en el estator de el alternador de la maquina
colpleta con rotor y conecte las escpbillas de el estator de la maquina de corriente diresta completa
con rotor conmutable.
Arme el circuito mostrado en el diagrama topografico previo.
Coloque el modulo de alimrentación Dl 10281 para un voltaje directo de 42V/10A ( selector “a0 b”
en la posición “b” y el interuptor L+/L- en la posición “0”) y para un voltaje directo de 0÷8V/12A
(selectror “c0d” en la posición “d” y el control Knob en 0%).
Colocar el modulo de medición DL 10282 el volmetro y amperimetro conectado en la armadura
del motor de CD para una medicion de corriente directa (+ es la terminal roja) y el amperimetro de
la terminal del estator para mediciones de corriente directa.
Coloque el modulo DL 10283 , el reostatp de arranque RA con la máxima resistencia (contro knob
en la posición “b”) y la excitación RF con la mínima resistencia (control knob en la posición “a”).
Corto circuite el amperímetro que se encuentra conectado en serie con la armadura del motor de
CD. Active el modulo de alimentación y haga que el grupo de rotación trabaje colocando el
interruptor L+/L- en la posición "1". Gradualmente el interruptor apague del reostato de arranque
RA (control knob en la posición “a” y luego cortocircuitar el reostato RA por medio de un Jumper)
y ajuste la corriente del excitación del motor CD empleando el reostato RF del grupo de velocidad
que es igual al rango del paso o velocidad del alternador.
Excite el alternador con la fuente variable de voltaje 0÷8V el cual hace que fluya una corriente de
corto circuite que es igual al rango de corriente IN = 2.5 A.
Notas
(a) Eventualmente la conexión del paso o velocidad puede ser cambiado por el reostato de
excitación RF de el motor de CD
(a) Si la indicación del amperímetro del estator puede ser afectada con oscilaciones en algunos
valores medidos.
Cuando el grupo a alcanzado las condiciones adecuadas, después de esto, remueva el puente de
corto circuito del amperímetro, mida el voltaje y la corriente absorbidas por el motor:
UMk = ........ (V)
IMk = ......... (A)
Calcule la potencia absorbida por el motor
PMk = UMk • IMk = ............. (W)
Detenga el grupo colocando el interruptor L+/L- en la posición “0” y desenergice el alternador
colocando el selector “c0d” en la posición “0” de nuevo.
El alternador con el estator en corto circuito absorbe, en un rango de corriente y velocidad la
potencia:
PGk = PMk - PMm = ............. (W)
donde PM representa las perdidas mecanicas del motor (ver el experimento N°39).
ver d20130530
29
DL 10280
Las perdidas por acoplamiento del alternador resultan:
PGCu = PGk - PGm = .......... (W)
donde PGm representa las perdidas mecánicas del alternador (ver experimento N°30) desde las
perdidas por calentamiento del estator y perdidas de acoplamiento son iguales a:
PsCu = 3 Rs IN² = ......... (W)
donde Rs es la resistencia del estator (ver el experimento N°29) esto es posible calculando las
perdidas adicionales del alternador con la siguiente relacion.
Pad = PGCu - PsCu = .......... (W)
Esto corresponde a la resistencia equivalente
R ad 
Pad
.........()
I 2N
El proposito de calcular la suma de perdidas de acoplamiento y perdidas convencionales de
temperatura de 75°C determinamos que la resistencia equivalente total se obtiene con la relacion:
R75 = 3 Rs75 + Rad = .......... ()
Donde Rs75 es la resitencia del estator a una termperatura convencional (ver el experimento N°29)
donde Rad no varia con la temperatura.
El equivalente de la perdida total resulta:
PsCu75 = R75 • IN² = .......... (W)
30
ver d20130530
DL 10280
EXPERIMENTO N°33
METODO DE BEHN-ESCHENBERG’S
Propósitos:
 Recordar en forma indirecta las caracteristicas de regulación del alternador
Recordar los resultados tipicos de la prueba anterior
Experimento N°29
Resistencia Ohmica de una fase del estator
Rs = 0.25  (ta = 20 °C)
Rs75 = 0.3  (t = 75 °C)
Experimento N°30
Características de magnetización
Experimento N°31
Impedancia sincronía
Zd = 5.2  (ta = 20 °C)
ver d20130530
31
DL 10280
Procedimiento
Para ilustrar el m{etodo de Behn-Eschenberg’s con ejemplos numericos los resultados obtenidos de
algunas pruebas previas seran usados.
1) Triangulo de impedancias sincronas
En el experimento N°31 la impedancia sincronía fue determinada a una temperatura a la cual fue
de 75°C. Calculando la reactancia sincronía a esta temperatura
X d  Z 2d  R 2s  5.2 2  0.252  519
. 
La reactancia sincronía no varia con la temperatura , la reactancia sincronía a una temperatura
convencional de 75°C resulta:
Z d 75  R 2s75  X d2  0.32  519
. 2  5198
.

Esto es posible dibujando el triangulo de impedancia sincronía:
Si nosotros usáramos el ángulo  tiende a 90°:
tg 
Xd
519
.

 17.3
R s75
0.3
 = 86.7°
Esto, simplifica el cálculo que nosotros habíamos visto en la sección 6.2, usualmente
consideramos:
Zd75 = Xd = 5.19 
32
ver d20130530
DL 10280
2) Características de regulación cuando cos = 1
Usando la formula (ver sección 6.2)
2
E o  E sN
 (Xd  I s ) 2
Calculando el f.e.m. Eo necesaria para obtener el rango de voltaje EsN = UN/ 3 = 24.27V en la
carga en las diferentes variaciones de corriente Is. Para poder evaluar es necesario determinar la
f.e.m. Us (nosotros sabemos que Uos = 3 Eo porque el estator esta conectado), para el uso de
características de magnetización determinaremos la respectiva corriente de excitación Ie.
Determinando los valores serán escritos en la siguiente tabla:
Is (A)
0
0.625
1.25
1.875
2.5
3.125
Eo (V)
24.27
24.82
25.13
26.15
27.52
29.19
Uos (V)
42
42.95
43.5
45.25
47.62
50.5
Ie (A)
7
7.1
7.2
7.5
8.3
9
3) Características de regulación con cos = 0.8
Para usar la formula (ver sección 6.2)
E o  ( E sN cos) 2  ( E sN sen + X d  I s ) 2
repitiendo el procedimiento mostrado en el punto 2).
