lunes, 30 de julio de 2012

Circuitos magnéticos

Moisés San Martín

Para el análisis de los circuitos magnéticos vamos a usar el ejercicio propuesto por Fraile Mora en su libro de Máquinas Eléctricas, donde tenemos un transformador trifásico (con tres devanados primarios y tres devanados secundarios). El estudio lo realizaremos en el laboratorio de Máquinas Eléctricas con el software Gestión de ensayos eléctricos.

Utilizaremos para los ensayos un transformador de relación de transformación 0,92. Realizamos una conexión en vacío del transformador en una única columna, la central, como se puede ver en la siguiente figura:


En ese momento aparece una corriente en el primario correspondiente a la corriente de vacío. De las tensiones aparecidad en los diferentes devanados podemos deducir que por la columna central circula el doble de flujo que por las dos columnas laterales.

A continuación conectamos una carga (igual a R) en las columnas laterales a-a' y c-c', obteniéndose los resultados que aparecen en la siguiente figura:

Se puede ver que, como en el caso anterior, el flujo central es doble que en las columnas laterales. A pesar de que la corriente en el primario ahora es mayor, el flujo en la columna central es prácticamente el mismo que en el caso de vacío, es decir, que aunque esa corriente producirá un flujo mayor, tenemos las corrientes en la carga que también producirán un flujo que se opone al anterior. Como resultado obtenemos que el flujo permanece prácticamente constante. Esto es debido a que el flujo producido en corriente alterna depende de la tensión (en realidad de la fuerza electromotriz) y de la frecuencia.

Si conectamos cargas diferentes en el secundario veremos que el reparto de flujo en las columnas laterales ya no es el mismo que en el caso de cargas iguales:


Efectivamente se observa que el flujo por la carga 2R (columna c-c') es prácticamente el doble que por la carga R (columna a-a').

Si en el devanado de una columna lateral se realiza un cortocircuito, veremos que el flujo prácticamente desaparece (para ello observamos la tensión en la otra bobina de esa misma columna). Veamoslo en la siguiente figura:


En futuras entradas del blog expondremos el circuito equivalente necesario para el análisis de estos resultados obtenidos de ensayos de laboratorio. Además prepararemos un simulador con el circuito equivalente que reproduzca de manera teorica los resultados obtenidos experimentalmente.

martes, 26 de junio de 2012

Análisis del consumo de lámparas LED (2)

Analizamos en este caso otra lámpara tipo LED, concretamente la que se muestra en la figura adjunta. Como en casos anteriores tratamos exclusivamente de analizar aspectos de consumo energético.

Para su estudio lo sometemos a su tensión nominal y adquirimos los valores instantáneos de la tensión y corriente absorbida. Estas magnitudes están representadas en la siguiente figura:
 Obsérvese que la corriente no es sinusoidal.

A continuación se determina la potencia instantánea, y su valor medio en cada periodo (potencia activa). También se calculan los valores eficaces de la tensión y corriente. Estas magnitudes se representan en la siguiente figura. El ensayo ha consistido en iniciar la adquisición de datos y a continuación se conecta la lámpara.
Se observa que apenas existe periodo transitorio, y que el consumo es próximo a los 3W que indica su potencia nominal. Existe una gran variabilidad en la potencia y la corriente debido a la forma de onda de la corriente (y, por tanto, de la potencia).

Moisés San Martín

lunes, 25 de junio de 2012

Análisis del consumo de lámparas LED (1)

Para el estudio del consumo de energía eléctrica disponemos en un laboratorio del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Valladolid un sistema de adquisición de datos que nos permite la medición de tensión y corriente en una determinada carga eléctrica. Usaremos el citado sistema para la medición de la tensión y corriente de una lámpara LED como la mostrada en la figura.
 El ensayo lo comenzaremos con la lámpara desconectada, ponemos a medir la tensión y corriente, y procedemos a conectar la lámpara, continuando con la medición. Al final desconectamos la lámpara y los medidores. De este modo tenemos dos ondas, una de tensión y otra de corriente, correspondiente a la conexión y funcionamiento de una lámpara de LED de 6 W (véase la figura).

Procedemos a tratar estos datos determinando la potencia instantánea (multiplicando la tensión y la corriente), así como los valores de la tensión y corriente eficaz, magnitudes que representamos en la siguiente figura:
 De aquí podemos observar que el consumo una vez conectada la lámpara es de efectivamente 6 W y que en instante del arranque hay un pequeño transitorio (de escasa duración) donde la potencia aumenta hasta los 13 W. Se puede calcular con los datos el factor de potencia que está en torno a 0,7.

