informe 3 lab-maqu

8/18/2019 Informe 3 Lab-maqu

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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICADEPARTAMENTO DE POTENCIALABORATORIO DE MAQUINAS

ProfesoraJulian Perez

AlumnosRanier Garcia, C.I: 21.368.741

Clarialbis Álvarez C.I:21.099.587

1 de abril de 2016

PRACTICA #3MÁQUINAS SINCRÓNICAS


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ÍNDICE ÍNDICE

Índice

1. OBJETIVOS 1

2. MATERIALES 1

2.1. Especificaciones de la maquinasincrónica . . . . . . . . . . . . 1

I CARACTERÍSTICAS IN-TERNAS 2

3. DETERMINACIÓN DE LA RESIS-TENCIA ESTATÓRICA 23.1. Objetivo Especifico . . . . . . . 2

3.2. Procedimientos . . . . . . . . . 23.2.1. Método voltímetro-

amperímetro . . . . . . 23.2.2. Corrección por tempe-

ratura . . . . . . . . . . 23.3. Condiciones de Ensayo . . . . . 33.4. Diagramas . . . . . . . . . . . . 33.5. Resultados . . . . . . . . . . . . 4

3.5.1. Terminales T2 - T3 . . . 43.5.2. Terminales T1 - T3 . . . 4

3.5.3. Terminales T1 - T2 . . . 53.6. Cálculos Teóricos . . . . . . . . 53.7. Análisis de Resultados . . . . . 6

4. CURVA DE VACÍO 74.1. Objetivo Especifico . . . . . . . 74.2. Procedimientos . . . . . . . . . 74.3. Condiciones de Ensayo . . . . . 74.4. Diagrama Circuital . . . . . . . 84.5. Diagrama de Conexiones . . . . 8

4.6. Resultados . . . . . . . . . . . . 84.7. Cálculos Teóricos . . . . . . . . 94.8. Análisis de Resultados . . . . . 12

5. CURVA DE CORTOCIRCUITO 135.1. Objetivo Especifico . . . . . . . 135.2. Procedimientos . . . . . . . . . 135.3. Condiciones de Ensayo . . . . . 135.4. Diagrama Circuital . . . . . . . 14

5.5. Diagrama de Conexiones . . . . 145.6. Resultados . . . . . . . . . . . . 155.7. Cálculos Teóricos . . . . . . . . 155.8. Análisis de Resultados . . . . . 16

II CARACTERÍSTICAS EX-TERNAS 17

6. FUNCIONAMIENTO COMO GE-NERADOR 17

6.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . 176.2. Procedimientos . . . . . . . . . 17

6.2.1. Curva de carga . . . . . 176.2.2. Curva de regulación . . 17

6.3. Condiciones de ensayo . . . . . 176.4. Diagrama Circuital . . . . . . . 186.5. Diagrama de Conexiones . . . . 186.6. Resultados . . . . . . . . . . . . 19

6.6.1. cos(ϕ) = 1 . . . . . . . . 196.6.2. cos(ϕ) = 0 . . . . . . . . 21

6.7. Análisis de Resultado . . . . . . 22

7. PREDETERMINACIONES 227.1. MÉTODO DE BEHN-

ESCHEMBURG . . . . . . . . 227.2. MÉTODO DE POTIER . . . . . 23

8. Predeterminaciones en Funciona-miento como Generador 278.1. Benh-Eschemburg . . . . . . . . 278.2. Potier . . . . . . . . . . . . . . 27

8.3. Análisis de Resultado . . . . . . 28

III ANEXO 43

I


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2 MATERIALES

1. OBJETIVOS

2. MATERIALESConductores horquilla- horquilla y horquilla-banana.

Voltímetro DC.

Amperímetro DC.

Reóstato de 330Ω. 2,4A.

Protección DC 30A.

Máquina Sincrónica. (ver:Figura 17 ó Tabla 1).

Variac Trifásico.

Transformador de corriente.

Vatímetro marca Yokogawa.0-1200W. Clase 0.5.

Protección AC.

Amperímetro AC marca Yokogawa. 0-5A. Clase 0.5.

Voltímetro AC marca Yokogawa.0-300V. Clase 0.5.

Barra de fijación.

Tacómetro

Reóstato de cuchillas

2.1. Especificaciones de la maquina sincrónica

Tabla 1: Placa de Máquina Sincrónica General Electric.