Is (A)
0
0.625
1.25
1.875
2.5
3.125
ver d20130530
Eo (V)
24.27
26.34
28.64
31.1
33.7
36.4
Uos (V)
42
45.6
49.5
53.8
53.3
63
Ie (A)
7
7.7
8.8
9.9
11.5
13
33
DL 10280
4) Características de regulación
Dibujando en un diagrama simple como la corriente de excitación Ie varia en funcion de las
variaciones de corriente Is para dos factores de potencia se muestra en los puntos 2) y 3) con el
propósito de obtener un voltaje constante en las terminales del alternador
El método de Behn-Eschenberg’s excede en los resultados con respecto a la operación de la
máquina real, con lo cual alcanza la saturación
34
ver d20130530
DL 10280
EXPERIMENTO N°34
PRUEBA DE CARGA
Propósitos
 Recordar las variaciones de voltaje en las terminales del alternador para diferentes cargas
 Analizar el efecto de reacción de la armadura
Componentes
 1 maquina de CA con rotor bobinado y escobillas conectadas
 1 maquina de CD con rotor conmutado y escobillas conectadas
 1 DL 10281 Modulo de alimentación
 1 DL 10282 Modulo de medición
 1 DL 10283 Cargas y reostatos
Diagrama eléctrico
ver d20130530
35
DL 10280
EXPERIMENTO N°34: PRUEBA DE CARGA
DE LORENZO
36
ver d20130530
DL 10280
Procedimiento
Ensamble el grupo motor de CD-alternador usando el estator del alternador en la máquina completa
con rotor bobinado y conectando las escobillas y el estator de la maquina de corriente directa
completa con las escobillas del rotor conmutado
Arme el circuito mostrado en el diagrama topográfico previo.
Coloque el modulo de alimentación DL 10281 para un voltaje directo de 42V/10A (selector “a0b”
en la posición “b” y el interruptor L+/L- en la posición “0”) y para un voltaje directo de 0÷8V/12A
(selector “c0d” en la posición “d” y el control knob en 0%).
Coloque el modulo de selección DL 10282, el volmentro y el amperímetro conectados al estator del
alternador para mediciones de corriente alterna y el amperímetro de excitación del alternador para
mediciones de corriente directa ( + terminal roja).
Coloque el modulo DL 10283 el reostator de arranque RA con la máxima resistencia (control knob
en la posición “b”) y la resistencia de exitacion RF con la mínima resistencia (control knob en la
posicion “a”); coloque el sector R y C de la resistencia trifásica y carga capacitiva en la posición
“0” (máximo sentido de rotación)
Active el modulo de alimentación y haga que el grupo de rotación inicie colocando el interruptor
L+/- en la posición “1”. Gradualmente ajuste el reostato de arranque RA (control knob en la
posición “a” y luego cortocircuitar el reostato RA por medio de un Jumper) y ajuste la corriente de
excitación del motor de CD con la ayuda del reostato RF Para determinar el rango de velocidad del
reactor.
Excite el alternador con un voltaje variable de 0÷8V el cual se aplica sin carga en el rango de
velocidad adecuado para obtener un voltaje UN = 42 V.
Posteriormente modifique los valores de la corriente de excitación conectando carga trifásica, esto
se muestra en la siguiente tabla y recuerde los valores del voltaje Us y de corriente Is derivados del
alternador en esta velocidad.
Carga
∞
C123
C123/R123
R123
ver d20130530
n (min-1)
3000
3000
3000
3000
Ie (A)
Us (V)
42
I (A)
37
DL 10280
Notas
(a) La eventual corrección de la velocidad del grupo de rotación puede ser modificado con el
reostator de excitación RF del motor
(b) Las indicaciones de los instrumentos empleados en el alternador pueden ser afectadas con
oscilaciones en algunos valores de medición.
Detenga el grupo colocando el interruptor L+/L- en la posición “0” y desenergice el alternador
colocando el selector “c0d” en la posición “0” otra vez.
38
ver d20130530
DL 10280
EXPERIMENTO N°35
EFICIENCIA CONVENCIONAL
Propósitos
 Determinar la eficiencia convencional del alternador a diferentes factores de potencia
Recordar datos típicos de pruebas previas
Experimento N°29
Resistencia de excitación del bobinado
RE75 = 0.433  (t = 75 °C)
Experimento N°30
Perdidas mecanicas
PGo = 70 W
Experimento N°32
Resistencia equivalente de acoplamiento y perdidas adicionales
R75 = 0.75  (t = 75 °C)
Experimento N°33
Características de regulación para determinar la corriente de excitación
ver d20130530
39
DL 10280
Procedimiento
Para ilustrar el calculo directo del método de la eficiencia del alternador con ejemplos numéricos de
resultados obtenidos en pruebas previas que serán usadas.
El procedimiento de calculo de la eficiencia se sintetiza en las siguientes tablas, donde las escobillas
son consideradas de carbón metal y la potencia Pd representa la suma de todas las pérdidas.
n= 3000 min-1
Us = 42 V
Carga
cos
P = 3 Us I cos (W)
PGo (W)
PsCu75 = R75 I² (W)
IE (A)
PE = Re75 Ie2 (W)
Pb = 0,6 Ie (W)
Pd (W)
Pin = P + Pd (W)
100 P

%
Pin
0
1
0
70
0
7
21.2
4.2
95.4
95.4
0
0.625
1
45
70
0.29
7.1
21.82
4.3
96.4
141.4
31.8
1.25
1
90
70
1.17
7.2
22.45
4.32
97.9
187.9
47.9
1.875 2.5
1
1
135
180
70
70
2.64 4.69
7.5
8.3
24.32 29.83
4.5
5
101.5 109.5
236.5 289.5
57.1 62.2
3.125
1
225
70
7.32
9
35
5.4
117.7
342.7
65.3
1.875
0.8
108
70
2.64
9.9
42.4
5.9
121
229
47.2
3.125
0.8
180
70
7.32
13
73.2
7.8
158
338
53.2
Repitiendo el procedimiento para otro factor de potencia.
