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7/31/2019 lab3listoko _1_

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Universidad Tcnica Federico Santa Mara

Departamento de Electricidad

Mquinas Elctricas A

LABORATORIO # 3MQUINAS ELCTRICAS A

PRODUCCIN DE CAMPOS MAGNTICOS

MEDIANTE DEVANADOS

Profesor:

Andrs Mora

Autores:Francisco Escobar

2623026-8

Hctor Pavz

2691010-2

Leonardo Prez

2623013-6


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Mquinas Elctricas A

1.OBJETIVO

Se busca comprender la forma del campo magntico, la fuerza magneto motriz y la

induccin magntica que se induce en el entrehierro de una maquina mediante devanados

concentrados, de conmutador y distribuidos,

Verificar las condiciones para la formacin de campos magnticos giratorios a partir de

configuraciones de devanados distribuidos alimentados por corrientes alternas desfasadas.

Comprobar el concepto de secuencia de fases y sentido de giro de campos magnticos

2.TEORA2.1Devanado de Conmutador

En las mquinas elctricas de corriente continua es necesario establecer una conexin

elctrica entre la parte fija o estator y las bobinas de la parte mvil o rotor, lo que se realiza

mediante un elemento llamado colector.

El colector consta de un anillo, concntrico al eje de giro y aislado elctricamente del mismo,

formando una serie de lminas, generalmente de cobre, aisladas unas de otras y conectadas

a su vez a los terminales de cada una de las bobinas giratorias. A cada una de estas lminas

se les denomina delga.

Para establecer una conexin, se disponen unos bloques de carbn, llamados escobillas, que

mediante un resorte hacen presin sobre las delgas correspondientes y conducen laelectricidad hacia las bobinas giratorias. De esta manera se produce una conmutacin de las

bobinas por la cual se alimenta el rotor (se alternan los terminales a medida que el rotor

gira).

2.2Devanado DistribuidoNormalmente se pretende crear en el entrehierro un campo cuya distribucin espacial se

aproxime a una sinusoide. Para realizar esta distribucin ideal se requerira un nmero

infinito de ranuras y corrientes diferentes en cada ranura.

Si bien esta solucin no es realizable en la prctica, sugiere que se puede mejorar la forma de

onda de la distribucin espacial de la fuerza magnetomotrz aumentando el nmero de

puntos de excitacin.

2.3Devanado TrifsicoCuando se alimenta un devanado trifsico simtrico con corrientes trifsicas simtricas, se

crea una distribucin espacial de fuerza magnetomotrz de amplitud constante que se

desplaza a lo largo del entrehierro con velocidad angular constante. Tal distribucin se

conoce como un campo giratorio y ocupa un lugar central en la teora de mquinas de

corriente alterna.


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3.MTODO Y DESARROLLO3.1

3.2 Devanado distribuido


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3.3


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Mquinas Elctricas A

3.4

4.ENSAYO Y MEDICIONESPROCESO DE MEDICIN

INSTRUMENTACIN

Instrumento Marca Caracterstica

Osciloscopio digital TEKTRONIX 4 canales

Mquina Universal

Hampden

-

2 ampermetros debobina mvil

- 0 - 6 - 12[A]

filtro pasabajos -

resistencia variable - 0-420 [ohm]


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4.1 Concepto 1: Devanado de Conmutador

Se conecta el motor de corriente continua como motor shunt y se hace girar el rotor

a una velocidad de 2400 rpm. A travs de los terminales X5 y X6 de la bobina exploratoria de

1 vuelta que est montada en la armadura de la mquina de corriente continua se logramedir la tensin inducida mediante un filtro RC (pasa bajos que elimina el ruido), un canal

de el osciloscopio registra la forma de onda y el valor mximo de la tensin inducida.

-4

-2

0

2

4

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

Grafico tension inducida X5-X6


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4.2 Concepto 2: Devanad

Se conectan los ter

mediante una fuente, una

pasar una corriente de 4 (

velocidad de 2400 rpm. Se

rotor de la MUH.

nta Mara

de Conmutador

inales Q1 y Q2 del devanado del rotor del

resistencia variable y un ampermetro con la

) continuos y se hace girar el rotor del moto

mide la tensin inducida en la bobina explo

otor universal

finalidad de hacer

r universal a una

atoria ubicada en el


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4.3 Concepto 3: Devanado

Se conectaran mediterminales de bobinas 1`-7

alimentaran con una corrie

2400 rpm. Mediante el osc

que es la bobina explorato

Se observa que mie

la 6`-12` la fuerza magneto

esto es debido a que tene

un campo en el entrehierr

nta Mara

Distribuido

ante un puente las bobinas del estator del` saltando el puente de una en una hasta lle

nte continua de 3 (A), se hace girar el rotor

iloscopio se mide la tensin inducida entre l

ria de una vuelta ubicada en el rotor del MU

ntras avanzamos los puentes de unin entre

motriz va siendo ms sinusoidal segn avan

os ms grupos de bobinas por los cuales pa

de la maquina.

