CARACTERISTICATICA EXTERNA DE LA MAQUINA SINCRONICA

ELT-ETN F.N.I

LABORATORIO # 5

CARACTERISTICATICA EXTERNA

DE LA MAQUINA SINCRONICA

1. OBJETIVOS.

Tomar conocimiento del funcionamiento en carga de una maquina sincronica. Conocer el diagrama fasorial. Evaluar y determinar la regulación de tensión. Comportamiento de la maquina sincrónica en función a variaciones de la carga.

2. FUNDAMENTO TEORICO.

2.1. Funcionamiento en carga y reaccion de inducido.-

Una vez puesto en funcionamiento un alternador sincrono en vacio, con unadeterminada corriente de excitación, posteriormente se requiere se alimenta a unacarga a su voltaje y frecuencia nominal, se debe realizar un ajuste en la corriente decampo para cada variación en la condición de carga en las terminales del generador.Para que entre la carga, en principia se cierra el circuito del inducido, conectando unaimpedancia de carga a sus terminales, se obtiene una tension V en bornes de lamaquina sincr6nica inferior al valor que presentaba en vacioEo.

La reducción en la tensión de salida del generador es debida a la aparición de unacorriente en el inducido que provoca una caída de tensi6n en este circuito a la par queproduce una f.m.m. que reacciona con la del inductor modificando el flujo delentre hierro de la maquina. La caída de tensi6n en el circuito del inducido se debe a laImpedancia que presentan los arrollamientos de este devanado.La composici6n de las f.m.m.s., del inductor y del inducido, se analiza según sea lacarga resistiva, inductiva 0 capacitiva.Si la carga es resistiva, el factor de potencia es la unidad, y si se prescinde de laimpedancia del inducido se podrá considerar que el desfase entre 1a f.e.m. y la corriente es q; = O.Cuando la carga es inductiva, el desfase entre la f.e.m. y la corriente es de 90°. En estecaso, el máximo de las corrientes estará desplazado en el espacio respecto del máximo de las f.e.m.s. en un ángulo de 90° en sentido contrario al del giro del rotor. Una cargainductiva produce una reaccióndesmagnetizante, que tiende a reducir la f.m.m. resultante.Cuando la carga es capacitiva, la corriente del estator alcanzara' su máximo, 90°eléctricos antes de que el polo se enfrente a 10sconductores que forman las espiras deInducido, que es el momento en que es máxima la f.e.m. En esta situación se produceun esfuerzo de la f.e.m. del inductor, 10 que significa que las cargas capacitivas ayudana la acci6n del campo de los polos provocando un efecto magnetizante sobre losmismos.

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2.2. Diagrama fasorial del alternador {resistivo}.-

EI diagrama fasorial de un alternador determina de forma grafica la relación existenteEntre la f.e.m. y la tensi6n en los diversos regimenes de funcionamiento de la maquina.En principio, para este analisis, se tiene la .siguiente representaci6n por fase del alternador sincronico:


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2.3. Regulación de tensión.-

Se define la regulación de tensión, de la siguiente manera:

Donde:

Eo= Voltaje interne generado por fase sin carga.Vn= Voltaje entre terminales por fase a carga nominal.

La regulación de tensión expresa el cambio en la tensión de bornes del generador de vacio a plena carga para una determinada excitación en los polos.

La curva que representa la tensión en bornes del alternador en función de la corriente de la carga se denomina característica exterior. En el siguiente grafico se representanlas curvas, que corresponden, respectivamente; a factores de potencia resistiva,inductiva y capacitiva.


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En la operaci6n del alternador, el comportamiento a analizar será:

• Voltaje terminal Vs corriente de carga.• Corriente de excitaci6n Vs corriente de carga,La representación grafica, es como sigue:

3. MATERIALES Y EQUIPOS PARA LABORATORIO.

Una maquina motriz.