n= 3000 min-1
Us = 42 V
Carga
cos
P = 3 Us I cos (W)
PGo (W)
PsCu75 = R75 I² (W)
IE (A)
PE = Re75 Ie2 (W)
Pb = 0,6 Ie (W)
Pd (W)
Pin = P + Pd (W)
100 P

%
Pin
40
0
0.8
0
70
0
7
21.2
4.2
95.4
95.4
0
0.625
0.8
36
70
0.29
7.7
25.7
4.6
100.6
136.6
26.4
1.25
0.8
72
70
1.17
8.8
33.5
5.3
110
182
39.6
2.5
0.8
144
70
4.69
11.5
57.3
6.9
139
283
50.9
ver d20130530
DL 10280
Esto es ahora posible dibujando un diagrama simple con la eficiencia  y las perdidas totales Pd
varian en funcion de la potencia de salida P, para dos valores del factor de potencia
ver d20130530
41
DL 10280
Página blanca
42
ver d20130530
DL 10280
EXPERIMENTO N°36
CONEXIÓN EN PARALELO DEL ALTERNADOR CON LA LINEA
Propósitos
 Encontrar las condiciones en las cuales se puede realizar la conexión en paralelo del alternador
con la línea
 Analizar el cambio en la actividad y potencia reactiva entre el alternador y línea
Componentes:
 1 máquina de CA con motor bobinado y escobillas conectadas
 1 máquina de CD con rotor conmutado y escobilas conectadas
 1 DL 10281 módulo de alimentación
 1 DL 10282 módulo de medición
 1 DL 10283 cargas y reostatos
 1 DL 10310 sincronoscopio de luces rotantes
 2 FEWC 15-2 wattimetros 5-10 A/30-60V
Diagrama eléctrico
ver d20130530
43
DL 10280
EXPERIMENTO N°36:
CONEXIÓN EN PARALELO DEL ALTERNADOR CON LA LINEA
DE LORENZO
44
ver d20130530
DL 10280
Procedimiento
Ensamble el grupo alternador motor CD usando el estator del alternador completo con rotor
bobinado y conectando las escobillas y el rotor de la maquina de corriente directa completa con el
rotor conmutado y escobillas. Arme el circuito mostrado en el diagrama topográfico previo.
Coloque el módulo de alimentación para un voltaje directo de 42V/10A y voltaje alternado
42V/10A ( selector “a0b” en la posición “b” y interruptor L+/L- y L1/L2/L3 en la posición “0”) y
para un voltaje directo de 0÷8V/12A (selector “c0d” en la posición “d” y control knob en 0%)
Coloque el módulo de medición DL 10282 el volmetro y el amperímetro conectados en el estator
del alternador para mediciones de corriente alterna y el amperímetro en serie con el rotor del
alternador para mediciones de corriente directa (terminal roja +).
Coloque el módulo DL 10283, el reostato de arranque RA con la máxima resistencia (control knob
en la posición “b”) y el reostato de excitación RF con la mínima resistencia (control knob en la
posición “a”).
Coloque el módulo DL 10310 en paralelo con el interruptor en la posición de apagado y el selector
volumétrico L1-L2/U-V en la posición L1-L2
Active el módulo de alimentación coloque el interruptor L1/L2/L3 en la posición “1” y mida el
voltaje principal:
U = ........ (V)
La frecuencia de línea se supone debe ser igual a 50 Hz.
Coloque el grupo de rotación a funcionar colocando el interruptor L+/L- en la posición “1”:
gradualmente mueva el reostato de arranque RA (control knob en la posición “a” y luego
cortocircuitar el reostato RA por medio de un Jumper) y ajuste la corriente de excitación del motor
de CD para que con el reostato RF se pueda ajustar la velocidad y se genere la frecuencia de línea
(velocidad de rotación 300 min-1).
Coloque el selector volumétrico L1-L2/U-V a la posición U-V y excite el alternador con un voltaje
directo variable de 0÷8V hasta que el voltaje obtenido del alternador sea el mismo que el de la
línea.
Una vez obtenida la igualdad entre la frecuencia de línea y la generada por el alternador el
sincronoscopio indicara en forma luminosa los resultados:
(a) Las lámparas tienen una máxima iluminación en secuencia rápida en secuencia H1-H2-H3
(alternador rápido) o lenta H1-H3-H2 (alternador lento)
El orden de la sucesión cíclica de las fases es hacia la derecha y el alternador puede ser
conectado en paralelo a la línea.
(b) La iluminación de las lámparas que están apagadas y se tienen cambios frecuentes de potencia.
El orden de la sucesión cíclica de las fases no es correcta: antes de conectar en paralelo las dos
fases del alternador es necesario intercambiarlas
Después de verificar la correcta conexión de las fases ajuste la excitación del motor de CD cuando
la iluminación es muy rápida, para producir un cambio lento en la iluminación de las lámparas y en
su dirección.
Cuando la lámpara H1 junto con las lámparas H2 y H3 tienen igual luminosidad cierre el interruptor
de paralelo (posición “on”): el alternador ha sido conectado en paralelo con la línea y la linea
impone las condiciones de velocidad y voltaje.
Después de la conexión en paralelo puede ajustar cuidadosamente la velocidad del motor de CD
para observar los cambios entre el alternador y la línea que deben ser nulos (los 2 Wattmetros
pueden indicar esto).
ver d20130530
45
DL 10280
En estas condiciones las indicaciones de la corriente de excitación Ie, de la corriente de armadura Is
y de los 2 wattmetros W1 y W2:
Ie = ......... (A)
P21 = .......... (W)
Is = ......... (A)
P31 = ........... (W)
la potencia activa intercambiada entre el alternador y la línea es igual a:
P = P23 + P31 = ......... (W)
la potencia reactiva es igual a:
Q=
3 (P23 - P31) = ........... (VAR)
(Revise las conexiones de los wattmetros para evitar dañar la bobina cuando se presenten lecturas
negativas).
Variando la velocidad del motor los instrumentos mostrarán las respectivas variaciones de la
corriente de excitación, IE mostrado en la siguiente tabla y obtenga la variación con el voltaje
directo de 0÷8V.
Ie (A)
6
9
Is (A)
P21 (W)
P23 (W)
P (W)
Q (VAR)
Verifique en esta si hay variación en la corriente de excitación y modifique solo la potencia reactiva
variando la potencia activa entre la línea y al alternador.
Ajuste la corriente de excitación Ie del alternador de nuevo con los valores determinados en las
condiciones de conexión en paralelo con potencia activa nula y ahora incremente la velocidad
reduciendo cuidadosamente la resistencia de excitación RF del motor. La velocidad de la rotación
es impuesta por la frecuencia de la linea y no se dan cambios: redusca la resistencia excitación RF
hasta que la corriente en el estator resulte Is = 1.5A. Recuerde las indicaciones previas para los
instrumentos y escriba los resultados en la tabla.
Ie (A)
Is (A)
1.5
P21 (W)
P31 (W)
P (W)
Verifique el incremento del torque derivado de la potencia activa.
