Características de vacío y cortocircuito de la Máquina Sincrónica.

8/13/2019 Caractersticas de vaco y cortocircuito de la Mquina Sincrnica.

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OBJETIVO:

Determinar las caractersticas de vaco y cortocircuito de una MquinaSincrnica.

PREPARACIN PREVIA. Cmo se obtiene la caracterstica de cortocircuito de una mquina

sincrnica?. Qu utilidad tiene?

Para obtener la caracterstica de cortocircuito se realian los si!uientes"asos#

$.% Se debe &acer !irar el !enerador &asta que lle!ue a velocidad nominal.'.% (a corriente de cam"o )e*citacin+ rotor, se &ace cero )-/0,.1.% Se cortocircuitan los terminales del inducido )estator, y se colocan

am"ermetros como se muestra en la i!ura $.

2.% Se aumenta !radualmente la corriente de e*citacin &asta que la corrientedel inducido )-a, alcance su valor nominal. De esta manera se "odrnobtener los valores que relacionan la intensidad del estator en cortocircuitocon la intensidad de e*citacin del rotor3 y con los cuales se "odr realiaruna !rica denominada Caracterstica de cortocircuito. )i!ura ' ,

4l cortocircuitar los terminales del rotor3 la 56M !enerada neta estim"ulsando una -cc3 que es limitada e*clusivamente "or la im"edanciasincrnica de la mquina.


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Por tanto la utilidad que tiene es obtener 7unto con las caractersticas devaco3 la

im"edancia sincrnica#

ccIoE

s

Z =

Cmo se obtiene la caracterstica de vaco una mquina sincrnica?. Quutilidad tiene?

6n una mquina sincrnica3 la caracterstica de vaco es una curva quee*"resa la

tensin en bornes del inducido en circuito abierto en uncin del cam"o dee*citacin3 cuando una mquina !ira a velocidad de sincronismo. Paraobtener estas caractersticas se si!uen los si!uientes "asos#

$. Se debe &acer !irar el !enerador &asta que lle!ue a velocidad nominal3 se

desconectan todas la s car!as de los terminales y la corriente de e*citacinse &ace cero'. (a corriente de e*citacin se aumenta "aulatinamente3 "aso a "aso3 y se

mide en cada "aso el volta7e en los terminales durante toda la o"eracin.De esta manera es "osible construir una !rica de 6o vs -3 la cual esllamada Caracterstica de vaco. )i!ura 1 ,

Con esta !rica es "osible encontrar el volta7e interno !enerado de lamquina "ara

cualquier corriente de e*citacin. 8bserve en la !rica3 que al comieno dela curva escasi "erectamente lineal3 &asta que se evidencia al!una saturacin en lasaltas corrientes de e*citacin. 6l &ierro 9no saturado: en el arman de lamquina sincrnica tiene una reluctancia muc&o menor que la reluctancia

del entre&ierro de aire3 as que al comieno3 casi toda la uerama!netomotri )5MM, atraviesa el entre&ierro de aire y el aumento del lu7oes lineal. Cuando el entre&ierro se satura3 la reluctancia de este crece y ellu7o se incrementa muy lentamente. Por tanto la utilidad que tiene esobtener 7unto con las caractersticas de cortocircuito la im"edanciasincrnica#

aI

oEsZ =


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Deina#$. ;eactancia sincrnica saturada

6s la reactancia que se obtiene en la mquina "or corrientes dee*citacin )-, considerablemente !randes3 en las cuales el volta7e interno!enerado 6o"roveniente de las caractersticas de vaco est saturado.

'. ;eactancia sincrnica no saturada.6s la reactancia que se obtiene de la mquina con valores de corrientes

de e*citacin )-, las cuales !eneran tensiones volta7e interno !enerado 6 o"roveniente de las caractersticas de vaco sin "asar "or el "unto desaturacin.

(as dos reactancias no se "ueden obtener de las caractersticas devaco y cortocircuito3 ya que este mtodo es e*acto slo &asta el "unto desaturacin. Por tanto se "uede obtener solamente la reactancia sincrnicano saturada3 y "ara esto se si!uen los "asos si!uientes#

%4 "artir de una corriente de e*citacin encontrar el volta7e interno!enerado !enerado 6o "roveniente de las caractersticas de vaco.- Con la misma corriente de e*citacin se obtiene la corriente en

cortocircuito )-cc, a "artir de las caractersticas de cortocircuito.- 6ncontrar > ;a, "or lo tanto se "uede des"reciar ;a3quedando >s sy


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'. ;elacin de cortocircuito.6s la relacin entre la corriente de e*citacin )- , requerida "ara el volta7enominal de circuito y la corriente de e*citacin )-, requerida "ara la corrientenominal del inducido en cortocircuito.