MODEL R.P.M VOLTS EXC. AMPS45 1000 120-208 2,95

AMPS EXC. VOLTS %P.F. PHASE21,6-12,5 125 90 1-3-6Serial N ◦ CYCLES Marca1-7B4839 50 WESTINGHOUSE A.C. GENERATOR

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3 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA ESTATÓRICA

Parte I

CARACTERÍSTICAS INTERNAS

3. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA ESTATÓRICA3.1. Objetivo Especifico

Determinar el valor de la resistencia estatórica de la máquina sincrónica.

3.2. Procedimientos

Para determinar la resistencia estatórica se usara el método voltímetro-amperímetro y se com-probara por medio de un multímetro. Se obtendrá el valor de resistencia entre dos fases y se realizarpara todas las combinaciones de las tres fases, T1-T2,T1-T3 y T2-T3. Los diagramas de conexiones

y circuital en la Figura 1.

3.2.1. Método voltímetro-amperímetro

Según el estándar IEEE 113-1985, sección 4.2.2.2, método C, consiste en lo siguiente: se tomala corriente y la tensión en los borne de la máquina, dejando fija la tensión de alimentación yvariando la corriente a través de un reóstato. Se calcula la resistencia indirectamente con la leyde ohm(ecuación 3.1). Posteriormente se obtiene un promedio de los valores de las resistenciascalculadas. El valor de resistencia es preliminar. Se debe aplicar una corrección por temperatura alos valores de resistencia(ver Subsubsección 3.2.2).

R Dc =V

Dc I Dc

= R E (3.1)

Donde el error viene dado por:

∆ R =

∂ R∂v ∗∆V +

∂ R∂ I ∗∆ I =

1 I ∗∆V +

−V I 2∗∆ I (3.2)

3.2.2. Corrección por temperatura

Las mediciones de resistencia en frío se deben convertir a una temperatura de referencia me-diante la siguiente ecuación(IEEE 113-1985 sección 4.2.1):

R2 = R1 ∗K +T 1

K +T 2= R1 ∗

234,5+75234,5+25

(3.3)

Donde:

T 1: Temperatura ambiente (25◦C).

T r : Temperatura de salto, T rise+T1, 75◦C.

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3.3 Condiciones de Ensayo 3 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA ESTATÓRICA

K: 234,5 para el cobre y 225 para el aluminio según el conductor que se use.

R1: Resistencia del arrollado en Ω medida a temperatura estándar.

R2: Resistencia del arrollado en Ω a plena carga.

3.3. Condiciones de Ensayo

No exceder el 10% de la corriente nominal de la máquina.

Tomar un mínimo 3 mediciones para cada resistencia.

Temperatura ambiente 25◦C

Temperatura de operación 75◦C.

Tensión de alimentación constante para cada medición.

Máquina asincrónica en reposo (apagada).

3.4. Diagramas

VDCGrupo 4

0-130V

A

Reóstato

330 0A-1A

0V-0.6V

T2

RE

RE

T1

V

(a) Circuital T1-T2

AmperímetroDC

A

CA208120V TRIF

NEUTRO

C.A.120V

G R U P O 2

0 . . 1 4 0 V . 5 2 A . C C

GRUPO4EXC 0..130V.CC

GRUPO60WCC 115.230V.

BANCO

5

--

-

1 2 3

Panel de alimentación de la mesa

Reóstato 330 Ω

Protección DC

Multímetro

V

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

F2

BE

F1

Terminales del

MotorInducción

(b) Conexiones T1-T2

VDCGrupo 4

0-130V

A

Reóstato

330 0A-1A

0V-0.6V

T3

RE

RE

T1

V

(c) Circuital T1-T3

AmperímetroDC

A

CA208120V TRIF

NEUTRO

C.A.120V

G R U P O 2

0 . . 1 4 0 V . 5 2 A . C C



BANCO

5

--

-

1 2 3


Reóstato 330 Ω

Protección DC

Multímetro

V

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

F2

BE

F1

Terminales del

MotorInducción

(d) Conexiones T1-T3

VDCGrupo 4

0-130V

A

Reóstato

330 0A-1A

0V-0.6V

T3

RE

RE

T2

V

(e) Circuital T2-T3

AmperímetroDC

A

CA208120V TRIF

NEUTRO

C.A.120V

G R U P O 2

0 . . 1 4 0 V . 5 2 A . C C



BANCO

5

--

-

1 2 3


Reóstato 330 Ω

Protección DC

MultímetroV

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

F2

BE

F1

Terminales del

MotorInducción

(f) Conexiones T2-T3

Figura 1: Diagramas para la medición de la resistencia estatórica

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3.5 Resultados 3 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA ESTATÓRICA

