MQUINAS ELCTRICAS II

M A N U A L D E P R O C E D I M I E N T O

CARRERA: INGENIERIA ELECTRICA

PRCTICA 2:

MAQUINAS SNCRONA parte 2-

EQUIPO:

MQUINA SNCRONA SIEMENS

MQUINA SHUNT C.C. SIEMENS

Responsable /Equipo:

Accesorios:

1. Multmetro.

2. Cables de conexin.

CTEDRA O MATERIA RELACIONADA

REVISIN N: 1

EDICIN: 1

MQUINAS ELCTRICAS I

MQUINAS ELCTRICAS II

DOCENTE:

Ing. Jorge Rojas Espinoza

NMERO DE ESTUDIANTES POR EQUIPO O PRCTICA:

5 puestos de trabajo

4 estudiantes por puesto

Fecha:

3 de julio de 2013

Tema: PRUEBA DE VACO DE LA MQUINA SNCRONA: CURVA DE SATURACIN

Objetivo General:

Realizar la prueba de vaco de la maquina sncrona Siemens y obtener la curva de saturacin.

Objetivos Especficos:

Medir corriente de excitacin (Iexc) y tensin de armadura en vaco (Eo) en la mquina sncrona.

Dibujar la curva de saturacin de la mquina sncrona en forma ascendente y descendente.

Promediar las curvas ascendente y descendente de vaco y obtener la curva de saturacin equivalente.

Sustento terico:

(A) Curva de Vaco

La caracterstica de vaco de la mquina, es la relacin de la tensin en sus bornes (armadura), con la corriente de excitacin que se hace circular en la bobina del rotor manteniendo la velocidad angular del mismo constante y sin que circule corriente por las bobinas del estator (es decir que no entrega potencia). [1]

En este caso esta tensin coincide con la fuerza electromotriz inducida por efectos del flujo magntico originado en el rotor, el circuito para la prueba de vaco se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Circuito para ensayo en vaco de un generador sincrnico. [1]

Alimentando con una fuente de corriente continua la bobina del rotor, variando la intensidad de la misma y efectuando las lecturas de los voltmetros se obtiene la curva de la Figura 2.

De la curva observamos que en la primera parte hay una relacin lineal entre la corriente de excitacin y la fuerza electromotriz, luego aparece un codo de saturacin y por ltimo una zona saturada en la cual para un incremento de la corriente de excitacin, se logran pequeos incrementos de la tensin.

El anlisis que efectuamos sobre la mquina lo hacemos dentro de la zona lineal a los efectos de simplificar los conceptos.

Esta curva se corresponde con la de imanacin de la mquina (para una determinada velocidad del rotor), ya que la tensin es funcin del flujo y la intensidad de campo magntico es proporcional a la corriente de excitacin. [1]

A MEDIR

A CALCULAR

; ;

Sin clculos

Resultado final:

Figura 2. Curva de vaco de un generador sincrnico. [1]

Procedimiento:

1. Acoplar los ejes de las mquinas: c.c. shunt y mquina sncrona.

2. Arrancar la mquina shunt hasta alcanzar la velocidad nominal (1800 rpm).

3. Medir la frecuencia (en Hz.) en bornes de la mquina sncrona (debe estar en 60 Hz). De no estarlo, ajustar la frecuencia variando la velocidad de la mquina shunt.

4. Conectar los bornes de excitacin de la mquina sncrona (F1 y F2) a una fuente de excitacin de c.c.

Para la obtencin de la curva ascendente:

5. Medir la tensin en bornes de la mquina sncrona (debe estar en 0V).

6. Aumentar la corriente de excitacin (Iexc) en la mquina sncrona variando la tensin de excitacin c.c. y medir la tensin en bornes.

7. Tomar la lectura de Iexc y Eo en incrementos de 10V, hasta alcanzar el 125% de la tensin nominal (aproximadamente 280V).

8. Anotar valores en la tabla 1.

Para la obtencin de la curva descendente:

9. Medir la tensin en bornes de la mquina sncrona (debe estar en 0V).

10. Aumentar la corriente de excitacin (Iexc) en la mquina sncrona variando la tensin de excitacin c.c. y medir la tensin en bornes hasta alcanzar 280V (aprox. el 125% de la tensin nominal).

11. Tomar la lectura de Iexc y Eo en decrementos de 10V, desde 280V hasta 0V.

12. Anotar valores en la tabla 2.

Figura 3. Esquema de conexin para la prueba de vaci de la M.S.

Recursos (Accesorios y Material fungible):

Mquina de C.C. (shunt, como primotor).

Mquina sncrona (como generador).

Fuentes de tensin c.c. (varias)

Multmetros (varios)

Cables de conexin

Registro de Resultados:

(A) Curva de Vaco Ascendente:

No. LECTURA

1

0

3.83

2

0.03

10.4

3

0.08

20.4

4

0.12

30.25

5

0.16

40

6

0.2

51.1

7

0.23

59.5

8

0.27

69.9

9

0.31

81.2

10

0.35

90.2

11

0.39

99.7

12

0.42

109.1

13

0.48

120.4

14

0.52

130.9

15

0.57

140.7

16

0.61

150.3

17

0.66

160.2

18

0.71

170

19

0.77

180.4

20

0.82

190.1

21

0.88

200

22

0.96

210.6

23

1.05

220.1

24

1.16

230.3

25

1.29

240.3

26

1.44

250.2

27

1.64

260.9

28

1.86

270.7

29

1.99

275.1

Tabla 1. Tabla de valores medidos para curva de vaco ascendente

Graficar la curva de vaco ascendente (Iexc vs. Eo)

