L4 Carga resistiva

8/18/2019 L4 Carga resistiva

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Características del alternador en carga resistiva Zepita Pacheco Beymar Mirco

Características del alternador en carga resistiva

1. Objetivos

− Conocer el comportamiento del voltaje terminal del alternador en función de la variación de la corriente de

carga y la naturaleza de ésta.

− Mostrar como la reacción de armadura incrementa o disminuye la f.e.m. o flujo resultante en el entrehierrode la máquina.

− Demostrar que en función a la naturaleza de la corriente de carga la regulación de tensión en losalternadores puede ser positivo, negativo o cero.

− Determinar la caracterstica e!terna del alternador para cargas resistivas

− "allar la regulación de tensión

2. Fundamento teórico

Regulación en Alternadores Síncronos

Cuando un alternador sncrono está en operación, se de#en satisfacer ciertas condiciones$

− %l alternador de#e estar conectado a un motor primario y llevarse a su velocidad sncrona para que sepueda entregar la frecuencia de c.a. apropiada. &ste es de ordinario un requisito e!acto, más queapro!imado.

− %l alternador de#e sincronizarse en forma correcta antes de que sea puesto en paralelo con otrosalternadores cualesquiera en la lnea. 'os dos primeros puntos se simplifican en la situación relativamentepoco frecuente donde un alternador tra#aja por s mismo en vez de hacerlo en paralelo con otros.

− %l voltaje que entregará el alternador se de#e fijar en forma correcta ajustando la corriente c.c. e!citacióndel campo giratorio. %sta e!citación de#e ser corriente directa para poder producir un flujo de campomagnético constante.

Cuando no hay una carga eléctrica so#re el alternador, su voltaje generado por fase % gp y su voltaje entreterminales por fase (f son el mismo. %l uso de % para un voltaje interno y ( para el e!terno es de carácter general. Como en el caso de un generador de c.c., el voltaje entre terminales se reduce por la cada de )* através de la resistencia del devanado. %ste efecto es similar pero no idéntico a la situación de c.c, porque laresistencia de los devanados a la c.c. no cuenta para toda )s cada de voltaje, como se e!plica más adelante.

%l voltaje entre terminales tam#ién se afecta por la reactancia inductiva del devanado de h armadura. 'osefectos de reactancia y resistencia se com#inan como fasores. Como en cualquier situación de c.a., la cada

de voltaje reactiva está desfasada + grados eléctricos respecto a la cada de resistencia.

'a reacción de la armadura tam#ién afecta el voltaje entre terminales, ya que es el resultado de las ampere-vueltas del estator que actan a través del campo principal. %ste efecto es más complejo que el de unaarmadura de c.c., porque la reacción incrementa la inductancia aparente del devanado/ juntos, los dosefectos pueden ser #astante grandes. 'a reacción de la armadura tiene un efecto varia#le puesto que, deacuerdo con el factor de potencia de corsa, puede desmagnetizar el campo o aumentar la magnetización delmismo.

Como consecuencia, la regulación de voltaje de un alternador es al mismo tiempo varia#le y grande. %lmismo alternador puede mostrar una cada considera#le de voltaje o una elevación significativa, de acuerdocon el factor de potencia de su carga. "asta ahora no e!iste una cone!ión interna autorreguladora dealternador sncrono. %n la situación comn, el voltaje se controla mediante cir cuitos reguladores e!ternos que

hacen variar la corriente de devanado del campo giratorio para entregar un voltaje constante a la carga.

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Desempeño representativo de los alternadores

Figura 1. Regulación de voltaje de un alternador

'a 1igura 0 muestra la regulación de voltaje de un alternador para factores de potencia de la cargarepresentativos con la misma corriente de e!citación de campo y la 1igura 2 muestra este alternador confactores de potencia diferentes, pero con el voltaje en vaco ajustado a diferentes valores para cada factor depotencia de la carga a efecto de que coincidan los voltajes a plena carga/ la 1igura 0 muestra los resultadospara un flujo de campo constante y la 1igura 2 e!hi#e los resultados para un flujo constante con un factor depotencia de la carga particular, pero cada factor de potencia requiere su propia corriente de campo diferente.

Figura 2. Regulación de voltaje de un alternador para carga particular

Cargas de actor con potencia adelantado

Cuando el factor de potencia de la carga se adelanta, los voltajes del triángulo fasorial del devanado dearmadura cam#ian hacia el otro lado. (éase la 1igura 3 c4, donde el fasor )a*a se adelanta al fasor ( f en elángulo de factor de potencia de carga θ.

