ABElectrotecnia 0,2 kW SISTEMA DIDÁCTICO EN ELECTROMECÁNICA DE 0,2 kW ASISTIDO POR COMPUTADORA, MODELO 8006 Sistema mostrado con la computadora opcional DESCRIPCIÓN GENERAL El Sistema didáctico en electromecánica de 0,2 kW asistido por computadora, modelo 8006, de Lab-Volt, es un moderno programa modular que representa un enfoque actualizado para la enseñanza de la electrotecnia, brindando nuevas oportunidades para las observaciones en laboratorio. El programa incorpora diferentes técnicas utilizadas en la industria para la generación y utilización de la energía eléctrica. El material pedagógico abarca los circuitos de potencia, los transformadores y las máquinas cc/ca comunes y está contenido en dos manuales del estudiante. Este programa ha sido desarrollado por educadores con el fin de satisfacer las exigencias pedagógicas relacionadas con las aplicaciones industriales de la electrotecnia y, a su vez, para cumplir una variedad de objetivos didácticos, como se muestra a continuación: • El sistema se diseñó para lograr un equipamiento pedagógico de baja potencia (0,2 kW o 1/4 hp) que permite a los estudiantes comprender y operar de manera segura los componentes de tipo industrial. • La atención especial puesta en los detalles de ingeniería, asegura que los resultados de laboratorio sean fáciles de comprender y que los valores experimentales se puedan observar y explicar fácilmente. Cuando esos valores se aplican en las fórmulas, se obtienen resultados que responden a las leyes eléctricas en lugar de contradecirlas, debido a las tolerancias operacionales que el sistema permite. Debido a las características modulares del programa, el material pedagógico ofrece a los profesores una flexibilidad completa en cuanto a la selección y adaptación de los cursos y experimentos con el fin de satisfacer las necesidades específicas del estudiante y los objetivos de enseñanza. • (732) 938-2000 / 800-LAB-VOLT, FAX: (732) 774-8573, E-MAIL:
[email protected] (418) 849-1000 / 800-LAB-VOLT, FAX: (418) 849-1666, E-MAIL:
[email protected] INTERNET: http://www.labvolt.com SISTEMA DIDÁCTICO EN ELECTROMECÁNICA DE 0,2 kW ASISTIDO POR COMPUTADORA MODELO 8006 Instrumentos de medición Todas las mediciones se realizan utilizando el software Adquisición de datos y de control para los Sistemas electromecánicos (LVDAC-EMS). Este moderno y versátil sistema se basa en una interfaz que actúa como aislador eléctrico y que realiza la adquisición de datos. La interfaz se conecta a una computadora personal (vía un puerto USB 1.1 o 2.0), que ejecuta el software LVDAC-EMS. El software LVDAC-EMS consiste en un conjunto de instrumentos convencionales y especializados que aparecen como ventanas en la pantalla de la computadora. El software utiliza los datos adquiridos que provienen de la interfaz para calcular los valores de parámetros tales como tensión, corriente, potencia eléctrica (aparente, activa y reactiva), factor de potencia, energía, rendimiento, impedancia compleja, frecuencia, velocidad, par, potencia mecánica, etc. Utilizando una ventana de medición, es posible visualizar simultáneamente hasta 18 parámetros. Estos valores se pueden grabar en una tabla de datos y luego utilizarlos para obtener gráficas en pantalla. Las tablas de datos se pueden exportar a una hoja electrónica de cálculos (como Microsoft® Excel) para su análisis posterior. Además, el software LVDAC-EMS incluye otros tres instrumentos (ventanas) que permiten la observación y el análisis de diferentes parámetros: un osciloscopio de ocho canales, un analizador de fasores y un analizador de armónicos. Material pedagógico Los manuales de laboratorio guían a los estudiantes paso a paso a través de los experimentos y proveen el encuadre teórico necesario para que logren los objetivos educacionales fijados. Estos manuales están estructurados en un formato Unidad-Ejercicio. Cada ejercicio aborda el tema desde un punto de vista teórico y utiliza un enfoque práctico para el estudio de la electrotecnia. Los estudiantes son guiados paso a paso a través del procedimiento de cada ejercicio para reafirmar la teoría y conceptos presentados en la sección Principios. Cada ejercicio se completa con una conclusión y un conjunto de preguntas de revisión. Una evaluación de la unidad, compuesta de 10 preguntas, ayuda a evaluar los conocimientos adquiridos por el estudiante después de completar cada unidad del manual. La flexibilidad de este sistema permite a los estudiantes hacer uso de su propia iniciativa durante las clases de laboratorio. Bajo la supervisión de un profesor, los estudiantes pueden lograr las competencias necesarias para ingresar al mercado de trabajo. Módulos La concepción modular del sistema permite a los profesores comenzar sus clases de laboratorio del sistema EMS con el material