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maquinas eléctricas
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Laboratorio Nº7
GENERADOR COMPUESTO (COMPOUND)
Objetivo:
Determinar las características de generador compuesto
Marco teórico:
El generador con excitación compuesta (compound) tiene la propiedad de que
puede trabajar a una tensión prácticamente constante, es decir, casi
independiente de la carga conectada a la red, debido a que por la acción del
arrollamiento shunt la corriente de excitación tiende a disminuir al aumentar la
carga, mientras que la acción del arrollamiento serie es contraria, o sea, que la
corriente de excitación tiende a aumentar cuando aumente la carga. Eligiendo
convenientemente ambos arrollamientos puede conseguirse que se equilibren sus
efectos siendo la acción conjunta una tensión constante cualquiera que sea la
carga. Incluso, se puede obtener dimensionando convenientemente el
arrollamiento serie, que la tensión en bornes aumente si aumenta la carga,
conexión que se denomina hipercompound y que permite compensar la pérdida de
tensión en la red, de forma que la tensión permanezca constante en los puntos de
consumo.
Estos generadores tienen tanto campo serie como campo derivado o shunt, las
maquinas más grandes de CD tienen normalmente devanado compuesto, el
devanado serie y el campo derivado se puede conectar en dos formas, una se
conoce como shunt- largo, en el cual el devanado shunt tiene el campo shunt
conectado en paralelo con la armadura y el devanado de campo, esta es la más
usada de las conexiones.
La segunda conexión se le conoce como shun-corto, en esta el campo derivado o
shunt está conectado en paralelo con la armadura.
Composición la relación entre la intensidad de los dos campos en un generador
determina el grado o cantidad de composición para la maquina y se dice entonces
que la maquina puede ser sobre compuesta o sobre compensada compuesta o
bajo compensada, esto se caracteriza por la diferencias en el voltaje de salida.
Laboratorio Nº7
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UN GENERADOR COMPUESTO SHUNT-LARGO
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UN GENERADOR COMPUESTO SHUNT-CORTO
Laboratorio Nº7
APLICACION
Los generadores compound, tienen aplicación en las centrales para tracción
eléctrica que precisan de una tensión constante y en todos aquellos casos en que
se haya de contar con variaciones bruscas de carga, como sucede en los talleres
con grúas de gran potencia, laminadores, etcétera; suponiendo que no se
disponga de sistemas compensadores, y que se desee la mayor constancia
posible para la tensión en las barras colectoras. También puede emplearse en
pequeñas instalaciones que precisen de tensión constante, sustituyendo al
generador shunt, para evitar una vigilancia continua a causa de las variaciones de
carga; sin embargo, hay que tener en cuenta que, en este caso, la autorregulación
no es perfecta por lo que, en instalaciones de mayor importancia en que se desee
una tensión constante sin vigilancia, debe sustituirse el generador compound por
otros procedimientos.
PRCEDIMIENTO:
SIN CARGA:
En vacio, se varía la R armadura mientras la Rf (campo) sea cero
Laboratorio Nº7
Tabla Nº1
R f R armadura rpm torque E A1-A2 I f campo V salida
0 1k 2000 0.02 56.3 0.01 38
0 500 2000 0 87 0.02 64.7
0 300 2000 0.03 149.6 0.05 125
0 200 2000 0.04 163.9 0.06 146.4
0 100 2000 0.05 170.3 0.06 158.8
0 50 2000 0.05 174.4 0.07 167.8
0 30 2000 0.06 175.6 0.07 171.1
0 20 2000 0.06 175.4 0.07 171.6
0 10 2000 0.06 175.7 0.07 173.1
0 5 2000 0.06 175.8 0.07 173.6
0 3 2000 0.06 175.8 0.07 173.7
0 0 2000 0.06 175.5 0.07 173.9
Hallando IA: VT= EA –IA RA
VT= EA –IA RA IA
38=56.3 - IA* 1000 0.0183
64.7=87 - IA* 500 0.0446
125=149.6 - IA* 300 0.082
146.4=163.9 - IA* 200 0.0875
158.8=170.3 - IA* 100 0.115
167.8=174.4 - IA* 50 0.132
171.1=175.6 - IA* 30 0.15
171.6=175.4 - IA* 20 0.19
173.1=175.7 - IA* 10 0.26
173.6=175.8 - IA* 5 0.44
173.7=175.8 - IA* 3 0.7
173.9=175.5 - IA* 0 Aprox son iguales
Laboratorio Nº7
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.080
20406080
100120140160180200
EA vs If
EA vs If
Esta es una curva de magnetización EA vs If
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80
20406080
100120140160180200
EA vs IA
EA vs IA
Laboratorio Nº7
Tabla Nº2
Intercambiamos D2-D1 a D1-D2 en la bobina serie
Rf campo R armadura Rpm torque E A1-A2 I f campo V salida IAhallado
0 Máximo 2000 0 106.1 0.02 70.6 0.035
0 500 2000 0.02 155.8 0.04 117.2 0.077
0 300 2000 0.05 176.7 0.06 149.3 0.091
0 200 2000 0.06 183.6 0.06 164.1 0.097
0 100 2000 0.07 188.8 0.08 177 0.118
0 50 2000 0.07 191.6 0.08 184.7 0.138
0 30 2000 0.07 192.2 0.08 187.5 0.156
0 20 2000 0.07 192.3 0.08 188.5 0.1.9
0 10 2000 0.07 192.6 0.08 189.6 0.3
0 5 2000 0.07 192.4 0.08 190.2 0.44
0 2 2000 0.07 192.4 0.08 190.4 1
0 0 2000 0.07 192.4 0.08 190.4 Aprox. iguales
En el momento que disminuimos la RA entonces crece la IA, por ende va existir
caída de tensión en los terminales.
