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PORTADA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA: ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, INFORMATICA Y MECANICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

LABORATORIO N°6: ANALISIS EXPERIMENTAL DE LAS CARACTRISTICAS OPERATIVAS DE LA MAQUINA SINCRONA DE POLOS SALIENTES. Curso: Laboratorio de Maquinas Eléctricas II Docente: Ing. Dany J. Cañihua Flórez.

Alumno: Mamani Barrientos Kevin Fernando. Semestre Académico 2016-II Cusco-Perú 2016

2

INDICE PORTADA .......................................................................................................... 1 INDICE ............................................................................................................... 2 OBJETIVOS. ...................................................................................................... 4 1

Generales. ................................................................................................... 4

2

Específicos. ................................................................................................. 4

MARCO TEORICO. ............................................................................................ 4 3

Características constructivas de la maquina síncrona. ................................ 4

4

Principio de funcionamiento. ........................................................................ 5 4.1

Principio de funcionamiento como generador. ...................................... 5

4.2

Principio de funcionamiento como motor. ............................................. 5

5

Velocidad rotacional en la maquina síncrona. ............................................. 5

6

Tensión inducida del generador síncrono. ................................................... 6

7

El circuito equivalente de la maquina síncrona. ........................................... 7

8

Determinación de los parámetros de la maquina síncrona. ......................... 7

9

Diagrama fasorial. ........................................................................................ 9

10

Motor síncrono.......................................................................................... 9

PROCEDIMIENTO I: DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LAS CARACTERISITCAS DEL GENERADOR SINCRONO. .................................. 10 11

Determinación de la frecuencia y velocidad síncrona. ............................ 10

12

Modelo del circuito equivalente del motor de inducción. ........................ 10

12.1

Determinación de la resistencia de los devanados. ......................... 10

13

Prueba en vacío del generador síncrono – curva de magnetización. ..... 10

14

Prueba de rotor bloqueado del motor de inducción. ............................... 11

PROCEDIMIENTO II: ANALISIS EXPERIMENTAL DEL COMPORTAMIENTO DEL MOTOR SINCRONO. ............................................................................... 13 15

Las curvas ´´V´´ del motor síncrono. ...................................................... 13

CUESTIONARIO. ............................................................................................. 14 16

Características del campo magnético producido por el estator. ............. 14

17 ¿Qué representa la reactancia de armadura en las maquinas síncronas de rotor cilíndrico? ................................................................................................. 14 18 Demuestre analíticamente que la tensión inducida ´´EA´´ del generador síncrono se incrementa cuando se incrementa la corriente de campo´´𝑰𝒇´´. ... 15 19 Explique analíticamente, ¿Por qué la secuencia de fases de la tensión inducida ´´EA´´ es positiva si el generador síncrono gira en sentido horario? .. 15 20

Mencione la aplicación que tiene los generadores síncronos. ............... 16

21 ¿Cómo se determina la impedancia equivalente del circuito de la maquina síncrona?.......................................................................................................... 16

3 22 ¿Qué representa operativamente el punto inferior mínimo de las curvas ´´V´´?, explique. ................................................................................................ 16 23 ¿Qué variables se representan en el eje de la maquina síncrona?, y ¿Cómo se controlan? ....................................................................................... 16 24

¿Cómo funciona la excitatriz sin escobillas de un generador síncrono? 17

25 Explique ¿Por qué el motor síncrono no arranca de manera directa como el motor de inducción trifásico? ........................................................................ 17 26 Mencione las aplicaciones que tienen los motores síncronos de polos salientes y polos sin saliencia. ......................................................................... 17 27 ¿Qué ventajas ofrece el condensador síncrono frente a un banco de condensadores estáticos? ................................................................................ 17 28 ¿Por qué el rotor de un motor de inducción gira más lento que el campo rotatorico? ........................................................................................................ 17 29 ¿Qué sucede a la velocidad y la corriente del rotor cuando se incrementa la carga mecánica de un motor de inducción? ................................................. 18 CONCLUSIONES............................................................................................. 19 REFERENCIAS. ............................................................................................... 19

4

OBJETIVOS. 1

Generales.

Analizar experimentalmente las características constructivas, operativas y de funcionamiento de las maquinas síncronas de polos salientes.

