Ensayos en maquinas sincronicas

7/25/2019 Ensayos en maquinas sincronicas

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4.- Se aumenta gradualmente la corriente de e/citacin hasta que la corriente del

inducido !1a% alcance su valor nominal. De esta manera se podrn o&tener los valores

que relacionan la intensidad del estator en cortocircuito con la intensidad de

e/citacin del rotor, y con los cuales se podr realizar una grfica denominada

Caracterstica de cortocircuito. !figura 5 %

6l cortocircuitar los terminales del rotor, la 7EM generada neta est impulsando una

1cc, que es limitada e/clusivamente por la impedancia sincrnica de la mquina.

or tanto la utilidad que tiene es o&tener 'unto con las caractersticas de vaco, la

impedancia sincrnica-

cc1

oEs$ =

()mo se o&tiene la caracterstica de vaco una mquina sincrnica* (+u

utilidad tiene*

En una mquina sincrnica, la caracterstica de vaco es una curva que e/presa la

tensin en &ornes del inducido en circuito a&ierto en funcin del campo de e/citacin,

cuando una mquina gira a velocidad de sincronismo. ara o&tener estas caractersticas

se siguen los siguientes pasos-

1. Se de&e hacer girar el generador hasta que llegue a velocidad nominal, se

desconectan todas la s cargas de los terminales y la corriente de e/citacin se hace

cero

2. a corriente de e/citacin se aumenta paulatinamente, paso a paso, y se mide en

cada paso el volta'e en los terminales durante toda la operacin. De esta manera es


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posi&le construir una grfica de Eovs 1f, la cual es llamada Caracterstica de vaco.

!figura 8 %

)on esta grfica es posi&le encontrar el volta'e interno generado de la mquina

para cualquier corriente de e/citacin. 9&serve en la grfica, que al comienzo de la

curva es casi perfectamente lineal, hasta que se evidencia alguna saturacin en las altas

corrientes de e/citacin. El hierro :no saturado; en el armazn de la mquina sincrnica

tiene una reluctancia mucho menor que la reluctancia del entrehierro de aire, as que al

comienzo, casi toda la fuerza magnetomotriz !7MM% atraviesa el entrehierro de aire y el

aumento del flu'o es lineal. )uando el entrehierro se satura, la reluctancia de este crece

y el flu'o se incrementa muy lentamente. or tanto la utilidad que tiene es o&tener 'unto

con las caractersticas de cortocircuito la impedancia sincrnica-

a1

oEs$ =

Defina:

1. eactancia sincrnica saturada

Es la reactancia que se o&tiene en la mquina por corrientes de e/citacin !1 f%

considera&lemente grandes, en las cuales el volta'e interno generado Eoproveniente

de las caractersticas de vaco est saturado.

2. eactancia sincrnica no saturada.

Es la reactancia que se o&tiene de la mquina con valores de corrientes de

e/citacin !1f% las cuales generan tensiones volta'e interno generado Eoproveniente

de las caractersticas de vaco sin pasar por el punto de saturacin.

as dos reactancias no se pueden o&tener de las caractersticas de vaco y

cortocircuito, ya que este mtodo es e/acto slo hasta el punto de saturacin. or


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tanto se puede o&tener solamente la reactancia sincrnica no saturada, y para esto se

siguen los pasos siguientes-


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$C%o se constru&e & 'ue uti"idad tiene e" tri(n)u"o de Potier*

Este es un mtodo que permite determinar Eo!tensin de vaco% a condiciones

especficas de carga !factor de potencia y regulacin%.

o primero que se de&e hacer para la construccin del tringulo de otier es

realizar el diagrama fasorial de un alternador.

!7igura ?%

Eo 2 fem generada en vaco.

Eg 2 fem neta de&ida a la fem neta de la mquina.

Si se considera #a desprecia&le 7gse o&tiene a partir de la suma alge&raica de 79

y 7#, y el diagrama apro/imado !considerando #adesprecia&le%, Eges resultado de la

suma alge&raica de @te 1"lal igual que 79A 7#2 7g

!7igura B%

a caracterstica de fp23 es un grfico de @2 f!1e/c% para una corriente !1% de carga

constante. 6 partir de la caracterstica de vaco si se toma un punto para una

e/citacin 979, una corriente dada producir una reaccin de armadura 7# cuyo


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efecto so&re 979es desmagnetizante0 as pues la 7MM neta e/presada en amperios

de e/citacin estar dada por el valor 974, el cual induce la fem neta Eg. 6 su vez

restndole numricamente una cierta cantidad 1" l se o&tendr el valor de la tensin

en &ornes correspondiente a la e/citacin 979.

