1Laboratorio Alternador con carga Objetivos 1.‐ Determinar las características de regulación de voltaje del alternador con carga resistiva, capacitiva e inductiva 2.‐ Observar el efecto de cargas desbalanceadas en el voltaje de salida Exposición El voltaje de salida de un alternador depende básicamente del flujo total que se tenga en el entrehierro. Cuando está en vacío, este flujo se establece y determina exclusivamente mediante la excitación de campo dc Sin embargo, cuando se tiene carga, el flujo en el entrehierro queda determinado por los amperes‐vueltas del rotor y los amperes‐vueltas del estator. Estos últimos pueden sumarse y oponerse a la FMM (fuerza magnetomotriz) del rotor, dependiendo del factor de potencia de la carga. Los factores de potencia adelantados magnetizan el rotor mientras los atrasados lo desmagnetizan. Puesto que la fuerza magnetomotriz del estator tiene un efecto tan importante en el flujo magnético, la regulación de voltaje de los alternadores es bastante mala y la corriente de campo dc se debe regular continuamente para mantener un voltaje constante en condiciones de carga variables. Si una fase de un alternador trifásico tiene una carga grande, en su voltaje se reducirá debido a la perdidas por IR e IXL, en el devanado del estator. Esta caída de voltaje no se puede compensar modificando la corriente de campo de dc, debido a que los voltajes de las otras dos fases también variaran. Por consiguiente, es esencial que los alternadores trifásicos no tengan cargas que estén muy desbalanceadas. Instrumentos y Equipos. Modulo de motor/generados sincrónico EMS 8249‐2 Modulo de motor/generador de DC EMS 8219‐2 Modulo de Resistencia EMS 8319‐2 Modulo de Inductancia EMS 8328‐2 Modulo de Capacitancia EMS 8338‐2 Modulo de fuente de alimentación (0‐220v DC , 220v DC) EMS 8829‐2 Modulo de medición de AC (0,25A) EMS 8428‐2 Modulo de medición de AC (500/500/500v) EMS 8429‐2 Modulo de medición de DC (1.5 A) EMS 8419‐2 Tacómetro de mano EMS 8920 Cables de conexión EMS 8941 Banda EMS 8942 El rotor del alternador esta conectado a la salida variable de 0‐220v c‐d de la fuente de alimentación. Mida y anote I1 e I2 de plena carga I1___________ Ac‐a I2___________A c‐d c) Abra los interruptores de las 3 resistencias de carga.‐ a) Conecte la fuente de alimentación y. el devanado del motor en derivación de c‐d se conecta a la salida fija de 220v c‐d de la fuente de alimentación. 2. fijándose en el tacómetro de mano.‐ Conecte el circuito que se encuentra en la figura 57. e I2. c) Ajuste cada sección de resistencia a un valor de 1100 ohms. si fuera necesario. fuente de alimentación y medición. motor/generador sincrono.1. í % ó 100 _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ______________________________________________=___________________% . motor/generador de c‐d. terminales 7 y N. ajuste el reóstato del motor de c‐d para una velocidad de 1500 rpm.‐ a) Acople el motor al alternador mediante la banda b) ajuste el reóstato de campo del motor c‐d a su posición extrema haciendo girar su perilla de control en el sentido de las manecillas del reloj (para resistencia minima). mida y anote E1. terminales 8 y N. Observe que la carga resistiva balanceada esta conectada en estrella a la salida trifásica del alternador. usando los módulos EMS de motor/generador sincrono. E1=___________ V c‐a I2___________ A c‐d d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación e) Calcule la regulación del alternador con carga resistiva. 3. Nota: ¡Esta velocidad se debe mantener constante durante el resto de este Experimento de Laboratorio! b) Cierre el interruptor “S” y ajuste la excitación de c‐d del alternador hasta que el voltaje de la salida E1= 380v c‐a.2 Procedimientos Advertencia: ¡En este experimento de laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente este conectada! ¡La fuente debe ser desconectada después de hacer cada medición! 1. resistencia. Recuerde que debe comprobar la velocidad del motor y ajustarla a 1500 rpm. para que el alternador trabaje en vacío. ¿Cómo influye la fuerza magnetomotriz del estator en la del rotor? ¿Magnetiza el rotor o lo desmagnetiza? ___________________________________________________________________ . I1_____________ A c‐a I2____________ A c‐d d) Mida y anote los valores de E1 e I2 en vacío. f) Calcule la regulación del alternador con carga inductiva.