Cmo se construye y que utilidad tiene el trin!ulo de Potier?6ste es un mtodo que "ermite determinar 6o )tensin de vaco, a

condiciones es"ecicas de car!a )actor de "otencia y re!ulacin,.(o "rimero que se debe &acer "ara la construccin del trin!ulo de

Potier es realiar el dia!rama asorial de un alternador.

)i!ura ,

6o / em !enerada en vaco.6! / em neta debida a la em neta de la mquina.

Si se considera ;a des"reciable 5! se obtiene a "artir de la sumaal!ebraica de 58 y 5;3 y el dia!rama a"ro*imado )considerando ;ades"reciable,3 6!es resultado de la suma al!ebraica de @ te -


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5MM neta e*"resada en am"erios de e*citacin estar dada "or el valor85$3 el cual induce la em neta 6!. 4 su ve restndole numricamente unacierta cantidad -


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1. Caractersticas de vaco 6o / 5)-,. )S 4bierto,.

Para la medicin de estos valores se "rocedi de la si!uiente orma#

a, Se &io !irar la maquina a su velocidad nominal.

b, Sin car!a conectada se ue aumentando la corriente de e*citacinvariando el restato de cam"o3 de aqu se tomaron las mediciones encada "aso.

c, Cuando se lle!o a la m*ima tensin se realio el "rocedimiento inverso3se comen a disminuir la corriente de e*citacin y se tomaron lasmediciones.

Valores en ascenso. 1800 R.P.M.

AscensoIf E00 0

0.' B0.2 $2'0.B $0.H '10

$ '$.' 'H0$.2 100

Valores en descenso. 1800 R.P.M.

DescensoIf E0$.2 100$.' 'H$ 'B0

0.H '10.B $0.2 $20.' H00 '.


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CURVA DE VACO

0

50

100

150

200

250

300

350

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

If

4SC6NS8

2. Caractersticas de cortocircuito -a / 5)-,.

Valores a Velocidad de 1800 R.P..

Para la medicin de estos valores se "rocedi de la si!uiente orma#

a, Se &io !irar la maquina a su velocidad nominal.

b, Se cortocircuitaron los terminales de salida "or medio de un4m"ermetro.

c, Se ue incrementando la corriente de e*citacin y se tomo nota de losvalores de -e -a3 &asta lle!ar al m*imo valor de -a.

Ia If

0 0$.2 0.'


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' 0.1'.B 0.21.' 0.1.H 0.B

CURVA DE COR!OCIRCUI!O " Ia Vs If #

0

03$

03'

031

032

03?

03B

03C

0 03? $ $3? ' '3? 1 13? 2

If

Ia Serie$

. Caractersticas de car!a a actor de "otencia cero.

En "rimer "unto3 que es el mismo de cortocircuito#Como el "rimer "unto es el de cortocircuito3 entonces se tomo de la tabla

anterior.

V = 0 I = 38A !" = 0 I! = 0#

En se!undo "unto cuyo valor se tomar &aciendo uso de una car!ainductiva "ura.

Para este "aso la car!a inductiva se conecto en delta ),3 se llevo a

tensin nominal3 corriente nominal y se "recedi a medir.

V $ %%0& I'$ (&)A& f* $ 0& If $ 1&+

B. 4 "artir de los ensayos realiados3 determine la uera ma!netomotri de lareaccin de armadura y la reactancia de dis"ersin. Para ello deberconstruir el trin!ulo de Potier.

, $ A-- $ 1&+ A / 0& A $ 0&8 A de ecitaci2n

(a reactancia de dis"ersin


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@4O @FG - / )'22G1%''0G1, G 13 / 1.

. Car!ue la maquina a condiciones nominales3 con una car!a de actor de"otencia i!ual a 0.H inductivo. Iome nota de las variables involucradas.

La carga inductiva se conecto en delta ().

V$%V& I $ %A& '" R.P.M. I ' %A&''0 13 0.H $H00 $.''

H. ;emueva la car!a sin realiar nin!n otro a7uste que no sea el de mantenerla velocidad constante. Iome nota de la tensin en vaco. Calcule lare!ulacin e*"erimentalmente a "artir de este ensayo.

