Adaptación de un generador eléctrico de imanes permanentes y flujo radical

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(1)1. MIM-2004-I-08. ADAPTACIÓN DE UN GENERADOR ELECTRICO DE IMANES PERMANENTES Y FLUJO RADIAL. ALFONSO SANTOS JAIMES. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ, D.C. 2004.

(2) 2. MIM-2004-I-08. ADAPTACIÓN DE UN GENERADOR ELECTRICO DE IMANES PERMANENTES Y FLUJO RADIAL. ALFONSO SANTOS JAIMES. Tesis de grado para optar al título de Magíster en Ingeniería Mecánica. Asesor ALVARO PINILLA S.. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ, D.C. 2004.

(3) MIM-2004-I-08. 3. Bogotá D.C. Enero 8 de 2004. Doctor ALVARO PINILLA S. Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería Director de Departamento de Ingeniería Mecánica Ciudad. Reciba un cordial saludo. Presento a usted el informe de tesis de grado “Adaptación de un generador eléctrico de Imanes permanentes y flujo radial para un sistema eólico” elaborado por Alfonso Santos Jaimes, como requisito parcial para optar por el título de Magíster en Ingeniería Mecánica.. Cordialmente,. ALVARO PINILLA S. Asesor de Tesis.

(4) MIM-2004-I-08. 4. Bogotá D.C. Enero 8 de 2004. Doctor ALVARO PINILLA S. Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería Director de Departamento de Ingeniería Mecánica Ciudad. Reciba un cordial saludo. Presento a usted el informe de tesis de grado “Adaptación de un generador eléctrico de Imanes permanentes y flujo radial para un sistema eólico” elaborado por Alfonso Santos Jaimes, como requisito parcial para optar por el título de Magíster en Ingeniería Mecánica.. Este proyecto cumple con los objetivos planteados e involucra un gran avance en el desarrollo de alternativas viables para la obtención de energía eléctrica de bajo costo a partir de fuentes renovables, especialmente la eólica.. Cordialmente,. ALFONSO SANTOS JAIMES.

(5) MIM-2004-I-08. 5. A Mis Padres Orlando y Teresa quienes con su incondicional esfuerzo y apoyo me ayudaron a alcanzar este nuevo logro en mi vida A mi esposa Edith quien con su comprensión y ayuda me permitió subir este nuevo escalón en el desarrollo profesional y siempre me animo para seguir adelante..

(6) 6. MIM-2004-I-08. AGRADECIMIENTOS. A ALVARO PINILLA, Asesor de tesis de grado y profesor del departamento de Ingeniería Mecánica, por su constante ayuda en el desarrollo de este trabajo y la continua enseñanza en el campo profesional como personal.. A LUIS FORERO, NORMAN ESPITIA, JORGE REYES Y MATEO MUÑOZ trabajadores del Laboratorio de Ingeniería Mecánica por su valiosa ayuda en el desarrollo tanto de la construcción del generador como en la realización de las pruebas.. A FABRICIO MORENO y todas las demás personas que directa o indirectamente ayudaron para que éste trabajo de investigación llegara a feliz término..

(7) 7. MIM-2004-I-08. TABLA DE CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN. 15. 1. GENERALIDADES DE LOS GENERADORES SINCRÓNICOS. 17. 1.1 CIRCUITO MAGNÉTICO. 18. 1.2 DEVANADO DE ARMADURA. 18. 1.2.1 Aislamiento de Armadura. 19. 2. ADAPTACIÓN DEL GENERADOR DE IMANES PERMANENTES. 20. 2.1 GENERADORES SINCRÓNICOS. 20. 2.1.1 Voltaje Generado Internamente en un Generador Sincrónico. 20. 2.1.2 Momento de Torsión Inducido en un Generador Sincrónico. 20. 2.1.3 Efectos de los cambios de carga sobre un Generador Sincrónico. 22. 2.1.4 Generadores Sincrónicos de Imanes Permanentes. 22. 2.2 ADAPTACIÓN DEL GENERADOR. 23. 2.2.1 Selección de Imanes Permanentes. 23. 2.2.2 Diseño y construcción del Rotor. 25. 2.2.3 Diseño y construcción del Eje. 26. 2.2.4 Diseño y construcción del Bobinado modificado. 27. 2.3 ADHESIÓN DE IMANES. 27. 2.4 ENSAMBLE FINAL DEL GENERADOR. 28. 3. CARACTERIZACIÓN DEL GENERADOR. 30. 3.1 DETERMINACIÓN IMPEDANCIA DE LOS BOBINADOS. 30. 3.1.1 Pruebas de Resistencias. 30. 3.1.2 Pruebas en Circuito Abierto. 31. 3.1.3 Pruebas en Corto Circuito. 31. 3.1.4 Determinación de la Impedancia Interna de Bobinados. 32. 3.2 CONSTRUCCIÓN BANCO DE RESISTENCIAS. 33.

(8) MIM-2004-I-08. 8. 3.3 PRUEBAS REALIZADAS AL GENERADOR. 34. 3.3.1 Pruebas realizadas en el torno con Cargas Resistivas. 34. 3.3.2 Pruebas realizadas en el Torno con Generador conectado a Motor. 40. 3.3.3 Pruebas Realizadas en el banco con Torquímetro Electrónico. 43. 4. CONCLUSIONES. 55. 5. RECOMENDACIONES. 58. REFERENCIAS. 59. ANEXO A. 60. ANEXO B. 63. ANEXO C. 64. ANEXO D. 66. ANEXO E. 68. ANEXO F. 69.

(9) 9. MIM-2004-I-08. LISTA DE TABLAS. Pág. Tabla 1. Características Geométricas de los Imanes Permanentes. 24. Tabla 2. Características Magnéticas de los Imanes Permanentes. 24. Tabla 3. Potencia Eléctrica Máxima de los Imanes Permanentes. 25. Tabla 4. Resultados Pruebas en Circuito Abierto. 31. Tabla 5. Resultados Pruebas en Corto Circuito. 32. Tabla 6. Impedancia de las Bobinas. 33. Tabla 7. Características del Banco de Resistencias. 34. Tabla 8. Potencia Eléctrica Generada AC, Bobinado Original. 36. Tabla 9. Potencia Eléctrica Generada DC, Bobinado Original. 37. Tabla 10. Potencia Eléctrica Generada AC, Bobinado Modificado. 38. Tabla 11. Potencia Eléctrica Generada DC, Bobinado Modificado. 39. Tabla 12. Potencia Eléctrica Generada AC, Sin y Con Freno, B. Modificado. 41.

(10) 10. MIM-2004-I-08. LISTA DE FIGURAS. Pág. Figura 1. Partes que Componen Generador Eléctrico Imanes Permanentes. 17. Figura 2. Efecto del aumento de las cargas en un generador. 22. Figura 3. Montaje Eje, Rotor e Imanes Permanentes. 26. Figura 4. Bobinados Original y Modificado. 27. Figura 5. Ensamble Final del Generador. 29. Figura 6. Banco de Resistencias. 33. Figura 7. Montaje del Generador en el Torno. 35. Figura 8. Generador Conectado al Banco de Resistencias. 35. Figura 9. Generador Conectado a Motor. 40. Figura 10. Acople del Generador al Torquímetro. 44.

(11) 11. MIM-2004-I-08. LISTA DE GRÁFICAS. Pág. Gráfica 1. Pruebas en Circuito Abierto. 31. Gráfica 2. Pruebas en Corto Circuito. 32. Gráfica 3. Potencia Eléctrica Generada, AC Bobinado Original. 36. Gráfica 4. Eficiencia Magnética, AC Bobinado Original. 36. Gráfica 5. Potencia Eléctrica Generada, DC Bobinado Original. 37. Gráfica 6. Eficiencia Magnética, DC Bobinado Original. 37. Gráfica 7. Potencia Eléctrica Generada, AC Bobinado Modificado. 38. Gráfica 8. Eficiencia Magnética, AC Bobinado Modificado. 38. Gráfica 9. Potencia Eléctrica Generada, DC Bobinado Modificado. 39. Gráfica 10. Eficiencia Magnética, DC Bobinado Modificado. 39. Gráfica 11. Corriente Producida por el Generador Acoplado al Motor. 41. Gráfica 12. Voltaje Producido por el Generador Acoplado al Motor. 41. Gráfica 13. Potencia Producida por el Generador Acoplado al Motor. 42. Gráfica 14. Torque de Frenado Suministrado por el Generador. 42. Gráfica 15. Curva de Potencia B. Original, Prueba AC, Carga 8.56 Ω. 45. Gráfica 16. Curva de Potencia B. Modificado, Prueba AC, Carga 8.56 Ω. 46. Gráfica 17. Curva de Potencia B. Original, Prueba AC, Carga 15.3 Ω. 47. Gráfica 18. Curva de Potencia B. Modificado, Prueba AC, Carga 15.3 Ω. 48. Gráfica 19. Curva de Potencia B. Original, Prueba DC, Carga 8.56 Ω. 49. Gráfica 20. Curva de Potencia B. Modificado, Prueba DC, Carga 8.56 Ω. 50. Gráfica 21. Curva de Potencia B. Original, Prueba DC, Carga 15.3 Ω. 51. Gráfica 22. Curva de Potencia B. Modificado, Prueba DC, Carga 15.3 Ω. 52. Gráfica 23. Curva de Potencia G. Comercial, Prueba DC, Carga 8.56 Ω. 53.

(12) 12. MIM-2004-I-08. RESUMEN. El objetivo de la investigación es la adaptación de un generador eléctrico de imanes permanentes y flujo radial que permita la obtención de una. potencia. eléctrica de salida superior a 400 wattios en condiciones de bajas revoluciones del eje de entrada del generador (entre 300 y 1000 RPM). Se desea alcanzar eficiencias de conversión de energía mecánica a eléctrica disponible entre el 60 y el 70%; y de conversión de energía magnética a eléctrica superior al 70%.. Para el desarrollo de este generador se toma como base un alternador convencional de carro, el cual genera corriente alterna en condiciones normales de funcionamiento a 3600 RPM en el eje. Para lograr el objetivo se busca aumentar la potencia de entrada necesaria para hacer girar el rotor, para ello se cambia el bobinado inductor tradicional. por 6 pares de polos de imanes. permanentes de tierras raras (Neodimio, Hierro y Boro), que poseen una remanencia magnética de 1.366 Teslas [1] sin importar la velocidad de rotación del eje del generador, además no consumen energía eléctrica para producir el campo magnético.. Otro cambio importante es el reemplazo de las bobinas del inducido del alternador por otras con características geométricas diferentes; pasando de un diámetro de alambre de cobre calibre 16 a uno de calibre 23 y de un número de espiras de 7 a 40, para obtener un mayor voltaje y una menor corriente [2].. Se utiliza el modelo teórico de Manrique [7] para simular el desempeño global del generador al realizar los cambios geométricos y determinar la viabilidad de la construcción, los resultados de esta simulación matemática se encuentran en el Anexo A..