2

Específicos.

Determinar experimentalmente las variables y parámetros del circuito equivalente de la maquina síncrona de polos salientes. Identificar las características constructivas de la maquina síncrona verificando la aplicación de cada uno de sus elementos. Analizar las curvas de comportamiento de la maquina síncrona operando como generador y motor. Establecer las curvas de operación ´´V´´ del motor síncrono mediante el control de variables de corriente de armadura y corriente de campo para diferentes condiciones de carga y factor de potencia. Demostrar experimentalmente la aplicación del ´´Condensador síncrono´´ en la corrección del factor de potencia de una carga eléctrica dada. Interpretar el esquema y circuito equivalente, determinando sus variables y parámetros. Realizar el montaje e instalación correcta de la maquina síncrona. Determinar experimentalmente el comportamiento de la velocidad síncrona frente a la frecuencia de la maquina síncrona. Efectuar medidas, procesar datos y realizar las gráficas correspondientes a los experimentos. Desarrollar cálculos relacionados al objetivo. Aplicar el protocolo de pruebas.

MARCO TEORICO. El generador síncrono, es una máquina de CA cuya velocidad en régimen permanente es proporcional a la frecuencia inducida o de armadura (es decir la frecuencia eléctrica esta sincronizada con la velocidad de rotación); tiene dos variables de entrada (eléctrica y mecánica) y una variable de salida (eléctrica).

3

Características constructivas de la maquina síncrona.

N°

01

COMPONENTE

FUNCION. ESTATOR: denominado inducido o armadura, está construido por laminas ferromagnéticas troqueladas y apiladas formando un núcleo con ranuras y dientes.

5

02

03 04

4

EL ROTOR: está compuesto por el núcleo laminado que puede ser de polos salientes o liso. En el mismo están ubicadas los devanados tipo paquete concentrado y distribuido. COGINETE: en función de la aplicación los motores síncronos pueden ser suministrados con cojinetes o rodamiento. PLACA DE CARACTERISTICAS: es donde está la información de la máquina.

05

EJE: sobre la cual va ajustada el paquete de láminas.

06

VENTILADOR: permite la ventilación de la máquina, funciona cuando la maquina empieza a emitir calor y sobrecarga.

Principio de funcionamiento.

4.1 Principio de funcionamiento como generador. Una fuente mecánica que le proporcione el giro (turbina) acciona el rotor de la máquina sincrónica a la vez que se alimenta el devanado rotórico (devanado de campo) con corriente continua. El entrehierro variable (Máquinas de polos salientes) o la distribución del devanado de campo (Máquinas de rotor liso) contribuyen a crear un campo más o menos senoidal en el entrehierro, que hace aparecer en los bornes del devanado del estator (devanado inducido) una tensión senoidal. Al conectar al devanado inducido una carga trifásica equilibrada aparece un sistema trifásico de corrientes y una fuerza magneto motriz senoidal. 4.2 Principio de funcionamiento como motor. En este caso se lleva la máquina sincrónica a la velocidad de sincronismo, pues la máquina sincrónica no tiene par de arranque, y se alimentan el devanado rotórico (Devanado de campo) con Corriente continua y el devanado estatórico (devanado inducido) con corriente alterna. La interacción entre los campos creados por ambas corrientes mantiene el giro del rotor a la velocidad de sincronismo.

5

Velocidad rotacional en la maquina síncrona.

La energía mecánica suministrada al rotor proviene de un motor primo o de turbinas. Las turbinas hidráulicas trabajan a velocidades relativamente bajas por lo que el alternador requiere de un número de polos relativamente alto para una frecuencia dada.

6 Los generadores síncronos son generalmente trifásicos para la creación o inducción de tres tensiones desfasados en 120° eléctricos, se precisan por lo menos 3 bobinas desfasadas en 120° mecánicos entre sí. La relación entre ángulos eléctricos (Ø𝑒) y mecánicos (Ø𝑚) es: 𝑝

𝑝

Ø𝑒 = 2 Ø𝑚 O

𝑊𝑒 = 2 𝑊𝑚

Luego la frecuencia de la onda de tensión es: 𝑓=

𝑝 𝑤𝑠 2 60

De donde la velocidad mecánica síncrona es: 𝑊𝑠 =

120𝑓 𝑝

Para 𝑓 = 60𝐻𝑧, las velocidades síncronas son: 𝑊𝑠(𝑟𝑝𝑚) 𝑃(𝑝𝑜𝑙𝑜𝑠)

6

3600 2

1800 4

200 36

100 72

Tensión inducida del generador síncrono.