Una dinamo con autoexcitación compuesto acumulativa, que tiene las

siguientes características:


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o Tensión nominal : V n=230(V )

o Corriente nominal: I n=19.6(A)

o Velocidad nominal: ωn=1430 (rpm)

o Potencia nominal: Pn=4.5 (kw)

Dos motores de corriente continua, con las siguientes características:

o Tensión nominal : V n=220(V )

o Corriente nominal: I n=31.5(A)


o Potencia nominal: Pn=5.7 (kw)

Dos generadores síncronos (alternador), que tienen las siguientes

características:

o Tensión nominal : V n=220380

(V )

o Corriente nominal: I n=9.6 (A )


o Frecuencia nominal: f=50 (Hz)

o Potencia nominal: Sn=6.3 (KVA)


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Instrumentos de medición: voltímetros, amperímetros.

Un tacómetro.

Un secuenciometro.

Interruptores termomagneticos.

Frecuencímetros.

Dos maletines de medición (con amperímetros, voltímetros, vatímetros).

Cables para conexión.


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4. MONTAJE (CIRCUITO DE CONEXIONES).


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5. PROCEDIMIENTO.

Realizar el circuito de laboratorio, como se indica en el punto 4. Hacer funcionar el conjunto maquina motriz-dinamo; para tener tensión continua,

la que será necesaria para el funcionamiento de la maquina motriz del alternador (que es un motor de corriente continua).

Preparar la carga, según se indica en el circuito (punto 4), con el interruptor de carga abierto.

Posterior ala misma, se pone en funcionamiento al conjunto maquina motriz del alternador-alternador trifásico, hasta alcanzar velocidad nominal (en vacío),la que determina la frecuencia con la que opera el alternador.

Con el cuidado respectivo, cerrar el interruptor de carga, tomando en cuenta el valor de las relaciones, comenzar a tomar las lecturas correspondientes.

Variar la carga, lo que variara la corriente de carga, registrar todas las lecturas. Proceder a corregir el voltaje terminal, procediendo a corregir la corriente de

campo, de forma que a plena carga el alternador entregue voltaje nominal, registrar las lecturas.

Reducir sucesivamente la corriente de armadura, registrara las lecturas correspondientes.

Cabe mencionar que durante todo el proceso, debe mantenerse la velocidad nominal constante.


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6. REGISTRO DE DATOS.

N° w If [A] I [A] V [v] P [W] Q [Var] Cos (φ)


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[r.p.m.]

1 1500 2,09 0 380 0 0 02 1500 2,06 0,79 378 560 560 1,082700933 1500 2,04 1,71 376,9 1120 1120 1,003310024 1500 2,04 2,58 375,1 1680 1680 1,002263435 1500 2,03 3,38 373,6 2160 2160 0,987573796 1500 2,2 3,39 380 2240 2240 1,003931537 1500 2,2 2,59 382,2 1680 1680 0,979846878 1500 2,2 1,74 384 1200 1200 1,036907819 1500 2,19 0,78 385,9 560 560 1,0741329

10 1500 2,19 0 387 0 0 0

7. GRAFICOS Y CURVA CARACTERISTICA.

Grafico N° 1

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4365

370

375

380

385

390Voltaje terminal Vs. Corriente de carga

Series2

Series4

I [A]

V [v

]

Grafico N° 2


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0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 41.9

1.95

2

2.05

2.1

2.15

2.2

2.25

Corriente de exitacion Vs

Corriente de caraga

Series2

Series4

I [A]

If [A

]

8. ANÁLISIS Y RESULTADOS.-En la presente práctica podemos concluir lo siguiente:Se pudo ver el funcionamiento del generador síncrono. Pues fue difícil regular la corriente de campo y la tensión terminal con carga.

La regulación es muy pequeña para una maquina sincrónica.

RREGULACION=¿0.781 %

Tcarga = 50°

9. BIBLIOGRAFÍA.-

Máquinas eléctricas, M. Kostenko y L. Piotrovsky, Pág. 234 - 236 (Editorial: Montaner y Simón S.A., España -1968)

Máquinas eléctricas, Fitzgerald, Kingsley, Kusko, Pág. 270 - 272 (Editorial: Hispano Europea, España)


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