Finalmente desconecte el alternador de la conexión paralelo siguiendo las siguientes indicaciones.
(a) Reduzca la alimentación derivada del alternador ajustando la velocidad del motor de CD del
cual debe resultar una corriente Is mínima
(b) Coloque el interruptor de paralelo en la posicion “off” y posteriormente coloque el interruptor
L1/L2/L3 en la posición “0”.
(c) Detenga el grupo colocando el interruptor L+/L- en la posición “0” y desenergice el alternador
colocando el selector “c0d” en la posición “0” de nuevo.
46
ver d20130530
DL 10280
EXPERIMENTO N°37
ALTERNADOR Y MOTOR SINCRONO
Propósitos:
 Conexión en paralelo del alternador con la línea
 Recordar la curva del voltaje de un motor síncrono
Componentes:
 1 maquina de CA con rotor bobinado y escobillas conectadas
 1 máquina de CD con rotor conmutado y escobillas conectadas
 1 DL 10281 Modulo de alimentación
 1 DL 10282 Módulo de medición
 1 DL 10283 Cargas y reostatos
 1 DL 10310 Sincronoscopio de luces rotantes
 2 FEWC 15-2 Wattmetros 5-10 A/30-60 V
Diagrama eléctrico
ver d20130530
47
DL 10280
EXPERIMENTO N°37: ALTERNADOR Y MOTOR SINCRONO
DE LORENZO
48
ver d20130530
DL 10280
Procedimiento
Ensamble el grupo alternador motor CD usando el estator del alternador completo con rotor
bobinado y conectando las escobillas y el rotor de la maquina de corriente directa completa con el
rotor conmutado y escobillas.
Arme el circuito mostrado en el diagrama topográfico previo.
Coloque el módulo de alimentación para un voltaje directo de 42V/10A y voltaje alternado
42V/10A ( selector “a0b” en la posición “b” y interruptor L+/L- y L1/L2/L3 en la posición “0”) y
para un voltaje directo de 0-8 V/12 A (selector “c0d” en la posición “d” y control knob en 0%)
Coloque el módulo de medición DL 10282 el volmetro y el amperímetro conectados en el estator
del alternador para mediciones de corriente alterna y el amperímetro en serie con el rotor del
alternador para mediciones de corriente directa (terminal roja +).
Coloque el módulo DL 10283, el reostato de arranque RA con la máxima resistencia (control knob
en la posición “b”) y el reostato de excitación RF con la mínima resistencia (control knob en la
posición “a”). Coloque el módulo DL 10310 en paralelo con el interruptor en la posición de
apagado y el selector volumétrico L1-L2/U-V en la posición L1-L2.
Active el módulo de alimentación coloque el interruptor L1/L2/L3 en la posición “1” y mida el
voltaje principal:
U = ........ (V)
La frecuencia de línea se supone debe ser igual a 50 Hz.
Coloque el grupo de rotación a funcionar colocando el interruptor L+/L- en la posición “1”:
gradualmente mueva el reostato de arranque RA (control knob en la posición “a” y luego
cortocircuitar el reostato RA por medio de un Jumper) y ajuste la corriente de excitación del motor
de CD para que con el reostato RF se pueda ajustar la velocidad y se genere la frecuencia de línea
(velocidad de rotación 300 min-1).
Coloque el selector volumétrico L1-L2/U-V a la posición U-V y excite el alternador con un voltaje
directo variable de 0÷8V hasta que el voltaje obtenido del alternador sea el mismo que el de la
línea.
Una vez obtenida la igualdad entre la frecuencia de línea y la generada por el alternador el
sincronoscopio indicara en forma luminosa los resultados:
(a) Las lámparas tienen una máxima iluminación en secuencia rápida en secuencia H1-H2-H3
(alternador rápido) o lenta H1-H3-H2 (alternador lento)
El orden de la sucesión cíclica de las fases es hacia la derecha y el alternador puede ser
conectado en paralelo a la línea.
(b) La iluminación de las lámparas que están apagadas y se tienen cambios frecuentes de potencia.
El orden de la sucesión cíclica de las fases no es correcta: antes de conectar en paralelo las dos
fases del alternador es necesario intercambiarlas
ver d20130530
49
DL 10280
Después de haber verificado la correcta conexión de las fases en orden, ajuste con precaución la
excitación del motor de CD, si el señalamiento de las lámparas es muy rápido debe producirse un
cambio para que este sea lento.
Cuando la lámpara H1 y las lámparas H2 y H3 están igual iluminadas coloque el interruptor de
paralelo en la posición “on”, el alternador está conectado con la línea y esta impone las condiciones
de velocidad y frecuencia y está sujeto al voltaje del mismo.
Después de haber hecho la conexión en paralelo, con precaución ajuste la velocidad del motor de
CD y observará que no existe ningún cambio (los dos Watmetros podrán indicar esto) coloque el
interruptor de la fuente de alimentación del motor de CD en la posición “off” y coloque el
interruptor L+/L- en la posición “0”. El rotor del motor de CD opera como motor sincrono, y es
ahora alimentado por la línea y opera bajo condiciones sin carga.
Mida la corriente del estator Is y recuerde las indicaciones de los 2 wattmetros W1 y W2 (recuerde
la conexión adecuada para no dañar las bobinas de los wattmetros) en correspondencia de los
valores de la corriente de excitación Ie que se muestran en la siguiente tabla y se logran ajustando el
voltaje directo de 0÷8V.
Ie (A)
3
4.5
6
7.5
9
10.5
Is (A)
P21 (W)
P31 (W)
P (W)
Q (VAR)
Nota
Con los valores de la corriente de excitación que deben ser menores a 3A es posible que el motor
sincrono se estabilice en estos límites.
Calculando la potencia activa
P = P21 + P31
y la reactiva también
Q=
3 (P21 - P31)
y escribiendo los valores obtenidos en la tabla.
50
ver d20130530
DL 10280
Dibuje en el siguiente diagrama la corriente del estator Is y potencia reactiva Q en función de la
corriente de excitación
ver d20130530
51
DL 10280
Página blanca
52
ver d20130530
DL 10280
7. GENERADOR DE CORRIENTE DIRECTA
El generador de corriente directa o dinamo son máquinas rotantes que transforman la energía
mecánica que proviene de un motor en energía eléctrica a través de una inducción electromagnética
(ver sección 2.2.1) en el rotor bobinado, o armadura, se logra la rotación por los campos magnéticos
logrados por los polos de arranque.
