generador sincrono ii informe final

7/24/2019 Generador Sincrono II Informe Final

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Laboratorio Nº 04 Informe Final:GENERADOR SÍNCRONO II

Antonio Alberto S. Gresia Munayco 20124066H

Mac Robert J. Mondragón Miraval 20122141

Ji!!i Gu"!an #ondori 201221$%H

&u" Andrea 'anta &aban 201111(0A

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad Nacional de Ingeniería

Lima, Perú

INTRODUCCIN

)n esta e*+eriencia va!os a ver el ,unciona!iento la !-uina s/ncrona ya co!o generador

o+erando con el siste!a teniendo en cuenta aora los +ara!etros de desli"a!iento la

caracteristica de la +otencia teniendo encuenta el -ngulo de carga y la caracteristica de con

res+encto a di,erente carga.

I. O!"ETI#O

3e!ostrar en ,or!a +r-ctica los ensayos bao carga +ara la

deter!inación e*+eri!ental de las caracter/sticas ' vs. y

las caracter/sticas en 5 del generador s/ncrono.

Asi!is!o el ensayo de desli"a!iento +ara la esti!ación de

las reactancias en ees directo y cuadratura en una !-uina

de +olos salientes.

II$ TEORÍA%oten&ia '( )n*+lo ,e Car*a

7'89:

)l ele!ento b-sico +ara eercer el control ,recuencia8

+otencia en un siste!a el;ctrico es el generador s/ncrono.

&a ,igura !uestra el esue!a b-sico de un generador

s/ncrono con una turbina ue +uede ser de va+or de gas o

de agua. &a v-lvula de ad!isión a la turbina +er!ite regular

el ,luo entrante a la !is!a y +or lo tanto la +otencia

!ec-nica a+ortada al generador s/ncrono.

&a ,inalidad de la ,igura es !ostrar las +rinci+ales variables

involucradas en el control de ,recuencia8+otencia la

estructura detallada del siste!a de control se e*+lica en las

secciones siguientes. )s ,recuente e!+lear co!o entrada del

siste!a de control la velocidad de giro del ee !-s ,-cil de

+rocesar ue la ,recuencia el;ctrica. <tra entrada al siste!a

es la consigna de +otencia recibida desde el e*terior de la

+lanta. &a variable sobre la ue act=a el control es sie!+re

la v-lvula de ad!isión a la turbina.

III$ R ES%UESTAS A %REGUNTAS



A. elación de lecturaas o!tenidas en lae"#eriencia.

$aracteristica % del generador síncrono.

Prue!a de desli&amineto.

'. $on la in(ormación o!tenida en la #rue!a de desli&amiento estimar lasreactancias en el e)e directo ycuadratura *"d y "+ de la m-+uina.

eactancia íncrona /ransversal0

X q=U MIN

I MAX →X q=

49.3

4.1=12.024Ω

eactancia íncrona Longitudinal0

X q=U MAX

I MIN →X q=

49.9

4.0=12.475

$. $alcular la relación "d 1 "+ ycom#rue!e si este valor se encuentradentro del rango usual #ara m-+uinas

de este ti#o y #otencia. E"#lic+ue.

egún el ensayo de desli&amiento se2ace girar la m-+uina síncrona,accionada #or un motor au"iliar, auna velocidad ligeramente distinta dela de sincronismo, !ien sea #orencima o #or de!a)o de ésta, #ero entodo caso, con un desli&amiento muy

#e+ue3o, a la ve& +ue se a#lica aldevanado inducido un sistema detensiones tri(-sicas e+uili!rado dereducido valor y se mantiene a!iertoel devanado inductor. La di(erencia

de velocidades entre el cam#o giratorio +ue las corrientes delinducido generan y el rotor da lugar a+ue alternativamente los e)es delcam#o del inducido coincidan con losde los #olos inductores o estén encuadratura con éstos. $uando am!ose)es coinciden, la (.m.m. del inducidoactúa so!re el circuito longitudinal dereluctancia mínima y, #or tanto, el

(lu)o ser- m-"imo, en tanto +uecuando est-n en cuadratura actúa

so!re el circuito transversal dereluctancia m-"ima y el (lu)o ser-mínimo. Admitiendo des#recia!le laresistencia ó2mica del devanado, la

(.e.m. inducida en cada (ase del

devanado estatórico ser- igual uo#uesta a la tensión a#licada, #or lo+ue el cociente de esta tensión, #or lacorriente a!sorvida, nos dar- el valor de la reactancia síncrona deldevanado inducido.

