Pruebas de circuito abierto y cortocircuito en los generadores sincrónicos

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    IntroduccinLas mquinas de corriente continua y de induccin tienen un amplio rango de apli-caciones industriales tales como traccin, bombeo, control y otros. Sin embargo, la operacin del sistema elctrico de poten-cia requiere la conversin de grandes can-tidades de energa primaria (petrleo, gas natural, agua, carbn, uranio), en energa y potencia elctrica. La energa elctrica puede ser transportada y convertida en otras formas de energa en forma limpia y econmica. La mquina sincrnica es hoy por hoy, la ms ampliamente utiliza-da para convertir grandes cantidades de energa elctrica y mecnica.

    Es por lo cual se realiza los estudios res-pectivos a las pruebas de circuito abier-to y cortocircuito a los generadores sin-crnicos, estn pruebas tambin son co-nocidas como ensayo, y sirven para de-terminar la tensin interna generada por una corriente de campo dada.

    La prueba en cortocircuito brinda informa-cin acerca de las potencialidades de co-rriente de un generador sncrono. Se lle-va a cabo impulsando el generador a su velocidad nominal, con las terminales del devanado de la armadura en cortocircuito.

    Por otra parte tambin se hace referen-cia grafica a los diagramas y circuitos

    Pruebas de circuito abierto y cortocircuito en los generadores sincrnicos

    Elaborado por Sergio Tirado

    ENTREGA 1

    equivalentes de estas dos importantes pruebas que se le realizan a los genera-dores sincrnicos, como lo son la prue-ba de cortocircuito y de circuito abierto.

    Procedimiento para realizar la prue-ba de circuito abierto y cortocircui-to de los generadores sincrnicosPrueba de Circuito AbiertoLa prueba a circuito abierto, o prueba sin carga consiste, en colocar el Ge-nerador en vaco, es decir sin carga al-guna en sus bornes, hacindola girar a su velocidad nominal y con corriente de campo igual a cero. Al ir aumentan-

    do gradualmente el valor de la corriente de campo, se obtienen diversos valores de y ya que la corriente que circula por la armadura siempre ser cero debido que se encuentra en vaco, se obtendr que Gracias a sta prueba, con los valo-res obtenidos, se puede formar La cur-va de Caractersticas de Vaco que per-mite encontrar la tensin interna gene-rada por una corriente de campo dada.

    La prueba de circuito abierto se lleva a cabo con los terminales de la mqui-na desconectada de cualquier circuito externo. El procedimiento de la prue-

    La mquina sincrnica es hoy por hoy, la ms ampliamente utilizada para convertir grandes cantidades de energa elctrica y mecnica.

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    ba bsica es:1. Abra el circuito de los terminales del

    generador2. Llevar la mquina a la velocidad sn-

    crona mediante un sistema mecni-co externo

    3. Poco a poco aumentar la intensidad de campo y medir la tensin abierta en los bornes

    Como no hay corriente en la armadura, la tensin en los bornes de medida es la tensin inducida:

    Voc=Eoc

    Si la mquina est conectada en estre-lla, la tensin de medida ser un volta-je lnea a lnea y la tensin inducida por fase se puede encontrar en:

    VLLoc= 3 E Tcnicamente esta prueba se efecta impulsando el generador a su velocidad nominal al tiempo que se deja abierto el devanado de la armadura. La corrien-te del campo se vara en pasos apro-piados y se registran los valores corres-pondientes del voltaje a circuito abierto entre dos pares cualesquiera de termi-nales de los devanados de la armadura.

    La corriente del campo puede aumen-tarse hasta que el voltaje a circuito abier-to sea el doble del valor especificado. De los datos registrados para el voltaje a circuito abierto es posible calcular el voltaje por fase (circuito abierto). Cuan-do se grafica el voltaje por fase (circui-to abierto) como funcin de la corriente de campo, se obtiene una grfica llama-da caracterstica (curva) de saturacin a circuito abierto (CCA).

    La CCA sigue una relacin en lnea rec-ta en tanto el circuito magntico del ge-nerador sncrono no se sature. Debido a que en la regin lineal el entrehierro con-sume la mayor parte de la FMM, la recta recibe el nombre de lnea del entrehierro. A medida que la saturacin se estable-ce, la CCA comienza a desviarse de la lnea de entrehierro.

