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3-3-2015

Informe de Laboratorio Paralelismo Integrantes:      

Barona Iván Naranjo Xavier Navarrete Juan Paucar Elvis Tello Jossbell Recalde Diego

Contenido

OBJETIVOS ................................................................................................................................ 2 INFORMACIÓN DEL TEMA ..................................................................................................... 3 EQUIPOS QUE SE UTILIZARON............................................................................................ 6 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS ...................................................... 6 ESQUEMAS DE CONEXIÓN ................................................................................................... 7 PROCEDIMIENTO ..................................................................................................................... 8 ANALISIS ..................................................................................................................................... 9 CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 10 RECOMENDACIONES............................................................................................................ 10 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... 11 ANEXOS .................................................................................................................................... 12

OBJETIVOS



Realizar la conexión de un generador sincrónico.



Conectar el generador en paralelo con la red interconectada nacional.

INFORMACIÓN DEL TEMA

Generador sincrónico

Ilustración 1: Generador Sincrónico

El generador sincrónico es un tipo de máquina eléctrica rotativa capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica. El generador sincrónico está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y de una parte fija o estator. El rotor gira recibiendo un empuje externo desde (normalmente) una turbina. Este rotor tiene acoplada una fuente de "corriente continua" de excitación independiente variable que genera un flujo constante, pero que al estar acoplado al rotor, crea un campo magnético giratorio que genera un sistema trifásico de fuerzas electromotrices en los devanados estatóricos. Funcionamiento El principio de funcionamiento de un generador sincrónico se basa en la ley de Faraday. Para crear tensión inducida en el circuito de armadura (estator), debemos crear un campo magnético en el rotor o circuito de campo, esto lo lograremos alimentado el rotor con una batería, este campo magnético inducirá una tensión en el devanado de armadura por lo que tendremos una corriente alterna fluyendo a través de él. Al operar como generador, la corriente es suministrada a la máquina por la aplicación de un torque y por la rotación del eje de la misma, una fuente de energía mecánica puede ser, por ejemplo, una turbina de un aerogenerador. Una vez estando el generador conectado a la red eléctrica, su rotación es dictada por la frecuencia de la red, pues la frecuencia de la tensión trifásica depende directamente de la velocidad de la máquina.

Para que la máquina síncrona sea capaz de efectivamente convertir energía mecánica aplicada a su eje, es necesario que el bobinado 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 bobinados del estator. Debido a ese movimiento relativo entre el campo magnético de los polos del rotor, la intensidad del campo magnético que atraviesa los bobinados del estator irá a variar el tiempo, y así tendremos por la ley de Faraday una inducción de tensiones en las terminales de los bobinados del estator. La corriente eléctrica utilizada para alimentar el campo es denominada corriente de excitación. Cuando el generador está funcionando aisladamente de un sistema eléctrico, la excitación del campo irá a controlar la tensión eléctrica generada. Cuando el generador está conectado a un sistema eléctrico que posee diversos generadores interligados, la excitación del campo irá a controlar la potencia reactiva generada. Partes de un generador sincrónico

Ilustración 2: Esquema de Generador Sincrónico

De manera fundamental, el generador está compuesto por las siguientes partes:



Rotor Es la parte de la máquina que realiza el movimiento rotatorio, constituido de un material envuelto en un bobinado llamado de "bobinado de campo", que tiene como función producir un campo magnético constante así como en el caso del generador de corriente continua para interactuar con el campo producido por el enrollamiento del estator.



Estator

Parte fija de la máquina, montada envuelta del rotor de forma que el mismo pueda girar en su interior, también constituido de un material ferromagnético envuelto en un conjunto de enrollamientos distribuidos al largo de su circunferencia. Los enrollamientos del estator son alimentados por un sistema de tensiones alternadas trifásicas. Por el estator circula toda la energía eléctrica generada, siendo que tanto la tensión en cuanto a corriente eléctrica que circulan son bastante elevadas en relación al campo, que tiene como función sólo producir un campo magnético para "excitar" la máquina de forma que fuera posible la inducción de tensiones en las terminales de los enrollamientos del estator. 

Regulador de Tensión El regulador automático de voltaje, proporciona una extinción al rotor, el rotor debe tener un campo magnético constante en cuanto a la dirección de sus líneas magnéticas y este se logra excitándolo con corriente directa la corriente alterna generada por el generador, debe ser de una frecuencia constante 60hz; y para eso el rotor siempre gira a la misma velocidad independientemente de que carga esté produciendo.

Circuito equivalente monofásico de un generador sincrónico

Ilustración 3: Circuito equivalente

Conexión en paralelo Con objeto de aumentar el rendimiento y fiabilidad del sistema, las diferentes centrales están conectadas entre sí en paralelo, por medio de líneas de transporte y distribución. La red así constituida representa un generador gigantesco en el que prácticamente la tensión y la frecuencia se mantienen constantes. Esto se debe a que sobre esta gran red, la introducción de un nuevo generador no altera los parámetros básicos anteriores, por representar una potencia muy reducida frente al conjunto total.

Ilustración 4: Conexión en paralelo

Para conectar a los generadores en paralelo estos deben cumplir:    

Deben de ser iguales los voltajes de línea rms. Los dos generadores deben tener la misma secuencia de fase. Los ángulos de fase de las dos fases deben de ser iguales. La frecuencia del generador nuevo, llamado generador en aproximación, debe ser un poco mayor que la frecuencia del sistema en operación.