pedagógico y el equipo de base para luego ir adicionando nuevos módulos sobre la marcha sin necesidad de duplicar el equipamiento. Todos los módulos, construidos en acero resistente, se pueden introducir dentro de los puestos de trabajo estándares (móviles o instalados sobre una mesa). Los símbolos y diagramas específicos de cada módulo están claramente serigrafiados sobre los paneles frontales. Las tomas estándares de seguridad de 4 mm, codificadas por color, se utilizan para interconectar todos los componentes del sistema. Fuente de alimentación Cada puesto de trabajo cuenta con su propia fuente de alimentación, la que brinda un control total de los suministros de energía necesarios. Esto permite que los estudiantes aprovechen al máximo todo el equipo de laboratorio, reduciendo los riesgos de interferencia con otros experimentos que se realizan al mismo tiempo. La fuente de alimentación suministra todas las alimentaciones de corriente alternada y continua requeridas en cada estación. Puesto de trabajo El Puesto de trabajo, modelo 8134, cuenta con el espacio necesario para instalar seis módulos de altura estándar y tres de altura media, o quince de altura media. El Puesto de trabajo móvil, modelo 8110, tiene una capacidad equivalente para la instalación de módulos, cuenta con un gabinete de almacenamiento general y una superficie de trabajo extraible, cuya altura es la de una mesa o escritorio estándar, y está equipado con cuatro ruedas que pueden pivotear. Las guías de acero inoxidable permiten deslizar los módulos hasta su posición final, en la que un mecanismo de bloqueo los inmoviliza en su sitio. Las palancas de desbloqueo, ubicadas en la parte delantera de los módulos, permiten retirarlos fácilmente del puesto de trabajo. Además, se cuenta con dispositivos de cierre de seguridad para evitar que los estudiantes retiren los módulos del puesto de trabajo durante la realización de los ejercicios de laboratorio. Almacenamiento Cuando los módulos no están en uso, se pueden colocar en un Armario de almacenamiento, modelo 8150, que se vende en opción. Máquinas Todas las máquinas están montadas en módulos de altura estándar que cuentan con un panel frontal de plástico transparente fijado con una bisagra tipo piano chapada en cromo. El panel frontal se puede bajar para acceder a la máquina y cuando se cierra, queda asegurado mediante dos sujetadores de cierre rápido. Cada módulo de máquina cuenta con un dispositivo de cierre de seguridad que evita que los estudiantes bajen el panel frontal durante la realización de los ejercicios de laboratorio. Las cubiertas delantera y trasera de todas las máquinas cuentan con aberturas para poder visualizar la construcción interna y observar la máquina durante su operación. Los componentes montados al exterior, como los interruptores centrífugos, condensadores, escobillas, anillos colectores y conmutadores, además de los rotores jaula de ardilla y bobinados a la vista, permiten a los estudiantes determinar claramente la función de cada componente y caracterizar las bobinas en función de su posición relativa, del número de espiras y del diámetro de su bobinado. Uno de los extremos del eje de cada máquina es cóncavo y tiene una ranura para facilitar el uso de tacómetros, frenos electromagnéticos o interruptores por contracorriente. Una polea ranurada, montada sobre el eje de cada máquina, permite acoplarla mecánicamente a otra utilizando una correa dentada antideslizante. La tensión de la correa se logra por medio de dos rodamientos de bola unidos por un resorte y montados sobre el módulo de cada máquina. Cargas eléctricas Las cargas resistiva, inductiva y capacitiva se encuentran alojadas en módulos separados de altura media y están diseñadas para que el valor numérico de sus impedancias sea el mismo para los tres tipos de carga. Los tres módulos cuentan con conmutadores que permiten variar la impedancia de carga por incrementos unitarios, lo cual simplifica los cálculos durante el proceso de aprendizaje. Carga mecánica El Dinamómetro/Fuente de alimentación de cuatro cuadrantes, modelo 8960, es un motor cc de imán permanente que puede funcionar como un motor de impulsión de servicio continuo o como un dinamómetro. Un circuito de control incorporado permite que la carga mecánica de todas las máquinas de 0,2 kW de Lab-Volt, alcance las condiciones de desenganche y calado. Un visualizador digital indica la velocidad o el par. También se dispone de dos señales de salida analógicas de baja tensión, proporcionales a la velocidad y al par, y una señal de salida digital codificadora del eje. Cables de conexión La interconexión de los diferentes componentes del sistema se realiza utilizando cables de conexión flexibles aislados en PVC, con fichas de seguridad tipo banana de 4 mm en los