(13) MIM-2004-I-08. 13. Las pruebas son realizadas a las dos bobinas existentes; los datos obtenidos con el bobinado original y una carga resistiva de 8.56 ohmios indican una generación de potencia eléctrica (corriente alterna) de 53.85 Wattios a 400 RPM en el eje del rotor, lo que muestra una eficiencia neta de 76.38% y una eficiencia magnética de 6.91%; cuando la potencia eléctrica se obtiene con corriente directa bajo las mismas condiciones de carga y revoluciones se tiene un valor de 64.44 Wattios lo que representa una eficiencia neta de 69.32% y una eficiencia magnética de 8.27%.. Los experimentos realizados con la bobina modificada de menor diámetro (calibre 23) muestran una potencia generada en corriente alterna de 573.45 wattios a 400 RPM, lo que indica una eficiencia neta del 67.18% y una eficiencia magnética del 73.56%, cuando la potencia se obtiene en corriente directa se tiene un valor de 492.75 Wattios a las mismas revoluciones con una eficiencia neta de 50% y una eficiencia magnética del 63.21%.. Lo anterior indica que el bobinado modificado origina un torque inducido sobre el rotor 12 veces mayor que el bobinado original debido al aumento en el número de espiras y a una mayor cantidad de corriente producida originada por la carga resistiva impuesta a los bornes del generador. La interacción entre el campo magnético producido por los imanes permanentes y el originado por la corriente que circula por el bobinado trifásico del estator origina el torque inducido en el rotor que es uno de los factores responsables de determinar la potencia de salida que puede entregar una configuración del generador..

(14) 14. MIM-2004-I-08. INTRODUCCIÓN. La obtención de energía eléctrica a partir de fuentes renovables es una necesidad que se hace cada vez más evidente en nuestra sociedad, por tal razón los sistemas eólicos, hidráulicos, etc. han cobrado importancia en los últimos tiempos. Debido al bajo desarrollo de esta forma de obtención de energía en nuestro país es conveniente el desarrollo de maquinas con una alta eficiencia y una buena potencia de salida que permitan el mejor aprovechamiento en sistemas de pequeña generación (menos de 100 kw).. El generador de imanes permanentes funciona como un sistema sincrónico, la única diferencia es que el rotor es la parte interna en donde están ubicados los imanes y el estator en donde se encuentran las bobinas está ubicado en la parte externa. [6], [8].. Una de las grandes ventajas de esta clase de generador es que se puede adaptar directamente al rotor del eolo-generador lo que evita la utilización de sistemas mecánicos de transmisión que originan perdidas indeseables para el sistema [9],[4]. Además esta clase de generadores de imanes permanentes no necesitan de una corriente excitatriz para producir el campo magnético ya que este es suministrado constantemente por los imanes evitando el consumo de parte de la potencia eléctrica obtenida.. La principal desventaja es la baja velocidad de rotación (300 – 1000 RPM) a la que va a estar sometido el eje del generador, debido a esto se busca modificar la magnitud del campo magnético y la constante de construcción de la máquina a fin de obtener una potencia eléctrica generada superior a 400 wattios a 400 RPM del eje del generador..

(15) MIM-2004-I-08. 15. La construcción de esta clase de generadores con elementos que se encuentran en el mercado colombiano muestra claros indicios de las ventajas económicas que se pueden obtener en comparación con la importación de esta misma clase de maquinaria; además también presenta facilidad en la construcción ofreciendo una alternativa viable para solucionar la falta de suministro de energía eléctrica en regiones apartadas del territorio colombiano y que no se encuentran conectadas a la red nacional..

(16) 16. MIM-2004-I-08. 1. GENERALIDADES DE LOS GENERADORES ELECTRICOS. Un generador eléctrico de corriente alterna transforma la energía mecánica que recibe por el eje, en energía eléctrica que suministra por los bornes; este tipo de máquinas consta principalmente de un circuito magnético que puede ser suministrado mediante corriente eléctrica, a través de bobinas, o mediante imanes permanentes; un devanado de armadura de corriente alterna y una estructura mecánica e incluye sistemas de enfriamiento (ventiladores, etc).. El devanado de campo de corriente alterna y el circuito magnético están dispuestos de tal manera que al girar el eje de la máquina, el flujo magnético que eslabona el devanado cambia cíclicamente y, por lo tanto, induce voltaje alterno en el devanado de la armadura [3]. Devanados de Armadura. Imanes Permanentes. Rotor. Figura 1. Partes que Componen un Generador Eléctrico de Imanes Permanentes.

(17) 17. MIM-2004-I-08. Los generadores eléctricos pueden ser de dos tipos, sincrónicos los cuales generan la electricidad a una velocidad constante llamada de sincronismo y los asincrónicos que no necesitan ninguna regulación de velocidad en la fuente de rotación. 1.1 CIRCUITO MAGNÉTICO. El circuito magnético determina en gran. medida la capacidad de salida y las. características de funcionamiento de algunas máquinas en particular, puesto que la salida es el resultado de la interacción de los conductores de la corriente en la armadura y el flujo del entrehierro, y es proporcional a su producto. En el caso en que el campo magnético sea suministrado por imanes permanentes estos pueden encontrarse de diferentes materiales y formas. 1.2 DEVANADOS DE ARMADURA. En estos se genera el voltaje como resultado del movimiento relativo entre el campo y la armadura. El flujo magnético que eslabona cada bobina de armadura cambia al girar el eje de la máquina, ocasionando voltajes inducidos de acuerdo con la relación básica. E. dφ N = dt. (1). donde dφ dt es el cambio de webers por segundo en el flujo que eslabona la vuelta.. El cambio en el flujo por vuelta ocurre principalmente en los conductores en las ranuras de armadura; para una velocidad de giro en particular, el voltaje instantáneo por conductor es proporcional a la densidad de flujo del entrehierro.. Es posible tener una gran variedad de devanados para producir un voltaje deseado en el número apropiado de fases y con la forma de onda adecuada. El.

(18) MIM-2004-I-08. 18. número de bobinas, el número de vueltas por bobina, el paso de bobina, el número de circuitos y la conexión de las fases se seleccionan para dar el voltaje requerido.. 1.2.1 Aislamientos de Devanados de Armadura El aislamiento eléctrico de los devanados de generadores esta diseñado para operar satisfactoriamente a temperaturas y voltajes especificados para retener su rigidez dieléctrica y mecánica, además de su estabilidad durante muchos años de operación.. De las varias clases de sistemas de aislamiento, cuatro son las más aplicables a esta clase de máquinas: A, B, F y H que también se designan como 105, 130, 155 y 180, respectivamente, en donde los números indican el diseño de temperaturas en grados Celsius. Los aislamientos clase A comprenden materiales orgánicos como el algodón, la seda, papel y ciertas películas sintéticas, se usan barnices y resinas sintéticas como aglutinantes; los sistemas clase B comprenden materiales inorgánicos como mica, fibra de vidrio, asbestos y películas sintéticas, con aglutinantes adecuados; los sistemas clase F comprenden, por lo general materiales similares a los de la clase B, pero con aglutinantes seleccionados para un servicio adecuado a temperaturas más altas; los sistemas clase H incluyen elastómeros de silicona así como mica, fibra de vidrio, asbesto y aglutinantes para altas temperaturas [3]..

(19) 19. MIM-2004-I-08. 2. ADAPTACIÓN DEL GENERADOR DE IMANES PERMANENTES. El generador ha construir es sincrónico y se toma como base un alternador de carro tradicional, para poder conocer que parámetros se deben modificar en el alternador primero se debe conocer cuales son las ecuaciones que rigen el desempeño de generación eléctrica de este tipo de máquinas. 2.1 GENERADORES SINCRÓNICOS. Un generador sincrónico es aquel al cual se aplica al bobinado inductor una corriente continua, para producir un campo magnético en el rotor. El rotor del generador se impulsa por medio de un motor primario, lo cual produce un campo magnético rotatorio dentro de la máquina. Este campo magnético rotatorio, induce un sistema trifásico de voltajes. dentro. del. embobinado. del estator del. generador.. 2.1.1 Voltaje Generado Internamente En un Generador Sincrónico El voltaje interno generado depende del flujo magnético φ de la máquina, de su frecuencia o velocidad de rotación y de su construcción, esta relación se puede escribir de una forma sencilla a través de la ecuación 3.. EA = K * φ * ω. (2). donde K es una constante que representa la construcción de la máquina [10]. 2.1.2 Momento de Torsión Inducido en un Generador Sincrónico En condiciones normales de operación se presentan dos campos magnéticos, uno proveniente del circuito del rotor y otro del circuito del estator [10]. La interacción de estos dos campos magnéticos produce el momento de torsión de la máquina..

(20) 20. MIM-2004-I-08. El campo magnético producido por el bobinado inducido depende de la posición con respecto al rotor así: BS (θ ) = BS Senθ. (3). donde BS es la magnitud de la densidad de flujo máximo y es proporcional a la cantidad de corriente que circula por el bobinado.. El momento de torsión en el rotor se define como: τ ind = 2rilBsSenθ. (4). Esta ecuación muestra que para aumentar el momento de torsión de un bobinado a otro se hace necesario aumentar el valor de la longitud de las bobinas, es decir un incremento en el número de vueltas, además se puede aumentar el valor de BS haciendo circular una mayor corriente sobre el bobinado inducido.. Para el caso de generadores de imanes permanentes la ecuación es de la siguiente forma: τ ind = KHR BsSenγ. (5). donde K es una constante de construcción de la máquina, HR es el valor pico de la intensidad magnetizante del rotor y γ es el ángulo entre el valor pico de la densidad BS del flujo del estator y el valor pico de la intensidad magnetizante.. El campo magnético del rotor BR produce un voltaje generado internamente E A cuyo valor máximo coincide con la dirección de BR . Con el generador en vacío, no hay flujo de corriente por el inducido y E A será igual al voltaje de fase Vφ . Si el generador se conecta a una carga inductiva, la corriente que circula por el embobinado del estator produce un campo magnético propio BS el cual origina un voltaje Eesta ; con dos voltajes presentes en los embobinados del estator, el voltaje total de una fase será la suma del voltaje generado internamente E A y el voltaje de la reacción del inducido Eesta ..