La tensión inducida en la armadura (estator) esta expresada por: 𝐸𝑎 = 4.44𝑓𝑁Ø𝑘𝑝𝑘𝑑 O 𝐸𝑎 = 𝑘Ø𝑊𝑟 Donde: 𝐸𝑎 𝑓 𝑁

Tensión inducida en armadura. Frecuencia. Numero de espiras.

Ø 𝐾𝑝 𝐾𝑑

Flujo magnético (weber). Factor de paso. Factor de distribución.

El voltaje depende del flujo (Ø), de la frecuencia (𝑓), o de la velocidad de rotación 𝑊𝑟 y de la construcción de la maquina; por consiguiente está relacionado con la ecuación: 𝐸𝑎 = 𝑘Ø𝑊𝑟 Luego la curva de magnetización del generador síncrono en función de la corriente de campo es:

Figura N°2: Curva de magnetización del generador síncrono.

7

7

El circuito equivalente de la maquina síncrona.

Campo_Inductor_Rotor. Armadura_Inducido_Estator. Figura N°3: Circuito equivalente de la Maquina síncrona. Donde: 𝐸𝐴: Tensión inducida en armadura. 𝑋𝑑: Reactancia de dispersión. 𝑋𝑎: Reactancia debido a la reacción de armadura. 𝑅𝑎: Resistencia de armadura. 𝑉𝐴: Tensión en bornes de armadura. 𝐼𝐴: Corriente de armadura. Asimismo se considera a la reactancia síncrona ´´𝑋𝑠´´ como: 𝑋𝑠 = 𝑋𝑑 + 𝑋𝑎 Existen varios factores que dan lugar a la diferencia entre EA Y VA:    

8

La distorsión de campo magnético del entrehierro causada por la corriente del estator, llamada reacción de armadura. La auto inductancia de las bobinas de la armadura. La resistencia de las bobinas de armadura. El efecto de la configuración del rotor de polos salientes.

Determinación de los parámetros de la maquina síncrona.

Prueba en vacío.

8 Esta prueba es posible hallar el voltaje generado internamente para cualquier corriente de campo del generador, luego: 𝑋𝑠 = 𝑋𝑑 + 𝑋𝑎 Prueba en cortocircuito.

En esta prueba podemos determinar los siguientes parámetros: 𝐼𝑎 =

𝐸𝑎 √𝑅𝑎2

+ 𝑋𝑠 2

… … … … … … … . . (1)

𝑍𝑠 = √𝑅𝑎2 + 𝑋𝑠 2 = 𝑋𝑠 =

𝐸𝑎 … … … … . . (2) 𝐼𝑎

𝐸𝑎 𝑉𝑎 = … … … … … … … … … (3) 𝐼𝑎 𝐼𝑎

Figura N°4: Características de vacío y cortocircuito de la maquina síncrona.

9

9

Diagrama fasorial. a. Con factor de potencia igual a la unidad (resistiva).

b. Con factor de potencia atrasado (inductivo).

c. Con factor de potencia adelantado (capacitiva).

10 Motor síncrono. Una de las ventajas adicionales del uso de los motores síncronos, es el hecho de que pueden operar como condensador síncrono a factor de potencia unitario o adelantado; esta característica de operación hace que cuando opere con otras cargas inductivas, como son los motores de inducción que operan a factores de potencia atrasados, la potencia reactiva suministrada por el motor síncrono a factor de potencia adelantado compensa, la potencia reactiva de los motores de inducción, mejorando de esta manera el factor de potencia global de esta instalación. La corrección de factor de potencia se logra haciendo operar al motor síncrono en vacío y sobreexcitado; de esta manera el motor opera como si se tratara de un capacitor estático y de aquí el nombre de CONDENSADOR SINCRONO. El arranque de los motores síncronos no es automático, requiere de los siguientes requisitos para su operación.   