(B) Curva de Vaco Descendente

No. LECTURA

1

1.98

274.7

2

1.74

265.2

3

1.63

260.7

4

1.43

250.2

5

1.28

240.5

6

1.16

231

7

1.04

220.4

8

0.95

210.6

9

0.87

200.7

10

0.81

190.7

11

0.75

180.7

12

0.7

170.8

13

0.65

160.9

14

0.6

150.3

15

0.55

140.9

16

0.51

130.7

17

0.46

120.1

18

0.42

110.3

19

0.38

101.2

20

0.34

90.4

21

0.3

80.2

22

0.27

71.7

23

0.22

59.8

24

0.19

51.4

25

0.15

40.2

26

0.11

30

27

0.08

21.7

28

0.04

10

29

0

3.7

Tabla 2. Tabla de valores medidos para curva de vaco descendente

Graficar la curva de vaco descendente (Iexc vs. Eo)

(C) Curva Resultante de Saturacin de la Mquina Sncrona

Finalmente con los datos de la tabla 1 y la tabla 2 podemos hacer la media de cada valor y obtener los datos finales para la curva de saturacin resultante, los mismos que se aprecian en la tabla 3.

0

3,765

0,035

10,2

0,08

21,05

0,115

30,125

0,155

40,1

0,195

51,25

0,225

59,65

0,27

70,8

0,305

80,7

0,345

90,3

0,385

100,45

0,42

109,7

0,47

120,25

0,515

130,8

0,56

140,8

0,605

150,3

0,655

160,55

0,705

170,4

0,76

180,55

0,815

190,4

0,875

200,35

0,955

210,6

1,045

220,25

1,16

230,65

1,285

240,4

1,435

250,2

1,635

260,8

1,8

267,95

1,985

274,9

Tabla 3. Tabla de valores resultantes para la curva de vaco

Graficar la curva de saturacin resultante (Iexc vs. Eo)

CONCLUSIONES

En la presente practica se realiz la conexin de la maquina sncrona para obtener la generacin de la curva de vaco o saturacin, los valores se consiguen a partir de parmetros como son la corriente en sus devanados y los voltajes, para ello se dieron distintos valores de corriente tratando de dar una escala logartmica y as llegar a tener valores suficientes y obtener una grfica ms exacta.

Tambin se entendi que para incrementar o regular la frecuencia en los bornes de la maquina se tuvo que aumentar la velocidad del generador alrededor de 1800 r.p.m., para obtener una frecuencia de 60Hz en dichos bornes. Se debe tener presente esto, ya que se puede sincronizar la frecuencia en 50Hz para los que trabajan en Europa y 60Hz en Amrica Latina, en donde ya estn estandarizados estos valores.

En cuanto a la curva de saturacin se puede observar que en la primera parte hay una relacin lineal entre la corriente de excitacin y la fuerza electromotriz, en cambio cuando se va acercando o entrando en el punto de saturacin, el incremento de la corriente de excitacin sigue con los mismos cambios, mientras que la tensin tiene pequeos incrementos. Y de la misma manera, en la curva ascendente y descendente la grfica ser la misma aunque existir una pequea variacin que no ser considerable, esto se debe a que siempre existirn rangos de errores en los instrumentos de medicin.

Bibliografa:

[1]

I. Alvarez, MQUINA SINCRNICA, diciembre 2009. [En lnea]. Available: http://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/Apuntes_EyM/Capitulo_9_Maquina_Sincronica.pdf. [ltimo acceso: junio 2013].

Anexos:

Figura 4. Placa caracterstica de la Mquina Sncrona Simens

Figura 5. Conexin primotor y generador sncrono

0,10.030.080.120.160.20.230.270.310.350.390.420.480.520.569999999999999950.610.660.710.770.820.880.961.051.15999999999999991.291.441.641.861.9910.420.39999999999999930.254051.159.569.90000000000000681.290.299.7109.1120.4130.9140.69999999999999150.30000000000001160.19999999999999170180.4190.1200210.6220.1230.3240.3250.2260.89999999999998270.7275.10000000000002

I exc (A)

Eo (V)

0,0020.040.080.110.150.190.220.270.30.340.380.420.460.510.550000000000000040.60.650.70.750.810.870.951.041.15999999999999991.281.431.631.741.981021.73040.20000000000000351.459.871.780.290.4101.2110.3120.1130.69999999999999140.9150.30000000000001160.9170.8180.7190.7200.7210.6220.4231240.5250.2260.7265.2274.7

I exc (A)

Eo (V)

3,7653.5000000000000003E-20.080.1150.1550.195000000000000010.225000000000000010.270.304999999999999990.344999999999999970.385000000000000010.420.470.515000000000000010.560000000000000050.604999999999999980.655000000000000030.704999999999999960.760.814999999999999950.8750.954999999999999961.04499999999999991.15999999999999991.28499999999999991.43500000000000011.6351.81.985000000000000110.19999999999999921.0530.12540.151.2559.6570.880.790.3100.45109.7120.25130.80000000000001140.80000000000001150.30000000000001160.55000000000001170.4180.55190.4200.35210.6220.25230.65240.4250.2260.8267.95274.89999999999998

I exc (A)

Eo (V)

9