    Prueba de CortocircuitoComo su nombre indica, la prueba de corto circuito se lleva a cabo con los terminales de la mquina de un corto-circuito, consiste en llevar nuevamente la corriente de campo a cero, para lue-go cortocircuitar los bornes del genera-dor y proseguir a ir incrementando la co-rriente de campo. El procedimiento de ensayo bsico es como sigue:1. Establezca el campo actual a cero2. Un cortocircuito en los terminales de

    la armadura3. Accionar el generador a la veloci-

    dad sncrona con el sistema mec-nico externo

    4. Poco a poco aumentar el devanado de campo en curso hasta que la co-rriente de corto circuito de la armadu-ra alcanza el valor nominal de diseo

    La prueba en cortocircuito brinda infor-macin acerca de las potencialidades de corriente de un generador sncrono. Se lleva a cabo impulsando el genera-dor a su velocidad nominal, con las ter-minales del devanado de la armadura en cortocircuito. Tcnicamente esta prueba se efecta colocando un ampermetro en serie con una de las tres lneas en cortocircuito. Se

    Nf

    s

    Vf

    VA

    If

    a

    n

    c

    bGenerador trifsico

    CCA

    CCC

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    Volta

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    arga

    (por

    fase

    )Lnea del entrehierro

    VanL

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    b

    Diagrama del circuito para realizar una prueba de circuito abierto.

    Corriente De Campo

    Diagrama del circuito para ejecutar una prueba de cortocircuito.

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    incrementa gradualmente la corriente de campo y se registra el valor correspon-diente de la corriente a corriente mxima de la armadura en cortocircuito, no debe exceder el doble de la corriente especi-ficada del generador. Con base en los datos registrados se calcula la corrien-te por fase en el cortocircuito. Cuando esta ltima se grafica como funcin de la corriente del campo, la grfica se lla-ma caracterstica en cortocircuito (CCC) de un generador. Por razones prcticas, la CCA y la CCC se trazan en la misma grfica, Puesto que el voltaje en las ter-minales en condiciones de cortocircui-to es igual a cero, el voltaje por fase ge-nerado debe ser igual a la cada de vol-taje a travs de la impedancia sncrona.

    Caractersticas de la prueba de cir-cuito abierto y cortocircuitoCaractersticas de la Prueba de Circui-to AbiertoEl primer dato se toma cuando la corrien-te de campo , que corresponde al va-lor de la tensin residual. Posteriormente la corriente de campo se va incremen-tando gradualmente y progresivamen-te con el restato R, tomando lecturas de la corriente de campo y del voltaje de armadura hasta llegar al 120% del voltaje nominal. Con esta informacin se construye la caracterstica de satu-racin en vaco.

    Se observa en la curva caracterstica de vaco, la linealidad que se presenta para corrientes de campo bajas, pero a medida que la corriente de campo empieza a au-mentar se acerca a la zona de saturacin.

    Entre algunas ventajas que presenta este ensayo se encuentran: la facilidad en su implementacin, adems de ser una prue-ba que no ocasiona daos a la mquina.

    Caractersticas de la Prueba de Prue-ba de CortocircuitoAl encontrarse el generado sincronico gi-rando a velocidad nominal con los ter-minales cortocircuitados, a medida que

    varia la resistencia de campo R, se to-ma en forma simultanea, las lecturas

    de las corrientes de armadura y de la corriente de campo. Normalmente se toman datos para el 25%, 50% 75%, 100% y el 125% de la corriente nomi-nal de armadura.

    La prueba de circuito cortocirccuito pue-de realizarce facilmente, ya que para su implementacion no se necesitan equi-pos costosos ni de dificil consecusion.

    Continuar...

    Prueba de Circuito Abierto

    Circuto Equivalente de la Prueba de Circuito Abierto Diagrama Fasorial de la Prueba de Circuito Abierto

    Prueba de Cortocircuito

    Circuto Equivalente de la Prueba de Cortocircuito Diagrama Fasorial de la Prueba de Cortocircuito

    Vf

    Va

    IaIa

    Ia

    Ia

    IfIf

    If

    Vt

    Circuitode campo

    Primo motor Generador sncrono

    volta

    je d

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    mad

    ura

    corriente de campo

    Vf

    If

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    RCircuitode campo

    Primo motor Generador sncrono

    corr

    ient

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    corriente de campo

    curva decortocircuito

    Circuito equivalente y diagrama fasorial de la prueba de circuito abierto y cortocircuito