Tensión y corriente continua. Tensión y corriente alterna. Autoarranque.

10 Existen cuatro tipos de arranques diferentes para este tipo de motor:    

Como un motor asíncrono. Como un motor asíncrono, pero sincronizado. Utilizando un motor secundario o auxiliar para el arranque. Como un motor asíncrono, usando un tipo de arrollamiento diferente: llevará unos anillos rozantes que conectarán la rueda polar del motor con el arrancador.

PROCEDIMIENTO I: DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LAS CARACTERISITCAS DEL GENERADOR SINCRONO. Maquina Síncrona. 𝑉𝑓 = 140𝑉 VA

SERIE: IA

11 Determinación de la frecuencia y velocidad síncrona. 𝑊𝑠 =

120𝑓 𝑝

𝑝=4 𝑊𝑠 𝑓

600 20.02

900 30.02

1000 33.35

1200 40.04

1500 50.03

1600 53.3

1800 60

12 Modelo del circuito equivalente del motor de inducción. 12.1 Determinación de la resistencia de los devanados. a. Ohmímetros de precisión. U1- U2 40.8Ω V1- V2 41.1Ω W1- W 2 41.2Ω

13 Prueba en vacío magnetización.

del

generador

síncrono

–

curva

de

a. Monte del circuito según el siguiente esquema de conexión y montaje.

Figura N°5: Esquema de conexión y montaje. b. Tome lectura de los instrumentos y conviértalos en valores por fase.

11 𝐼𝐹(𝐴) 7.2 9.8 11.5 13.7 16.9 18 22 26.8 30 42.2 46.2 56 61.1 66 0.067 0.07 0.075 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.135 0.14

𝐸𝑎(𝑣) 22.6 28.61 31.6 38.2 44.6 47.3 56 68.2 78.2 117.2 123.9 151 166.3 179 181 200 216.5 237.5 261.3 274.2 295.8 310 322.4 338.9 348

𝑐𝑜𝑠 Ø 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85

𝑃(𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠) 239.27976 412.295849 534.3797 769.57147 1108.37467 1251.9837 1811.656 2687.72108 3449.793 7272.85772 8417.40669 12434.548 14941.6476 17372.487 17.8327535 20.587 23.8772438 27.9395 34.5817485 40.32111 47.847129 54.7026 61.631596 67.2775808 71.64276

14 Prueba de rotor bloqueado del motor de inducción. 𝐼𝐹(𝐴) 0.0072 0.0098 0.0115 0.0137 0.0169 0.018 0.022 0.0268 0.03 0.0422 0.0462 0.056 0.0611 0.066

𝐸𝑎(𝑉) 22.6 28.61 31.6 38.2 44.6 47.3 56 68.2 78.2 117.2 123.9 151 166.3 179

𝐼𝑐𝑐(𝐴) 17.7 21.3 24.3 27.6 23.2 35.4 42.8 47.9 54.2 76.7 81.4 97.7 105.9 116

𝑐𝑜𝑠 Ø 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9

𝑃(𝑊𝑡𝑡𝑠) 622.83114 948.824901 1195.58916 1641.57624 1611.05904 2607.07194 3731.8176 5086.37646 6599.25108 13996.2467 15703.0612 22969.9539 27420.5917 32329.548

12 0.067 0.07 0.075 0.08

181 200 216.5 237.5

117.4 121.9 129.5 137.9

0.9 0.9 0.9 0.9

33085.3158 37959.66 43653.2198 50993.6963

Corriente de cortocircuito y tension

a. Grafique las curvas características del circuito abierto y cortocircuito.

Curva caracteristica de circuito abierto y cortocircuito

600 500 400

Caracteristicas de circuito abierto caracteristicas de corto circuito

300 200

100 0 0

0.1

0.2 0.3 0.4 Corriente de campo

0.5

0.6

b. Determine y grafique el circuito equivalente de la maquina síncrona indicando los valores experimentales de sus parámetros.

𝐸(𝑓𝑎𝑠𝑒) = 𝑍𝑠 ∗ 𝐼𝑐𝑐 Calculo de 𝑍𝑠: 𝑍𝑠 =

𝐸 √3 ∗ 𝐼𝑐𝑐

Reemplazando valores se tendrá: 𝑍𝑠 =

237.5 √3 ∗ 137.9

De esto resulta: 𝑍𝑠 = 0.99 Ω.