3.5. Resultados

3.5.1. Terminales T2 - T3

Tabla 2: Mediciones de corriente y tensión en los terminales T2-T3. Método Volt-Amp

V (V) A (A) R (Ω)1.15 ± 0.05 1.2 ± 0.1 0.95 ± 0.121.00 ± 0.05 1.0 ± 0.1 1.00 ± 0.150.90 ± 0.05 0.9 ± 0.1 1.00 ± 0.160.80 ± 0.05 0.8 ± 0.1 1.00 ± 0.180.70 ± 0.05 0.7 ± 0.1 1.00 ± 0.21

Tabla 3: Resistencia entre los terminales T2-T3 por el instrumento.

Instrumento Resistencia (Ω)Multímetro 3.3 ± 0.1


Tabla 4: Mediciones de corriente y tensión en los terminales T1-T3. Método Volt-Amp

V (V) A (A) R (Ω)1.15 ± 0.05 1.2 ± 0.1 0.95 ± 0.12

1.05 ± 0.05 1.1 ± 0.1 0.95 ± 0.130.90 ± 0.05 1.0 ± 0.1 0.9 ± 0.140.85 ± 0.05 0.9 ± 0.1 0.94 ± 0.160.75 ± 0.05 0.8 ± 0.1 0.93 ± 0.17


Instrumento Resistencia (Ω)Multímetro 2.9 ± 0.1

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3.6 Cálculos Teóricos 3 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA ESTATÓRICA


Tabla 6: Mediciones de corriente y tensión en los terminales T1-T2. Método volt-Amp

V (V) A (A) R (Ω)

1.10 ± 0.05 1.2 ± 0.1 0.91 ± 0.121.05 ± 0.05 1.1 ± 0.1 0.95 ± 0.130.90 ± 0.05 1.0 ± 0.1 0.90 ± 0.140.85 ± 0.05 0.9 ± 0.1 0.94 ± 0.160.75 ± 0.05 0.8 ± 0.1 0.93 ± 0.17


Instrumento Resistencia (Ω)

Multímetro 3.0 ± 0.1

3.6. Cálculos Teóricos

Con los valores de Tabla 2, Tabla 4, Tabla 6 y la Ecuación 3.1 obtenemos los valores de re-sistencia, obtenemos el promedio de eso valores y luego de aplicar la corrección por temperatura(Ecuación 3.3), lo compararemos con los valores obtenido con el instrumento Tabla 3, Tabla 5 yTabla 7 en la Tabla 8.

Tabla 8: Tabla comparativa del valor de Resistencia entre los terminales

Método R1−2 (Ω) R1−3 (Ω) R2−3 (Ω)Voltímetro-Amperímetro 1.11 ± 0.17 1.12 ± 0.17 1.18 ± 0.20

Multímetro 3.0 ± 0.1 2.9 ± 0.1 3.3 ± 0.1

Los valores en la Tabla 8 es la resistencia estatórica entre dos fases, la resistencia estatórica porfase se puede obtener con la Ecuación 3.4.

La norma NEMA también indica que para obtener el valor de R E se divide entre dos si lamáquina está conectada en estrella y se multiplica por tres medios si esta en delta, en nuestro casola máquina está conectada en estrella.

R Dc = V Dc I Dc

= 2∗ R E ⇒ R E = 12 V Dc

I Dc(3.4)

Tabla 9: Resistencia estatórica por fase

R E 1 (Ω) R E 2 (Ω) R E 3 (Ω)0.55 ± 0.08 0.56 ± 0.08 0.59 ± 0.10

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3.7 Análisis de Resultados 3 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA ESTATÓRICA

Con los valores de la Tabla 9 y con las Ecuación 3.5 y la Ecuación 3.6 obtenemos el valor dela resistencia estatórica en la Tabla 10.

