UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE
Fundamentos de eléctrica y electrónica
Informe de laboratorio No. 1
Generación de Electricidad


Resumen: En el presente informe se da a conocer las experiencias realizadas en el laboratorio No1 de la materia fundamentos de eléctrica y electrónica en el cual se ejecutan actividades didacticas para aprender sobre la generación de electricidad.


1. Introducción

En el siguiente laboratorio se describira el funcionamiento y las partes de un generador eléctrico auto excitado mediante un pequeño generador de corriente continua (CC) también conocido como dinamo el cual se basa en la misma ley con la que fucionan los alternadores, que le proporcionara la corriente necesaria al rotor para que exista un campo magnético, al girar el rotor producira un campo magnético en movimiento que provocara inducción de corriente en las bobinas y asi generar corriente alterna (CA).

Esto se hara mediante la rotación en 3 diferentes estaciones donde podremos observar el principio de un generador a diferentes escalas y algunas de estas en funcionamiento, lo que nos permitira obtener algunos datos para verificar el planteamiento teórico.

2. Equipo utilizado

Ventilador
Rotor
Estator
Escudos
Volate
Rodamientos
Boinas estator
Boinas rotor
Escobillas
Colector
Generador de corriente continua (CC
Bornera

3. Objetivo de la practica

Comprobar que las RPM (Revoluciones por minuto) del rotor y la corriente de excitación afectan de manera directa la frecuencia y el voltaje generado.

Aprender a minipular detallamente todas los controles de un alternador paraun correcto funcionamiento del mismo.

Comprobar que en un proceso de generación, para controlar la frecuencia se debe realizar a través de la velocidad rpm; y el voltaje se controla a través de la corriente de excitación.

4. Procedimiento:
a. Estación No. 1

En esta estación encontramos un generador eléctrico de corriente alterna (AC), trifasico, del año 1953 marca “Garbe Lahmeyer & CO” tipo FA/CO/81B; desarmado en sus partes basicas como lo son, rotor y estator, excitado por un pequeño generador de corriente continua (CC) acoplado coaxialmente al eje.
El movimiento del volante, que a su vez hace mover el rotor provoca que este mueva el eje del dinamo que como se dijo anteriormente esta acoplado coaxialmente al eje del rotor generando así una corriente continua, la cual se conducira al rotor por medio de cables acoplados a unas escobillas que estan en contacto con un par de anillos del rotor, al existir una corriente sobre el rotor el cual esta construido de un material conductor creara un campo magnético, el campo magnético es móvil debido al ya mencionado movimiento del rotor, en la zona en donde el volante se conecta con el rotor habra una tapa en la cual se ubica un ventilador, esto se hace debido a que dentro del generador se dan temperaturas altas., el rotor que posee un embobinado esta dentro del estator.

El estator esta constituido por una serie de bobinas conectadas en serie. Al rotor estar cerca de las bobinas, tener movimiento y tener campo magnético lograra producir una corriente de inducción en el estator.

Este tipo de generador es trifasico por lo tanto en el bornespor donde saldra la energía eléctrica tendra cuatro terminales U W V y N, el cual cuenta con un volante que le proporciona el giro y unas rejillas que funcionan como ventilador al momento de girar el rotor. El generador (CA) resiste una potencia de 2400V y una corriente de 24.5A a 60 ciclos. Su velocidad de operación es de 1200rpm generando una potencia de 102KVA.