13 Si determinamos la resistencia por medición directa de la misma, la reactancia sincrónica será:(𝑅 = 41.03 Ω). 𝑋𝑠 = √𝑍𝑠 2 − 𝑅 2 𝑋𝑠 = 𝑗41.018 Ω

PROCEDIMIENTO II: ANALISIS EXPERIMENTAL DEL COMPORTAMIENTO DEL MOTOR SINCRONO. 15 Las curvas ´´V´´ del motor síncrono. Conecte la maquina como en el diagrama 13.a, verifique los requisitos de arranque de la máquina y opere como motor. Aplique carga; tome los datos requeridos y grafique las curvas ´´V´´ del motor síncrono. Valores obtenidos en vacío: 𝐼𝑓(𝑚𝐴)

𝐼𝐴(𝐴)

46 74 117 130 140 160 180 194

0.32 0.28 0.24 0.23 0.23 0.22 0.23 0.24

Valores obtenidos aplicando carga: 𝐼𝑓(𝑚𝐴)

𝐼𝐴(𝐴)

74 117 130 140 160 180 194

0.33 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.31

De donde se tiene la curvas ´´V´´:

14

Curvas ´´V´´ del motor sincrono corriente de armadura

0.35 0.3

0.25 0.2 0.15

Sin carga

0.1

con carga

0.05 0 0

50

100

150

200

250

corriente de campo

CUESTIONARIO. 16 Características del campo magnético producido por el estator. Aplicando una corriente alterna trifásica a una disposición de bobinas, en virtud del teorema de Leblanc el campo giratorio tendrá la forma siguiente:

La velocidad de giro del campo será igual a: 𝑊𝑠 =

60𝑓 𝑝

Siendo f, la frecuencia aplicada y p, el número de pares de polos. En este caso, si la frecuencia es de 60 Hz, como sólo tenemos un par de polos, la velocidad será: Esta velocidad se denomina velocidad de sincronismo.

17 ¿Qué representa la reactancia de armadura en las maquinas síncronas de rotor cilíndrico? El voltaje 𝐸𝑎 puede ser representado como una caída de voltaje a través de una reactancia 𝑋𝑎𝑟 debida a la corriente 𝐼𝑎. Esta reactancia 𝑋𝑎𝑟 es conocida como reactancia de reacción de armadura o reactancia de magnetización.

15

18 Demuestre analíticamente que la tensión inducida ´´EA´´ del generador síncrono se incrementa cuando se incrementa la corriente de campo´´𝑰𝒇´´. Se tiene que: 𝐸𝐴 = 𝑉𝐴 + 𝑋𝑆 ∗ 𝐼𝐴 Luego se sabe que: 𝐼𝐿 = 𝐼𝑓 = 𝐼𝑐𝑐 = 𝐼𝐴. Dándonos valores iniciales: 𝐼𝐿 = 300𝐴 ; 𝑉𝐴𝑓 = 311.77𝑉 Calculamos: 𝑋𝑠 =

𝑉𝐴𝑓 𝐼𝐿

=

311.77 300

= 1. 039Ω

Luego: 𝐸𝐴 = 311.77 + 1.039 ∗ 300 𝐸𝐴 = 623.47 𝑉 Luego incrementamos la corriente 𝐼𝑓 = 350𝐴. Se tiene los siguientes resultados: 𝑋𝑠 = 0.891Ω Finalmente se tiene: 𝐸𝐴 = 623.62 𝑉 Así demostramos que la tensión inducida ´´𝐸𝐴´´ del generador síncrono se incrementa cuando se incrementa la corriente de campo´´𝐼𝑓´´.