(21) 21. MIM-2004-I-08. 2.1.3 Efectos de los cambios de carga sobre un Generador Sincrónico Un cambio en la carga implica una variación en la potencia real o reactiva que sale generador. Esta modificación de la carga origina un aumento o incremento de la corriente obtenida del sistema. Como la resistencia de campo no ha sido modificada y el flujo φ es constante, entonces la magnitud del campo generado internamente no varia. La mejor forma de determinar los cambios que originan una variación en la carga se pueden apreciar en la siguiente figura:. Figura 2. Efectos del aumento de las cargas en un generador a) Cargas Inductivas b) Cargas Resistivas y c) Cargas Capacitivas.. 2.1.4 Generadores Sincronos de Imanes Permanentes El principio de un generador sincrónico de imanes permanentes es similar a los principios de operación de una máquina sincrónica [8]. La diferencia más importante radica en la forma como se produce el campo magnético, en los generadores sincrónicos se usa unas bobinas inductoras que consumen corriente directa, mientras que en los de imanes permanentes estas bobinas son reemplazadas por imanes colocados en el rotor del generador..

(22) 22. MIM-2004-I-08. 2.2 ADAPTACIÓN DEL GENERADOR. En el proceso de adaptación del generador sincrónico de imanes permanentes se hace necesario determinar los parámetros que se van a modificar del alternador que se toma como base para el desarrollo del mismo, la ecuación (2) rige el comportamiento de generación de voltaje de un alternador por lo que permite vislumbrar los cambios a realizar. La ecuación (2) indica que para obtener un mismo voltaje generado por fase en un alternador al cual se le van a disminuir la velocidad de giro del rotor (ω ) , se hace necesario conseguir un aumento tanto en el flujo magnético que atraviesa las bobinas inducidas (φ ) como en la constante de construcción de la máquina. Un aumento del flujo magnético a través del estator se consigue mediante la utilización de imanes permanentes de una alta remanencia magnética, al igual que con un Air - Gap* reducido, ya que la permeabilidad del espacio libres es de 4π * 10 − 7 H. m2. y origina una dispersión del campo magnético haciendo que parte. de este no sea aprovechado en la obtención de energía eléctrica. La constante de construcción de la máquina se aumenta haciendo mayor el número de espiras por bobina, sin embargo esto implica, por razones de espacio, reducir el diámetro del alambre de cobre del embobinado inducido y aumentar su longitud; vale la pena aclarar que la resistencia eléctrica del cable aumenta con el cuadrado del número de espiras, y un aumento excesivo de este valor puede provocar una variación considerable en la resistencia eléctrica de la armadura. 2.2.1 Selección de Los Imanes Permanentes Después de un proceso de búsqueda solo fue posible encontrar imanes de tierras raras (Neodimio, Hierro y Boro) con las siguientes características geométricas y magnéticas (Anexo B) *. Espacio de aire entre los imanes permanentes y el bobinado inducido.

(23) 23. MIM-2004-I-08 Tabla 1. Características Geométricas de los Imanes. Material Tierras Raras. Longitud. Espesor. Ancho. 46mm. 10mm. 21mm. Tabla 2. Características Magnéticas de los Imanes [12]. Características Magnéticas 280 kJ/m3. Producto de (B-H)máxima Remanencia. 11400 – 12000 Gauss. Temperatura de Curie. 120 ºC 7500 Kg/m3. Densidad Fuerza Campo Coercitivo. 930kA/m. Estas características restringen los posibles alternadores de carros que se pueden utilizar para la adaptación del generador, ya que el tamaño del estator debe tener una longitud muy parecida a los 46 mm de los imanes.. Debido a lo anterior y después de un proceso de búsqueda solo se consiguió un alternador que cumple con estas condiciones y es el HINO (Figura 2) con un diámetro interno y una longitud del estator de 11 y 4 cms respectivamente, el cual genera 24 voltios y 40 amperios a una velocidad de 3600 rpm. Con el diámetro interno del estator se puede determinar las características geométricas del rotor y el máximo número de imanes que se pueden colocar sobre el mismo, dando como resultado un total de 12, es decir 6 pares de polos.. Utilizando las características magnéticas de estos imanes se puede determinar cual es la energía máxima que pueden suministrar por medio de la ecuación (6). EM =. (B − H )máx * V * N 2. (6). Donde N es el número de imanes montados en el generador y V el volumen de un imán, reemplazando estos valores se tiene:.

(24) 24. MIM-2004-I-08. EM =. 321 kJ. m3. * ( 0. 046 * 0. 01 * 0. 021 )m 3 * 12 2. = 18.61J. La potencia eléctrica máxima que se puede producir resulta de multiplicar la energía máxima de los imanes por la velocidad a la cual se encuentran girando. Tabla 3. Potencia Eléctrica Máxima. RPM. Pot. Eléctrica Máxima (W). 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000. 0.00 194.88 389.77 584.65 779.53 974.41 1169.29 1364.18 1559.06 1753.95 1948.83. 2.2.2 Diseño y Adaptación del Rotor Como el campo magnético ahora es suministrado por imanes permanentes se hace necesario diseñar y construir una pieza que permita el alojamiento de estos de la mejor manera, esta pieza es el rotor, el cual tiene forma dodecahedral en su parte exterior que es el lugar donde van a ir instalados los magnetos, además debido a que su longitud es de 46 mm se hace necesario realizar resaltes y agujeros que aminoren el peso que va a soportar el eje. Las características geométricas están definidas en el Anexo C.. El diámetro externo del rotor sin imanes es de 87 mm, su longitud de 46 mm, el diámetro del agujero central es de 25 mm (figura 2). Con estas características el Air Gap es de 1 mm aproximadamente, dando una menor posibilidad que el flujo magnético se disperse y no atraviese el estator. El rotor es montado sobre el eje.

(25) 25. MIM-2004-I-08. por medio de un ajuste forzado, el cual se realiza en una prensa hidráulica. El material utilizado es Acero 1020. 2.2.3 Diseño y construcción del Eje El eje del alternador debe ser reemplazado debido a que es necesario ajustarlo a las medidas geométricas del rotor, además como ya no se necesita la polea se requiere utilizar otra forma de ajuste del ventilador a el eje (figura 2), para este propósito se realiza una rosca que permite este acople de una forma sencilla y rápida.. Las demás características Geométricas del eje del alternador se mantienen, ya que las carcazas tanto exterior como interior, al igual que los bujes y los rodamientos seguirán siendo los mismos. Las dimensiones y demás detalles están definidas en el Anexo C. El material utilizado es Acero 1020.. Rotor. Eje Imanes Permanentes Figura 3. Montaje Eje, Rotor e Imanes Permanentes.

(26) 26. MIM-2004-I-08. 2.2.4 Diseño y adaptación de las Bobinas Debido a que se hace necesario aumentar el valor de la constante de construcción de la máquina K , se decide comprar otro estator con características geométricas similares y realizar un bobinado con un alambre de menor diámetro y mayor número de vueltas, para obtener un mayor voltaje.. Las características del bobinado original del alternador son: Calibre de Alambre de Cobre:. 16. Número de Vueltas por Bobinas:. 7. Las Características del Bobinado Modificado son: Calibre de Alambre de Cobre:. 23. Número de Vueltas por Bobinas:. 40. (a). (b). Figura 4. a) Bobinados original, b) Bobinado Modificado. 2.3 ADHESIÓN DE LOS IMANES. La fijación de los imanes permanentes de tierras raras al rotor del generador es un proceso no muy fácil de realizar, debido principalmente a la necesidad de contar con un adhesivo que soporte las temperaturas elevadas que se originan en el interior del generador las cuales pueden alcanzar los 100 º C, después de una.

(27) MIM-2004-I-08. 27. búsqueda de posibles pegamentos se encuentra uno de dos componentes, resina y endurecedor, los cuales deben ser mezclados para obtener un producto que endurece en 24 horas, al endurecer retiene su forma sin contraer ni dilatar. Las características de este adhesivo se pueden ver en el Anexo D.. Otro problema presente fue el campo magnético tan alto que tienen los imanes, ya que al tratar de adherirlos al rotor estos se atraen y no permanecen en el lugar donde deben quedar, por ello es necesario realizar el procesos por partes, primero se adhieren 3 imanes, cada uno separado 120º y con la misma polaridad hacia fuera; al otro día se adhieren los otros 3 imanes de la misma polaridad hacia fuera que los del día anterior, para ello se colocan cuñas de madera que evitan que los imanes se pegaran entre si, para finalizar al siguiente día se adhieren los 6 imanes restantes con la polaridad inversa hacia fuera, lo cual a diferencia de lo que se pensaba es un proceso sencillo, porque los imanes ya colocados ejercen la misma fuerza en ambos sentidos sobre el imán que se esta colocando, permitiendo que permanezca fijo en el puesto en que se ha dejado. El proceso de curado es de 24 horas, hasta el momento el adhesivo estructural empleado ha funcionado adecuadamente, pues ya se han realizados muchas pruebas al generador y todavía no se ven rasgos de desprendimiento del adhesivo. (figura 2) 2.4 ENSAMBLE FINAL DEL GENERADOR. Con todas las partes listas el proceso de ensamble no debe ser complicado, desafortunadamente tratar de alinear el eje del rotor con el del estator (corona) no es sencillo, debido a que el campo magnético de los imanes atrae el estator.. Para solucionar este problema se decide reemplazar los tornillos que unen la carcaza externa con la interna por unos acerados, los cuales al ser apretados obligan a que el rotor se centre y no permiten que estas partes se adhieran de nuevo; los bujes y rodamientos utilizados fueron los mismos que tenia el alternador..

