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Informe 5 (Generador Sincrono Bajo Carga Resistiva)
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1. Obje Objeti tivo voss •
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Conocer las características de funcionamiento de la máquina síncrona como generador. Determinar sus parámetros típicos.
Generador trifásico, trifásico, cuyos datos se muestran en la siguiente tabla. DATOS DE PLACA GENERADOR 1500 RPM CLASE F 220V (Y) 110V(∆) 3-50 HZ Ia=5.25 A Iex=1.6 A
3. Generalidades La velocidad angulas del eje (rpm) depende de la frecuencia (Hz) y el número polos del inducido. N = 120*f/p Las máquinas síncronas puedes funcionar como generador y motor sin problemas. Ésta máquina recibe el nombre de síncrona trifásica debido a que está conectada en tres grupos independientes de modo que las tensiones producidas sean iguales y los ángulos de desfase de las tensiones generadas estén entre sí a 120. La alimentación (excitación) al rotor es por corriente continua. Las conexiones típicas son estrella y triángulo. Tipos de generadores: De armadura giratoria y de campo giratorio. Se prefiere utilizar de campo giratorio debido a que se pueden generar voltajes elevados y circulas corrientes altas, El tipo de rotor para campo giratorio es: polos salientes y rotor cilíndricos. Polos salientes: para velocidades bajas y gran número de polos, se visualizan por tener diámetro grande y longitud axial pequeña. Rotor cilíndrico: para velocidades altas y tienen diámetro pequeño debido al efecto centrífugo para altas velocidades.
4. Descripción de la experiencia, presentación de datos y comentarios 4.1 Medida de Resistencia del estator y del rotor Para determinar la resistencia teóricamente se debería aplicar una tensión y medirla, asimismo se debería medir la intensidad.
La resistencia se obtendría indirectamente, esto se debe a que la resistencia suele ser pequeña en motores de alta potencia. En estrella (Y) Rcd = V/2A En delta Rcd = 3V/2A Asimismo, se debe multiplicar por un factor de 1.5 para obtener la Ra por fase.
TABLA 1 TERMINAL BOBINAS ES S1-S4 Estator S2-S5 S3-S6 Rotor F1-F2
RESISTENCIA R=V/I (Ώ) 0.9 0.91 0.9 40.51
Rc/Dev 75°C 0.91 0.92 0.9 49.6
La resistencia F1-F2 incluye carbones. En este caso, se utilizo el método directo. Esto se debe a que la potencia del motor es pequeña y el multímetro puede medirlo con una precisión aceptable.
4.2 Determinación de la curva de vacío Para realizar las mediciones se debe considerar lo siguiente: •
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Mantener constante la frecuencia, y consecuentemente, la velocidad del rotor primo. La frecuencia se mantuvo a 50 Hz y como es un motor de 4 polos, se obtiene una velocidad de 1500 rpm. Se debe medir la tensión remanente y los valores de las corrientes de excitación que se obtienen variando la resistencia de excitación. Es muy importante seguir un solo sentido durante la variación de resistencia, sino se experimentara una variación en la curva. Se realizaran mediciones variando la resistencia de forma ascendente y otra en forma descendente.
Comentarios Se debe observar que si se forman dos curvas para la variación creciente y para la decreciente. El área bajo la curva representa las perdidas por histéresis. Cabe señalar que el ensayo en vacío es un caso particular del ensayo con carga (carga = 0).
4.3 Determinación de la curva característica de cortocircuito Al igual que en la anterior experiencia, se controla la frecuencia.
Se mide una sola fase, debido a que el generador esta balanceado.
Icc (A) 2.4 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
Iex (A) 0.4 0.45 0.55 0.64 0.75 0.79 0.86 0.92
RPM 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500
Comentarios Se observa que la grafica obtenida se puede aproximar a una línea recta. Por medidas de seguridad colocamos el reóstato al máximo y apagamos el generador para realizar las conexiones necesarias. Cabe mencionar que este experimento es un caso particular de regulación con voltaje nulo.
4.4 Calculo de la impedancia síncrona y la reactancia Con los datos obtenidos podemos calcular fácilmente la impedancia síncrona mediante la siguiente ecuación: Zs = Vo/Icc.
Cabe mencionar que esta ecuación es valida solo para la misma corriente de excitación. Una vez obtenida la impedancia, es inmediato el cálculo de la reactancia. Los valores obtenidos se muestran en la siguiente tabla. Iex
Vo
Icc
Zs
R
Xs
0.4
127.0
2.4
52.9
49.6
18.4
0.5
139.5
2.8
49.8
49.6
4.7
0.6
162.8
3.2
50.9
49.6
11.3
4.5 Obtención de la curva característica de regulación Para determinar esta curva se debe mantener la tensión constante. Se obtendrá una grafica de Iex vs Ia. Para este experimento se utilizan los tres tipos de cargas para variar el factor de potencia. V=220 y f=50 Carga resistiva Ia (A) Iex (A) 0 0.85 1.2 0.92 1.6 0.94 2.2 0.98 3 1.03 3.9 1.08
Se puede observar que las curvas obtenidas concuerdan con la teoría.
4.6 Obtención de curva de exteriores Para este experimente se debe mantener constante la corriente de excitación, y se mantuvo en 1.4. Iex= 1.4
Carga resistiva V (V) Ia (A) 299.4 0 295.5 1.2 292.6 1.9 287 2.6 283.2 3.3
Carga inductiva V (V) Ia (A) 299.2 0 279 1.2 266 1.8 256 2.2 245 2.7
Carga capactiva V (V) Ia (A) 300 0 313 1.2 322 1.6 330 2.8 340 3.7
4.7 Obtención de la curva de cargas Se mantiene constante la corriente suministrada (Ia), al igual que la frecuencia. Ia=3 Carga resistiva V (V) Iex (A) 180.8 0.86 201.9 0.95 237.5 1.1 279.7 1.35 295.3 1.5