R E prom = R E 1+ R E 2+ R E 3

3 = 0,56 (3.5)

∆ R E prom =∆ R E 1+∆ R E 2+∆ R E 3

3 = 0,09 (3.6)

Tabla 10: Resistencia Estatórica

R E (Ω)0.56 ± 0.09

3.7. Análisis de Resultados

El la Tabla 10 es el valor de resistencia estatórica para una fase. En la Tabla 8 comparamoslos valores de resistencia estatórica entre dos fase obtenidos por los dos métodos de mediciónaplicados en esta practica, la gran diferencia se debe a que un multímetro no es recomendado paramedición de resistencia menores a 1Ω.

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4 CURVA DE VACÍO

4. CURVA DE VACÍO

4.1. Objetivo Especifico

Determinar la curva de vacío o de magnetización de la máquina sincrónica.

4.2. Procedimientos

Este ensayo se realiza a velocidad nominal constante N Nom . Con la maquina operando en vacíose toman los valores de tensión del estator armadura y la corriente de excitación del rotor o campo,desde excitación nula hasta un 125% de la tensión nominal. La corriente de excitación se obtienecon una resistencia variable. Este procedimiento se realiza tanto ascendente como descendente. Setomará como única curva de vacío el valor promedio de las dos ramas.


Máquina sincrónica sin carga.

Máquina sincrónica en funcionamiento como alternador con excitación independiente.

Corriente no mayor al 15% de la corriente nominal

Velocidad de giro cercana al sincronismo.

Velocidad nominal y constante

Se miden tensión de linea.

Máquina accionada por un motor auxiliar (máquina DC).El correcto sentido de rotación debe ser establecido antes de iniciar este ensayo.

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4.7 Cálculos Teóricos 4 CURVA DE VACÍO

Tabla 12: Mediciones para la curva de vacío ascendente

V 1 (V) V 2 (V) V 3 (V) I exc (A)

136 ± 2 132 ± 2 134 ± 2 0.6 ± 0.1160

±2 156

±2 160

±2 0.8

±0.1

168 ± 2 168 ± 2 172 ± 2 0.9 ± 0.1182 ± 2 186 ± 2 190 ± 2 1.0 ± 0.1218 ± 2 222 ± 2 218 ± 2 1.3 ± 0.1244 ± 2 244 ± 2 248 ± 2 1.5 ± 0.1256 ± 2 254 ± 2 260 ± 2 1.7 ± 0.1

Tabla 13: Mediciones para la curva de vacío descendente

V 1 (V) V 2 (V) V 3 (V) I exc (A)

256 ± 2 254 ± 2 260 ± 2 0.6 ± 0.1246 ± 2 244 ± 2 250 ± 2 0.8 ± 0.1228 ± 2 232 ± 2 238 ± 2 0.9 ± 0.1192 ± 2 194 ± 2 198 ± 2 1.0 ± 0.1174 ± 2 176 ± 2 180 ± 2 1.3 ± 0.1160 ± 2 156 ± 2 160 ± 2 1.5 ± 0.1136

±2 132

±2 134

±2 1.7

±0.1


Para determinar la curva V o = f ( I exc) se utiliza la tensión por fase, para lo cual se obtuvo un pro-medio de las tensiones por cada fase para las distintas mediciones realizadas, con la Ecuación 4.1y Ecuación 4.2.

V f =V L√

3 (4.1)

E =

1

3 V L√ 3 +

V L√ 3 +

V L√ 3

(4.2)

∆ E =13

∆V L√

3 +∆V L√

3 +∆V L√

3

(4.3)

Los valores de Tensión(V 0) y Corriente( I exc) se colocaron en la Tabla 12 y Tabla 13.

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Tabla 14: Valores para la Curva de Vacío Ascendente V o vs I exc

V 0 (V) I exc (A)

77.36 ± 1.15 0.6 ± 0.191.60

±1.15 0.8

±0.1

97.76 ± 1.15 0.9 ± 0.1107.38 ± 1.15 1.0 ± 0.1126.63 ± 1.15 1.3 ± 0.1141.64 ± 1.15 1.5 ± 0.1148.18 ± 1.15 1.7 ± 0.1

Tabla 15: Valores para la Curva de Vacío Descendente V o vs I exc

V 0 (V) I exc (A)77.36 ± 1.15 0.6 ± 0.191.60 ± 1.15 0.8 ± 0.1

101.99 ± 1.15 0.9 ± 0.1112.39 ± 1.15 1.0 ± 0.1134.33 ± 1.15 1.3 ± 0.1142.41 ± 1.15 1.5 ± 0.1148.18

±1.15 1.7

±0.1

Con la Tabla 14 y Tabla 15 se construyo la Figura 4:

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Figura 4: Curva de Vacío V o vs I exc

La Ecuaciones que describe la curvas en la Figura 4:

Curva Ascendente

V asc = −13,843∗ I exc 2+98,679∗ I exc +22,048 (4.4)

Curva Descendente

V des = −34,418∗ I exc 2+146,67∗ I exc −0,5586 (4.5)

Curva Promedio

Esta es el promedio entre la curva ascendente y la curva descendente:

V prom = −24,13∗ I exc 2+122,67 ∗ I exc +10,745 (4.6)

La cual se obtuvo de aplicar la siguiente formula:

V prom =V asc +V des

2 (4.7)

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5 CURVA DE CORTOCIRCUITO

5. CURVA DE CORTOCIRCUITO

5.1. Objetivo Especifico

Determinar la curva de cortocircuito de la máquina sincrónica.

5.2. Procedimientos

Se determina a partir del ensayo en cortocircuito a velocidad nominal N nom, constante.Se traza a partir de mediciones, con la máquina sincrónica en funcionamiento como alternador

con excitación independiente, accionada por un motor auxiliar (Primo-Motor); y con terminalesdel inducido en corto circuito hecho en estrella. Se toman los valores de corrientes de excitación I exc e inducido I a con un punto máximo cercano al valor nominal. Se tomarán mediciones a 100%,75%, 50% y 25 % de la corrientes nominal de armadura.

Como Primo-Motor del alternador, se utilizará la máquina de corriente continua empleada enel ensayo en vacío, siguiendo el mismo procedimiento de arranque descrito.


El correcto sentido de rotación debe ser establecido antes de iniciar este ensayo.

Velocidad nominal y constante.

Máquina sincrónica en funcionamiento como alternador con excitación independiente, ac-cionada por un motor auxiliar(Primo-Motor).

Terminales del inducido con conexión en estrella y en cortocircuito.

Iniciar con corriente de excitación nula.

Se incrementa la corriente hasta la nominal.

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5.4 Diagrama Circuital 5 CURVA DE CORTOCIRCUITO

5.4. Diagrama Circuital

0A-0.3A

0A-1A

0A-1A

0A-1A

K=10

K=10

K=10

Máquina

Sincrónica MOTOR

DC

R e ó s t a t o

1 0 0 0

F1 F2

A

VDCGrupo 4

0-130V

A

TC

A

TC

A

TC

Figura 5: Diagrama circuital para la curva de cortocircuito

5.5. Diagrama de Conexiones

Amperímetro DC0A-0.3A

A

Amperímetro DC0A-6A

A

A1 A2

S1 S2

F1 F2

Terminales de lamáquina DC

Eje

CA208 120V TRIF

NEUTRO

C.A.120V

G R U P O 2

0 . . 1 4 0 V . 5 2 A . C C


GRUPO60W CC115.230V.

BANCO5

--

-

1 2 3


Protección DC

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

F2

BE

F1

Reóstato 1000 Ω

Reóstato 100 Ω

Protección DC Protección DC

L2 F1 L 1 A1

Transformador decorriente

TC

AmperímetroAC0A-1A

0A-1A

0A-1A

ATransformador decorriente

TC

AmperímetroAC

A

Transformador

decorriente

TC

AmperímetroAC

A

Terminales de lamáquina sincrónica

Figura 6: Diagrama de conexiones para la curva de cortocircuito

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5.6 Resultados 5 CURVA DE CORTOCIRCUITO

5.6. Resultados

Tabla 16: Mediciones para la curva de cortocircuito

% I nom (A) I exc (A) I 1 (A) I 2 (A) I 3 (A)

100 % 12.500 1.9 ± 0.1 12.75 ± 0.25 12.5 ± 0.25 12.5 ± 0.2575% 9.375 1.3 ± 0.1 9.25 ± 0.25 9.00 ± 0.25 9.00 ± 0.2550% 6.250 0.9 ± 0.1 6.50 ± 0.25 6.25 ± 0.25 6.25 ± 0.2525% 3.125 0.5 ± 0.1 4.5 ± 0.25 4.5 ± 0.25 4.5 ± 0.25

Tabla 17: Valores para la curva de cortocircuito

I exc (A) I a (A)

1.9 ± 0.1 12.58 ± 0.251.3 ± 0.1 9.25 ± 0.250.9 ± 0.1 6.5 ± 0.250.5 ± 0.1 4.5 ± 0.25


Con la Tabla 16 se obtiene el promedio de la corriente de la tres fases con la Ecuación 5.1 yEcuación 5.2, esto valores están en la Tabla 17.