(28) 28. MIM-2004-I-08. El ventilador se instala mediante una tuerca que se introduce en el eje roscado, quedando aprisionado contra un resalte, después de realizar el montaje de todas las partes se procede a verificar que el rotor gire libremente, esto ocurre, pero la fuerza requerida para ello es relativamente grande debida a la atracción que ejercen los imanes sobre el rotor. El resultado final del ensamble se puede observar en la figura 5.. Carcaza Interior. Tornillos. Eje. Estator Tuerca Carcaza Exterior. Figura 5. Ensamble Final del Generador. Ventilador.

(29) 29. MIM-2004-I-08. 3. CARACTERIZACIÓN DEL GENERADOR. Para caracterizar el generador se busca determinar la carga que permita la máxima transferencia de potencia del sistema, lo cual se consigue cuando la resistencia interna del generador (Impedancia) sea igual a la carga que se le coloca al sistema [5], es decir RL = Rs. ó. * ZL = Zeq. (7). Debido a esto se hace necesario calcular la impedancia interna del generador con cada uno de los bobinados existentes. 3.1 DETERMINACION DE LA IMPEDANCIA DE LOS BOBINADOS. Para poder determinar la impedancia de los bobinados se hace necesario realizar las pruebas de resistencia, circuito abierto y cortocircuito.. 3.1.1 Pruebas de Resistencia La prueba de resistencia se realiza con un multimetro, y consiste en determinar cual es la resistencia interna que posee cada una de las líneas del bobinado, el resultado es el promedio de las tres mediciones. Los valores obtenidos son:. Bobinado Original Bobinado Modificado. : 0.173 Ω : 5.64 Ω. Como se puede observar el bobinado modificado por ser de un alambre de diámetro menor y un mayor número de vueltas posee una resistencia interna mucho más alta que el bobinado original, lo que es un resultado esperado..

(30) 30. MIM-2004-I-08. 3.1.2 Pruebas en Circuito Abierto La prueba de circuito abierto consiste en medir el voltaje producido entre líneas cuando el generador gira libremente, para ello se utiliza un multímetro y el torno del laboratorio para hacer girar el rotor. Tabla 4. Resultados prueba de Circuito Abierto RPM (Torno). Frecuencia (Hz). Vlineas (V) B. Original. Vlineas (V) B. Modificado. 102 141 195 285 387 540 777 1050. 11 14 20 29 39 55 78 105. 2.91 4.07 5.71 8.31 11.24 15.76 22.63 30.31. 16.1 22.95 32.35 48.1 64.55 89.5 129 173. Prueba Circuito Abierto. 200 180 160. Voltaje (V). 140 120 100 80 60 40 20 0 0. 200. Bobinado Original. 400. 600. RPM 800. 1000. 1200. Bobinado Modificado. Gráfica 1. Pruebas en Circuito Abierto. 3.1.3 Pruebas en Corto Circuito La prueba de corto circuito consiste en medir la corriente que circula por cada una de las líneas cuando estas son conectadas entre sí. Para ello se utiliza una pinza amperimétrica ya que la corriente producida es alterna y el torno del laboratorio para hacer girar el rotor del generador..

(31) 31. MIM-2004-I-08 Tabla 5. Resultados prueba de Corto Circuito RPM (Torno). Frecuencia (Hz). Ilineas (A) B. Original. Ilineas (V) B. Modificado. 102 141 195 285 387 540 777 1050. 11 14 20 29 39 55 78 105. 15.5 19.46 25.63 35.92 47.53 -. 1.7 2.8 4.1 6.2 8.6 12.1 -. Los resultados que no aparecen en la tabla no fueron medidos por seguridad con los bobinados, ya que el bobinado Originalsoporta una corriente máxima de 40 Amperios, mientras que el Bobinado Modificado solo soporta 10 Amperios, en la gráfica 2 aparecen los valores de tendencia calculados en Excel. Prueba Corto Circuito 140 120. Voltaje (V). 100 80 60 40 20 0 0. 200. Bobinado Original. 400. 600. RPM 800. 1000. 1200. Bobinado Modificado. Gráfica 2. Pruebas en Corto Circuito. 3.1.4 Determinación de la Impedancia Interna de las Bobinas El valor de la impedancia interna de las bobinas resulta de dividir el voltaje obtenido en la prueba de circuito abierto entre la corriente obtenida en la prueba de corto circuito..

(32) 32. MIM-2004-I-08. Tabla 6. Impedancia de las Bobinas. RPM 102 141 195 285 387 540 777 1050. Impedancia ( Ω ) B. Original 0.193 0.208 0.225 00.23 0.25 0.25 0.25 0.25. Impedancia ( Ω ) B. Modificado 9.36 8.2 7.9 7.8 7.5 7.4 7.4 7.2. 3.2 CONSTRUCCION DE UN BANCO DE RESISTENCIAS. Para poder suministrar la carga al generador se hace necesario la construcción de un banco de resistencias que permita obtener dichos valores, y además que facilite realizar pruebas con cargas diferentes a la de máxima transferencia de potencia.. El banco esta conformado por 21 resistencias, 7 para cada línea del alternador y su disposición inicial es en paralelo, pero se pueden conectar en serie.. Figura 6. Banco de Resistencias.

(33) 33. MIM-2004-I-08. El valor de cada una de ellas es de 60 Ω, por lo cual se obtienen los siguientes valores de carga que pueden ser conectados al generador. Tabla 7. Características del Banco de Resistencias. # Resistencias Paralelo 7 6 5 4 3 2 1. Carga ( Ω ) 8.56 9.97 11.8 15.30 19.83 29.94 60. # Resistencias Serie 7 6 5 4 3 2 1. Carga ( Ω ) 418 358 297 239 176 118 60. 3.3 PRUEBAS RREALIZADAS AL GENERADOR. Las pruebas realizadas se dividen en dos partes, la primera que consiste en el montaje del generador en un torno para determinar la máxima potencia eléctrica que puede suministrar y calcular la eficiencia magnética del sistema; la segunda es el montaje en un banco de pruebas con torquimetro electrónico que permita conocer la curva de potencia del generador y la eficiencia eléctrica neta del mismo. Los Esquemas de las conexiones aparecen en el Anexo E. 3.3.1 Pruebas Realizadas en el torno con cargas resistivas Las pruebas fueron realizadas para corriente alterna como directa (mediante un rectificador de corriente), los equipos utilizados para la medición en AC fueron multímetros. digitales. Tektronix. DMM914. para. voltaje. rms. y. una. pinza. amperimétrica para la corriente. Para la medición en DC sólo se utilizaron multímetros para el voltaje y la corriente.. La incertidumbre debida a la medición y a los equipos está incluida en las gráficas; las eficiencias magnéticas fueron sacadas con respecto a los valores dados en la tabla 3, que es la potencia eléctrica máxima que pueden suministrar los Imanes permanentes de Tierras raras (Neodimio, Hierro y Boro)..

(34) 34. MIM-2004-I-08. Figura 7. Montaje del Generador en el Torno. Figura 8. Generador conectado a banco de resistencias.

(35) 35. MIM-2004-I-08 •. Pruebas AC Bobinado Original Tabla 8. Potencia Eléctrica Generada AC Bobinado Original. Carga RPM. I (A). 102 141 185 285 387 540 777. 0.34 0.47 0.68 0.97 1.32 1.83 2.62. 8.56 Ω V (vol) P Fase (Watt) 2.9 4 5.8 8.3 11.3 15.7 22.4. 2.96 5.64 11.83 24.15 44.75 86.19 176.1. η mag (%). I (A). 15.3 Ω V (vol) P Fase (Watt). 1.49 2.05 3.28 4.35 5.93 8.19 11.63. 0.21 0.27 0.39 0.58 0.78 1.09 1.55. 3.13 4.16 5.95 8.85 11.97 16.6 23.74. 1.92 3.39 6.94 15.36 28.09 54.03 110.51. Potencia (Watt). Potencia Electrica Generada 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0. 100. 8,56 Ohmios. 200. 300. 400. 500. 600. 700. 800. 900. RPM. 15,3 Ohmios. Gráfica 3. Potencia Eléctrica Generada AC Bobinado Original Eficiencia Magnética 14. Eficiencia (%). 12 10 8 6 4 2 0 0. 100 8,56 Ohmios. 200. 300 15,3 Ohmios. 400. 500. 600. 700. 800. RPM. Gráfica 4. Eficiencia Magnética AC Bobinado Original. 900. η mag (%) 0.97 1.24 1.93 2.76 3.73 5.13 7.29.

(36) 36. MIM-2004-I-08 •. Pruebas DC Bobinado Original Tabla 9. Potencia Eléctrica Generada DC Bobinado Original. η mag (%). 0.63 0.91 1.32 2.01 2.76 3.91 5.25. 5.35 7.71 11.33 17.15 23.65 33.49 44.94. 1.68 2.52 4.16 6.19 8.66 12.45 15.58. 3.34 6.93 15.01 34.36 65.34 131.1 235.9. I (A). 15.3 Ω V (vol) P Fase (Watt). η mag (%). 0.32 0.49 0.68 1.13 1.56 2.23 3.23. 4.94 7.48 10.41 17.32 23.94 34.11 49.41. 0.8 1.33 1.96 3.53 4.97 7.23 10.53. 1.61 3.66 7.07 19.61 37.46 76.05 159.5. Potencia Electrica Generada. Potencia (Watt). 102 141 185 285 387 540 777. I (A). 8.56 Ω V (vol) P Fase (Watt). 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0. 100. 200. 8,56 Ohmios. 300. 400. 500 RPM. 15,3 Ohmios. 600. 700. 800. 900. Gráfica 5. Potencia Eléctrica Generada DC Bobinado Original Eficiencia Magnética 18 16 14 Eficiencia (%). Carga RPM. 12 10 8 6 4 2 0 0. 100. 8,56 Ohmios. 200. 300. 15,3 Ohmios. 400. 500. 600. 700. 800. RPM. Gráfica 6. Eficiencia Magnética DC Bobinado Original. 900.

