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INFORME DE LABORATORIO N° 8: TEMA: ENSAYO DE GENERADOR SÍNCRONO TRIFÁSICO EN CORTOCIRCUITO

1. OBJETIVOS a) Determinar y verificar experimentalmente las curvas características de corto circuito del generador síncrono. b) Medición de la resistencia de los devanados de generador en caliente según configuración. c) Determinar experimentalmente las pérdidas de corto circuito de la maquina a velocidad síncrona y el circuito equivalente del Generador síncrono por fase. d) Comprender e interpretar la información del valor de la relación de corto circuito de las máquinas síncronas. 2. MATERIALES, INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y EQUIPOS Los siguientes equipos, instrumentos y materiales serán necesarios para la realización de la práctica: ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

DESCRIPCIÓN Regulador de tensión trifásica variac 380V 25A Generador síncrono trifásico Vatímetro Multitester para verificación de circuitos Alicate universal Analizador de redes trifásico Micro ohmímetro Tacómetro Pinza amperimétrica Cables de conexión

CANTIDAD 1 1 1 1 1 1 1 1 1

3. PROCEDIMIENTO 3.1. Tomar nota de la información proporcionada por los datos de placa del generador síncrono a ensayar y registrarlo en forma tabulada.

Dr. Ing. Moises Tanca Villanueva

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SE2662-3G6

VDE 0530

Y U: 400 V Mot. DS P: 0.3 Kw RPM: 1800 1/min Uerr : 140 - v CA:

Ierr : CB :

IP: 20

Is. KI. : F

I: 0.45 A cos: 0.8 f: 60 Hz Made in Germany

3.2. Tomar la lectura de la resistencia de los devanados del inducido y del inductor del generador síncrono. Tabla N° 01: Medición de resistencias del Generador Síncrono. RESISTENCIA OHMICA POR FASE DEVANADO Terminales R fase T (°C) Rotor F1-F2 250.4 24 U1-U2 33.55 24 Estator V1-V2 33.65 24 W1-W2 33.76 24 Promedio 33.65 24

3.3. Armar el circuito de corriente continua de la Figura para hacer funcionar la máquina en el régimen de generador y configurar los devanados del inducido en estrella o triángulo según tensión nominal de la red.

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3.4. Una vez montado el circuito verificar que los alcances de los instrumentos sea las adecuadas para el ensayo de cortocircuito a corriente nominal e incluso superior: Realizar las conexiones de la máquina primaria, acoplar mecánicamente ambos rotores de las máquinas. Tener mucho cuidado con las conexiones, las escalas de los instrumentos de medición. Una vez verificado el montaje del circuito por el instructor llevar el rotor a velocidad reducida hasta llegar a la velocidad nominal. 3.5. Accionar el motor primario a velocidad nominal y aplicar corriente de excitación de tal manera que se obtenga en las fases del generador síncrono la tensión nominal, registrar unos 8 a 10 juegos de lectura de tensión inducida y corriente c.c. de excitación. Todos los datos registrados deben llevarse a la tabla para su procesamiento.

Variables Eléctricas N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tensión (AC)

Corriente Icc (AC)

Corriente If (DC)

[V] 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

[A] 0,0 0,09 0,13 0,18 0,23 0,31 0,35 0,45 0,48 0,64

[A] 0,0 0,07 0,09 0,12 0,14 0,18 0,20 0,25 0,28 0,35

Variables Mecánicas Tensión Vf Velocidad Torque (DC)

[V] 0 9,97 13,35 19,50 24,24 43,60 36,00 35,80 50,80 65,60

[RPM] 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800

[N m] -0,18 -0,21 -0,24 -0,25 -0,26 -0,27 -0,30 -0,35 -0,39 -0,50

Velocidad

ὠ [rad/s] 188,49 188,49 188,49 188,49 188,49 188,49 188,49 188,49 188,49 188,49

f Frecuencia

[Hz] 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60

3.6. Tomar nuevamente la lectura de la resistencia de los devanados del inducido y del inductor del generador síncrono en caliente para determinar luego su temperatura. RESISTENCIA OHMICA POR FASE DEVANADO Terminales R fase Rotor F1-F2 218.07 U1-U2 35.40 Estator V1-V2 35.06 W1-W2 34.23 Promedio 34.89 Dr. Ing. Moises Tanca Villanueva

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4. CUESTIONARIO PARA LA DISCUSIÓN DE RESULTADOS 4.1. Dar la relación de los valores promedios o totales para ser procesadas las lecturas en la experiencia del generador síncrono en corto circuito en forma tabulada para las curvas características de corto circuito. Corriente Icc AC [A] 1 0,0 2 0,09 3 0,13 4 0,18 5 0,23 6 0,31 7 0,35 8 0,45 9 0,48 10 0,64

N°

Corriente If DC [A] 0,00 0,07 0,09 0,12 0,14 0,18 0,20 0,25 0,28 0,35

Tensión Vf DC [V] 0 88,85 140,82 190,87 246,30 297,39 346,58 399,24 453,28 65,60

Torque

Velocidad

[N m] -0,18 -0,21 -0,24 -0,25 -0,26 -0,27 -0,30 -0,35 -0,39 -0,50

[rpm] 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800

4.2. En forma tabulada dar los valores de las impedancias sincrónicas, reactancia. Explicar por qué las variaciones y trazar el Diagrama vectorial del ensayo de corto circuito.

