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Universidad del Valle Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Laboratorio de Maquinas IIFrancisco Riveros, Davinson Tulande, Steven SernaPractica V (Curvas en V y de cargabilidad)

Curvas en V y de cargabilidad

En esta práctica de laboratorio se realizó el estudio el funcionamiento de la maquina sincrónica para la obtención de las curvas en “v”. Para ello se realizo el montaje pertinente para desarrollar la practica y realizar las mediciones de Iexc, Ia

de armadura, tensión en terminales, factor de potencia y potencia activa de la maquina para poder graficar su comportamiento en distintos factores de potencia en adelanto y atraso.

5.6.1 Trazar en una misma gráfica las curvas en "V" del generador sincrónicoestudiado. incluyendo las curvas de factor de potencia y los respectivos limites máximos permisibles y las curvas de factor de potencia.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

1

2

3

4

5

6

Curvas en V

0W

-794W

-1121W

Iexc (A)

Ia (

A)

Figura 1 Curvas en V de la MG2


5.6.2 Con ayuda de un esquema indicar cual fue el método para lograr el arranque del motor sincrónico utilizado en el laboratorio.

Figura 2 Arranque del motor sincronico utilizado en el laboratorio

El método utilizado es arrancar el motor sincrónico como motor asincrónico, esto debido a que el motor sincrónico no tiene par de arranque, por lo que se cortocircuita el devanado de campo, pero debido a su pequeña resistencia se conecta una resistencia de descarga la cual limita la corriente en el momento del arranque, esta resistencia debe ser aproximadamente del orden de 10 veces el valor de la resistencia del devanado de campo.

Después del arranque se quita la resistencia de descarga y se conecta la fuente de DC que excitará el motor sincrónico.

5.6.3 Cuales son las ventajas e inconvenientes de los motores sincrónicos polifásicos con respecto a los polifásicos de inducción. Citar algunas aplicaciones industriales del motor sincrónico.

Ventajas

Tiene una eficiencia ligeramente mayor a la del motor de inducción o asincrónico.


La principal ventaja que tienen los motores sincrónicos es que su factor de potencia puede variarse a voluntad y este puede actuar como un compensador, lo que permite inyectar reactivos a la red en lugares donde sea necesario, por ejemplo, donde hayan varios motores de inducción.

En algunos procesos donde se necesita que se mantenga una velocidad constante el motor sincrónico es el indicado debido a que este es capaz de mantener la velocidad constante para pequeñas fluctuaciones de carga.

Los motores sincrónicos también sirven como reguladores de tensión cuando se sitúan en el extremo receptor de una línea de transmisión ya que la tensión al final de la línea se puede mantener prácticamente constante solo variando la excitación del motor sincrónico.

Desventajas

Se necesitan fuentes de DC para la excitación.

Su volumen es mucho mayor con respecto a los motores de inducción

Debido a su velocidad constante, el motor sincrónico, no puede ser usado en procesos donde se requiere una variación continua de velocidad, ya que se corre el riesgo de salir de sincronismo cuando se realice este procedimiento.

El motor sincrónico, no posee par de arranque, por lo cual no puede ser utilizado desde el momento de la puesta en marcha. Esto conlleva a que se necesite un método de arranque, como el expuesto anteriormente, lo que origina un aumento en el costo de la instalación y mantenimiento del motor.

El motor sincrónico tiene un mayor costo en comparación a un motor de inducción, lo que origina problemas de sobre costos y de mantenimiento.