La f.e.m. alternante se induce en el circuito de la armadura y se transforma en una f.e.m. cursante
por la alimentación de los segmentos de la conexión de las escobillas (ver sección 2.3).
Para un dínamo bipolar la f.e.m., Eo (V) generada en condiciones de no carga en las terminales de la
armadura depende del flujo por polo  (Wb) (y se refiere a la corriente de excitación Ie) y el paso
de rotación n (min-1) de acuerdo con la relación.
Eo 
n
z
60
donde z es el número total de conductores en la armadura.
Cuando el dinamo es cargado, i.e. con una carga externa en sus terminales el circuito absorbe
corriente, el voltaje U en las terminales puede resultar obviamente mas bajo que la f.e.m. Eo
generadas en condiciones de no carga y esto puede suceder por las siguientes causas.
(1) Caída de voltaje en el enrollamiento del dínamo
(2) Reacción de armadura (ver sección 2.3.1) producida por un flujo.
(3) eventual caida en el manejo del rotor
7.1 SISTEMAS DE EXCITACION
El campo magnético es producido por la alimentación de la excitación de un circuito compuesto de
los polos principales donde la excitación en la bobina fluye directamente una corriente.
La potencia es necesaria para la excitación del dinamo puede provenir en diferentes formas en base
a las características de operación de la máquina.
Cuando la potencia de excitación proviene de una fuente externa se tiene que separar la excitación,
con el generador que esta provisto de autoexcitación la que está en turno puede ser en serie, shunt o
de tipo compuesto
ver d20130530
53
DL 10280
EXPERIMENTO N°42
DINAMO CON EXCITACIÓN SEPARADA
Propósitos:
 Registrar la característica externa
 Registrar la característica de regulación
 Determinación de la eficiencia convencional
Componentes:
 1 Estator de máquina de cd con rotor conmutador y escobillas conectadas.
 1 Estator de máquina de ca con rotor de anillo y escobillas conectadas.
 1 DL 10281 Módulo de alimentación
 1 DL 10282 Módulo de medición
 1 DL 10283 Módulo de cargas y reóstatos
 1 DL 10125 Reóstato de arranque y sincronizador
Diagrama eléctrico
ver d20130530
85
DL 10280
EXPERIMENTO N°42: DINAMO CON EXCITACIÓN SEPARADA
DE LORENZO
86
ver d20130530
DL 10280
Procedimiento
Ensamble el grupo motor síncrono-dínamo, utilizando el estator de la máquina de corriente alterna
completo con rotor de anillo y escobillas, y el estator de la máquina de corriente directa , completo
con rotor conmutador y escobillas.
Para el motor síncrono nos referimos al experimento N°21.
Alambre el circuito mostrado en el diagrama topológico previo.
Establezca el módulo de alimentación DL 10281 para un voltaje alterno fijo de 24V/14A: (selector
“a0b” a la posición “a” e interruptor L1/L2/L3 a la posición “0”) y mueva el selector “c0d” a la
posición “0” con la perilla de control a 0%.
Establezca en el módulo de medición DL 10282 el vóltmetro y ampermetro para mediciones de
corriente directa (+ en la terminal roja).
Mueva el selector R del módulo DL 10283 a la posición “0” y la perilla de ajuste del reóstato
RA = (1 + 2) a la posición “b” (máxima resistencia).
Mueva el interruptor del reóstato de arranque del módulo DL 10125 a la posición R1A y la perilla
de control de la fuente directa a 80%: alimente el módulo.
Active el módulo de alimentación y arranque el motor moviendo el interuptor L1/L2/L3 a la
posición “1”. Gradualmente acelere el motor moviendo el interruptor del reóstato de arranque en
secuencia a las posiciones R2A, R3A y corto cirucito (penúltima posición en sentido de las
manecillas del reloj) : el motor gira ahora con una velocidad cerca a la de sincronismo.
Finalmente sincronice el motor de inducción moviendo el interruptor del reóstato de arranque a la
última posición en dirección de las manecillas del reloj: el motor de inducción está de esta forma
sincronizado y gira con le velocidad síncrona.
Ahora establezca el módulo de alimentación DL 10282 aún para un voltaje directo variable
040V/5A (selector “c0d” a la posición “c”).
Registre la característica externa del generador midiendo el voltaje U en las terminales como
función de la corriente de carga I = Ia, con corriente de excitación constante Ie.
Por medio de la perilla de control ajuste la corriente Ie = 1A: este valor tiene que permanecer
constante durante toda la obtención de la característica externa. Después de haber medido el voltaje
sin carga, mida el voltaje para cada valor de la corriente de carga entregada por el generador,
obtenida ajustando apropiadamente el selector R y el reóstato de carga RA.
En la tabla los valores de corriente aproximados muestran que puede ser llevado acabo combinando
apropiadamente el selector de pasos R y el reóstato RA.
Carga
∞
R1+RA
R12+RA
R12+RA
R123+RA
R123+RA
R123+RA
ver d20130530
Ie (A)
1
1
1
1
1
1
1
I (A)
0
2
3.5
4
4.5
5
5.5
U (V)
87
DL 10280
Dibuje en un diagrama el voltaje entregado U como función de la corriente de carga .
Ahora registre la característica de regulación midiendo la corriente de excitación que es necesaria
para mantener el voltaje constante en las terminales del generador en función de la corriente de
carga.
Con carga nula I = 0) ajuste la corriente de excitación Ie de tal manera que el voltaje entregado sea
igual a U = 35V: con carga nula la corriente de excitación asume el valor mínimo.
88
ver d20130530
DL 10280
Para cada condición de carga mostrada en la tabla ajuste al mismo tiempo la corriente de excitación
Ie y la carga de manera que haga los valores de corriente aaproximados en la siguiente tabla y
registre la corriente de excitación.
Carga
∞
R1+RA
R12+RA
R12+RA
R123+RA
R123+RA
R123+RA
U (V)
35
35
35
35
35
35
35
I (A)
0
2
3.5
4
4.5
5
5.5
Ie (A)
Pare el grupo pasando en secuencia de la operación síncrona del motor a la asíncrona y luego
moviendo el interruptor L1/L2/L3 a la posición “0”.
Desenergice el dinamo moviendo el selector “c0d” a la posición de “0” otra vez.