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.090
50
100
150
200
250
EA vs If
EA vs If
Laboratorio Nº7
0 2 4 6 8 10 12 140
50
100
150
200
250
EA vs IA
EA vs IA
Tabla Nº3
Invertimos E2-E1 a E1-E2 y D1-D2 a D2-D1.
Rf
campo
R armadura Rpm E
A1-A2
I f
campo
V
salida
IAHallado de los datos
0 1k 2000 2.79 0 1.9 0.00089
0 500 2000 2.66 0 1.98 0.00136
0 300 2000 2.52 0 2.11 0.00137
0 200 2000 2.44 0 2.16 0.0014
0 100 2000 2.37 0 2.21 0.0016
0 50 2000 2.33 0 2.23 0.002
0 30 2000 2.31 0 2.23 0.0026
0 20 2000 2.3 0 2.23 0.0035
0 10 2000 2.29 0 2.24 0.005
0 5 2000 2.28 0 2.24 0.008
Laboratorio Nº7
En esta tabla invertimos la bobina en derivación. Por lo que la corriente de
campo va hacia afuera del extremo. por eso la corriente de campo es igual
a cero.
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.0090
0.5
1
1.5
2
2.5
3
EA vs IA
EA vs IA
1500 2000 2500 3000 3500 40000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
EA vs Rpm
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10
0.5
1
1.5
2
2.5
3
EA vs If
Laboratorio Nº7
Tabla Nº4
Volvemos a principio esquema
Rpm EA1-A2
I fcampo
Vsalida
Icarga
torque R armadura Rfcampo
IAhallad
a2000 175.6 0.07 174. 0.01 0.05 0 0 0.08
2100 190.5 0.07 188.8 0.01 0.06 0 0 0.08
2200 204.7 0.9 202.8 0.01 0.06 0 0 0.09
2300 219 0.09 217.1 0.01 0.06 0 0 0.1
2400 233 0.09 231 0.01 0.06 0 0 0.1
En este caso aumentamos los RPM
0.065 0.07 0.075 0.08 0.085 0.09 0.0950
50
100
150
200
250
EA vs If
0.075 0.08 0.085 0.09 0.095 0.1 0.1050
50
100
150
200
250
EA vs IA
Laboratorio Nº7
1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 24500
50
100
150
200
250
EA vs Rpm
CON CARGA
IA = IL + IF
IF = VT/RF
VT = EA- IA*(RA +RS)
En el caso si existe una resistencia en serie.
Laboratorio Nº7
Tabla Nº5
En esta tabla aplicamos la carga y existe caída de tensión con respecto a la
tabla anterior (esta de celeste).
Rpm EA1-A2
I fcampo
Vsalida
Icarga
torque R armadura Rfcampo
2400 150.6 0.06 145.3 0.17 0.11 0 0
2500 174.7 0.06 169.6 0.19 0.14 0 0
2600 191.2 0.06 191.1 0.21 0.17 0 0
2700 215 0.08 207.4 0.21 0.19 0 0
2800 233 0.09 225.6 0.22 0.21 0 0
2850 239.2 0.09 231.8 0.22 0.22 0 0
0.055 0.06 0.065 0.07 0.075 0.08 0.085 0.09 0.0950
50
100
150
200
250
300
EA vs If
I f + IL( carga) IA
0.06 + 0.17 0.230.06 + 0.19 0.250.06 + 0.21 0.270.08 + 0.21 0.290.09 + 0.22 0.310.09 + 0.22 0.31
Pcarga Pgenerada
24.7 34.632.2 43.640.1 51.643.6 62.449.6 72.250.9 74.2
Laboratorio Nº7
0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.3 0.31 0.320
50
100
150
200
250
300
EA vs IA
2300 2400 2500 2600 2700 2800 29000
50
100
150
200
250
300
EA vs Rpm
Tabla 6
Rpm EA1-A2
I fcampo
Vsalida
Icarga
torque R armadura Rfcampo
IA hallada
2850 239.2 0.09 231.8 0.22 0.22 0 0 0.31
2850 233.3 0.09 226 0.22 0.21 0 50 0.31
El generador compuesto es inestable ya que al aumentar la resistencia de campo
de 50 e 50 dejo de funcionar y apago la carga, para lograr que la carga encienda
nuevamente se debe reiniciar el sistema.
Laboratorio Nº7
0.080.09 0.1
0.110.12
0.130.14
0.150.16
0.170.18
230231232233234235236237238239240
EA vs If
EA vs If
En la primera tabla disminuimos el RA y esta da al paso de IA conforme
esta aumenta también aumenta la fuerza magnetomotriz total Ftota =
NF*IF+NSE*IA↑ que asu vez aumenta el flujo en el generador. El aumento del
flujo en el generador incrementa EA o tensión de armadura, que a su vez
tiende hacer que VT= EA ↑–IA RA.
cuando se dice que se forma un acoplo sustractivo es cuando las fuerzas
magnetomotrices se restan la una y la otra ya que existen un generador con
un campo en derivación y un campo en serie. En este caso la corriente del
inducido fluye hacia afuera del extremo de una bobina.
En la grafica del laboratorio antes de invertir D2-D1, la fuerza
magnetomotriz neta (Fneta) será:
Fneta = Ff + FSE -FAR
Ff : de campo en derivación
FSE: de campo en serie
FAR: de reacción del inducido
Pero cuando invertimos D2-D1 a D1-D2, entonces la (Fneta) será:
Fneta = Ff - FSE -FAR