A pesar del bajo consumo se puede ver que aporta bastante luz (según el fabricante equivalente a una lámpara de 50 W. (Véase la figura). A pesar de la escasa potencia, la lámpara alcanza cierta temperatura después de estar conectada un tiempo considerable (obsérvese el disipador de la misma).

Moisés San Martín

lunes, 28 de mayo de 2012

Simulación de Máquinas Eléctricas

Moisés San Martín

Para el estudio y análisis del comportamiento de Máquinas Eléctricas es muy útil el uso de simuladores informáticos.

En el caso de la máquina asíncrona (o de inducción) partiendo de los datos del circuito equivalente, se puede realizar un estudio bastante completo de todos los puntos de funcionamiento de la máquina. Así, se pueden determinar las curvas características par-velocidad, corriente-velocidad, potencia-velocidad, par a varias frecuencias, el diagrama del círculo, etc.

La resolución del circuito eléctrico equivalente nos proporciona el par máximo, el par de arranque, la corriente de arranque, etc., así como las magnitudes más interesantes a considerar en el estudio de una máquina de inducción. De igual manera se puede analizar el comportamiento de la máquinas como generador, como motor y como freno.

En Aulamoisan hemos diseñado un simulador para el análisis y estudio de las máquinas eléctricas: http://www.aulamoisan.com/software-moisan/maquinas-electricas

lunes, 23 de abril de 2012

Diagramas fasoriales

Moisés San Martín

   Para el estudio de circuitos de corriente alterna en régimen estacionario sinusoidal se recurre a las FASORES que representan las tensiones y corrientes en los circuitos eléctricos. Estos fasores se representan en lo que se denomina diagrama fasorial.

   Los diagramas fasoriales se van construyendo teniendo en cuenta los distintos elementos que componen el circuito. Teniendo en cuenta que la tensión en una resistencia está en fase con su corriente, que la corriente en una autoinducción ideal está atrasada 90 grados respecto a su tensión, y que la corriente en un condensador está adelantada 90 grados respecto a su tensión, los diagramas fasoriales correspondientes serán los representados en la figura:

   En el caso de circuitos serie compuestos por dos elementos pasivos, la corriente será común a ambos elementos, y la tensión del generador será la suma de la tensión de los elementos pasivos, como se puede ver en la siguiente figura:

   Para los circuitos paralelo compuestos por dos elementos pasivos, ahora será la tensión común a ambos elementos, y la corriente que aporta el generador será la suma de la corriente de cada uno de los elementos pasivos (véase la siguiente figura).


   De igual manera se obtienen los diagramas fasoriales compuestos por más elementos. Se representa a continuación los correspondientes a diversos circuitos RLC.


   (Los diagramas fasoriales han sido obtenidos del software Circuitos Monofásicos plus que se puede descargar en http://www.aulamoisan.com/software-moisan/corriente-alterna/circuitos-monofasicos-plus)



domingo, 15 de abril de 2012

Nueva versión Circuitos Monofásicos Plus

Moisés San Martín

Se ha generado una nueva versión del programa CIRCUITOS MONOFÁSICOS PLUS, al que se le han añadido nuevos circuitos RLC para el estudio de la respuesta estacionaria ante fuentes de corriente alterna.

Leer más.


lunes, 9 de abril de 2012

Nueva versión del software de Gestión de Ensayos Eléctricos

Moisés San Martín

Se ha generado una nueva versión del software de Gestión de Ensayos Eléctricos con el fin de incorporar las comunicaciones MODBUS TCP.

El programa permite la comunicación con equipos industriales que dispongan del protocolo ModBUS en sus diversas variantes:
- ModBUS Serie
- ModBUS sobre Ethernet TCP.
- ModBUS sobre Ethernet UDP.
- ModBUS TCP.

Los equipos a los que se puede conectar pueden ser del tipo indicadores (aparatos de medida) como controladores (autómatas, variadores, controladores en tiempo real, etc.), con lo que se puede gestionar, con este programa, ensayos electricos.

El software permite la configuración de nuevos ensayos, mediante la modificación de ficheros de configuración.

Más información en http://www.aulamoisan.com/software-moisan/gestion-de-ensayos-el