19 Explique analíticamente, ¿Por qué la secuencia de fases de la tensión inducida ´´EA´´ es positiva si el generador síncrono gira en sentido horario? Asumiendo las siguientes ecuaciones: Se muestra que el sentido de giro es horario. 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°1: 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°2: 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°3: 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°4: 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°5: 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°6:

𝑉𝑓 = 𝑅𝑓. 𝐼𝑓 𝐸𝑎 = 𝑉𝐿 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎 𝐸𝑎 = 𝑊𝑟. 𝐺𝑎𝑓. 𝐼𝑓 𝑃𝑚 = 𝑇𝑟. 𝑊𝑟 𝑇𝑟 = 𝐷𝑊𝑟 + 𝑇𝑒 𝑇𝑒 = 𝐺𝑎𝑓. 𝐼𝑓. 𝐼𝐿

Luego cuando se cambia el sentido de giro, las ecuaciones también cambian de signo por lo tanto la maquina girara en sentido anti horario. 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°1:

𝑉𝑓 = 𝑅𝑓. (−𝐼𝑓)

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°2: 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°3:

𝐸𝑎 = 𝑉𝐿 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎 𝐸𝑎 = −𝑊𝑟. 𝐺𝑎𝑓. 𝐼𝑓

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°4:

𝑃𝑚 = 𝑇𝑟. 𝑊𝑟

La corriente 𝐼𝑓 cambia de dirección. La tensión inducida también cambia de sentido.

16 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°5: 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑁°6:

𝑇𝑟 = 𝐷𝑊𝑟 − 𝑇𝑒 𝑇𝑒 = −𝐺𝑎𝑓. 𝐼𝑓. 𝐼𝐿

Por ende el sentido de giro eléctrico es de sentido opuesto por el signo (-).

20 Mencione la aplicación que tiene los generadores síncronos. Debido a sus características son utilizados en todo los segmentos de la industria, tales como:     

Minería. Siderurgia. Laminadores. Ventiladores. Bombas condensadores.

21 ¿Cómo se determina la impedancia equivalente del circuito de la maquina síncrona? La impedancia equivalente de la maquina síncrona se determina mediante la prueba de circuito abierto y la prueba de cortocircuito, determinando los siguientes variables. De la prueba de circuito abierto obtenemos 𝑋𝑠: 𝑋𝑠 = 𝑋𝑑 + 𝑋𝑎 Luego de la prueba de cortocircuito: 𝐼𝑎 =

𝐸𝑎 √𝑅𝑎2 + 𝑋𝑠 2

Finalmente tenemos: 𝑍𝑠 = √𝑅𝑎2 + 𝑋𝑠 2 =

𝐸𝑎 𝐼𝑎

22 ¿Qué representa operativamente el punto inferior mínimo de las curvas ´´V´´?, explique. El punto inferior mínimo representa que en ese punto el factor de potencia es igual a 1, luego la carga se convertirá en una carga capacitiva.

23 ¿Qué variables se representan en el eje de la maquina síncrona?, y ¿Cómo se controlan?    

En el eje de la maquina se presentan las siguientes variables: Como es la velocidad rotacional. El par rotacional. Las pérdidas mecánicas.

Y estos se pueden controlar mediante la corriente que se suministra.

17

24 ¿Cómo funciona la excitatriz sin escobillas de un generador síncrono? La excitatriz de un generador eléctrico síncrono de corriente alterna sirve, básicamente, para alimentar de corriente continua el rotor del generador, y convertir éste en un electroimán. El proceso de alimentar de corriente continua el rotor (que gira) supone resolver como generar la corriente continua necesaria, y además, como introducirla en un elemento que está girando. La excitatriz es la encargada de suministrar la tensión y corriente continua para alimentar el rotor de un generador síncrono, y convertir a éste en un electroimán con capacidad en general para regular la intensidad del campo magnético. Existen tres tipos básicos de excitatriz:   

Excitatriz estática, o de anillos rotativos y escobillas. Excitatriz de imanes permanentes. Excitatriz de diodos giratorios.

25 Explique ¿Por qué el motor síncrono no arranca de manera directa como el motor de inducción trifásico? Porque no presentan par de arranque y hay que emplear diferentes métodos de arranque y aceleración hasta la velocidad de sincronismo

26 Mencione las aplicaciones que tienen los motores síncronos de polos salientes y polos sin saliencia. Los Motores de rotor de polos lisos o polos no salientes: se utilizan en rotores de dos y cuatro polos. Estos tipos de rotores están construidos al mismo nivel de la superficie del rotor. Los motores de rotor liso trabajan a elevadas velocidades, y esto mayormente se utiliza en las centrales térmicas. Los motores de polos salientes trabajan a bajas velocidades. Un polo saliente es un polo magnético que se proyecta hacia fuera de la superficie del rotor. Los rotores de polos salientes se utilizan en rotores de cuatro o más polos y estos mayormente se utilizan en las centrales hidroeléctricas.