Dibuje en un diagrama la corriente de excitación Ie como función de la corriente de carga .
ver d20130530
89
DL 10280
Finalmente, en base a los resultados previos, podemos determinar la eficiencia convencional del
dinamo suponiendo una corriente promedio igual a 5A con voltaje entregado de 35V: la corriente de
excitación Ie = 1A y n = 3000 min-1.
El procedimiento de cálculos está sintetizado en la siguiente tabla.
Carga I (A)
U(V)
P = UI (W)
Ie (A)
Pe = Re Ie2 (W)
Po (W)
Ia (A)
Pa = Ra Ia2 (W)
Pw = Rw Ia2 (W)
Pb = 0.6 Ia (W)
Pad = 1%P (W)
Pd (W)
Pin = P + Pd (W)
100 P

%
Pin
0
1.25
2.5
3.75
0
1
44
40
0
0
0
0
0
84
0
0
1
44
40
1.25
1
44
40
2.5
1
44
40
3.75
5
35
175
1
44
40
5
8
7.5
3
1.75
104.2
279.2
6.125
1
44
40
6.125
62.7
Los valores de resistencia son los determinados en el experimento N°38 y referidos a 75º C de
nuevo.
Las pérdidas constantes Po son las determinadas en el experimento N°39 en correspondencia de
U = 35 V.
A partir de una examinación visual las escobillas son de metal-carbon.
La potencia Pd representa la suma de todas las pérdidas.
Dibuje en el mismo diagrama la potencia Pd y la eficiencia  como función de la potencia de salida
P.
90
ver d20130530
DL 10280
EXPERIMENTO N°43
DINAMO CON EXCITACIÓN EN PARALELO
Propósitos:
 Registrar la característica externa
 Registrar la característica de regulación
 Determinación de la eficiencia convencional
Componentes:
 1 Estator de máquina de cd con rotor conmutador y escobillas conectadas.
 1 Estator de máquina de ca con rotor de anillo y escobillas conectadas.
 1 DL 10281 Módulo de alimentación
 1 DL 10282 Módulo de medición
 1 DL 10283 Módulo de cargas y reóstatos
 1 DL 10125 Reóstato de arranque y sincronizador
Diagrama eléctrico:
Nota: Para permitir un buen ajuste de la corriente de excitación los devanados F1-F2 y F5-F6
están conectados en paralelo.
ver d20130530
91
DL 10280
EXPERIMENTO N°43: DINAMO CON EXCITACIÓN EN PARALELO
DE LORENZO
92
ver d20130530
DL 10280
Procedimiento
Ensamble el grupo motor síncrono-dínamo, utilizando el estator de la máquina de corriente alterna
completo con rotor de anillo y escobillas, y el estator de la máquina de corriente directa , completo
con rotor conmutador y escobillas.
Para el motor síncrono nos referimos al experimento N°21.
Alambre el circuito mostrado en el diagrama topológico previo.
Establezca el módulo de alimentación DL 10281 para un voltaje alterno fijo de 24V/14A:
(selector “a0b” a la posición “a” e interruptor L1/L2/L3 a la posición “0”).
Establezca en el módulo de medición DL 10282 el vóltmetro y ampermetro para mediciones de
corriente directa (+ en la terminal roja).
Mueva el selector R del módulo DL 10283 a la posición “0” y la perilla de ajuste del reóstato
RA = (1 + 2) a la posición “b” (máxima resistencia); ponga también la perilla de ajuste de la
perilla de excitación RF = (80 ) a la posición “b” (máxima resistencia).
Mueva el interruptor del reóstato de arranque del módulo DL 10125 a la posición R1A y la perilla
de control de la fuente directa a 80% : alimente el módulo.
Active el módulo de alimentación y arranque el motor moviendo el interuptor L1/L2/L3 a la
posición “1”. Gradualmente acelere el motor moviendo el interruptor del reóstato de arranque en
secuencia a las posiciones R2A, R3A y corto cirucito (penúltima posición en sentido de las
manecillas del reloj) : el motor gira ahora con una velocidad cerca a la de sincronismo.
Finalmente sincronice el motor de inducción moviendo el interruptor del reóstato de arranque a la
última posición en dirección de las manecillas del reloj: el motor de inducción está de esta forma
sincronizado y gira con le velocidad síncrona.
Autoexcite el dínamo reduciendo la resistencia del reóstato RF de tal manera que obtenga un voltaje
sin carga de alrededor de 30 V.
Registre la característica externa del generador midiendo el voltaje U en las terminales como
función de la corriente de carga I:también mida la corriente de excitación Ie y el voltaje de
excitación Ue. Con el reóstato RA en la posición “b” ponga el selector R en la posición R123: ajuste
al mismo tiempo el reóstato RA y el de excitación RF de tal manera que el dinamo entrege una
corriente de 6A con voltaje en las terminales de U = 20 V.
ADVERTENCIAS
(1) Este ajuste tiene que ser hecho cuidadosamente recordando que un incremento en la corriente
de carga tiene que corresponder a un incremento en la corriente de excitación de manera que
sea capaz de obtener el valor establecido de voltaje.
(2) Durante esta prueba el reóstato de carga RA y el de excitación RF resultan en una sobrecarga y
éstos se calientan : le aconsejamos hacer la prueba con cautela para evitar dañarlos.
Sin modificar la posición del reóstato de excitación RF, medimos el voltaje en las terminales y el
voltaje y corriente de excitación para cada valor de la corriente de carga entregada por el generador,
obtenida ajustando apropiadamente el selector R y el reóstato de carga RA: escriba los valores
medidos en la tabla.
ver d20130530
93
DL 10280
En la tabla los valores aproximados de corriente están escritos de manera que pueden ser efectuados
combinando apropiadamente el selector de pasos R y el reóstato RA.
Carga
R123+RA
R123+RA
R12+RA
R12+RA
R1+RA
R1+RA
∞
U (V)
20
I (A)
6
5.7
4.2
3.6
3
2.7
0
Ie (A)
Ue (V)
Dibuje en un diagrama el voltaje entregado U y la corriente de excitación Ie como función de la
corriente de carga .
Ahora registre la característica de regulación midiendo la corriente de excitación que es necesaria
para mantener el voltaje constante en las terminales del generador en función de la corriente de
carga.
Con carga nula (=0) ajuste la corriente de excitación Ie de tal manera que el voltaje entregado sea
igual a U = 20 V: con carga nula la corriente de excitación asume el valor mínimo.
94
ver d20130530
DL 10280
Para cada condición de carga mostrada en la tabla ajuste al mismo tiempo la corriente de excitación
Ie y la carga de manera que haga los valores de corriente aaproximados en la siguiente tabla.