extremos. Estos cables permiten la conexión segura de los componentes eliminando los riesgos de choques eléctricos debido a que las partes bajo tensión de sus conectores están protegidas y aisladas para evitar tocarlas accidentalmente. Los cables vienen en tres largos diferentes, cada uno identificado con un color particular. Es posible fijar un portacables en la parte lateral del puesto de trabajo para guardar los cables a la vista. SISTEMA DIDÁCTICO EN ELECTROMECÁNICA DE 0,2 kW ASISTIDO POR COMPUTADORA MODELO 8006 ÍNDICE DE LOS MANUALES DEL ESTUDIANTE Circuitos de potencia y transformadores (30328-02) Fundamentos de Electrotecnia – Tensión, corriente, ley de Ohm – Resistencia equivalente – Potencia en circuitos cc – Circuitos serie y paralelo C Corriente alterna – Onda seno – Ángulo de fase – Potencia instantánea C Condensadores en los circuitos ca – Reactancia capacitiva – Capacitancia equivalente – Desfasaje capacitivo y potencia reactiva C Inductores en los circuitos ca – Reactancia inductiva – Inductancia equivalente – Desfasaje inductivo y potencia reactiva C Potencia, fasores e impedancia en los circuitos ca – Potencia en circuitos ca – Vectores y fasores en circuitos ca serie – Vectores y fasores en circuitos ca paralelo – Impedancia C Circuitos trifásicos – Circuitos trifásicos equilibrados – Medición de potencia trifásica – Secuencia de fases C Transformadores monofásicos – Relaciones de tensiones y corrientes – Polaridad del transformador – Regulación del transformador C Conexiones especiales del transformador – Autotransformadores – Transformadores en paralelo – Transformadores de distribución C Transformadores trifásicos – Conexiones de los transformadores trifásicos – Relaciones de tensiones y corrientes – Conexión triángulo abierto Motores y generadores cc/ca (30329-00) C Fundamentos de las máquinas rotatorias – Funcionamiento del motor de impulsión y del dinamómetro – Potencia, pérdidas y rendimiento de un motor C Motores y generadores cc – Motor cc con excitación independiente – Motores cc con excitación independiente, serie, shunt y compound – Generadores cc con excitación independiente, shunt y compound C Características especiales de los motores cc – Reacción de armadura y efecto de saturación – El motor universal C Motores ca de inducción – El motor de inducción jaula de ardilla trifásico – El freno por corrientes de Foucault y el generador asincrónico – Efecto de la tensión en las características de los motores de inducción – Motores de inducción monofásicos C Motores sincrónicos – El motor sincrónico trifásico – Par de desenganche del motor sincrónico C Generadores sincrónicos trifásicos (Alternadores) – Funcionamiento del generador sincrónico en vacío – Características de la regulación de la tensión – Regulación de la tensión y la frecuencia – Sincronización del generador EQUIPAMIENTO PARA EL MODELO 8006-00 DESCRIPCIÓN NÚMERO DE MODELO1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Puesto de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8134-20 Motor/generador cc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8211-00 Motor de inducción jaula de ardilla de cuatro polos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8221-00 Motor/alternador sincrónico trifásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8241-00 Motor con arranque por condensador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8251-00 Motor universal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8254-00 Carga resistiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8311-00 Carga inductiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8321-00 Carga capacitiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8331-00 Transformador monofásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8341-00 Transformador trifásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8348-00 Módulo de sincronización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8621-00 Fuente de alimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8821-20 Correa dentada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8942-00 Cables de conexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8951-00 Dinamómetro/Fuente de alimentación de cuatro cuadrantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8960-B0 Interfaz de adquisición de datos y de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9063-B0 Circuitos de potencia y transformadores (manual del estudiante) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30328-00 Sistema Electromecánico (EMS) de 0,2 kW (guía del profesor) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30328-10 Motores y generadores cc/ca (manual del estudiante) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30329-00 EQUIPAMIENTO OPCIONAL DESCRIPCIÓN NÚMERO DE MODELO