(37) 37. MIM-2004-I-08 •. Pruebas AC Bobinado Modificado Tabla 10. Potencia Eléctrica Generada AC Bobinado Modificado. Carga RPM. I (A). 102 141 185 285 387 540 777. 0.41 0.72 1.32 2.81 4.72 6.19 7.58. 8.56 Ω V (vol) P (Watt) Fase 10.4 14.0 19.8 28.1 38.2 50.1 61.9. 12.48 29.4 77.22 235.2 535.8 930.1 1413.9. η mag (%). I (A). 15.3 Ω V (vol) P Fase (Watt). 6.28 10.7 21.4 42.4 71.1 88.4 93.4. 0.21 0.30 0.53 1.75 3.01 4.10 5.33. 12.19 16.66 23.49 34.22 45.98 62.8 81.52. 7.31 14.99 37.35 179.7 414.5 773.3 1302.4. η mag (%) 3.68 5.46 10.36 32.35 54.96 73.48 86.01. Potencia Electrica Generada. 1600. Potencia (Watt). 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0. 100. 8,56 Ohmios. 200. 300. 15,3 Ohmios. 400 RPM. 500. 600. 700. 800. 900. Gráfica 7. Potencia Eléctrica Generada AC Bobinado Modificado Eficiencia Magnética 100 90. Eficiencia (%). 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0. 100. 8,56 Ohmios. 200. 300. 15,3 Ohmios. 400. RPM. 500. 600. 700. Gráfica 8. Eficiencia Magnética AC Bobinado Modificado. 800. 900.

(38) 38. MIM-2004-I-08 •. Pruebas DC Bobinado Modificado Tabla 11. Potencia Eléctrica Generada DC Bobinado Modificado. Carga RPM 102 141 185 285 387 540 777. I (A). 8.56 Ω V (vol) P (Watt) Fase. η mag (%). 1.9 2.69 3.98 5.45 7.38 9.78 12.1. 18.3 24.7 34.2 48.7 63.9 84.2 104.8. 17.5 24.14 37.80 47.76 62.53 78.25 83.74. 34.83 66.34 136.28 262.25 471.58 823.48 1268.08. I (A). 15.3 Ω V (vol) P Fase (Watt). η mag (%). 1.46 1.97 2.79 4.05 5.42 7.31 9.27. 22.4 30.47 42.6 61.84 81.97 110.6 141.8. 16.45 21.84 32.97 45.11 58.91 76.83 86.74. 32.7 60.03 118.85 250.58 444.28 808.49 1313.46. Potencia Electrica Generada. 1600. Potencia (Watt). 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0. 100. 8,56 Ohmios. 200. 300. 400. 15,3 Ohmios. 500 RPM. 600. 700. 800. 900. Gráfica 9. Potencia Eléctrica Generada DC Bobinado Modificado. Eficiencia (%). Eficiencia Magnética 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0. 100. 8,56 Ohmios. 200. 300. 15,3 Ohmios. 400. 500 RPM. 600. 700. 800. Gráfica 10. Eficiencia Magnética DC Bobinado Modificado. 900.

(39) 39. MIM-2004-I-08. 3.3.2 Pruebas realizadas en el torno con el generador acoplado a un Motor También se realizó pruebas con un motor cuyo factor de potencia es 0.8 conectado directamente al generador, con el fin de determinar su comportamiento cuando se le aplican cargas inductivas, estas pruebas solo fueron realizadas con las bobinas modificadas.. Generador. Freno Motor. Figura 9. Generador conectado a un Motor. Además también se buscaba determinar cual es la potencia de frenado que puede suministrar el generador al motor, para ello se le conecto un freno a la salida del motor, el cual tiene en su interior una columna de mercurio que se desplaza proporcional a la fuerza que se le este realizando, para obtener el torque de frenado se multiplica el valor del desplazamiento de la columna de mercurio por la distancia de la palanca, que es 16 cms. Para determinar la potencia solo se multiplica el valor del torque en N/m por la velocidad angular en rad/s, obteniendo wattios. Los resultados obtenidos se presentan en las siguientes tablas y gráficas..

(40) 40. MIM-2004-I-08 Tabla 12. Potencia Eléctrica Generada sin y con freno. RPM. I (A). 102 141 185 285 387 540 777 1050. 0.1 0.2 0.5 1 1.2 1.4 1.45 1.45. Sin Freno V (vol) P (Watt) Línea 23 32.9 48.16 72 98.4 139 199 267. 3.95 11.3 41.35 123.64 202.77 334.17 495.49 664.82. I (A). Con Freno V (vol) P Torque Línea (Watt) Frenado (N-m). 0.1 0.4 1 1.2 1.6 2 2.2 2.4. 13.6 17.9 47.35 65 90.09 123 160 223. 2.34 12.29 81.31 133.94 247.52 422.43 604.45 919.04. 0 0 0.16 00.64 0.72 0.8 1.28 1.36. Amp. Corriente Acople Generador-Motor 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0. 100. 200. Corriente con Freno. 300. 400. 500. Corriente sin Freno. 600. 700. 800. 900. 1000 1100 1200. RPM. Gráfica 11. Corriente Generador Acoplado Motor. Vol. Voltaje Acople Generador-Motor 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0. 0. 100. 200. Voltaje con freno. 300. 400. Voltaje sin freno. 500. 600. 700. 800. 900. 1000 1100 1200. RPM. Gráfica 12. Voltaje Generador Acoplado Motor.

(41) 41. MIM-2004-I-08. Potencia Acople Generador - Motor 1000 900 800 700 Watt. 600 500 400 300 200 100 0 0. 100. Potencia sin freno. 200. 300. 400. Potencia con Freno. 500. 600 RPM. 700. 800. 900 1000 1100 1200. Gráfica 13. Potencia Generador Acoplado Motor. Torque de Frenado 1,6 1,4 1,2. N-m. 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0. 100. 200. 300. Torque Suministrado. 400. 500 600 RPM. 700. 800. 900 1000 1100. Gráfica 14. Torque de Frenado Suministrado por el Generador.

(42) MIM-2004-I-08. 42. 3.3.3 Pruebas Realizadas en el Banco con Torquímetro Electrónico Las pruebas con torquímetro electrónico permiten obtener las curvas de potencia del generador para cada una de las cargas aplicadas, este dato muestra que tan eficiente es un generador en cada una de las condiciones de giro del rotor, la importancia de estas en el presente proyecto es verificar el aumento de la potencia de entrada y la eficiencia neta con el cambio geométrico del bobinado (es decir que tanto porcentaje de la potencia mecánica que entra por el eje del generador es transformada en potencia eléctrica) sea igual o superior al 60% en la mejor condición, ya que este es un valor aceptable para esta clase de máquinas.. Los datos de las pruebas con cada una de las cargas aparecen relacionados en el Anexo 6, además de la potencia de entrada, potencia de salida y eficiencia neta también se gráfico la eficiencia magnética en cada una de las condiciones debido a que el valor de la eficiencia neta puede sobrepasar el 60% incluso con una eficiencia magnética del 10%, lo que indica que no se esta aprovechando el campo magnético producido por los imanes permanentes y el generador esta siendo desaprovechado.. Las pruebas fueron realizadas en forma ascendente y descendente para cada una de las 4 repeticiones, con el fin de verificar la exactitud de los valores tomados; el equipo utilizado es el torquímetro electrónico Omega TQ501-200, con un rango de medición de 0 a 200 in-lb, que arroja una señal en mV de corriente directa, para la recolección de estos datos se utiliza el multímetro digital Tektronix DMM914.. El torquímetro posee las curva de calibración para un voltaje de entrada de 10 V, el cual es suministrada por una fuente; el banco utilizado es el que se encuentra ubicado en el laboratorio de Ingeniería Mecánica, las únicas variaciones realizadas es un refuerzo estructural a la mesa donde se encuentra ubicado y fijar la misma al suelo mediante pernos expansibles con el fin de evitar vibraciones indeseables para la toma de datos..

(43) 43. MIM-2004-I-08. El montaje del generador al banco se hizo mediante una pequeña estructura unida a la mesa por medio de tornillos y el acople utilizado para unir el torquímetro al generador fue de clase flexible con el fin de evitar flexión en los ejes, ya que el sistema no los puede soportar.. La ecuación para calcular la carga aplicada al torquímetro, suministrada por los fabricantes es:. (. (. (. Ascendiendo : Load ( in − Lb) = 67. 6958 + 0.01007 * output mV. (. (. (. V. Descendiendo : Load ( in − Lb ) = 67.7805 − 0. 01859 * output mV. )) * output (mV V ). V. La incertidumbre debida a la medición está incluida en las gráficas.. Figura 10. Acople del Generador al Torquímetro. ) )* output (mV V ).

(44) 44. MIM-2004-I-08. Bobinado Original: Pruebas AC, Carga 8.56 ohmios 220,00. 90,00. 200,00. 80,00. 180,00 70,00. 60,00. 140,00 120,00. 50,00. 100,00. 40,00. 80,00 30,00. 60,00 20,00. 40,00 10,00. 20,00 0,00. 0,00. 0. 100. Pot In. Pot Out. 200 Eficiencia. 300. 400. Ef magnetica. 500. 600. 700. 800. RPM. Gráfica 15. Curva de Potencia para el Bobinado Original, Pruebas AC, carga 8.56 Ohmios. Eficiencias (%). Potencia (Watt). 160,00.

(45) 45. MIM-2004-I-08. Bobinado Modificado: Pruebas AC, Carga de 8.56 Ohmios 3000,00. 100,00 90,00. 2500,00 80,00 70,00 60,00 1500,00. 50,00 40,00. 1000,00 30,00 20,00 500,00 10,00 0,00 0 Pot IN. 100 Pot Out. 200 Eficiencia. 300. 400. Efi Magnetica. 500. 600. 700. 0,00 800. RPM. Gráfica 16. Curva de Potencia para el Bobinado Modificado, Pruebas AC, carga 8.56 Ohmios. Eficiencia (%). Potencia (Watt). 2000,00.

(46) 46. MIM-2004-I-08. Bobinado Original: Prebas (AC), carga de 15.3 ohmios 180,00. 70,00. 160,00 60,00 140,00 50,00. 100,00. 40,00. 80,00. 30,00. 60,00 20,00 40,00 10,00 20,00 0,00 0 Pot IN. 100 Pot Out. 200 Eficiencia. 300. 400. Efi Magnetica. 500. 600. 700. 0,00 800. RPM. Gráfica 17. Curva de Potencia para el Bobinado Original, Pruebas AC, carga 15.3 Ohmios. Eficiencia (%). Potencia (Watt). 120,00.

