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¿Qué es la prueba de Hopkinson?, esquemas y operación de conjuntos y acoplamientos de generadores de motor
¿Qué es la prueba de Hopkinson?
La prueba de Hopkinson se utiliza para determinar la eficiencia de dos máquinas eléctricas idénticas (como un conjunto de motor y generador, también conocido como acoplamiento de máquina de CC) en funcionamiento a plena carga. Ambas máquinas están mecánicamente acopladas al mismo eje. Además, ambas máquinas están acopladas eléctricamente. Una máquina actúa como motor y la segunda máquina actúa como generador.
La potencia mecánica de la primera máquina (motor) se suministra para accionar la segunda máquina (generador). Por lo tanto, esta prueba se conoce como prueba consecutiva.
La salida eléctrica de la segunda máquina (generador) se utiliza para alimentar la primera máquina (motor). Por lo tanto, esta prueba se conoce como la prueba de reproducción.
Ambas máquinas son idénticas. Esto significa que los valores nominales, la resistencia del inducido, la resistencia del devanado de campo y las pérdidas son iguales para ambas máquinas. Dada una máquina ideal (cero pérdidas), el par motor-generador opera continuamente sin fuente de energía.
Información útil: La prueba de Hankinson también se conoce como prueba de espalda con espalda, prueba de calor y prueba regenerativa.
En la prueba de Hopkinson, el motor y el generador están conectados como se muestra a continuación.
Cuando se le da una entrada eléctrica al motor, el motor comienza a moverse. Ambas máquinas están conectadas por el mismo eje. Entonces el motor impulsa al generador. Además, cuando el generador gira a su velocidad nominal, produce una salida eléctrica nominal. La salida eléctrica producida por el generador se alimenta a la entrada eléctrica.
Cuando ambas máquinas funcionan con la carga nominal, la entrada eléctrica suministrada por la fuente de alimentación es igual a la pérdida total de ambas máquinas. Como ambas máquinas son idénticas, las pérdidas de ambas máquinas son iguales. Entonces, la pérdida de una máquina es la mitad de la pérdida total.
Por ejemplo, la potencia necesaria para hacer funcionar este conjunto es de 100 W y cada máquina disipa 15 W.
- Potencia del motor = Entrada del motor – Pérdida del motor
- Potencia motor = 100 – 15 = 85 W
- Salida del motor = Entrada del generador = 85W
- Salida del generador = Entrada del generador – Pérdida del generador
- Salida del generador = 85 – 15
- Salida del generador = 70W
La salida de 70 W del generador se alimenta a la entrada eléctrica. Entonces la entrada entrega 30 W. Y estos 30 W son una pérdida para ambas máquinas. En un caso real, no sabemos la pérdida de la máquina. Y luego realice esta prueba para encontrar la pérdida.
Esquema de prueba de Hopkinson
El diagrama de conexión para la prueba de Hopkinson se muestra a continuación. Aquí dos máquinas DC idénticas están conectadas eléctrica y mecánicamente.
Se suministra energía a la primera máquina, que funciona como un motor. Inicialmente, el interruptor S permanece abierto. Por lo tanto, la entrada solo se alimenta al motor. La velocidad del motor se regula a la velocidad nominal usando un regulador de campo.
La segunda máquina funciona como un generador. Cuando se le da entrada al motor, comienza a girar. Y ambas máquinas están conectadas al mismo eje. Entonces el generador produce electricidad. La salida del generador se regula a la potencia nominal mediante un regulador de campo.
El interruptor S todavía está abierto. Un voltímetro está conectado a través del interruptor. Este voltímetro muestra una lectura de cero cuando el voltaje producido por el generador es el mismo que el voltaje de suministro. Y en esta etapa, el interruptor S está cerrado.
El generador ahora alimenta al motor. Además, la potencia suministrada por la entrada se utiliza para suplir las pérdidas de ambas máquinas.