I a = I 1+ I 2+ I 3

3 (5.1)

∆ I a =∆ I 1+∆ I 2+∆ I 3

3 (5.2)

Con la Tabla 17 se construyo la Figura 7:

15


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5.8 Análisis de Resultados 5 CURVA DE CORTOCIRCUITO

Figura 7: Curva de Cortocircuito I a = f ( I exc)

La ecuación que describe la curva de cortocircuito:

I cc = 5,8801 ∗ I exc +1,3629 (5.3)

5.8. Análisis de Resultados

Se puede observar que a pequeños cambios de corriente de la excitacion la corriente de ar-madura aumenta muy rapidamente esto se debe a que los terminales de la maquina se encuentranen cortocircuito. Tambien se observa que el aumento es propocional debido a que se aproximobastante bien a una recta.

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6 FUNCIONAMIENTO COMO GENERADOR

Parte II

CARACTERÍSTICAS EXTERNAS

6. FUNCIONAMIENTO COMO GENERADOR6.1. Objetivos

Determinar las curvas características de la maquina sincrónica funcionando como generador.

6.2. Procedimientos

6.2.1. Curva de carga

Esta curva representa la tensión de los bornes en función de la variación de la corriente decarga, cuando se mantiene constante la corriente de excitación y la velocidad.

Para construir esta curva de carga hay que fijar tanto la corriente de excitación como la ve-locidad de giro de la máquina y con una carga en los bornes de interés, se medirá como cambialos diferentes valores tanto de corriente como tensión en los bornes partiendo de una corriente dearmadura igual a cero hasta su nominal.

V = f ( I a) I exc ,cos(Φ), N = ctte

6.2.2. Curva de regulación

Esta curva muestra la variación de la corriente de excitación en función de la corriente dearmadura, a fin de mantener constante la tensión en los bornes de la máquina.

Para construir esta curva de regulación hay que mantener la tensión en los bornes de interésconstante como también la velocidad de giro de la máquina con el fin de variar la carga, claro estácambia la corriente de armadura produciendo que la tensión disminuya en los bornes de la cargacon una corriente de excitación a un valor que se ajustara para aumentar la tensión en la carga a sunominal y repetir el proceso.

I exc = f ( I a) V ,cos(Φ), N = ctte

6.3. Condiciones de ensayo

Se realizó la configuración de la máquina sincrónica como generador con excitación inde-pendiente, accionada por el motor DC (primo-motor).

En los terminales del estator se conecta la carga a estudiar.

La tensión máxima máquina sincrónica V nom = 208V.

Corriente estatórica máxima de la máquina sincrónica I anom = 12,5A.

Corriente de campo máxima de la máquina sincrónica 2.95A.

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6.4 Diagrama Circuital 6 FUNCIONAMIENTO COMO GENERADOR

Velocidad de giro de la máquina 1200 rpm.

6.4. Diagrama Circuital

0A-1A

K=10

K=10

K=10

0A-6A

0V-300V 0V-300V

0V-300V

0A-1A

Máquina

Sincrónica MOTOR

DC

R e ó s t a t o

1 0 0

F1 F2

A

VDCGrupo 4

0-130V

A

TC

A

TC

A

TC

V

V

V Carga

Trifásica

inductiva/

resistiva

Figura 8: Diagrama circuital para la características externas como generador

6.5. Diagrama de Conexiones

AmperímetroDC0A-6A

A

AmperímetroDC0A-6A

A

A1 A2

S1 S2

F1 F2

Terminales delamáquina DC

Eje

CA208120V TRIF

NEUTRO

C.A.120V

G R U P O 2

0 . . 1 4 0 V . 5 2 A . C C

GRUPO4 EXC0..130V.CC

GRUPO60W CC115.230V.