Carga
∞
R1+RA
R12+RA
R123+RA
R123+RA
U (V)
20
20
20
20
20
I (A)
0
2.1
3
6
6.6
Ie (A)
Pare el grupo pasando en secuencia de la operación síncrona del motor a la asíncrona y luego
moviendo el interruptor L1/L2/L· a la posición “0”.
Dibuje en un diagrama la corriente de excitación Ie como función de la corriente de carga .
Finalmente, en base a los resultados previos, podemos determinar la eficiencia convencional del
dinamo suponiendo una corriente promedio igual a 6A con voltaje entregado de 20V: la corriente de
excitación Ie = 1.1A y n = 3000 min-1.
ver d20130530
95
DL 10280
El procedimiento de cálculos está sintetizado en la siguiente tabla.
Carga I (A)
U(V)
P = UI (W)
Ue (V)
Ie (A)
Pe = Ue Ie (W)
Po (W)
Ia (A)
Pa = Ra Ia2 (W)
Pw = Rw Ia2 (W)
Pb = 0.6 Ia (W)
Pad = 1%P (W)
Pd (W)
Pin = P + Pd (W)
100 P

%
Pin
0
1.5
3
4.5
0
37
0
0
37
37
37
6
20
120
21
1.1
23.1
37
7.1
16.1
10.8
4.3
1.2
92.5
212.5
56.5
Los valores de resistencia son los determinados en el experimento N°38 y referidos a 75º C de
nuevo.
Las pérdidas constantes Po son las determinadas en el experimento N°39 en correspondencia de
U = 20 V.
A partir de una examinación visual las escobillas son de metal-carbon.
La potencia Pd representa la suma de todas las pérdidas.
Dibuje en el mismo diagrama la potencia Pd y la eficiencia  como función de la potencia de salida
P.
96
ver d20130530
DL 10280
EXPERIMENTO N°44
DINAMO CON EXCITACIÓN EN SERIE
Propósitos:
 Registrar la característica externa
 Determinar de la eficiencia convencional
Componentes:
 1 Estator de máquina de cd con rotor conmutador y escobillas conectadas.
 1 Estator de máquina de ca con rotor de anillo y escobillas conectadas.
 1 DL 10281 Módulo de alimentación
 1 DL 10282 Módulo de medición
 1 DL 10283 Módulo de cargas y reóstatos
 1 DL 10125 Reóstato de arranque y sincronizador
Diagrama eléctrico:
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DL 10280
EXPERIMENTO N°44: DINAMO CON EXCITACIÓN EN SERIE
DE LORENZO
98
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DL 10280
Procedimiento
Ensamble el grupo motor síncrono-dínamo, utilizando el estator de la máquina de corriente alterna
completo con rotor de anillo y escobillas, y el estator de la máquina de corriente directa , completo
con rotor conmutador y escobillas.
Para el motor síncrono nos referimos al experimento N°21.
Alambre el circuito mostrado en el diagrama topológico previo.
Establezca el módulo de alimentación DL 10281 para un voltaje alterno fijo de 24V/14A: (selector
“a0b” a la posición “a” e interruptor L1/L2/L3 a la posición “0”) y ponga el selector “c0d” a la
posición “0” con la perilla de control a 0%.
Establezca en el módulo de medición DL 10282 el vóltmetro y ampermetro para mediciones de
corriente directa (+ en la terminal roja).
Mueva el selector R del módulo DL 10283 a la posición “0” (es utilizado como interruptor de línea)
y la perilla de ajuste del reóstato RA = (1 + 2) a la posición “b” (máxima resistencia).
Mueva el interruptor del reóstato de arranque del módulo DL 10125 a la posición R1A y la perilla
de control de la fuente directa a 80%: alimente el módulo.
Active el módulo de alimentación y arranque el motor moviendo el interuptor L1/L2/L3 a la
posición “1”.
Gradualmente acelere el motor moviendo el interruptor del reóstato de arranque en secuencia a las
posiciones R2A, R3A y corto cirucito (penúltima posición en sentido de las manecillas del reloj) : el
motor gira ahora con una velocidad cerca a la de sincronismo.
Finalmente sincronice el motor de inducción moviendo el interruptor del reóstato de arranque a la
última posición en dirección de las manecillas del reloj: el motor de inducción está de esta forma
sincronizado y gira con le velocidad síncrona.
Registre la característica externa del generador midiendo el voltaje U en las terminales como
función de la corriente de carga I. Después de haber medido el voltaje sin carga utilizando el rango
más apropiado del vóltmetro, prenda el interruptor R (conectado a la posición “1”) y mida el voltaje
para cada valor de la corriente de carga entregada por el generador , obtenida ajustando cuidadosa y
apropiadamente el reóstato RA.
NOTA
Porque por el valor alto le la resistencia de contacto entre el Colector y los cepillos, el autoexitaciòn
puede no occurir. En estos casos, una minima pressiòn sobre los cepillos para empujar contra el
collector, reduce la resistencia de contacto y permite el autoexitaciòn
ADVERTENCIA
Durante esta prueba el reóstato de carga RA resulta en una sobrecarga y se calientan : le
aconsejamos hacer la prueba con cautela para evitar dañarlo.
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DL 10280
Los valores de corriente aproximados que están en la tabla son los que le aconsejamos que haga.
Carga
∞
RA
RA
RA
RA
RA
RA
RA
RA
RA
I (A)
0
1.5
3
4.5
6
7.5
9
10.5
12
13.5
U (V)
P = UI (W)
Calcule la potencia entregada P y escriba los valores en esta tabla.
En un diagrama muestre el voltaje entregado U y la potencia P como función de la corriente de
carga .
Pare el grupo pasando en secuencia de la operación síncrona del motor a la asíncrona y luego
moviendo el interruptor L1/L2/L· a la posición “0”.
100
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DL 10280
Finalmente, en base a los resultados previos, podemos determinar la eficiencia convencional del
dinamo suponiendo una corriente promedio igual a 10A con voltaje entregado de 15V.
El procedimiento de cálculos está sintetizado en la siguiente tabla.
Carga I (A)
U(V)
P = UI (W)
Ps = RsI2 (W)
Po (W)
Pa = Ra I2 (W)
Pw = Rw I2 (W)
Pb = 0.6 I (W)
Pad = 1%P (W)
Pd (W)
Pin = P + Pd (W)
100 P

%
Pin
0
2.5
5
7.5
0
0
35
0
0
0
0
35
35
0
35
35
35
10
12.5
15
150
24.5
35
32
30
6
1.5
129
279
53.8
Los valores de resistencia son los determinados en el experimento N°38 y referidos a 75º C de
nuevo.