27 ¿Qué ventajas ofrece el condensador síncrono frente a un banco de condensadores estáticos? Un condensador síncrono es en esencia un motor síncrono que funciona sin carga. Su único propósito es absorber o suministrar potencia reactiva en un sistema trifásico para estabilizar el voltaje. La máquina actúa como un enorme capacitor trifásico cuya potencia reactiva se puede variar cambiando la excitación de DC.

28 ¿Por qué el rotor de un motor de inducción gira más lento que el campo rotatorico? En este caso, los motores basan su funcionamiento en la obtención de un campo magnético giratorio. Dentro de este campo giratorio puede haber un electroimán, que gira a la misma velocidad que el campo. En este caso tendremos un motor síncrono.

18 Una segunda posibilidad es que dentro del campo haya un bobinado sometido a inducción, por lo que aparece una corriente eléctrica y, por tanto, la fuerza de Lorentz. El giro será más lento que el del campo giratorio, razón por la cual el motor se denomina asíncrono o de inducción

29 ¿Qué sucede a la velocidad y la corriente del rotor cuando se incrementa la carga mecánica de un motor de inducción? Los motores asíncronos o de inducción, por ser robustos y más baratos, son los motores más ampliamente utilizados en la industria. En estos motores, el campo giratorio tiene la velocidad sincronía de acuerdo a la frecuencia de la línea alimentadora. Teóricamente, para el motor girando en vacío y sin perdidas, el rotor tendría también la velocidad síncrona. Pero al ser aplicado el par externo al motor, su rotor disminuirá la velocidad en la justa proporción necesaria para que la corriente inducida por la diferencia de rotación entre el campo giratorio (síncrono) y el rotor, pase a producir un par electromagnético igual y opuesto al par externamente aplicado.

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CONCLUSIONES. En conclusión se logró conocer las funciones fundamentales del motor síncrono las cuales son: Si la carga del motor llega a ser muy grande, el motor disminuirá su velocidad perdiendo sincronismo y se parara, destacando que dicho efecto es perjudicial para el motor. Los motores síncronos requieren una excitación de c.c. para el rotor así como una tensión c. a. para el rotor. Siempre habrá que tomar en cuenta que estos motores deben poseer un correcto arranque, ya que solo de esta manera se los puede poner en funcionamiento, siendo lo fundamental hacer que el rotor alcance una velocidad cerca del sincronismo, en caso contrario se observara una vibración muy fuerte debido a los campos magnéticos de la máquina. Para que la máquina síncrona sea capaz de efectivamente convertir energía mecánica aplicada a su eje, es necesario que el enrollamiento de campo localizado en el rotor de la máquina sea alimentado por una fuente de tensión continua de forma que al girar el campo magnético generado por los polos del rotor tengan un movimiento relativo a los conductores de los enrollamientos del estator. La máquina sincrónica se puede utilizar como generador, tanto para alimentar cargas aisladas o para entregar potencia a una red eléctrica compleja. Para incrementar la cantidad de potencia es necesario aumentar el flujo de vapor, agua o gas que está circulando por la turbina de accionamiento. Al incrementa la potencia de accionamiento de un generador que alimenta a una carga aislada, las masas rotantes del sistema se aceleran y aumenta la frecuencia y la fuerza electromotriz. Estas nuevas condiciones de operación deben ser corregidas mediante un controlador de velocidad y tensión que mantengan dentro de los límites tolerables a estas variables. El generador síncrono consta de una igualdad entre la frecuencia eléctrica y la frecuencia angular, es decir, el generador girara a la velocidad del campo magnético a esta igualdad de frecuencias se le denomina sincronismo. Éstos se hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los cojinetes.

REFERENCIAS. http://www.MOTORES%20MANTTO%202.htm MANUAL DE MAQUINAS ELECTRICAS, Andrés Videla Flores Ingeniero Civil Eléctrico Página 1 de 70. http://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtml. http://www.monografias.com/trabajos74/motores-corriente-directa/motorescorriente-directa2.shtm