La reactancia síncrona transversal "+ es siem#re menor +ue la "d .4!sérvese +ue en m-+uinas de #olos

salientes, normalmente0

xq

xd

=0.6a0.7

En nuestro caso, de los datoso!tenidos del c-lculo anterior0

xq

xd

=12.024

12.475=0.9638

4!servamos +ue la relación 5+15d

no est- dentro del rango teórico #aralas m-+uinas de #olos salientes.

6. Utili&ando los valores de "d , "+ *7.8 yr a *medido en el ensayo 8, contruir lacarateristicas teórica P vs 9.$onstrastarla con los #untoso!tenidos e"#erimentalmente.$alcular los errores y e"#licar lasdivergencias.

:a +ue no tomamos datos #ara lademostración de la ;característica



#otencia vs. 6elta<, no anali&aremosel contraste entre valores teóricos ye"#erimentales.

Luego consideraremos r a = >, y construiremos la característica P vs.9, tomando en cuenta los valores de "+

y "d calculados anteriormente. 6el diagrama (asorial0

$alculamos E( 0 E( = % ? )"+.I ? )*"d @"+ I d

6onde0 E = % ? )"+.I y BE = )*"d @"+ I

Luego reem#la&amos todos nuestrosvalores en las ecuaciones anteriores0

E = CC>1D8∠> ? 7GG.H7∠ *>@

8J.K = GH ∠G8.7CJ

Entonces el -ngulo 9 = G8.7CJ

An-logamente0 M = 9 ?ф =G8.7CJ ? 8J.K = H>.CJ

Luego0 BE = *[email protected]*H>.CJ = C>.KK %

Finalmente0 E( = G.K∠G8.7CJ %

eguidamente 2allamos lacaracterística angular de la siguienteecuación0

P=3V E f

xd

senδ +3V

2

2 [ 1 xq

−1

xd ] se

.*O

eem#la&ando todos los valoreso!tenidos anteriormente en laecuación *O o!tenemos0

P = 88H.>7HG en*9 ? K.JCen*C9

+ue viene a ser la característicaangular del generador síncrono con el cual 2emos tra!a)ado en ella!oratorio.

E. 6e los gr-(icos anteriores indicarcu-l sería la #otencia m-"ima +ue

#odría entregar el genrador sin #erder el sincronismo y cu-l es el-ngulo delta límite contrastarlo con

los c-culos teóricos.

Para el c-lculo de la #otenciam-"ima +ue #uede entregar nuestro

generador sólo 2ace (alta 2acer unaderivada a la ecuación de lacaracterística angular calculadaanteriormente0

P = A.en*9 ? '.en*C9

∂P

∂δ = > = A.$os*9 ?

C'.$os*C9 > = A.$os*9 ? C'.*C.$osC*9@G

> = $osC*9 ? A

4 B $os*9 Q

>.H

6onde0 A=88H.>7HG y '=K.JC

esolviendo la ecuación de segundo grado o!tenemos0

$os*9= @G.HCJH ó >.8CH

6e donde0$os*9=>.8CH 9 RA5 =>.KK: la #otencia m-"ima se calcula alreem#la&ar 9 RA5 en la ecuación de lacaracterística angular0

P RA5 = 7>GG.>C S

F. Tra(icar en un mismo #lano los datose"#erimentales de las caracteristicasen ;%< *Ia vs I( del generador



síncrono o#erando en #aralelo con lared #ara cada caso de carga.$alcular el (actor de #otencia del

generador cuando entrega lacorriente de armadura Ia #or sus

!ornes y es e"citado con unacorriente

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

1

2

3

4

5

P=0.5PN

de e"citación I(.

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

P=0.25PN

0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1 1 .1 1 .2 1 .30

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

P=0PN



T. $onclusiones.

El aco#lamiento en serie de dos o m-salternadores es di(ícil de reali&ar einesta!le, #ues #ara +ue lo (uerade!erían mantenerse constantementeiguales las velocidades de los motores

#rimarios. El aco#lamiento en #aralelo en cam!io, 2astadeterminados límites, es de #or síesta!le, es decir, ante cual+uier

#ertur!ación las reaccioneselectromagnéticas y mec-nicas de lasm-+uinas aco#ladas tienden ao#onerse a la misma, corrigiendo lavariación moment-nea introducidaaccidentalmente.