Las pérdidas constantes P0 son las determinadas en el experimento N°39 en correspondencia de
U = 15 V.
A partir de una examinación visual las escobillas son de metal-carbon.
La potencia Pd representa la suma de todas las pérdidas.
Dibuje en el mismo diagrama la potencia Pd y la eficiencia  como función de la potencia de salida
P.
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DL 10280
Página blanca
102
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DL 10280
EXPERIMENTO N°45
DINAMO CON EXCITACIÓN COMPUESTA
Propósitos:
 Registrar la característica externa de dínamo en paralelo corto
 Registrar la característica de regulación
 Determinar la eficiencia convencional
Componentes:
 1 Estator de máquina de cd con rotor conmutador y escobillas conectadas.
 1 Estator de máquina de ca con rotor de anillo y escobillas conectadas.
 1 DL 10281 Módulo de alimentación
 1 DL 10282 Módulo de medición
 1 DL 10283 Módulo de cargas y reóstatos
 1 DL 10125 Reóstato de arranque y sincronizador
Diagrama electrico:
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DL 10280
EXPERIMENTO N°45: DINAMO CON EXCITACIÓN COMPUESTA
DE LORENZO
104
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DL 10280
Procedimiento
Ensamble el grupo motor síncrono-dínamo, utilizando el estator de la máquina de corriente alterna
completo con rotor de anillo y escobillas, y el estator de la máquina de corriente directa , completo
con rotor conmutador y escobillas.
Para el motor síncrono nos referimos al experimento N°21.
Alambre el circuito mostrado en el diagrama topológico previo.
Establezca el módulo de alimentación DL 10281 para un voltaje alterno fijo de 24V/14A:
(selector “a0b” a la posición “a” e interruptor L1/L2/L3 a la posición “0”) y ponga el selector “c0d”
a la posición “0” con la perilla de control a 0%.
Establezca en el módulo de medición DL 10282 el vóltmetro y ampermetro para mediciones de
corriente directa (+ en la terminal roja).
Mueva el selector R del módulo DL 10283 a la posición “0” (es utilizado como interruptor de línea)
y la perilla de ajuste del reóstato RA = (1 + 2) a la posición “b” (máxima resistencia).
Mueva el interruptor del reóstato de arranque del módulo DL 10125 a la posición R1A y la perilla
de control de la fuente directa a 80%: alimente el módulo.
Active el módulo de alimentación y arranque el motor moviendo el interuptor L1/L2/L3 a la
posición “1”.
Gradualmente acelere el motor moviendo el interruptor del reóstato de arranque en secuencia a las
posiciones R2A, R3A y corto cirucito (penúltima posición en sentido de las manecillas del reloj) : el
motor gira ahora con una velocidad cerca a la de sincronismo.
Finalmente sincronice el motor de inducción moviendo el interruptor del reóstato de arranque a la
última posición en dirección de las manecillas del reloj: el motor de inducción está de esta forma
sincronizado y gira con le velocidad síncrona.
Registre la característica externa del generador midiendo el voltaje U en las terminales y la
corriente de excitación Ie como función de la corriente de carga I. Después de haber medido el
voltaje sin carga mida el voltaje para cada valor de la corriente de carga entregado por el generador,
obtenida ajustando cuidadosa y apropiadamente el reóstato RA y el selector R
ADVERTENCIA
Durante esta prueba el reóstato de carga RA resulta en una sobrecarga y se calientan: le aconsejamos
hacer la prueba con cautela para evitar dañarlo.
Los valores de corriente aproximados que se pueden llevar acabo combinando el selector de pasos
R y el reóstato RA se muestran en la tabla.
Carga
∞
R1 + RA
R12 + RA
R123 + RA
R123 + RA
R123 + RA
R123 + RA
ver d20130530
I (A)
0
3
4.5
8.1
9
10.5
12
U (V)
Ie (A)
105
DL 10280
Dibuje en un diagrama el voltaje entregado U y la corriente de excitación Ie como función de la
corriente de carga .
Ahora registre la característica externa con excitación serie diferencial : después de haber puesto el
dínamo en operación sin carga de nuevo las conexiónes que cambian entre éstas son las conexiones
del devanado D1-D2 (vea en especial : diferencial compuesto).
Para cada valor aproximado de la corriente de carga mostrado en la tabla registre como en las
páginas previas tanto el voltaje entregado U y la corriente de exitación en paralelo Ie.
Carga
∞
R1 + RA
R12 + RA
R12 + RA
I (A)
0
2.1
2.4
2.7
U (V)
Ie (A)
Pare el grupo pasando en secuencia de la operación síncrona del motor a la asíncrona y luego
moviendo el interruptor L1/L2/L3 a la posición “0”.
106
ver d20130530
DL 10280
Dibue en un diagrama el voltaje entregado y la corriente de excitación en paralelo Ie como función
de la corriente de carga .
Finalmente, en base a los resultados previos, podemos determinar la eficiencia convencional del
dinamo suponiendo una corriente promedio igual a 10A con voltaje entregado de 25V.
El dínamo esta claramente descomensado.
El procedimiento de cálculo es sintetizado en la siguiente tabla.
ver d20130530
Carga I (A)
0
U(V)
P = UI (W)
Ie (A)
Ps = RsIe2 (W)
Po (W)
Ia (A)
Pa = Ra Ia2 (W)
Pk = Rk I2
Pw = Rw I2 (W)
Pb = 0.6 Ia (W)
Pad = 1%P (W)
Pd (W)
Pin = P + Pd (W)
100 P

%
Pin
32.5
0
0.78
26.8
37.5
0.78
0.19
0
0
0.468
0
65
65
0
2.5
37.5
5
37.5
7.5
37.5
10
25
250
0.7
21.56
37.5
10.7
36.64
6
30
6.42
2.5
140.6
391.6
12.5
37.5
64
107
DL 10280
Los valores de resistencia son los determinados en el experimento N°38 y referidos a 75º C de
nuevo.
Las pérdidas constantes P0 son las determinadas en el experimento N°39 en correspondencia de
U = 25 V.
A partir de una examinación visual las escobillas son de metal-carbon.
La potencia Pd representa la suma de todas las pérdidas.
Dibuje en el mismo diagrama la potencia Pd y la eficiencia  como función de la potencia de salida
P.
108
ver d20130530