UH ente losar a la 6`-12` y se

una velocidad de

s terminales X3 y X4

H.

los terminales 1`-7`a

zamos en los puentes,

sa corriente y generan


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4.4Concepto 4: Devanad

Devanado trifsico

Se alimenta el siste

corriente trifsica a un val

tensin igual a la obtenida

observa la tensin inducid

angulares del rotor en los

nta Mara

Trifsico

de 2 polos y ancho de zona 60 grados.

ma mostrado con una fuente trifsica variabl

r tal que en la bobina exploratoria del rotor

para el devanado distribuido con ancho de z

en la bobina exploratoria del rotor y estato

rados 0 -90 -180 -270.

le y se ajusta una

X3 y X4 se induce una

ona 60 grados. Se

r para las posiciones


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Mquinas Elctricas A

A continuacin se i

corriente continua y obser

mismo se mide con la inve

nta Mara

pulsa el rotor a una velocidad de 3000 rpm

aremos la tensin inducida en la bobina ex

rsin de las fases RST a RTS.

mediante el motor de

loratoria del rotor. Lo


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5.PREGUNTAS2.- Determine el valor mximo de la induccin en el entrehierro producido por el devanadoconcentrado de la mquina de corriente continua, si el radio del rotor de sta es r = 7,5[cm] y la longitud axial es de 9,5 [cm]

Sea V la tensin en la bobina exploratoria.

Utilizando la Ley de Faraday:

= = =

Lo que implica que = !

De las mediciones realizadas en el punto 4.2 de la experiencia obtenemos = 1,8 [] ygira a = 2400[*+] = 80 [/.]

Por lo tanto = 0.1975 [T]


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5.- Qu relacin debe existir entre las corrientes bifsicas y trifsicas de manera que seproduzcan en el entrehierro campos giratorios de la misma magnitud?

Considere un devanado bifsico alimentado con corrientes bifsicas balanceadas

Fmm9 = :; N@A cosx Donde: CD = 2 G cos

FmmH = :; N@A cosJx

;K CL = 2 G cos

Donde FmmMMOP = Fmm9 FmmH

Q++RS = :;TUV> 2 G Wcos cos cos J

K cos J

KX

Usando propiedades trigonomtricas se obtiene:

Q++RS = :YZ\ 2 G cos

Ahora consideremos un devanado trifsico alimentado con corrientes trifsicas balanceadas

Fmm9 = :;TUV> i9 cosx

FmmH = :;TUV> iH cosJx

;^ K

Fmm_ = :;TUV> i_ cosJx

;^ K

Donde CD = 2 G cos CL = 2 G cos ^ C` = 2 ^G cos ^

FmmMMOP = Fmm9 FmmH Fmm_


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Reemplazando las corrientes de fase en la ecuacin de la fuerza magnetomotrz total se

obtiene:

:;

TUV> 2 G [cos cos cosJx

;^ K cos J

^ K c o s J x

;^ K cos J

^ K]

Luego de aplicar propiedades trigonomtricas se obtiene:

Q++RS =32

4

b2* 2 G cos

Igualando las fuerzas magnetomotrices totales de ambos casos se obtiene la relacin

G = 1,5 G


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6.- Considerando el devanado trifsico simtrico alimentado con corrientes trifsicasbalanceadas. Describa las diferencias existentes entre las tensiones inducidas en la bobinaexploratoria del rotor cuando el conjunto se encuentra trancado y a 3000 rpm Qu sucedecon la tensin inducida en la bobina exploratoria del estator en ambos casos? Comente.

En el caso que el rotor se encuentra trancado, la bobina exploratoria ve un campo giratorio

tal como lo vera si se encontrara en el estator, debido a que el rotor no est girando, por lo

que el flujo enlazado por dicha bobina vara en el tiempo y se induce una tensin en ella.

En cambio, en el caso en que el rotor gira a 3000[rpm] la velocidad relativa que observa la

bobina ubicada en el rotor es cero, por lo que el flujo enlazado por esta bobina es invariante

en el tiempo, lo que se traduce en una tensin inducida igual a cero.

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