Conectar un generador a un motor aumenta la excitación del generador. Como resultado, el EMF aumenta y se vuelve más grande que el voltaje de suministro. Cuando el motor está bajo carga, se ralentiza. La velocidad del motor y el voltaje de salida del generador están regulados por reguladores de campo.
puesto de observación
| Voltaje de entrada (V) | corriente extraída de la fuente de alimentación (I1) | corriente de armadura del generador (I2) | corriente de armadura del motor (I1+ yo2) | corriente de campo del motor (I3) | corriente de campo del generador (Icuatro) |
| … | … | … | … | … | … |
Calcule la prueba de Hopkinson
- Voltaje de entrada = V
- Corriente extraída de la fuente de alimentación = I1
- corriente de armadura del generador = I2
- corriente de armadura del motor = I1 + yo2
- Corriente de campo del motor = I3
- corriente de campo del generador = Icuatro
- Resistencia del inducido del motor = Rmetros
- Resistencia del inducido del generador = Rgramo
ahora,
Potencia extraída del suministro = VI1
La potencia extraída de la fuente de alimentación es igual a las pérdidas en ambas máquinas. Las pérdidas de la máquina de CC son: Son la pérdida de cobre, la pérdida de hierro y la pérdida mecánica.
Sea W la pérdida de hierro y la pérdida mecánica de cada máquina.C.
pérdida de cobre del inducido del motor;
PAG.mañana = (I1 + yo2 )2 rmetros
pérdida de cobre del inducido del generador;
PAG.Plata = yo22 rgramo
Aquí la suma de todas las pérdidas es igual a la potencia extraída de la fuente.
Ⅵ1 = 2wDecir ah +Pmañana +PPlata
Ⅵ1 = 2wDecir ah + (I1+ yo2)2 rmetros + yo22rgramo
wC = ½ (Ⅵ1- (I1 + yo2)2 rmetros – I22 rgramo
eficiencia del motor
Los motores tienen tres tipos de pérdidas.
- Pérdida de cobre del inducido (Pmañana)
- Pérdida de cobre del campo de derivación (PFM)
- pérdida de hierro y pérdida mecánica (WDecir ah)
La corriente a través del devanado de campo en derivación es I3.
De ahí las pérdidas de cobre en el campo de derivación.
PAG.FM = Ⅵ3
pérdida total del motor;
PAG.t.m. =WDecir ah +Pmañana +PFM
PAG.t.m. =WDecir ah + (I1 + yo2 )2 rmetros + VI3
potencia de entrada total del motor;
Pi = V(I1 + yo2) + VI3
Pi = V(I1 + yo2 + yo3)
De ahí la eficiencia del motor.
eficiencia del generador
La corriente a través del devanado de campo del generador es Icuatro.
De ahí las pérdidas de cobre en el campo de derivación.
PAG.fg =Ⅵcuatro
pérdidas totales del generador;
PAG.tg =WDecir ah +PPlata +Pfg
PAG.tg =WDecir ah + yo22 Rg + VIcuatro
Salida del generador.
PAG.〇 =Ⅵ2
De ahí la eficiencia del generador.
Ventajas y desventajas de la prueba de Hopkinson
ventaja
Las ventajas de la prueba de Hopkinson son:
- La energía requerida para ejecutar esta prueba es muy pequeña en máquinas grandes. Por lo tanto, es un método de inspección económico.
- Esta prueba se ejecuta para verificar la eficiencia de la máquina de CC. Esta prueba nos permite conocer la eficiencia de la máquina bajo diferentes condiciones de carga.
- En esta prueba, ambas máquinas funcionan en condiciones de carga nominal. Por lo tanto, se tienen en cuenta las pérdidas de carga parásita.
- El aumento de temperatura también se estima durante esta prueba.
Contras
Las desventajas de la prueba de Hopkinson son:
- La prueba de Hopkinson requiere dos máquinas idénticas. Además, encontrar dos máquinas idénticas es muy difícil.
- Ambas máquinas tienen diferentes excitaciones. Por lo tanto, las pérdidas de hierro no se pueden aislar.
- Ambas máquinas no pueden tener la misma carga.
- Debido a la corriente de campo fluctuante, es difícil hacer funcionar ambas máquinas a su velocidad nominal.
Aplicación de la prueba de Hopkinson.
Como se mencionó anteriormente, el objetivo principal de la prueba de Hopkinson es determinar la eficiencia de la máquina eléctrica, especialmente cuando se combinan motores y generadores (también llamados grupos motor-generador). disolver.
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