(47) 47. MIM-2004-I-08. Bobinado Modificado: Pruebas AC, carga de 15.3 Ohmios 2000,00. 90,00. 1800,00. 80,00. 1600,00. 70,00. 1400,00 1200,00 50,00 1000,00 40,00 800,00 30,00 600,00 20,00. 400,00. 10,00. 200,00 0,00 0 Pot IN. 100 Pot OUT. 200 Eficiencia. 300 Efi Magnetica. 400. 500. 600. 700. RPM. Gráfica 18. Curva de Potencia para el Bobinado Modificado, Pruebas AC, carga 15.3 Ohmios. 0,00 800. Eficiencia (%). Potencia (Watt). 60,00.

(48) 48. MIM-2004-I-08. Bobinado Original: Prueba DC, carga 8.56 Ohmios 300,00. 90,00. 80,00 250,00 70,00. 60,00. 50,00 150,00 40,00. 100,00. 30,00. 20,00 50,00 10,00. 0,00 0 Pot IN. 100 Pot Out. 200 Eficiencia. 300. 400. Efi Magnetica. 500. 600. 700. 0,00 800. RPM. Gráfica 19. Curva de Potencia para el Bobinado Original, Pruebas DC, carga 8.56 Ohmios. Eficiencia (%). Potencia (Watt). 200,00.

(49) 49. MIM-2004-I-08. Bobinado Modificado: Prueba DC, carga 8.56 Ohmios 3500,00. 90,00 80,00. 3000,00 70,00 2500,00. 2000,00. 50,00. 1500,00. 40,00 30,00. 1000,00 20,00 500,00 10,00 0,00 0 Pot IN. 100 Pot Out. 200 Eficiencia. 300 400 500 RPM Efi Magnetica. 600. 700. 0,00 800. Gráfica 20. Curva de Potencia para el Bobinado Modificado, Pruebas DC, carga 8.56 Ohmios. Eficiencia (%). Potencia (Watt). 60,00.

(50) 50. MIM-2004-I-08. Bobinado Original: Pruebas DC, carga 15.3 Ohmios 250,00. 70,00. 60,00 200,00. 150,00. 40,00. 30,00 100,00. 20,00 50,00 10,00. 0,00 0 Pot In. 100 Pot Out. 200 Eficiencia. 300 400 500 RPM Efi magnetica. 600. 700. 0,00 800. Gráfica 21. Curva de Potencia para el Bobinado Original, Pruebas DC, carga 15.3 Ohmios. Eficiencia (%). Potencia (Watt). 50,00.

(51) 51. MIM-2004-I-08. Bobinado Modificado: Pruebas DC, carga 15.3 Ohmios 2500,00. 90,00 80,00. 2000,00. 70,00. 1500,00 50,00 40,00 1000,00 30,00 20,00. 500,00. 10,00 0,00 0 Pot In. 100 Pot Out. 200 Eficiencia. 300 Efi magnetica. 400. 500. 600. 700. 0,00 800. RPM. Gráfica 22. Curva de Potencia para el Bobinado Modificado, Pruebas DC, carga 15.3 Ohmios. Eficiencia (%). Potencia (Watt). 60,00.

(52) 52. MIM-2004-I-08. Prueba realizada en el banco a un Generador Comercial Adquirido por un estudiante de Pregrado, con el fin de comparar resultados. Generador Comercial: Pruebas DC, carga 8,56 Ohmios 700,00. 80,00. 600,00. 70,00. POtencia (Watt). 50,00 400,00 40,00 300,00 30,00 200,00 20,00 100,00. 10,00. 0,00 0 Pot IN. 100 Pot Out. 200 Eficiencia. 300. 400 RPM. 500. 600. 700. 0,00 800. Gráfica 23. Curva de Potencia Generador Comercial, Pruebas DC, carga 8.56 Ohmios. Eficiencia (%). 60,00. 500,00.

(53) MIM-2004-I-08. 53. Las gráficas muestran que el bobinado Modificado (calibre 23 con 40 vueltas) cumple satisfactoriamente los objetivos propuestos en este proyecto de investigación, ya que su punto de operación de máxima eficiencia neta en corriente alterna (AC) ocurre a 400 RPM, con un valor del 67.18%, superior al propuesto inicialmente, de la misma manera se obtiene una potencia de salida de 573 wattios lo que indica un aprovechamiento del 73.56% de la potencia magnética suministrada por los imanes, vale la pena aclarar que en condiciones de cargas resistivas superiores se obtiene una potencia de salida y un eficiencia neta menor, debido a que se observa una disminución de la corriente y por consiguiente una campo magnético del estator y un torque inducido sobre el eje también menor. El bobinado Original (calibre 16 con 7 vueltas) presenta su punto de operación de máxima eficiencia a 700 RPM en corriente alterna, con un valor del 80.99%, que es muy superior al propuesto inicialmente, pero la potencia de salida es baja (160.8 W) ya que el torque necesario para mover el generador también es reducido(197.5 W), debido principalmente a el número de vueltas tan reducido (7) que tienen las bobinas; por tal razón solo se está aprovechando un 11.8% de la capacidad magnética de los imanes, esto debido a que la carga adaptada a él no es la requerida para obtener máxima transferencia de potencia, razón por la cual los valores obtenidos tanto de voltaje, corriente y potencia para cada una de las bobinas no pueden ser comparados directamente.. Las pruebas en corriente directa tiene la misma relación que las de corriente alterna, ratificando la utilización del bobinado modificado para obtener un alto voltaje y un alto torque de entrada por consiguiente una alta potencia de salida. Si las pruebas fueran realizadas con una carga resistiva igual a la condición de máxima transferencia de potencia del bobinado original (0.5 ohmios) los resultados podrían permitir una comparación real de los dos bobinados. Al comparar los resultados del bobinado modificado con los del generador importado se observa que la eficiencia neta para 400 RPM en corriente DC es un poco menor (50% contra 59%), pero la potencia entregada es mayor (492.75 contra 120.83 wattios) debido a que el torque necesario para mover el sistema también aumenta..

(54) 54. MIM-2004-I-08. 4. CONCLUSIONES •. La potencia de salida entregada por un generador depende no solo de la eficiencia interna del mismo, sino del torque que induce en el rotor la interacción de los campos magnéticos de los imanes permanentes y el originado al circular corriente por el bobinado inducido.. •. La constante de construcción K de los generadores no solo influye en la obtención del voltaje interno del generador, sino que de la misma manera contribuye en el momento torsor que experimenta el rotor, modificando la potencia de salida del mismo.. •. Un aumento en la carga resistiva adaptada a los terminales del generador ocasiona una disminución del valor de la corriente que circula por el bobinado inducido y un aumento del voltaje de salida, por lo cual es de esperarse una disminución de la potencia entregada por el generador cuando la constante de construcción de la máquina permanece constante ya que el torque inducido sobre el rotor también disminuye.. •. Realizar una comparación directa entre los bobinados original y modificado no es posible debido a que son dos máquinas eléctricas completamente diferentes ya que el valor de la constante de construcción de la máquina para cada uno de los casos varía.. •. Una disminución en la carga resistiva adaptada a los terminales del generador del bobinado original ocasiona un aumento del valor de la corriente que circula por el bobinado inducido y una disminución del voltaje de salida, por lo cual es.

(55) 55. MIM-2004-I-08. de esperarse un aumento de la potencia entregada por el generador cuando se cargue con el valor de 0.25 ohmios. •. Utilizar cargas inductivas adaptadas al generador implica una disminución del voltaje de salida y un ligero aumento en la corriente que circula por el bobinado, por tal razón al compararla con una carga igual netamente resistiva es de esperarse un ligero aumento en el torque inducido sobre el rotor y por tal razón una potencia de salida superior.. •. Utilizar cargas capacitivas adaptadas al generador implica un aumento del voltaje de salida y de la corriente que circula por el bobinado, por tal razón al compararla con una carga igual netamente resistiva es de esperarse un aumento en el torque inducido sobre el rotor y por tal razón una potencia de salida superior.. •. La impedancia interna del generador aumenta cuando se disminuye el diámetro del alambre del bobinado, pasando de 0.25Ω a 9.36Ω, lo que origina una mayor potencia de entrada para que el generador funcione y por consiguiente una mayor producción de potencia eléctrica.. •. La potencia entregada por el generador modificado a 400 RPM es de 573.45 Wattios con una carga resistiva de 8.56Ω, mientras que con una carga de 15.3Ω la potencia entregada disminuye a 389.19 Wattios, esto debido principalmente a que la potencia de entrada del generador es menor cuando se carga con una resistencia mayor.. •. Las. principales. restricciones. de. funcionamiento. del. generador. están. relacionadas con la temperatura interna que este puede soportar, la cual no debe exceder de los 120 ºC que es la temperatura de Curie de los Imanes permanentes de Tierras Raras. Un exceso de este valor puede originar la perdida hasta del 80% de la inducción magnética que originan dejándolo.

(56) MIM-2004-I-08. 56. inservible, además también se debe tener en cuenta la temperatura que puede soportar el recubrimiento de las bobinas puesto que excederla implica cortos internos y daño de las mismas. •. La utilización de Imanes permanentes de Tierras raras (Neodymio, Hierro y Boro) que poseen una alta inductancia magnética permiten la obtención de voltajes (50-120 V), corriente (3-8A) y potencia eléctrica (200-1200W) con el bobinado modificado a bajas revoluciones del rotor (300-700RPM) del generador.. •. El comportamiento del generador es completamente sincrónico en todas las condiciones de giro del rotor, esto se comprobó midiendo directamente la velocidad angular y compararla con la velocidad sincrónica calculada a partir de la frecuencia de salida de la energía eléctrica AC..