Puesto de trabajo móvil (puede remplazar el modelo 8134) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8110-20 Armario de almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8150-10 Módulo vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8160-00 Medio módulo vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8161-00 Tacómetro digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8920-40 Captador de velocidad / Tacómetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8931-00 Multímetro analógico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8946-00 Multímetro digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8946-10 Electrical Machines, Drives, and Power Systems, T. Wildi (libro de texto) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17708-00 Manuales en CD-ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30328-A0 EQUIPAMIENTO ADICIONAL PARA REALIZAR LOS EJERCICIOS DE LOS MANUALES DESCRIPCIÓN NÚMERO DE MODELO 2 1 Computadora personal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8990-00 1 2 Los números de modelos presentados se aplican a la versión inglesa de 120 V. Otras versiones están disponibles. Consulte la sección Números para los pedidos. Consulte la sección Computadora personal requerida si desea utilizar su propia computadora. SISTEMA DIDÁCTICO EN ELECTROMECÁNICA DE 0,2 kW ASISTIDO POR COMPUTADORA MODELO 8006 ESPECIFICACIONES Modelo 8006 – Sistema didáctico en electromecánica de 0,2 kW asistido por computadora Alimentación Características 20 A, trifásica, 5 cables, conexión en estrella (Y), incluyendo neutro y tierra Potencia nominal 500 VA (cada sistema) Características físicas Espacio requerido 5 m2 (54 pies cuadrados) Dimensiones del módulo 308 x 286 x 419 mm (12,1 x 11,3 x 16,5 pulg.) de altura estándar (Al x An x P) Dimensiones del módulo 154 x 286 x 419 mm (6,1 x 11,3 x 16,5 pulg.) de altura media (Al x An x P) Peso neto 214 kg (471 lb) COMPUTADORA PERSONAL REQUERIDA Se requiere una computadora personal con puerto USB 1.1 o 2.0, que ejecute uno de los siguientes sistemas operativos: Windows® XP, Windows® Vista (sólo la versión de 32 bits) o Windows® 7. NÚMEROS PARA LOS PEDIDOS 120/208 V – 60 Hz INGLÉS FRANCÉS ESPAÑOL INGLÉS 220/380 V – 50 Hz FRANCÉS ESPAÑOL 240/415 V – 50 Hz INGLÉS 8006-10 8110-20 8134-20 8150-10 8160-00 8161-00 8211-00 8221-00 8241-00 8251-00 8254-00 8311-00 8321-00 8331-00 8341-00 8348-00 8621-00 8631-00 8821-20 8920-40 8931-00 8942-00 8946-00 8946-10 8951-00 8960-B0 8990-00 9063-B0 17708-00 30328-00 30328-10 30329-00 8006-11 8110-20 8134-20 8150-10 8160-00 8161-00 8211-01 8221-01 8241-01 8251-01 8254-01 8311-01 8321-01 8331-01 8341-01 8348-01 8621-01 8631-01 8821-21 8920-40 8931-01 8942-00 8946-00 8946-10 8951-00 8960-B1 8990-01 9063-B1 25267-00 30328-01 AE4 30329-01 8006-12 8110-20 8134-20 8150-10 8160-00 8161-00 8211-02 8221-02 8241-02 8251-02 8254-02 8311-02 8321-02 8331-02 8341-02 8348-02 8621-02 8631-02 8821-22 8920-40 8931-02 8942-00 8946-00 8946-10 8951-00 8960-B2 8990-02 9063-B2 ND3 30328-02 30328-12 30329-02 8006-15 8110-20 8134-20 8150-10 8160-00 8161-00 8211-05 8221-05 8241-05 8251-05 8254-05 8311-05 8321-05 8331-05 8341-05 8348-05 8621-05 8631-05 8821-25 8920-40 8931-00 8942-00 8946-00 8946-10 8951-00 8960-B5 8990-05 9063-B0 17708-00 30328-00 30328-15 30329-00 8006-16 8110-20 8134-20 8150-10 8160-00 8161-00 8211-06 8221-06 8241-06 8251-06 8254-06 8311-06 8321-06 8331-06 8341-06 8348-06 8621-06 8631-06 8821-26 8920-40 8931-01 8942-00 8946-00 8946-10 8951-00 8960-B6 8990-06 9063-B1 25267-00 30328-01 AE4 30329-01 8006-17 8110-20 8134-20 8150-10 8160-00 8161-00 8211-07 8221-07 8241-07 8251-07 8254-07 8311-07 8321-07 8331-07 8341-07 8348-07 8621-07 8631-07 8821-27 8920-40 8931-02 8942-00 8946-00 8946-10 8951-00 8960-B7 8990-07 9063-B2 ND3 30328-02 AE4 30329-02 8006-1A 8110-20 8134-20 8150-10 8160-00 8161-00 8211-0A 8221-0A 8241-0A 8251-0A 8254-0A 8311-0A 8321-0A 8331-0A 8341-0A 8348-0A 8621-0A 8631-05 8821-2A 8920-40 8931-00 8942-00 8946-00 8946-10 8951-00 8960-BA 8990-0A 9063-B0 17708 30328-00 30328-1A 30329-00 Tabla 1. Números para los pedidos del equipamiento 3 4 ND = No disponible AE = A establecer En reconocimiento al constante esfuerzo de Lab-Volt por cumplir con las más exigentes normas de calidad en la concepción, desarrollo, producción, instalación y servicio postventa de sus productos, nuestro centro de fabricación y distribución recibió la certificación ISO 9001. Lab-Volt no se responsabiliza de los errores de imprenta y se reserva el derecho de mejorar los productos en todo momento y sin aviso previo. Lab-Volt reconoce el nombre de todos los productos utilizados en este documento con las marcas registradas o de comercio de sus respectivos titulares. © Lab-Volt 2010. Todos los derechos reservados. 91961-02 Rev. C