MÓDULO: MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRÁCTICA MÁQUINAS SÍNCRONAS

EMILIO BONNET JEREZ

IMPEDANCIA SÍNCRONA DE UN ALTERNADOR

Es la dificultad que presenta el alternador al paso de la corriente alterna, para

determinados valores de ésta. Y se calcula relacionando la f.e.m. de vacío y la corriente de

cortocircuito, para el mismo valor de intensidad de excitación. Su valor por fase es:

Zfs = Eof/Iccf

Después de realizar el ensayo de cortocircuito y con la máquina en caliente, se puede medir

la resistencia óhmica de los devanados, por fase, Rf.

Para calcular el valor de la reactancia síncrona por fase (Xsf), sólo es necesario aplicar la

fórmula:

√

Para realizar este ensayo, es necesario dar los siguientes pasos:

1. Poner en cortocircuito las bornas del generador, y poner la corriente de excitación

en valor mínimo.

2. Hacer funcionar el alternador con excitación independiente.

3. Una vez arrancada la máquina motriz, se regula la velocidad hasta alcanzar el valor

de su frecuencia nominal.

4. Suministrar corriente de excitación, partiendo de cero, y subir su valor lentamente

y sin retroceso, valor que observamos en un amperímetro.

5. Los valores de corriente de cortocircuito Icc no deben sobrepasar 1,5 veces la

corriente nominal.

6. Tomar nota de los valores de Iex y de Icc en la tabla.

7. Con la máquina funcionando en vacío y poniendo los mismos valores de intensidad de

excitación que en cortocircuito, obtener el valor de Eo.

8. Toma nota de los valores y colócalos en la tabla.

Los valores de estos cálculos se pueden anotar en la siguiente tabla:

Iexc Icc Eo Zfs = Eof/Iccf √

Partiendo de los valores de f.e.m. de

vacío e intensidad de cortocircuito,

para un valor determinado de

intensidad de excitación, se puede

determinar la impedancia síncrona

por fase en un alternador.

Circuito equivalente de un alternador síncrono

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ACOPLAMIENTO DE UN ALTERNADOR A LA RED

Acoplamiento de un alternador a la red

Condiciones de acoplamiento:

Las centrales de producción de energía eléctrica están conectadas entre sí a través de

líneas de transporte formando una gran red a nivel nacional e internacional. Cuando sea

necesario conectar un alternador a la red se tendrían que cumplir estas condiciones para el

acoplamiento:

• Igualdad de tensiones en bornes del alternador y la línea.

• Igualdad de frecuencia.

• Igualdad de secuencia de fases.

• Que exista sincronismo entre las fases de la línea y el alternador.

Montaje:

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Realización:

Se ha de proceder del siguiente modo:

Se arranca el motor de arrastre y se regula hasta conseguir la velocidad nominal

del alternador (en nuestro caso 1500 r.p.m.).

Se regula más la velocidad hasta conseguir la igualdad de frecuencias (50 Hz).

Consiste en acoplar el alternador en el momento en que la tensión en sus bornes

está en fase con la de la línea.

Si el ajuste de frecuencia se hubiese hecho exacto, se tendría que el desfase existente en

el momento de conseguirlo se mantendrá indefinidamente y nunca se cumpliría la condición.

En la práctica siempre hay una pequeña diferencia de frecuencia ente la de red y la del

alternador por lo que el desfase entre las dos tensiones variar cíclicamente.

La suma de ambas tensiones variará desde cero, cuando están en oposición de fase, hasta

el doble de la amplitud de ellas, cuando están en fase.

Para determinar el momento en que debe realizarse el acoplamiento se utilizan los aparatos

llamador sincronoscopios de los que más sencillo es el de lámparas, formado por tres

lámparas de tensión nominal doble a la de la red.

En el momento en el que las tres lámparas están apagadas se realizará la maniobra de

acoplamiento accionando el pulsador.

Esta condición viene implícita en las anteriores. Si el orden de sucesión de fases no

coincide, en ningún momento se apagarán las tres lámparas simultáneamente por lo que

habría que intercambiar dos fases del alternador o de la línea.

ENSAYO DE UN MOTOR SÍNCRONO

Introducción:

El empleo de los motores síncronos estará limitado por la imposibilidad de variar su

velocidad y por sus dificultades de arranque ya que no arrancan por si solos a no ser que

están provistos de un rotor auxiliar en jaula de ardilla, con lo que arrancarían como

asíncronos y cuando están próximos a la velocidad de sincronismo se les excita para que

alcancen dicha velocidad.

Presentan la ventaja de la posibilidad de absorber corriente de red con un desfase

inductivo o capacitivo, según sea el valor de su intensidad de excitación. Su funcionamiento

normal como “condensadores síncronos” se obtiene haciéndoles funcionar en vacío y

sobreexcitados.

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Realización de la Práctica:

Una vez acoplado el alternador a la red se desconecta el motor de arrastre (motor de C.C.)

por lo que pasaría a funcionar como motor síncrono en vacío, excluyendo los rozamientos.

Se determinarán la curva en “V” para valores del motor síncrono.

Las curvas en V de un motor síncrono, alimentado a tensión y frecuencia constante,

reflejan la variación de la intensidad de corriente absorbida en función de la intensidad de

excitación, para una potencia suministrada por el motor constante.

Pasos a seguir:

En vacío

Variando la corriente de excitación Iex del motor y partiendo de la intensidad absorbida

nominal I. Se baja paulatinamente la Iex, con lo que se obtienen varios puntos , a la vez que

se toman los valores de I; a continuación se hará subiendo poco a poco Iex, haciéndolo en

varios puntos igualmente y de forma que el motor trabaje sobreexcitado.

En carga

Alimentando el circuito del freno de polvo magnético, que el motor tiene acoplado a su eje,

podemos conseguir distintos valores de carga para el motor síncrono. En estas condiciones,

fijaremos un valor de carga y actuaremos como en el caso de vacío, repitiendo el proceso

para cada valor de carga.

Curvas en V de motor síncrono

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Montaje:

Tabla de valores:

Po cos P1 cos P2 cos

Iexc. (A) I(A) Valor Carácter I(A) Valor Carácter I(A) Valor Carácter

80 % =

100 %=

120 %=

120 %

150 %

160 %

170 %

Realizar la gráfica (Curvas en V)

Siendo:

Po =vacío. Po < P1 < P2

Iexc . : Corriente excitación alternador

Iexc (A) =% Iexc (Iexc =0,4 A)

I(A): Corriente absorbida alternador

Valor: Valor del factor de potencia

Carácter. Resistivo, Inductivo o capacitivo