(57) 57. MIM-2004-I-08. 5. RECOMENDACIONES •. No se debe utilizar el generador modificado por encima de 700 RPM, debido a que la máxima corriente que puede soportar el alambre de cobre calibre 23 es tan solo de 7 Amperios, un aumento de ella implica una disminución de la vida útil del bobinado llegando incluso a originar cortos internos que las dañarían.. •. Diseñar una nueva carcaza o modificar la existe con el fin de permitir que el aire entregado por el ventilador cumpla más eficientemente con la refrigeración interna del generador, si no es posible entonces buscar alternativas adicionales para evitar un aumento de temperatura con el fin de evitar daños parciales o totales del generador.. •. Los cambios geométricos de las bobinas originan un sobrecalentamiento que puede originar cortos dentro del mismo, por ello se hace necesario la utilización de aislantes tipo F o H [10] que pueden soportar hasta 105 y 125º respectivamente por encima de la temperatura ambiente; además se recomienda el cambio de la carcaza que poseía el alternador ya que no posee ranuras que permitan que el aire entregado por el ventilador ayude a refrigerar las bobinas del inducido durante el proceso de generación.. •. Buscar alternativas que permitan una adecuada refrigeración interna del generador tales como ventiladores, envolventes, etc. Para poder disminuir el riesgo de fallas durante el proceso de funcionamiento del mismo.. •. Adaptar el banco de resistencias construido para poder obtener cargas resistivas mas bajas (0.5 a 8 ohmios) con el fin de poder comparar los resultados obtenidos para cada uno de los bobinados en condiciones de máxima transferencia de potencia..

(58) 58. MIM-2004-I-08. REFERENCIAS. [1]. Automatic Hysteresigraph SJ LTD Model AMT-3, suministrada por Dimetales Bogotá (Ver Anexo 1).. [2]. BERNAL, Iván Leonardo. Reacondicionamiento del Aerogenerador Fiva I, Santa Fé de Bogotá, Uniandes, 1994.. [3]. FINK, Donald and BEATY Wayne. Manual de Ingeniería Eléctrica Tomo II. Mc Graw - Hill. México. 1996. [4]. FITZGERALD, Arthur Eugene. Electric Machinery, Third Edition, United States, 1971.. [5]. GURU, Bhag S. Electric Machinery and Transformers, Segunda Edición, Texas, Saunders College Publishing, 1995.. [6]. LIWSCHITZ-GARIK, Michael. Maquinas de Corriente Alterna; Segunda edición. México 1970.. [7]. MANRIQUE, José David. Diseño de Generadores de Imanes Permanentes para turbinas Eólicas a Pequeña Escala”. Universidad de los Andes, 1999.. [8]. OROZCO RAMÍREZ, Rodrigo. Caracterización y Optimización de un Generador Eléctrico de Imanes Permanentes. Universidad de Los Andes, Bogotá. 2002. [9]. RODRÍGUEZ URIBE, Daniel. Puesta en Marcha de un Aerogenerador de 4 metros de Diámetro: Generador de Imanes Permanentes. Universidad de Los Andes, Bogotá 1993.. [10] STEPHEN J. Chapman. Máquinas eléctricas, 2ª Edición. McGraw-Hill, Santa Fé de Bogotá. 1993 [11]. www.hydrogenappliances.com/powerpmas.html. [12]. www.ima.es. [13]. www.imanesmagnum.com.ar.

(59) MIM-2004-I-08. ANEXO A. MODELO MATEMÁTICO DE JOSE DAVID MANRIQUE. 59.

(60) MIM-2004-I-08. 60.

(61) MIM-2004-I-08. 61.

(62) MIM-2004-I-08. ANEXO B. DIAGRAMA DE HYSTERESIS DE IMANES DE TIERRAS RARAS. 62.

(63)

(64) 64. MIM-2004-I-08. ANEXO C. PLANOS ROTOR Y EJE.

(65) MIM-2004-I-08. 65.

(66) MIM-2004-I-08. ANEXO D. CARACTERÍSTICAS DEL ADHESIVO SINTESOLDA. 66.

(67) MIM-2004-I-08. 67.

(68) 68. MIM-2004-I-08. ANEXO E. ESQUEMA DE CONEXIÓN. Pinza Amperimetrica. Multimetro (Voltaje). Corriente Directa. Multimetro, I. Rectificador de Corriente. •. BANCO DE RESISTENCIAS. Corriente Alterna. Multimetro (Voltaje). BANCO DE RESISTENCIAS. •.

(69)

(70) 70. MIM-2004-I-08 ANEXO F. RESULTADOS OBTENIDOS EN EL BANCO DE PRUEBAS CON CARGAS RESISTIVAS (Hz) RPM Vfase 5 100 3,08 10 200 6,10 15 300 9,30 20 400 12,38 25 500 15,40 30 600 18,43. I(A) Lsub (mV) 0,37 0,90 0,70 1,30 1,10 1,80 1,45 2,20 1,80 2,70 2,15 3,12. 35 700 21,44 2,50 (Hz) RPM Vfase 5 100 3,08 10 200 6,10 15 300 9,30 20 400 12,38 25 500 15,40 30 600 18,43 35 700 21,44 (Hz) RPM Vfase 5 100 3,08 10 200 6,10 15 300 9,30 20 400 12,38 25 500 15,40 30 600 18,43 35 700 21,44 (Hz) RPM Vfase 5 100 3,08 10 200 6,10 15 300 9,30 20 400 12,38 25 500 15,40 30 600 18,43 35 700 21,44. 3,52. Prueba 1 con Resistencia de 8,56 Ohmios (AC), Bobinado Original Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m Psub IN Pbaj IN Pot Out 0,90 6,09 6,10 0,69 0,69 7,21 7,22 3,42 1,28 8,80 8,67 0,99 0,98 20,83 20,52 12,81 1,80 12,19 12,19 1,38 1,38 43,26 43,28 30,69 2,30 14,90 15,58 1,68 1,76 70,51 73,73 53,85 2,70 18,29 18,29 2,07 2,07 108,17 108,18 83,16 3,10 21,13 20,99 2,39 2,37 150,01 149,04 118,87 3,54. 23,84. 23,97. 2,69. Pot mag Eficsub Eficbaj Emag 194,88 47,42 47,38 1,75 389,77 61,50 62,42 3,29 584,65 70,94 70,90 5,25 779,53 76,38 73,04 6,91 974,41 76,88 76,87 8,53 1169,29 79,24 79,76 10,17. 2,71 197,46 198,53 160,80 1364,18. Prueba 2 con Resistencia de 8,56 Ohmios (AC), Bobinado Original I(A) Lsub (mV) Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m Psub IN Pbaj IN Pot Out 0,37 0,90 0,90 6,09 6,10 0,69 0,69 7,21 7,22 3,42 0,70 1,30 1,29 8,80 8,74 0,99 0,99 20,83 20,68 12,81 1,10 1,80 1,80 12,19 12,19 1,38 1,38 43,26 43,28 30,69 1,45 2,20 2,30 14,90 15,58 1,68 1,76 70,51 73,73 53,85 1,80 2,70 2,70 18,29 18,29 2,07 2,07 108,17 108,18 83,16 2,15 3,10 3,10 21,00 20,99 2,37 2,37 149,05 149,04 118,87 2,50 3,51 3,53 23,77 23,90 2,69 2,70 196,90 197,97 160,80 Prueba 3 con Resistencia de 8,56 Ohmios (AC), Bobinado Original I(A) Lsub (mV) Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m Psub IN Pbaj IN Pot Out 0,37 0,90 0,90 6,09 6,10 0,69 0,69 7,21 7,22 3,42 0,70 1,30 1,29 8,80 8,74 0,99 0,99 20,83 20,68 12,81 1,10 1,80 1,80 12,19 12,19 1,38 1,38 43,26 43,28 30,69 1,45 2,20 2,30 14,90 15,58 1,68 1,76 70,51 73,73 53,85 1,80 2,70 2,70 18,29 18,29 2,07 2,07 108,17 108,18 83,16 2,15 3,10 3,10 21,00 20,99 2,37 2,37 149,05 149,04 118,87 2,50 3,51 3,53 23,77 23,90 2,69 2,70 196,90 197,97 160,80 Prueba 4 con Resistencia de 8,56 Ohmios (AC), Bobinado Original I(A) Lsub (mV) Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m Psub IN Pbaj IN Pot Out 0,37 0,9 0,9 6,09 6,10 0,69 0,69 7,21 7,22 3,42 0,70 1,3 1,3 8,80 8,81 0,99 1,00 20,83 20,84 12,81 1,10 1,8 1,8 12,19 12,19 1,38 1,38 43,26 43,28 30,69 1,45 2,2 2,3 14,90 15,58 1,68 1,76 70,51 73,73 53,85 1,80 2,7 2,7 18,29 18,29 2,07 2,07 108,17 108,18 83,16 2,15 3,09 3,1 20,93 20,99 2,36 2,37 148,57 149,04 118,87 2,50 3,5 3,52 23,71 23,84 2,68 2,69 196,34 197,41 160,80. 81,43 80,99 11,79. Pot mag Eficsub Eficbaj Emag 194,88 47,42 47,38 1,75 389,77 61,50 61,93 3,29 584,65 70,94 70,90 5,25 779,53 76,38 73,04 6,91 974,41 76,88 76,87 8,53 1169,29 79,76 79,76 10,17 1364,18 81,67 81,22 11,79 Pot mag Eficsub Eficbaj Emag 194,88 47,42 47,38 1,75 389,77 61,50 61,93 3,29 584,65 70,94 70,90 5,25 779,53 76,38 73,04 6,91 974,41 76,88 76,87 8,53 1169,29 79,76 79,76 10,17 1364,18 81,67 81,22 11,79 Pot mag Eficsub Eficbaj Emag 194,88 47,42 47,38 1,75 389,77 61,50 61,46 3,29 584,65 70,94 70,90 5,25 779,53 76,38 73,04 6,91 974,41 76,88 76,87 8,53 1169,29 80,01 79,76 10,17 1364,18 81,90 81,45 11,79.