BANCO5

--

-

1 2 3


Protección DC

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

F2

BE

F1

Reóstato 100 Ω

Reóstato 100 Ω

Protección DC Protección DC

L2 F 1 L1 A 1


TC

AmperímetroAC0A-1A

0A-1A

0A-1A

ATransformador decorriente

TC

AmperímetroAC

VoltímetroAC0V-300V

A


TC

AmperímetroAC

A

V

ProtecciónAC

Carga

Terminales de lamáquina sincrónica

Figura 9: Diagrama de conexiones para la características externas como generador

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6.6 Resultados 6 FUNCIONAMIENTO COMO GENERADOR

6.6. Resultados

6.6.1. cos(ϕ) = 1

Curva de Regulación de corriente I a = f ( I exc)

Tabla 18: Mediciones para la curva de regulación de corriente a V=208V

I exc (A) I a (A)

1.2 ± 0.1 0 ± 0.251.1 ± 0.1 3.25 ± 0.251.1 ± 0.1 3.5 ± 0.250.9 ± 0.1 8.25 ± 0.250.8 ± 0.1 12.5 ± 0.25

Figura 10: Curva de regulación de corriente I a = f ( I exc)

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Curva de carga V = f ( I a)

Tabla 19: Mediciones para la curva de carga a V a = 208V

V L−

L (V) V f (V) I a (A)

208 ± 2 120.0889 ± 1.15 0 ± 0.25206 ± 2 118.9342 ± 1.15 2 ± 0.25204 ± 2 117.7794 ± 1.15 3.5 ± 0.25200 ± 2 115.4701 ± 1.15 7.25 ± 0.25190 ± 2 109.6966 ± 1.15 14.5 ± 0.25

Figura 11: Curva de carga V = f ( I a)

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6.6.2. cos(ϕ) = 0

Curva de Regulación de tensión V a = f ( I exc)

Tabla 20: Mediciones para la curva de regulación de tensión a I a = 2A

V L− L (V) V f (V) I exc (A)

94 ± 2 54.2709 ± 1.15 1.1 ± 0.1128 ± 2 73.9001 ± 1.15 1.3 ± 0.1160 ± 2 92.3760 ± 1.15 1.6 ± 0.1190 ± 2 109.6965 ± 1.15 1.8 ± 0.1204 ± 2 117.7795 ± 1.15 1.9 ± 0.1208 ± 2 120.0889 ± 1.15 2.0 ± 0.1

Figura 12: Curva de regulación de tensión V a = f ( I exc )

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6.7 Análisis de Resultado 7 PREDETERMINACIONES

6.7. Análisis de Resultado

En la curva de carga se puede observar que al aumentar la carga la tensión disminuye debido aque se le exigue mayor corriente al estator. En la curva de regulación de corriente se puede observarcomo varía la corriente de salida para diferentes valores de carga a medida que aumentaba lacorriente de excitación I

exc, manteniendo relativamente constante y baja la diferencia entre dichos

valores de I exc , por lo que se aprecia el comportamiento lineal de la carga. En la curva de regulacióndde tensión se puede observa que al aumentar la corriente de excitacion la tensión de armaduraaumenta. resistiva.

7. PREDETERMINACIONES

7.1. MÉTODO DE BEHN-ESCHEMBURG

Determinar el valor de la inductancia de Behn-Eschemburg para el punto nominal.Se consideran dos hipótesis:

La maquina es de polos lisos.

El circuito magnético de la maquina no está saturado.

Para determinar la reactancia Lw se necesita dos características internas:

Curva de vacío.(Figura 4)

Curva de cortocircuito a tensión reducía.(Figura 7)

Estas curvas se muestran juntas en la Figura 13. Con la Figura 13, sus ecuaciones determina-das anteriormente y la ecuación Ecuación 7.1, se determinar el valor de la inductancia de Behn-Eschemburg en el punto de corriente nominal.

PB =

R2e + ( Lw)2 ∗PA (7.1)

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7.2 MÉTODO DE POTIER 7 PREDETERMINACIONES

Figura 13: Curva de Cortocircuito y Curva de Vacío

Con la curva de vacío se determina PB y con la curva de cortocircuito se determina PA.Como resultado:

PA=162.6302V

PB=18.7092A

Re=0.56A

Conociendo Ra, se deduce Lw.

Lw =

PB2

PA2 − Re2 = 8,6745Ω (7.2)

Lwhenrio = Lw

2∗π∗ f = 23,0097mH (7.3)

7.2. MÉTODO DE POTIER

Se consideran dos hipótesis:

La maquina es de polos lisos.

El circuito magnético de la maquina está o no saturado.

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Se necesita determinar los coeficiente α y γ .Para obtener estos valores hacen falta tres características:

Curva en vacío.

Curva en corto circuito.