!7igura C%

)omo en el ensayo la corriente se mantiene constante, tanto el valor de 7#como

1"lse mantiene constante. 6s pues, la caracterstica de fp23 tiene igual forma que

la caracterstica de vaco, solo que desplaza hacia a&a'o y hacia la derecha en dos

magnitudes constantes.

El punto ) de esa caracterstica es conocido tam&in a partir conocido de la

caracterstica de cortocircuito porque es la 1e/cnecesaria para impulsar una 1 dada tal

que la @ten terminales es cero.

El tringulo de otier se puede construir de la siguiente forma- ya que el

tringulo !% 96) y el 96) son iguales, a partir del punto ) se toma una

distancia 9) igual a 9). na vez fi'ado el punto 9 se traza una lnea paralela a

96 a partir del punto 90 donde esta lnea paralela corta la caracterstica de vaco

estar u&icado el punto 6 del tringulo. a altura de dicho tringulo, 6F21" 4 F)2

7#!en amperios de e/citacin%.

na vez determinados "4, 7# ,#aya se puede calcular, haciendo uso tam&in de la

caracterstica de vaco, de acuerdo al diagrama fasorial de la figura 4 el valor de E9

y por lo tanto la regulacin para cualquier condicin de factor de potencia.


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Desarro""o

1.Determine la resistencia en )D de una de las fases del alternador a ensayar.

#a 2 ?@G86 #a 2 4,BB

2.Home nota de las caractersticas de placa de la maquina sincrnica.

+enerador: 4,5 I@60 8.

,t.:553 @0 4,> 6.

:8,? 60 553 @.

: B 60 45C @

3. )aractersticas de vaco Eo 2 7!1f%. !S 6&ierto%.

ara la medicin de estos valores se procedi de la siguiente forma-

a/ Se hizo girar la maquina a su velocidad nominal.b/ Sin carga conectada se fue aumentando la corriente de e/citacin variando el

restato de campo, de aqu se tomaron las mediciones en cada paso.

c/)uando se lleg a la m/ima tensin se realizo el procedimiento inverso, se

comenz a disminuir la corriente de e/citacin y se tomaron las mediciones.


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0a"ores en ascenso. 1 .P..

scenso

If 5/ ,o 50/

3 83.5 C83.> 48B3.B 4J>3.J 55?4 5?3

4.5 5C34.> 5J?

0a"ores en descenso. 1 .P..

4.)aractersticas de cortocircuito 1a 2 7!1f%.

Descenso

If 5/ ,o 50/

4.> 5J?4.5 5CB

4 5?33.J 55C3.B 4JB3.> 4>33.5 C?3 >


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0a"ores a 0e"ocidad de 1 .P..

ara la medicin de estos valores se procedi de la siguiente forma-

a/ Se hizo girar la maquina a su velocidad nominal.

b/ Se cortocircuitaron los terminales de salida por medio de un 6mpermetro.

c/ Se fue incrementando la corriente de e/citacin y se tomo nota de los valores de

1fe 1a, hasta llegar al m/imo valor de 1a.

Ia 5/ If 5/

3 34.5 3.354.C? 3.85.? 3.>8 3.?

8.B 3.B> 3.BB

6.)aractersticas de carga a factor de potencia cero.

n primer punto, que es el mismo de cortocircuito-

)omo el primer punto es el de cortocircuito, entonces se tomo de la ta&la anterior.

0 7 Ia 7 3868 fp 7 If 7 899

n segundo punto cuyo valor se tomar haciendo uso de una carga inductiva pura.

ara este paso la carga inductiva se conecto en delta !%, se llevo a tensin nominal,corriente nominal y se precedi a medir.

0 7 10 I;7 386 fp 7 If 7 1836

9. 6 partir de los ensayos realizados, determine la fuerza magnetomotriz de la reaccin

de armadura y la reactancia de dispersin. ara ello de&er construir el tringulo de

otier.


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= 7 1836 ? 899 7 89 de ecitacin

a reactancia de dispersin "es igual

@6K @FG 1 2 !58CG8


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. artiendo que usted conoce el tringulo de otier de esta mquina, as como su

curva de magnetizacin y corto circuito, determine la regulacin y la e/citacin

necesaria para alimentar una carga con las caractersticas indicadas en C.

Del diagrama fasorial tenemos-

EO 2 @n3P A #a N 1n


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ieo 2 !ier 5A iea 5A 5 ier N iea Nsen !A% %

ieo 2 4.5?? 6

Del tringulo de otier con la caracterstica de vaco-

Eo 2 5J> @

%# 2 !5J> K 543% G 543 N 433 2 8?.58 %

1. )alcular la regulacin partiendo de que usted conoce la impedancia sincrnica.