𝐸𝑜𝑓 = 𝑍𝑠 ∗ 𝐼𝑐𝑐

𝑍𝑠 =

𝐸𝑜𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 √3𝐼𝑐𝑐

𝑋𝑠 = √𝑍𝑠 2 − 𝑅𝑎2

CORRECCION DE Ra PARA TEMPERATURA DE 75°C: Corrección de los parámetros:

R1(1 )  34.89  R1(0 )  33.65 

 0  23 C   1  31.15 C

1   34.89  33.65 

234.5  23   22 34.89 

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Como es menor a la temperatura de operación del motor entonces se corrige a 75°C:

R22   R1(1 ) 1    2  1  

  0.004 Rcc  75  Rcc  31.15 1  0.004  75  31.15   Rcc  75  34.89 1  0.004  75  31.15   Rcc  75  41.00 

N°

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Corriente If (DC)

Tensión Eo (AC)

[A] 0,00 0,07 0,09 0,12 0,14 0,18 0,20 0,25 0,35

[V] 2,65 88,85 140,82 190,87 246,30 297,39 346,58 399,24 453,28

Corriente Icc Impedcancia (AC) (Zs)

[A] 0,00 0,09 0,13 0,18 0,23 0,31 0,35 0,45 0,64

Reactancia (Xs)

[Ω]

[Ω]

570,00 625,38 612,22 618,26 553,87 571,71 512,22 408,91

568,52 624,04 610,85 616,90 552,35 570,24 510,58 406,85

4.3. Con la ayuda de los cálculos necesarios trazar las curvas características de corto circuito experimental del generador síncrono en función de la corriente de excitación.

If vs Icc I. de C. Circuito Icc

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3

Series1

0.2 0.1 0.0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

Corriente de Exitacion (campo) If

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4.4. En un mismo eje de corriente excitación trazar las curvas características de vacío y corto circuito y determine la relación de corto circuito del generador.

RELACION DE CORTOCIRCUITO: Es la relación que define como el cociente entre las corrientes de excitación para producir la tensión nominal en vacío y la corriente nominal de corto circuito.

SCR 

If0 I fcc



0.30  0.6 0.45

4.5. Trazar la variaciones del valor de impedancia sincrónica en función de la corriente de excitación y explica tales variaciones.

La impedancia síncrona está conformada en su mayoría por reactancia síncrona por lo tanto si nos mantenemos dentro de la zona lineal de la característica de vacío será constante, pero cuando pasamos a la zona de saturación se va disminuyendo la reactancia. (Esto puede apreciarse en la gráfica de curva característica de vacío).

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4.6. A partir de los ensayos de vacío y corto circuito determine, los parámetros del circuito equivalente por fase del generador síncrono trifásico, para valores nominales y condiciones estables.

Ra Xs

Ω Ω

5. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA 5.1. Y qué importancia tiene el valor de la Relación de Corto Circuito en la práctica de la ingeniería de diseño del Generador síncrono en Sistemas Eléctricos de Potencia, Protección, Estabilidad? Una vez establecido el circuito equivalente del generador síncrono se puede estimar las características de desempeño en condiciones de carga y acoplamiento al sistema de potencia. Es la relación que define como el cociente entre las corrientes de excitación para producir la tensión nominal en vacío y la corriente nominal de corto circuito.

5.2. Cuáles son las ventajas de un sistema eléctrico de potencia interconectado. Los Sistemas Eléctricos de Potencia representan estructuras complejas que no deben funcionar de forma individual, puesto que, su interconexión permite o facilita una mejor operación de los sistemas de generación y transmisión. Esto, da origen a lo que hoy conocemos como Sistemas Interconectados, es decir, dos o más sistemas de potencia relacionados o conectados eléctricamente entre sí. Para un sistema interconectado tenemos las ventajas de:

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 Confiabilidad; debido a que se tiene más de una fuente de alimentación (generadores) conectados al sistema y si ocurre un evento estas pueden suministrar la potencia que dejo de aportar la que está en falla.  Mercado eléctrico económico; como existe gran variedad de generadores entonces existe una competencia de oferta y demanda, no está monopolizado, por lo tanto los precios son regulados.  Despacho económico; siempre se dispondrá primero de las fuentes de energía más baratas en el orden de centrales hidroeléctricas, térmicas, a diésel o carbón.  Planificación de mantenimiento; permite aislar una fuente para realizar el mantenimiento y que el sistema siga trabajando con normalidad. 6. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES CONCLUSIONES:

OBSERVACIONES:  A mayor frecuencia de oscilación, se reducen el tamaño de las maquinas, y esto se aplica en la industria.

7. BIBLIOGRAFÍA  *Jesús Fraile Mora, “Máquinas Eléctricas”, McGraw Hill, 6ra. edición, 2008. 2.  Fitzgerald A. E.Charles Kingsley Jr, Stephen D. Umans,  “Máquinas Eléctricas”, McGraw Hill, 6ra. edición, 2003.  https://sites.google.com/site/279motoreselectricos/partes-fundamentales-de-unmotor-electrico/2-7-eje  F González-Longatt, Determinación Experimental de los Parámetros Eléctricos de una Máquina de Inducción.  Manuales del Tecsup y SENATI (Departamento de Electrotecnia).

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