Se mantuvo la velocidad en $H00 ;PM3 variando la tensin de armaduradel motor3 obtenindose una tensin de vaco de#

@8/ 'H' @

Por tanto la re!ulacin de tensin es#

%; / ))'H' O ''0, G ''0, $00 / 'H.$H %

. Partiendo que usted conoce el trin!ulo de Potier de esta mquina3 as comosu curva de ma!netiacin y corto circuito3 determine la re!ulacin y lae*citacin necesaria "ara alimentar una car!a con las caractersticas indicadasen .

Del dia!rama asorial tenemos#

EG = Vn0 + Ra * In -36.87 + XL90 * In -36.87

EG = 220/30 + 3.01 -36.87 + 13.8253.13

EG = 138.01*33.84 V ! " EG= 239.04 V !


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Del trin!ulo de Potier3 con la caracterstica de vaco#

6o )@,

6! 4

@ / 5)-,@t C - / Cte

8 F " / 0

4 5;

8 F C 5o 5$ - )4,

) 5i!ura H ,

ier / 0.H 4

5o / 5r A 5a ieo / ier A iea

Del dia!rama asorial de la i!ura .

ieo / )ier 'A iea 'A ' ier iea sen )A, ,

ieo / $.' 4

Del trin!ulo de Potier con la caracterstica de vaco#

6o / 'H. @

%; / )'H. O ''0, G ''0 $00 / '. %


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$0. Calcular la re!ulacin "artiendo de que usted conoce la im"edanciasincrnica.

>S/ 6o G - cc / )$ G1,G 1.H / '.B' "ara una - de 0.B 4

6o / >s 1 1.$1R A ''00R

6o / 'H'.2$

%; / )'H'.2$ O ''0, G ''0 $00 / 'H.1B %

$$. Com"are los mtodos de Potier y la im"edancia sincrnica con losresultados obtenidos#

6l mtodo de Potier dio como resultado un valor que casi coincida con elobtenido e*"erimentalmente en el laboratorio3 y el mtodo de la im"edanciasincrnica que debi &aber dado un resultado mas ale7ado del obtenido enla "rctica se a"ro*imo bastante al valor real.

PRO3EA4 5 !AREA

$. Irace la curva de vaco y la caracterstica de cortocircuito en el mismo!raico3 con - como e7e comn.

$

1.H

0.B


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'. Para cada valor de - 3 se obtienen de la !raica anterior los valores de#

6o / $ )@, y de -cc / 1.H )4, lue!o la reactancia Sincrnica queda#

>s / 6o G -cc / $ G 1.H / $.1$B ) ,

Pero como# >s 2 / ;a 2 A


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An6lisis de resultados

(a resistencia en cd de una de las ases del alternador es "eque=a tal comose es"eraba.

6n la caracterstica de vaco "udimos com"robar que al disminuir lacorriente de e*citacin3 des"us de &aber lle!ado a la m*ima "ermitida3 losvalores de la tensin eran mayores a los que se obtuvieron cuando seaumentaba i. 6ste enmeno se debe a la &istresis )saturacin, de lamquina.

6n la caracterstica de car!a a "/0 ue dicil la obtencin del "unto )@n3 -n,La que la car!a no era lo suicientemente variable.

CO'C3U4I7'

Se determinaron las caractersticas de vaco y de cortocircuito y la re!ulaciny la re!ulacin de tensin de la mquina sincrnica del laboratorio.

(a im"ortancia de esos ensayos es que nos "ermiten conocer los"armetros ms im"ortantes de dic&a maquina tales como# resistencia en cdde las ases3 reactancia sincrnica3 relacin entre tensin inducida y corrientede e*citacin3 etc. Conociendo las caractersticas "rinci"ales de la mquina nosacilita clculos relativos de la misma.

(a com"aracin de los resultados obtenidos con el mtodo de "otier uesastiactoria ya que no diieren de muc&o.

I3IORA,A.

CT4PM4N3 Ste"&en U# Maquinas 6lctricas3 Mc%JraV Till3 Se!unda6dicin en 6s"a=ol.

(4L43 Nelson# (a Maquina Sincrnica Irisica un 6noque Conce"tual.De"artamento de Publicaciones de la 5acultad de -n!eniera de laEniversidad de Carabobo3 $B.

;8D;WJE6>3 5rancisco y 4;I64J43 Na"olen# Jua terica dellaboratorio de maquinas '. De"artamento de Publicaciones de la5acultad de -n!eniera de la Eniversidad de Carabobo3 $.

M8;43 Pedro# Maquinas 6lctricas y Iransormadores. 5acultad de -n!eniera de la universidad de (os 4ndes.

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