$S2 Eo G 1 cc 2 !4J? G8%G > 2 5B.C para una 1f de 3.B 6Eo 2 $sN 8 ?8.48P !@% A 5533P !@%

Eo 2 5BJB>.3CP !@%

%# 2 !5J5.>4 K 553% G 553 N 433 2 5J.8B %

11. )ompare los mtodos de otier y la impedancia sincrnica con los resultados

o&tenidos-

El mtodo de otier dio como resultado un valor que casi coincida con el o&tenido

e/perimentalmente en el la&oratorio, y el mtodo de la impedancia sincrnica que

de&i ha&er dado un resultado mas ale'ado del o&tenido en la prctica se apro/imo

&astante al valor real.

Prob"e%as & Aareas


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1. Hrace la curva de vaco y la caracterstica de cortocircuito en el mismo grafico, con

1f como e'e comn.

N@er grfica Q4

2. ara cada valor de 1f , se o&tienen de la grafica anterior los valores de-

Eo 2 4JC !@% y de 1cc 2 > !6% luego la reactancia Sincrnica queda-

$s 2 Eo G 1cc 2 4JC G > 2 >B.C? !R%

ero como- $s 5 2 #a 5 A "s5 entonces- "s 2 55 RaZs

"s 2 55 %BB.4!%C?.>B! 2 >B.C5 !R%

3. )alcule la reactancia saturada y no saturada.

$s !o S6H#6D6% 2 5B.C2 !4.BB5 A "s5% "s!9 S6H#6D6%2 5B.B>

$m!9 S6H#6D6% 2 CBG3.5 2 8J3

$m!S6H#6D6%2 58J.?G3.JC 2 5C>.4>

"s!S6H#6D6%2 "s!9 S6H#6D6%N $m!S6H#6D6%G $m!9 S6H#6D6% 2 54.8?

4. )alcule la relacin de cortocircuito del generador.

En cortocircuito 1f5 2 3.>? en circuito a&ierto 1f4 2 3.C?

5

4

1f

1f#e = BLCB.4

>8,3

C8,3#e ==

6. )oncluya en cuanto a la e/actitud de los mtodos de clculo de regulacin.


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En cuanto al mtodo de la impedancia sincrnica se puede decir que este no es

muy e/acto, ya que este considera a la impedancia $s como constante cuando

realmente no lo es ya que su valor disminuye a medida que la saturacin en la

mquina va en aumento. En cuanto al mtodo de otier, se puede decir que este si

toma en cuenta el efecto de la saturacin so&re $s, consiguiendo de esta manera

resultados que se corresponden con la realidad.

n("isis de resu"tados

En cuanto al valor o&tenido para la resistencia del devanado de armadura se pude

decir que este se a'usta de manera satisfactoria al valor esperado ya que el valor

o&tenido fue 4.BB 9hm y se espera&a que estuviera entre 4 9hm y 5 9hm, en cuanto a

las caractersticas de cortocircuito y vaco las grficas se a'ustaron a lo esperado

o&servndose en la grfica del e/perimento en vaco la histresis !de&ido al campo

remanente% que la caracteriza, al realizarla de manera ascendente y posteriormente de

manera descendente y en relacin a la curva de vaco, esta tam&in se pudo o&tener de

manera satisfactoria o&servndose su comportamiento lineal !salvo ciertos errores

producto de la o&servacin y los instrumentos%. a regulacin de tensin tam&in fue caracterizada de manera prctica y de manera

analtica pudindose decir que de am&as maneras se o&tienen valores similares entre si y

a'ustados a los valores esperados.

Conc"usin


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6 partir de los ensayos realizados durante la prctica !en cortocircuito y en vaco% es

posi&le determinar parmetros de los generadores sincrnicos que son de gran

importancia para su estudio en detalle y so&re todo para poder sa&er cmo se

comportara la maquina &a'os distintas condiciones de carga. 6 parte de los ensayos

anteriormente mencionados tam&in se o&tuvo la llamada regulacin de volta'e la cual

es de gran importancia cuando se quiere sa&er cmo va a variar la tensin de salida del

generador &a'o carga tomando como referencia la de vaco para as sa&er que

correctivos se de&en aplicar para que el valor de dicha tensin !la de vaco% se refle'e lo

ms fielmente posi&le entre los &ornes de la maquina al conectarle una carga.

>ib"io)rafa

)T6M6, Stephen U- Maquinas Elctricas, Mc

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