EQUIPOS QUE SE UTILIZARON        

Fuente de alimentación Voltímetro Tacómetro Resistencia en serie-excitación (series resistor-shuntfield). Excitación-generador sincrónico. Mando de red generador. Motor generador sincrónico trifásico Motor de c.c en derivación con bobina compound

CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS EQUIPOS

CARACTERISTICAS

FUENTE DE ALIMENTACION

220 VL

VOLTIMETRO (CA/CC) ANALOGO

0-250/500 V

TACOMETRO

0-2000/4000 RPM

RESISTENCIA EN SERIEEXCITACIÓN (SERIES RESISTORSHUNTFIELD) EXCITACIÓN-GENERADOR SINCRÓNICO.

RESISTENCIA: 3 KΩ, 0.13 A ENTRADA: 220 AC [V] SALIDA: 0-220 DC [V]

MANDO DE RED GENERADOR

MOTOR GENERADOR SINCRÓNICO TRIFÁSICO

MOTOR DE C.C EN DERIVACIÓN CON BOBINA COMPOUND

COMPARADOR DE FRECUENCIA: 55-60-65 [HZ] VOLTIMETRO DE POTENCIA: 0-800 [V] COMPARADOR DE VOLTAJE: 100-200-300-400-500 [V] POTENCIA: 0,2 KW VOLTAJE NOMINAL: 220 V(Y) CORRIENTE NOMINAL: 0.48 A FRECUENCIA: 60 HZ VELOCIDAD NOMINAL: 1800 RPM POTENCIA: 175 W VOLTAJE NOMINAL: 220 V CORRIENTE NOMINAL: 1,4 A VELOCIDAD NOMINAL: 1450 RPM

ESQUEMAS DE CONEXIÓN Paralelismo de un generador con el sistema nacional interconectado

Ilustración 5 Paralelismo de un generador con el sistema nacional interconectado

PROCEDIMIENTO Paralelismo

de

un

generador

con

el

sistema

nacional

interconectado 1. Conectar el motor en derivación cc con bobina compound, como se observa en la placa de datos del motor con serie:004-030. 2. Conectar el generador sincrónico trifásico como se observa en la placa de datos del motor serie: 004-021 3. Arme el circuito del esquema. 4. Verifique que los instrumentos de medida estén encerados y con las escalas de medición adecuados. 5. Verifique que la fuente de alimentación variable 004,011, resistencia serie excitación 004.016, excitación generador sincrónico 004.022b e interruptor del módulo de sincronización estén en cero. 6. Energice el circuito con el interruptor de la alimentación de la mesa. 7. Con el dial de la fuente de alimentación 004-011, ajuste el voltaje a 180VDC. 8. Gire el dial de la resistencia del motor en derivación cc con bobina compound D.C. 004.060 en sentido horario y ajuste la velocidad a 1800rpm. 9. Gire el dial del módulo de excitación 004.022b del generador sincrónico en sentido horario e incremente la corriente de excitación (le) al generador 004.021 hasta que el voltaje alcance el mismo valor que el voltaje de la red (Observe en el voltímetro del módulo de sincronización). 10. Si la frecuencia del generador es diferente a la frecuencia de la red, ajuste la velocidad del motor en derivación cc con bobina compound mediante el reóstato de resistencia serie excitación hasta que las frecuencias sean iguales. (Observe el frecuencímetro del módulo de sincronización). 11. Si el voltaje del generador es diferente al de la red, gire ligeramente el dial de excitación del generador hasta que los voltajes sean iguales. 12. Observe que la aguja del voltímetro de potencia (0-800V) del módulo de sincronización sea cero.

13. Cuando se cumplan las condiciones de los pasos 10, 11, 12 y las tres lámparas de sincronización estén apagadas, coloque el interruptor rojo del módulo de sincronización en la posición I.

ANALISIS Paralelismo

Fuente Voltaje

208 V

Frecuencia

60 Hz

Generador Secuencia

0

Voltaje

208 V

Frecuencia

60 HZ

Secuencia

0

Paralelismo Para poder realizar la práctica de paralelismo debemos tener el mismo voltaje, secuencia y frecuencia entre el generador y la fuente para realizar esto se utiliza un módulo de sincronismo el cual consta de 3 focos los cuales se deben prender de forma intermitente de manera pareja, en el caso de no ser así se debe a que las fases de la fuente están desfasadas por conectarlas alrevez. Cuando todos los indicadores del módulo de sincronismo estén iguales procedemos a conectar la máquina que nos permitirá poner en paralelo a nuestro generador.

CONCLUSIONES

  

El generador necesita un impulsor externo que proporcione giro al rotor y asi poder transformar energía mecánica en eléctrica. Para conectar al generador en paralelo se debe tener la misma frecuencia, secuencia que el sistema nacional interconectado. Una vez realizado la unión con el sistema interconectado, el generador trabajara exactamente a la misma frecuencia, voltaje y secuencia que el mismo

RECOMENDACIONES   

Realizar previamente los cálculos para determinar la frecuencia y el voltaje en el generador para así poder realizar la conexión más fácilmente. Esperar al momento exacto en que los valores de voltaje, secuencia y frecuencia se sincronicen para realizar el proceso de paralelismo.

Para registrar los datos de manera más eficiente se recomienda grabar a los instrumentos de medición, ya que las mediciones varían rápido.

BIBLIOGRAFÍA Texto guía: Ing. Vicente Hallo. (2014). Maquinas Eléctricas. Ecuador. Jesús Fraile Mora (2008), “Máquinas Eléctricas”, Editorial Mc Graw Hill, Sexta Edición. OBTENIDO DE BASES DIGITALES ESPE: CATÁLOGO “e-libro”

ANEXOS

Ilustración 6 Modulo para sincronización Ilustración 9 Esquemas de conexión Motor generador síncrono trifásico de excitación.

Ilustración 7 Placa de características de motor Shunt

Ilustración 8 Placa característica de Motor generador síncrono trifásico de excitación.

Ilustración 10 Esquemas de conexión motor Shunt

Ilustración 11 Conexión de motores y módulos.