(71) 71. MIM-2004-I-08. (Hz) RPM Vfase 5 100 10,27 10 200 20,35 15 300 29,65 20 400 39,17 25 500 47,38 30 600 54,29 35 700 58,63. I(A) Lsub (mV) 0,41 7,35 1,35 13,90 3,11 20,51 4,88 26,54 5,89 33,15 6,50 39,75 7,18 45,67. (Hz) RPM Vfase 5 100 10,27 10 200 20,35 15 300 29,65 20 400 39,17 25 500 47,38 30 600 54,29 35 700 58,63. I(A) Lsub (mV) 0,41 7,49 1,35 13,88 3,11 20,24 4,88 26,43 5,89 33,04 6,50 39,35 7,18 45,55. (Hz) RPM Vfase 5 100 10,27 10 200 20,35 15 300 29,65 20 400 39,17 25 500 47,38 30 600 54,29 35 700 58,63. I(A) Lsub (mV) 0,41 7,53 1,35 13,95 3,11 20,27 4,88 26,35 5,89 32,94 6,50 39,23 7,18 45,37. (Hz) RPM Vfase 5 100 10,27 10 200 20,35 15 300 29,65 20 400 39,17 25 500 47,38 30 600 54,29 35 700 58,63. I(A) Lsub (mV) 0,41 7,57 1,35 14 3,11 20,3 4,88 26,25 5,89 32,81 6,50 39,08 7,18 45,24. Prueba 1 con Resistencia de 8,56 Ohmios (AC), Bobinado Modificada Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m Psub IN Pbaj IN Pot Out Pot mag 7,28 49,81 49,25 5,63 5,56 58,93 58,27 12,63 194,88 13,81 94,29 93,25 10,65 10,54 223,13 220,66 82,42 389,77 20,87 139,27 140,65 15,74 15,89 494,33 499,23 276,63 584,65 27,80 180,37 186,99 20,38 21,13 853,65 884,98 573,45 779,53 34,05 225,52 228,64 25,48 25,83 1334,13 1352,59 837,20 974,41 40,20 270,68 269,47 30,58 30,45 1921,58 1913,00 1058,66 1169,29 46,31 311,27 309,90 35,17 35,01 2577,98 2566,69 1262,89 1364,18 Prueba 2 con Resistencia de 8,56 Ohmios (AC), Bobinado Modificada Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m Psub IN Pbaj IN Pot Out Pot mag 7,53 50,76 50,93 5,74 5,75 60,06 60,26 12,63 194,88 13,97 94,16 94,33 10,64 10,66 222,80 223,21 82,42 389,77 20,30 137,43 136,83 15,53 15,46 487,81 485,67 276,63 584,65 26,52 179,62 178,45 20,29 20,16 850,10 844,53 573,45 779,53 33,15 224,77 222,65 25,40 25,16 1329,68 1317,16 837,20 974,41 39,48 267,94 264,70 30,27 29,91 1902,13 1879,11 1058,66 1169,29 45,71 310,44 305,94 35,08 34,57 2571,16 2533,86 1262,89 1364,18 Prueba 3 con Resistencia de 8,56 Ohmios (AC), Bobinado Modificada Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m Psub IN Pbaj IN Pot Out Pot mag 7,52 51,03 50,87 5,77 5,75 60,38 60,18 12,63 194,88 13,93 94,63 94,06 10,69 10,63 223,93 222,57 82,42 389,77 20,26 137,63 136,56 15,55 15,43 488,53 484,72 276,63 584,65 26,34 179,08 177,24 20,23 20,03 847,52 838,84 573,45 779,53 32,95 224,08 221,32 25,32 25,01 1325,64 1309,29 837,20 974,41 39,27 267,12 263,31 30,18 29,75 1896,30 1869,23 1058,66 1169,29 45,32 309,21 303,36 34,94 34,28 2560,93 2512,51 1262,89 1364,18 Prueba 4 con Resistencia de 8,56 Ohmios (AC), Bobinado Modificada Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m Psub IN Pbaj IN Pot Out Pot mag 7,52 51,30 50,87 5,80 5,75 60,70 60,18 12,63 194,88 13,89 94,97 93,79 10,73 10,60 224,74 221,94 82,42 389,77 20,22 137,84 136,29 15,57 15,40 489,26 483,77 276,63 584,65 26,16 178,40 176,04 20,16 19,89 844,29 833,15 573,45 779,53 32,7 223,19 219,65 25,22 24,82 1320,38 1299,44 837,20 974,41 38,94 266,09 261,12 30,06 29,50 1889,00 1853,69 1058,66 1169,29 45,08 308,32 301,78 34,83 34,10 2553,54 2499,37 1262,89 1364,18. Eficsub Eficbaj 21,43 21,68 36,94 37,35 55,96 55,41 67,18 64,80 62,75 61,90 55,09 55,34 48,99 49,20. Emag 6,48 21,15 47,32 73,56 85,92 90,54 92,58. Eficsub Eficbaj 21,03 20,96 36,99 36,92 56,71 56,96 67,46 67,90 62,96 63,56 55,66 56,34 49,12 49,84. Emag 6,48 21,15 47,32 73,56 85,92 90,54 92,58. Eficsub Eficbaj 20,92 20,99 36,80 37,03 56,63 57,07 67,66 68,36 63,15 63,94 55,83 56,64 49,31 50,26. Emag 6,48 21,15 47,32 73,56 85,92 90,54 92,58. Eficsub Eficbaj 20,81 20,99 36,67 37,14 56,54 57,18 67,92 68,83 63,41 64,43 56,04 57,11 49,46 50,53. Emag 6,48 21,15 47,32 73,56 85,92 90,54 92,58.

(72) 72. MIM-2004-I-08. (Hz) RPM Vfase 5 100 3,17 10 200 6,25 15 300 9,36 20 400 12,42 25 500 15,26 30 600 18,35 35 700 21,50. I(A) Lsub (mV) 0,21 0,76 0,42 1,00 0,61 1,33 0,81 1,70 0,98 2,00 1,22 2,41 1,42 2,70. (Hz) RPM Vfase 5 100 3,17 10 200 6,25 15 300 9,36 20 400 12,42 25 500 15,26 30 600 18,35 35 700 21,50. I(A) Lsub (mV) 0,21 0,76 0,42 1,00 0,61 1,32 0,81 1,71 0,98 2,01 1,22 2,41 1,42 2,70. (Hz) RPM Vfase 5 100 3,17 10 200 6,25 15 300 9,36 20 400 12,42 25 500 15,26 30 600 18,35 35 700 21,50. I(A) Lsub (mV) 0,21 0,75 0,42 1,00 0,61 1,31 0,81 1,72 0,98 2,02 1,22 2,41 1,42 2,68. (Hz) RPM Vfase 5 100 3,17 10 200 6,25 15 300 9,36 20 400 12,42 25 500 15,26 30 600 18,35 35 700 21,50. I(A) Lsub (mV) 0,21 0,75 0,42 1 0,61 1,3 0,81 1,72 0,98 2,02 1,22 2,41 1,42 2,69. Prueba 1 con Resistencia de 15,3 Ohmios(AC), Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m 0,74 5,15 5,01 0,58 0,57 1,00 6,77 6,78 0,76 0,77 1,30 9,01 8,81 1,02 1,00 1,70 11,51 11,52 1,30 1,30 2,06 13,54 13,95 1,53 1,58 2,40 16,32 16,26 1,84 1,84 2,71 18,29 18,35 2,07 2,07 Prueba 2 con Resistencia de 15,3 Ohmios(AC), Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m 0,75 5,15 5,08 0,58 0,57 1,00 6,77 6,78 0,76 0,77 1,30 8,94 8,81 1,01 1,00 1,70 11,58 11,52 1,31 1,30 2,04 13,61 13,82 1,54 1,56 2,40 16,32 16,26 1,84 1,84 2,69 18,29 18,22 2,07 2,06 Prueba 3 con Resistencia de 15,3 Ohmios(AC), Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m 0,76 5,08 5,15 0,57 0,58 1,00 6,77 6,78 0,76 0,77 1,30 8,87 8,81 1,00 1,00 1,71 11,65 11,59 1,32 1,31 2,02 13,68 13,68 1,55 1,55 2,40 16,32 16,26 1,84 1,84 2,68 18,15 18,15 2,05 2,05 Prueba 4 con Resistencia de 15,3 Ohmios(AC), Lbaj (mV) Tsub in-lb Tbaj in-lb Tsub N-m Tbaj N-m 0,78 5,08 5,29 0,57 0,60 1 6,77 6,78 0,76 0,77 1,3 8,80 8,81 0,99 1,00 1,71 11,65 11,59 1,32 1,31 2 13,68 13,55 1,55 1,53 2,4 16,32 16,26 1,84 1,84 2,67 18,22 18,08 2,06 2,04. Bobinado Original Psub IN Pbaj IN Pot Out 6,09 5,93 2,00 16,02 16,03 7,88 31,96 31,27 17,13 54,48 54,51 30,18 80,12 82,56 44,86 115,86 115,41 67,16 151,44 152,02 91,59 Bobinado Original Psub IN Pbaj IN Pot Out 6,09 6,01 2,00 16,02 16,03 7,88 31,72 31,27 17,13 54,80 54,51 30,18 80,52 81,75 44,86 115,86 115,41 67,16 151,44 150,90 91,59 Bobinado Original Psub IN Pbaj IN Pot Out 6,01 6,09 2,00 16,02 16,03 7,88 31,48 31,27 17,13 55,12 54,83 30,18 80,92 80,95 44,86 115,86 115,41 67,16 150,32 150,34 91,59 Bobinado Original Psub IN Pbaj IN Pot Out 6,01 6,25 2,00 16,02 16,03 7,88 31,24 31,27 17,13 55,12 54,83 30,18 80,92 80,15 44,86 115,86 115,41 67,16 150,88 149,78 91,59. Pot mag Eficsub Eficbaj Emag 194,88 32,80 33,66 1,02 389,77 49,15 49,11 2,02 584,65 53,59 54,79 2,93 779,53 55,40 55,37 3,87 974,41 56,00 54,34 4,60 1169,29 57,97 58,20 5,74 1364,18 60,48 60,25 6,71 Pot mag Eficsub Eficbaj Emag 194,88 32,80 33,21 1,02 389,77 49,15 49,11 2,02 584,65 53,99 54,79 2,93 779,53 55,07 55,37 3,87 974,41 55,72 54,88 4,60 1169,29 57,97 58,20 5,74 1364,18 60,48 60,70 6,71 Pot mag Eficsub Eficbaj Emag 194,88 33,24 32,77 1,02 389,77 49,15 49,11 2,02 584,65 54,41 54,79 2,93 779,53 54,75 55,05 3,87 974,41 55,44 55,42 4,60 1169,29 57,97 58,20 5,74 1364,18 60,93 60,92 6,71 Pot mag Eficsub Eficbaj Emag 194,88 33,24 31,93 1,02 389,77 49,15 49,11 2,02 584,65 54,82 54,79 2,93 779,53 54,75 55,05 3,87 974,41 55,44 55,97 4,60 1169,29 57,97 58,20 5,74 1364,18 60,70 61,15 6,71.