‐ a) Reemplace la carga resistiva con una inductiva. De 1100 ohms. c) Repita el Procedimiento 3 y anote los valores a plena carga de I1 e I2. utilizando el modulo de inductancia EMS.3 4. b) Ajuste cada sección de inductancia a una reactancia Xr. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ________________________________________=_________________________% g) Con una carga inductiva. E1=_____________ V c‐a I2=________________A c‐d e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. b) Ajuste la excitación de c‐d del alternador. c) Repita el Procedimiento 3 y anote el valor de I1 e I2 a plena carga. f) Calcule la regulación del alternador con carga capacitiva _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _________________________________________=________________________% g) Con carga capacitiva.4 5. I1=______________ A c‐a. b) Ajuste cada sección de capacitancia a una reactancia Xc de 1100 ohms.‐ a) Sustituya la carga inductiva con una capacitiva. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ . hasta que el voltaje de salida E1= 380v c‐a c) Aumente la carga capacitiva colocando una reactancia adicional de 2200 ohms en paralelo con cada una de las secciones de 4400 ohms. e I2 E1=_____________ I2= _______________ A c‐d e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. ¿Cómo influye la fuerza magnetomotriz del estator en la del rotor? ¿Magnetiza o desmagnetiza el motor?___________________________________ 6.‐ a) Con una carga de reactancia capacitiva de 4400 ohms por fase. y observe lo que sucede. I2=______________A c‐d d) Mida y anote los valores en vació de E1. conecte la fuente de alimentación y ajuste la velocidad del motor a 1500 rpm. utilizando el modulo EMS de capacitancia. ‐ conecte el circuito que se ilustra en la figura 57. colocando una reactancia adicional de 300 ohms conectada a través de cada sección. e) Ajuste la excitación de c‐d del alternador hasta que el voltaje aplicado a la carga de 2200 ohms. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ e) reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación f) Explique el fenómeno que acaba de observar _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 7. E1. E2=____________ V c‐a E3=____________V c‐a . y observe lo que sucede. b) Conecte la fuente de alimentación y ajuste el reóstato del motor de c‐d para una velocidad de 1500 rpm.5 d) Aumente la carga capacitiva mas todavía.2. Observe que solo hay una carga entre dos fases del alternador. Mida y anote los otros dos volantes entre fases E2 y E3. sea igual a 380v c‐a. h) ¿Basta una sola carga para producir desequilibrio? _______________________ __________________________________________________________________ .6 d) desconecte la fuente de alimentación sin tocar ninguno de los controles variables. e) Vuelva a conectar los tres voltímetros c‐a de tal manera que midan los voltajes a través de cada uno de los tres devanados del estator. E1 a 4 =___________________ V c‐a E2 a 5 =___________________ V c‐a E3 a 6 =___________________ V c‐a g) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. Mida y anote los voltajes a través de cada devanado del alternador. f) conecte la fuente de alimentación. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ______________________________________________________________ . disipa más calor con una carga de un factor de potencia bajo (atrasado) que con una carga de factor de potencia elevado. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2. incluso aquellos cuyas cargas estén balanceadas.‐ Si en la fábrica de un cliente de la compañía de luz y fuerza se conecta una carga monofásica grande a una línea trifásica de potencia. todos los demás usuarios que utilicen esa línea tendrán una potencia trifásica desequilibrada. Explique por que. Explique por que.‐ ¿Es peligroso conectar un alternador a una línea de transmisión larga.‐ El rotor de un alternador a potencia nominal. si la línea se comporta como un capacitor? Explique por que.7 Prueba de Conocimientos 1.‐ Explique porque el voltaje de salida del alternador aumenta con carga capacitiva.