5am#ién en este caso, al di#ujar esta figura del fasor )a*a se ha trazado horizontalmente para simplificar lacomprensión trigonométrica. (f cos θ y (f sen θ se di#ujan con relación al fasor ( f en forma similar a la de la

1igura 3 #4. 6na vez más, )a*a se prolonga alineado con (f cos θ. %n esta situación la proyección de (f sen θforma parte fasor )a7s, como se muestra en la 1igura 3 c4. 8uede ser más corto que )a7s, o más largo si θ esun ángulo más grande. 'os lados del triángulo que se utilizan en una solución pitagórica de % gp son (f cos θ 9)a*a y (f sen θ - )a7s : %gp es entonces

2saf

2aaf gp 47)sen(;4*)Cos(;% −++= θθ

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%n la otra forma, esto es

47)sen(; j*)cos(% saf aaf gp −++= θθ


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%n vació la tensión en terminales de la maquina mnimamente de#e ser igual a la tensión para la cual esdiseAado o construido el alternador. Consiguiente este de#erá ser la fuerza electromotriz de ajuste inicial.

Φa

B f CCD% Ef =

f )f C% =

6na carga capacitiva conforme incrementa la corriente a#sor#ida ;corriente de carga4 ocasiona que la tensión

en terminales, se incrementa sucesivamente, conforme se incrementa la corriente de carga pero como lamaquina eléctrica de#e mantener el voltaje en terminales casi constante es innecesario que se reduzcasucesivamente la corriente de campo en razón de que la fuerza magnetomotriz de reacción, suma susamperiosFvuelta a los amperiosFvuelta del inductor.

'a descripción anterior muestra que una carga capacitiva refuerza el campo principal y contrariamente unacarga inductiva la de#ilita.

3. Materiales e!uipo.

− Máquina sncrona ;">B@ @5)'' MMG6*H/ H Br. I0+J2/ 5ype Nv 0IL PF0/ 6O23(/ )O0+, N >/ 8O PK/ 03 6Fmin.4

− 5acómetro ;">D 5>C"mpermetros %scala I- 0 >

− Ca#les de cone!ión.


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". Circuito de montaje

#. $rocedimiento

− 6na vez ejecutado el circuito de montaje se pone en operación el alternador e!citando el campo de formatal que tengamos o se tenga voltaje terminal igual a la f.e.m. inducida con el cortocircuito de carga a#ierto

@e cierra el circuito de carga de forma que circule un reducido valor de corriente en la carga. )niciándose laslecturas sucesivas de los distintos parámetros eléctricos para corriente de carga creciente

6na vez alcanza la corriente nominal se ajusta la corriente de campo ;en incremento o decremento4 segn lanaturaleza de la carga/ de forma que se tenga corriente nominal a voltaje nominal y se inicia la serie deregistro de los distintos parámetros eléctricos para corriente de carga creciente hasta lograr un valor igual acero de#iendo ser ésta el ltimo registro.

%ota& Durante el ensayo de#e mantenerse la frecuencia constante

'. Registro de datos

%o. f ()*+ ,f (-+ (+ , (-+ $ (/+ 0 (-R+ cos

1 I 2,20 3L -

2 I 2,0I 3J 2,N 0J2 I ,++

3 I 2,02 3J 3,2 2 L ,++

" I 2,L 3N 3,I 22L L ,++

# I 2,N 3N 3,L 2 + ,++

' I 2,N 3L 2,JI 0L L ,++ I 2,I 3L 3 2 L ,++

I 2,II 3L 3,3I 222 LL ,++

4 I 2,N3 3L 3,N 23+2 0 ,++

15 I 2,N3 3+3 -

I


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. 6ra*ado de curvas

0,,3L,

3L,3+3?g*e ⋅

−

=

*eg ? O 3.2 Q?R

N


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. Conclusiones

− @e ha conocido el comportamiento del voltaje ( del alternador en función de la variación de la corriente )con carga resistiva.

− @e ha conocido el comportamiento de la corriente de armadura en función de la variación de la corriente )con carga resistiva.

− 'a variación de la tensión ( del alternador se de#e a que en una carga resistiva conforme incrementa lacorriente a#sor#ida ;corriente de carga4 ocasiona que la tensión en terminales, disminuya sucesivamente,conforme se incrementa la corriente de carga pero como la maquina eléctrica de#e mantener el voltaje enterminales casi constante es innecesario que se reduzca sucesivamente la corriente de campo en razónde que la fuerza magnetomotriz de reacción, resta sus amperiosFvuelta a los amperiosFvuelta del inductor.

4. 7ibliografía

− >puntes de la clase S 'a#oratorio de Máquinas %'5 2N2 S )ng. *al Madani Docente de 'a#oratorio deMáquinas

− TMaquinas de )nducción y %nsayosU, disponi#le en$ http$FFEEE.neoelectra.comFesq.maquinascc0.htm

J
http://www.neoelectra.com/esq.maquinascc01.htmhttp://www.neoelectra.com/esq.maquinascc01.htmhttp://www.neoelectra.com/esq.maquinascc01.htm

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