Ilustración : Estación No1

b. Estación No. 2

En esta estación realizamos pruebas funcionales con un alternador de corriente continua. Este dispositivo esta diseñado de manera didactica, de tal manera que su funcionamiento interno pueda ser observado mientras se encuentra en funcionamiento.
El conjunto consta de una fuente de potencia mecanica (en este caso un motor eléctrico) el cual esta acoplado directamente mediante un eje al rotor del alterador didactico. Este rotor esta sustentado sobre chumaceras, las cuales permiten que el rotor gire de manera centrada dentro del estator del conjunto. El rotor tiene 4 conjuntos de embobinados, los cuales trabajan como fuente receptora del campo magnético producido por los embobinados del estator. Este producto obtenido por la interacción de este campo magnético con los embobinados del rotor es controlado mediante la manipulación de 2 variables: la velocidad del motor inicial, y mediante la corriente inducida a los embobinados del estator. Como producto final, se realizaron mediciones con un voltímetro del voltaje que género el alternador. También, para aprender sobre la formulación matematica del funcionamiento, medimos con el multimetro la frecuencia en Hertzios del sistema, comprobandola ecuación , la cual nos dice que el producto del numero de polos actuando (en este caso 4) y la velocidad de rotación (RPM) dividido sobre 60 nos da como resultado la frecuencia bajo la cual oscilan las ondas electromagnéticas producidas por el generador.
A continuación se presenta una tabla en la cual se resume los 3 ensayos que se llevaron a cabo, los parametros bajo los cuales se realizaron y los resultados obtenidos.

RPM
FRECUENCIA (kHZ)
AMPERAJE (AMPERIOS)
VOLTAJE (VOLTIOS)
160
0,01
0,3
4,1
310
0,02
0,46
8,2
458
0,03
0,6
13
750
0,04
0,74
19
890
0,06
0,87
25,2


Ilustración : Estación No2

c. Estación No. 3

En esta estación  se llevaron a cabo pruebas experimentales con otro motor  eléctrico, el cual esta unido a otro que hara las veces de generador por medio de un eje de acople directo el cual le proporcionara la energía mecanica al generador necesaria para impulsar el rotor.
La generación de electricidad ocurre debido a que el generador es un dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico  entre dos puntos, cuando se le energiza o se le suministra corriente de “inducción”. Cuando estas condiciones se han dado, se forma un campo magnético, el cual se induce en otras bobinas ubicadas en el estator, generando de esta manera el fluido eléctrico.
El procedimiento conto en insertar cargas al sistema para observar cómo se comportaba el generador  y lo que se pudo comprobar es que a medida que se  aumentaba las cargas suministradas  la velocidad del eje iba disminuyendo por lo cual el generador se empezaba a “frenar”, su velocidad angulardecreció en función de esta carga de oposición. Este fenómeno ocurre debido a que  el generador necesita producir mas corriente de tal manera que pueda sustentar lo requerido, para realizar esto es necesario aumentar  la velocidad de rotación del eje motriz.

Ilustración : Estación No3




Disposición de elementos en un generador simple.

Como muestra la figura el angulo el angulo generado por cada bobina es de 90°. Dado que el inductor esta girando constantemente el campo magnetico cambia de sentido cada 90º y la intensidad del voltaje generado pasa de un maximo a un minimo de tal forma que se le llama corriente alterna.


Grafica de Voltaje generado vs Corriente exitacion.



Grafica de RPM vs Frecuencia.

Como se ve en las dos graficas se aprecia que son directamente prorcionales, al variar las RPM varia la frecuncia que ya esta estandarizada y la corriente de exitacion variara el voltaje generado.


5. Conclusiones

En cuanto a las velocidades de rotación, la frecuencia depende de la velocidad de la maquina.
El voltaje generado depende de la corriente de excitación, al igual que de las revoluciones que tenga el rotor.
Al suministrar una mayor carga se evidencia menor tensión y así mismo una menor frecuencia.
Al proporcionar mayor velocidad de rotación, existe mayor frecuencia y así mismo un mayor voltaje.


BIBLIOGRAFIA:
1. https://www.slideshare.net/ibaldiris/proceso-generacin-energia-electrica

2. https://datos.bancomundial.org/indicador/EG.ELC.PROD.KH

3. Gussow Milton, Fundamentos de electricidad serie Schaum Editorial McGraw Hill 1197.