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Pruebas de Corto Circuito y Circuito Abierto en Generador Trifásico – Universidad Politécnica Salesiana – 2015 – Máquinas Eléctricas II

PRUEBAS DE CORTO CIRCUITO Y CIRCUITO ABIERTO EN GENERADOR

SINCRÓNICO TRIFÁSICO

Freire SantiagoGuascal Alex

Ramírez ByronRivera GenovannySarango Gustavo

RESUMEN: Un parámetro muy usado en todas las expresiones es la reactancia sincrónica Xs. De tal manera, es importante señalar procedimientos para obtenerla experimentalmente. Este procedimiento consta de dos pruebas o ensayos: corto circuito y circuito abierto.

PALABRAS CLAVE: Reactancia Sincrónica, Corriente de Campo y Voltaje Nominal.

ABSTRACT: The most used parameter is the synchronous reactance; so It’s very important to find experimentally were it uses two tests: Short Circuit & Open Circuit.

OBJETIVO: Determinar la reactancia sincrónica Xs de un generador sincrónico trifásico mediante los ensayos de corto circuito y circuito abierto.

1 INTRODUCCIÓN

Los ensayos de corto circuito y circuito abierto son conocidas como ensayos, y sirven para determinar la tensión interna generada por una corriente de campo dada.

El voltaje generado internamente en un generador sincrónico no es igual al voltaje de salida en cada fase. Los factores que causan esta diferencia son:

La distorsión del campo magnético del entrehierro de aire por la corriente que fluye en el estator, llamada reacción del inducido

La autoinducción de las bobinas del inducido

La resistencia de la bobina del inducido El efecto de las formas del rotor de polos

salientes

Al considerar estos efectos tendremos el circuito equivalente de un generador sincrónico, tal como se muestra para una fase en la Fig. 1.

Figura 1: Circuito Equivalente del Generador Sincrónico

Dónde: jXs: Reactancia sincrónica (representa

los efectos de la reacción del inducido y la autoinducción del generador).

Ra: Resistencia del estator.

2 ENSAYO EN CIRCUITO ABIERTO

La prueba a circuito abierto, o prueba sin carga consiste, en colocar el Generador en vacío, es decir sin carga alguna en sus bornes, haciéndola girar a su velocidad nominal y con corriente de campo igual a cero. Al ir aumentando gradualmente el valor de la corriente de campo, se obtienen diversos valores de y ya que la corriente que circula por la armadura siempre será cero debido que se encuentra en vacío, se obtendrá que Gracias a ésta prueba, con los valores obtenidos, se puede formar “La curva de Características de Vacío” que permite encontrar la tensión interna generada por una corriente de campo dada. La prueba de circuito abierto se lleva a cabo con los terminales de la máquina desconectada de cualquier circuito externo. El procedimiento de la prueba básica es:

1. Abra el circuito de los terminales del generador2. Llevar la máquina a la velocidad síncrona mediante

un sistema mecánico externo3. Poco a poco aumentar la intensidad de campo y

medir la tensión abierta en los bornesComo no hay corriente en la armadura, la tensión en

los bornes de medida es la tensión inducida:V oc=Eoc

Si la máquina está conectada en estrella, la tensión de medida será un voltaje línea a línea y la tensión inducida por fase se puede encontrar en:

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V LLoc=√3 E∞

Técnicamente esta prueba se efectúa impulsando el generador a su velocidad nominal al tiempo que se deja abierto el devanado de la armadura. La corriente del campo se varía en pasos apropiados y se registran los valores correspondientes del voltaje a circuito abierto entre dos pares cualesquiera de terminales de los devanados de la armadura. La corriente del campo puede aumentarse hasta que el voltaje a circuito abierto 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). Cuando se grafica el voltaje por fase (circuito abierto) como función de la corriente de campo, se obtiene una gráfica llamada característica (curva) de saturación a circuito abierto (CCA). La CCA sigue una relación en línea recta en tanto el circuito magnético del generador síncrono no se sature. Debido a que en la región lineal el entrehierro consume la mayor parte de la FMM, la recta recibe el nombre de línea del entrehierro. A medida que la saturación se establece, la CCA comienza a desviarse de la línea de entrehierro.

Figura 2: Diagrama del circuito para el ensayo de Circuito Abierto

3 ENSAYO EN CORTO CIRCUITO

Como su nombre indica, la prueba de corto circuito se lleva a cabo con los terminales de la máquina de un cortocircuito, consiste en llevar nuevamente la corriente de campo a cero, para luego cortocircuitar los bornes del generador y proseguir a ir incrementando la corriente de campo. El procedimiento de ensayo básico es como sigue:

1. Establezca el campo actual a cero2. Un cortocircuito en los terminales de la

armadura3. Accionar el generador a la velocidad síncrona

con el sistema mecánico externo4. Poco a poco aumentar el devanado de campo

en curso hasta que la corriente de corto circuito de la armadura alcanza el valor nominal de diseño

La prueba en cortocircuito brinda información acerca de las potencialidades de corriente de un generador síncrono. Se lleva a cabo impulsando el generador a su velocidad nominal, con las terminales del devanado de la armadura en cortocircuito. Técnicamente esta prueba se efectúa colocando un amperímetro en serie con una de las tres líneas en cortocircuito. Se incrementa gradualmente la corriente de campo y se registra el valor correspondiente de la corriente a corriente máxima de la armadura en cortocircuito, no debe exceder el doble de la corriente especificada del generador. Con base en los datos

registrados se calcula la corriente por fase en el cortocircuito. Cuando esta última se grafica como función de la corriente del campo, la gráfica se llama característica en cortocircuito (CCC) de un generador. Por razones prácticas, la CCA y la CCC se trazan en la misma gráfica, Puesto que el voltaje en las terminales en condiciones de cortocircuito es igual a cero, el voltaje por fase generado debe ser igual a la caída de voltaje a través de la impedancia síncrona.

Figura 3: Diagrama del circuito para el ensayo de Corto Circuito

Figura 4: Circuito equivalente y diagrama fasorial de la prueba de circuito abierto y cortocircuito

4 DESARROLLO

Para el ensayo de circuito abiertoSe realiza el armado del circuito como se muestra

en las hojas guías.

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Para ensayo de Corto Circuito

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Entonces se procede a realizar los pasos para el circuito abierto y se toma los valores:

Tabla 1. Valores del ensayo en Circuito Abierto

Nº V V I

0 0 15 0,0141 10 62 0,0222 20 146 0,093 30 283 0,264 40 295 0,3355 50 302 0,411

Tabla 2. Valores del ensayo en Corto Circuito

Nº V V I Fase I Fase II0 0 1 0,025 0,027 0,0331 10 1 0,038 0,035 0,0332 20 1 0,198 0,148 0,1373 30 1 0,276 0,215 0,1984 40 1 0,253 0,23 0,1835 50 1 0,417 0,313 0,286

5 CONCLUSIONES

Se demostró que a partir de la prueba de circuito abierto se puede obtener EA.

Se comprobó que con la prueba de corto circuito se puede encontrar IA.

Se analizó que dichas pruebas se las realiza en la parte de la armadura por presentar beneficios como manejar voltajes bajos en la prueba de CC y corrientes bajas en la prueba de CA.

6 REFERENCIAS

[1] Tirado Sergio, “Pruebas de circuito abierto y cortocircuito en los generadores sincrónicos”, Octubre 2011.

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