Curva (o un punto) de Tensión vs corriente de excitación @ cos(Φ) = 0 y I a=cte.

Todas para una velocidad N constante correspondiente a la nominal.

La curva en vacío E o = f ( I exc ) permite conocer a E r en función de I ex,r .

El ensayo a cos(Φ) = 0 permite obtener puntos de funcionamiento donde las ecuaciones faso-riales se pueden aproximar a ecuaciones algebraicas. En caso de que se tome un solo punto de estacurva, este deberá ser aquel correspondiente al valor de la I exc tal que la máquina se encuentre a

plena carga; I

a ≈ nominal.Conociendo la curva V = f ( I exc) con I a = I a,nom y cos(Φ) = 0, o por lo menos un punto P,con I a = I a,nom, cos(Φ) = 0 (en adelanto o atraso) y la curva en corto circuito I a = f ( I exc), quepermite obtener el punto P’ se determina los coeficientes de Potier α y γω de la manera siguientey conforme a las gráficas de la Figura 18 de la guía del laboratorio, tal que:

Sobre la curva I a = f ( I exc) se determina el valor de I exc tal que I − a,cc = I a,nom (valor decorriente constante a la cual se midió V = f ( I exc)). Ello determina el punto P’.

Se traslada sobre una paralela al eje de las abscisas por P, el segmento de recta M’P’, obte-niéndose así el segmento MP.

Por el punto M, se traza una paralela al segmento M’P’ o (recta equivalente a la curva envacío no saturada OB’ mostrada en la Figura 13 de la guía del laboratorio). De esta manerase obtiene sobre la curva E o = f ( I − exc) el punto Po.

Conociendo Po, su proyección sobre la recta MP determina a Po H = γω I a y PH = α I a

El valor de corriente de armadura constante al cual se midió la curva V = f ( I exc) es 4A y con laEcuación 5.3 de la curva de CC, despejando la corriente de excitación se obtiene que el punto P:

P(0,4485 , 0)

Para hallar el punto M , se usa la Ecuación 8.4 de la curva de vacío, la cual se iguala a 0 ydespejando la corriente de excitacion se obtiene:

M (−0,08613 , 0)

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Figura 14: Método de Potier. Curva de vacío y regulación de tensión

Para obtener el punto P, se utiliza la curva de regulación de tensión y la curva I

a = f

( I

exc ),dando com resultadoP(1,5793 , 93,6398)

Para obtener el punto M se resta al eje de la abscisa la distancia entre M P,

M (1,5793− (0,4485+0,0861) , 93,6398) ⇒ M(1.0447 , 93.6398)

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Figura 15: Zona lineal de la curva de vacío y recta paralela por M

Para obtener el punto Po se modela la zona lineal la cual es la recta equivalente a la curva envacío no saturada, se traza una parela a esta recta que pase por el punto M y la intersección de larecta y la curva de vacío es el punto Po, conociendo Po su proyección sobre la recta MP determinaa

Po H = γω I a

yPH = α I a

.

Po(1,3145 , 130,3029) y H (1,3145 , 93,6398)

γω =Po H

I a=

130,3029−93,63984

= 9,1658 (7.4)

α =PH

I a=

1,5793−1,31454

= 0,0662 (7.5)

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8 PREDETERMINACIONES EN FUNCIONAMIENTO COMO GENERADOR

8. Predeterminaciones en Funcionamiento como Generador

8.1. Benh-Eschemburg

La ecuación representativa de la máquina sincrónica vienen a ser:

V = E o − Ra ∗ I a − Lw∗ I a (8.1)

Usando la ecuación de la curva de vacío y la de regulación de tensión en la ecuación anteriorse obtiene:

V =−24,13∗0,1929∗ ( I a+4,1889)2+122,67∗0,1929∗( I a+4,1889)+10,745−0,56∗ I a−8,6745∗ I a(8.2)

8.2. Potier

La ecuación representativa de la máquina sincrónica vienen a ser:

V = E o − Ra ∗ I a − Lw∗ I a (8.3)

Usando la ecuación de la curva de vacío y la de regulación de tensión en la ecuación anteriorse obtiene:

V =−24,13∗0,1929∗ ( I a+4,1889)2+122,67∗0,1929∗( I a+4,1889)+10,745−0,56∗ I a−9,1658∗ I a(8.4)

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Parte III

ANEXO

Figura 17: Placa de Maquina Sincrónica

informe 3 lab-maqu

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