Es im#ortante tener en cuenta lascondiciones +ue se de!en cum#lir #ara #oner en #aralelo a un gru#o generador con un EPI es #or eso+ue a2ora se detallan estas0

G Igualdad de tensionesC Igualdad de secuencia de

(ases8 Igualdad de (recuencias7 Angulo de des(asa)e entre

ellos igual a cero

Los #rinci#ales inconvenientes delensayo de desli&amiento son latendencia del rotor a girar en

sincronismo con el cam#o giratoriodel estator *a causa del motor dereluctancia y los e(ectos de lascorrientes inducidas en los devanadosde amortiguamiento del rotor./ra!a)ando con valores reducidos dela tensión a#licada se minimi&an estosinconvenientes, #ero tam!ién se

resiente la e"actitud de la lectura delos instrumentos.

I#$ DATA S-EET . -O"A DE DATOS

#$ E/UI%OS . ATERIALES• 1 e*tensión tri,-sica

• 1 e*tensión bi+olar

• 1 volt/!etro con cero en el centro

• 1 !ult/!etro 1 a!+er/!etro )&A> 1? de 0 @ 6

A.

• 1 control de distancia 5Sie!ens

• 1 llave de distribución• 1 +otenció!etro de $40

• 1 estrobosco+io

• 1 vat/!etro attavi

• cables A)G

#I$ DESARROLLO DE LAE1%ERIENCIA

A. Ensayo G0 $aracterística de #otenciavs -ngulo de carga *P Q 9.

#onectar el eui+o seg=n la ,igura 1. Austar la

tensión secuencia de ,ases y ,recuencia del

generador y +onerlo en +aralelo a la red.



)e del !otor +ri!o en una ubicación tal ue

deltaB0 7ubicar un origen: +ara ello usare!os el

estrobosco+io.

<bservar la de+endencia entre la +otencia ' ue

entrega la !-uina y el -ngulo de carga delta

+ara ello incre!entare!os el torue a+licado al

ee del generador.

Co!ar valores de la +otencia y del -ngulo de

carga desde las condiciones de !/ni!a +otencia

asta +otencia donde la corriente de ar!adura no

su+ere 1.?>n.

#uando este en condición de sobrecarga un

integrante del gru+o est; atento +ara regular el

torue a+licado a la !-uina en caso d +;rdida

de sincronis!o.

'. Ensayo C0 $aracterística en ;%< del generador síncrono

#onservar la condición anterior y regular la

+otencia entregada +or el generador al ?0D de la

no!inal y veri,icar ue sea constante luego

au!entar la corriente de e*citación del generador asta ue la corriente de ar!adura alcance su

valor no!inal.

&uego de to!ar datos dese*citar gradual!ente

al generador la corriente de ar!adura e!+e"ar-

a dis!inuir y +asar- +or un valor !/ni!o +ara

luego volver a dis!inuir y +asar- +or un valor

!/ni!o +ara luego volver a incre!entarse

dese*cite asta volver la corriente de ar!adura la

no!inal. #onsiga la corriente de ar!adura

!/ni!a.

'ara la corriente de ar!adura !/ni!a dis!inuir

la carga del generador al 2?D de la +otencia

no!inal !anteni;ndola constante +ara re+etir el

+rocedi!iento anterior luego acer lo !is!o

+ara una +otencia de 0D.

$. Ensayo 80 Ensayo de desli&amiento

Reducir la +otencia entregada +or el generador a

la red y sacarlo del +aralelo. Ar!ar el esue!a

de la siguiente ,igura.

)ncender el !otor +ri!o y llevarlo a una

velocidad +ró*i!a a la velocidad s/ncrona de tal

!anera ue el desli"a!iento sea !ayor ue el2D.

Reducir la tensión al generador al 2?D de la

tensión no!inal y cerrar el interru+tor del

generador cuidando ue la corriente de ar!adura

no su+ere su valor no!inal. Eotar- ue +or

!edio de un volt/!etro ue la tensión e!+e"ar-

a oscilar suave!ente. Co!ar los valores de

tensión y corriente cuando la tensión +ase +or

cero y cuando sea !-*i!a.

#II$ !I!LIOGRAFÍA

F1 5M-uinas )l;ctricas <SC)E< @

'><CR<SI

F2 5M-uinas )l;ctricas >AE< 8

SM<&)ESI

8V 5Ceor/a de las M-uinas de corriente alterna

&AEGS3<

generador sincrono ii informe final

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