Algunas Aplicaciones industriales

Los motores sincrónicos son fabricados especialmente para atender las necesidades de cada aplicación. Debido a sus características constructivas, operación con alto rendimiento y adaptabilidad a todos los tipos de ambientes, son utilizados prácticamente en todos los segmentos de la industria, tales como:

Minería (zarandas, molinos, cintas transportadoras y otros)


Siderurgia (laminadoras, ventiladores, bombas, compresores) Papel y celulosa (extrusoras, picadores, desfibradoras, compresores,

cepilladoras)

Saneamiento (bombas)

Química y petroquímica (compresores, ventiladores, extractores de aire)

Cemento (zarandas, molinos, cintas transportadoras)

Coucho (extrusoras, molinos, mezcladores)

5.6.4 Explicar las ventajas del motor sincrónico sin escobillas respecto a los motores polifásicos convencionales.

Los motores polifásicos sin escobillas disminuyen los costos de mantenimiento, ya que no es necesario estar verificando el estado de desgaste de estas. Además no existen pérdidas por la caída de voltaje en ellas, las cuales pueden ser considerables en máquinas con alta corriente de campo.

5.6.5 ¿Porque es necesario aislar las bobinas inductoras de un motor sincrónico para una tensión muy superior a la normal?

Cuando se hace el arranque asincrónico por el método del cortocircuito la velocidad del campo magnético del rotor es la misma que la del estator y no hay movimiento relativo entre ellos. Esto implica que el voltaje inducido en los devanados es cero, el flujo de corriente resultante es cero y el campo magnético de los devanados es cero; el rotor no logra llegar a la velocidad sincrónica, pero su aceleración es suficiente para desconectar el corto y aplicar la corriente de campo regular y entrar luego en sincronismo. En una máquina real los devanados de campo no pueden estar en circuito abierto durante el arranque, puesto que en este proceso se inducirían voltajes muy altos, los cuales producirán un deterioro o ruptura en el aislamiento.


5.6.6 Trazar el diagrama de capacidad de acuerdo con el Libro de Stevenson con sus respectivos limites permisibles.

Figura 3 Diagrama de Cargabilidad

Los limites no se pueden calcular exactamente ya que no se cuenta con todos los datos requeridos, por lo tanto se muestran aproximaciones.

5.6.7 Que le ocurre al diagrama de capacidad si aumenta la tensión en el barraje?, que sucede si disminuye?

Si se aumenta el voltaje en el diagrama de capacidad, es decir, el voltaje en terminales no es 1 p.u. lo que se hace es cambiar el valor de 1/Xd por V2/Xd p.u., cambiando la escala de la figura. Así para obtener los valores correctos en Watts y Vars en por unidad en las condiciones reales de operación se deben multiplicar los


valores de P y Q en por unidad por el valor en por unidad V2 y después por la base en voltamperes.

CONCLUSIONES

Las variaciones de corriente de excitación provocara un cambio en la magnitud de la corriente de armadura lo cual provocara que la maquina tenga un comportamiento sobrexcitado o subexcitado lo cual se puede ver representado en las curvas en “v”.

La curva de cargabilidad nos permite conocer los limites físicos máximos permisibles para los cuales la maquina puede funcionar dentro de los cuales se encuentran: el límite impuesto por el calentamiento en el devanado del estator, el limite por calentamiento del núcleo del estator en la parte de salida de las ranuras, máquina y el límite de la turbina, los cuales clasifican la estabilidad de sistema.

El motor sincrónico debe ser empleado en procesos donde se necesite garantizar velocidad constante.

El motor sincrónico puede ser utilizado como un compensador que permita la regulación de reactivos del sistema al cual esta acoplado.

El motor sincrónico posee la característica de que su velocidad no depende de la carga, sino de su forma constructiva (número de polos), lo cual hace de él una gran herramienta en procesos que requieren exactitud respecto a está característica.

Un motor sincrónico no tiene par de arranque, por lo tanto hay que arrancarlo asincrónicamente, entonces se hace un cortocircuito en su rotor.

BIBLIOGRAFIA

KOSTENKO, P. Piotrovski L. M. Máquinas Eléctricas Tomo II. Editorial MIR.

Guías de Laboratorio de Máquinas Eléctricas Rotativas II Ing. Harold Díaz

Kosow, Irving. Maquinas Eléctricas y Transformadores. Editorial Reverte. Pág. 256-257, 260.

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