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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS III Practica 1. Forma de Onda del Voltaje de Nombres: un Generador Síncrono

Carlos Cesar Bulnes Torres Matricula: 1619883 Brigada: 603

Docente: M.C Noé Ponce Meraz Hora: M5 Día: Sábado

Semestre Enero-Junio 2018

San Nicolás de Los Garza, Nuevo León A 19 de Mayo de 2018

PRACTICA NO.1 El objetivo de esta práctica es conocer las diferentes graficas que son las formas de onda a diferentes voltajes y observar el tercer armónico que se puede presentar en una maquina síncrona Conexión en delta:

VAB= 48.36V

F=150 Hz

Conexión en estrella:

VAB= 86.1V

F=51 Hz

A continuación se presentan las curvas obtenidas:

La frecuencia cuando varia la velocidad se introducirá en el estator y esto a su vez tendrá una cierta variación en el tiempo.

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LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS III Practica 2. Caracteristicas en Vacío, a Nombres: factor de potencia cero inductivo y en corto circuito.

Carlos Cesar Bulnes Torres Matricula: 1619883 Brigada: 603 Docente: M.C Noé Ponce Meraz Hora: M5 Día: Sábado

Semestre Enero-Junio 2018

San Nicolás de Los Garza, Nuevo León A 19 de Mayo de 2018

PRACTICA NO.2 El objetivo de esta practicas es determinar las características en vacío, a factor de potencia cero inductivo y en corto circuito de un generador síncrono y posteriormente a partir de estas características se determinaran los valores de X1, Xd, Xa y la regulación a f.p.= 0.8 inductivo. Material: 10 puntas cortas 10 puntas medianas 10 puntas largas 1 amperímetro de C.D de 0-3 1 voltímetro de C.A de 0-250 1 puente de Wheatstone A) CARACTERÍSTICA EN VACÍO. Procedimiento: La máquina trabajara como generador, debe estar en vacío, estar sin carga y la velocidad debe ser igual a la sincrónica y permanecer constante durante toda la prueba. 1. Tomar datos de placa del generador

V= 220 v

Iexc= 1.6 A

F.P= 0.8

n= 1500 rpm

KVA= 2

f= 50 Hz

Vexc=110 v Nota: Todas las pruebas se realizaran a 50 Hz y a 1500 rpm, no obstante el generador es de 50 Hz y 1500 rpm.

2. Medición de la resistencia de armadura y la resistencia de campo. Para la resistencia de armadura se tomaran tres lecturas, una en cada fase y se saca el promedio de estas: RAB=1.8 Ω

Temp: 22°

RBC: 1.9 Ω

rprom: 1500 rpm

RAC: 1.9 Ω La medición de la resistencia del campo se hará tomando también tres lecturas pero en diferentes posiciones del rotor. Rf1=50.4 Ω

rprom=1500 rpm

rf2=49.7 Ω

Temp=22

rf3=56.6 Ω 3. Se acopla la maquina sincrónica a una máquina de C.D. 4. Procede a armar ahora el circuito de la siguiente figura

5. Asegúrese de que el reóstato del campo del generador se encuentra en su máximo valor para dar principio a la prueba con el valor mínimo de la corriente de campo 6. Verificando así mismo que el reóstato de armadura en el motor de C.D este en su máximo valor y el de campo en mínimo valor, se pone en marcha el primomotor y se lleva el grupo hasta la velocidad sincrónica o velocidad nominal (1500 rpm).

7. Se toman lecturas de corriente de campo y de voltaje en terminales variando la primera de 0.1 en 0.1 hasta 1.7, sin olvidar las condiciones para esta prueba y tabulando las lecturas. If

.32

.4

.5

.6

.7

.8

.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

V

83.5

103.8

129.5

153

179.1

201.5

221.8

239.6

253.2

268.5

277.9

288.3

297

309

315

n

CONSTANTE

B) CARACTERÍSTICAS A FACTOR DE POTENCIA CERO Procedimiento.La máquina deberá trabajar como generador y tener en terminales una carga inductiva pura, tanto la velocidad como la corriente de armadura permanecerán constantes y en sus valores nominales. 1. Proceder a armar el circuito, como se muestra en la siguiente figura

2. Asegúrese que el reóstato del campo del generador se encuentre en su máximo valor para empezar la prueba con el valor mínimo de la corriente de campo. 3. Varié las inductancias hasta la posición de máximo entrehierro. 4. Verificar que el reóstato de armadura en el motor de C.D está en su máximo valor y el de campo en su mínimo valor. 5. Póngase en marcha el primomotor y llévese el grupo hasta la velocidad nominal (1500 rpm). 6. Lleve la corriente de campo hasta un valor tal que la corriente de armadura sea la nominal y tome las lecturas de corriente de campo contra el voltaje en terminales. 7. Aumente la corriente de campo en 0.1 y variando la carga ajuste nuevamente la corriente de armadura hasta su valor nominal y anótelos.

8. Continúese variando la corriente de campo de 0.1 en 0.1 hasta 1.7 If

1.04

1.12

1.15

1.34

1.45

1.54

1.65

1.74

1.80

1.94

V

28.83

49.70

69.9

108.5

132.9

156.5

182.5

200.9

208.9

237

Ia

CONSTANTE

n

CONSTANTE

9. Oprima el botón de paro

C) CARACTERÍSTICA DE CORTO CIRCUITO Procedimiento: El generador deberá estar en corto circuito y la velocidad debe ser la nominal. 1. Armar el circuito de la figura. Solo únanse las terminales 1, 2,3 de la figura 2, y retírese el voltímetro. 2. Asegúrese de que el reóstato de del campo del generador se encuentra en su máximo valor para dar principio a la prueba con el valor mínimo de la corriente de campo. 3. Verificando que el reóstato de armadura en el rotor de C.D este en su máximo valor y el de campo en su mínimo valor, se pone en marcha el primomotor y se lleva el grupo hasta la velocidad sincrónica o velocidad nominal. 4. Ya que esta característica es una línea recta que parte del origen con un punto que se obtenga será suficiente para que el error sea mínimo este punto es el de la corriente de campo que se necesita para tener una corriente de armadura igual al de un 150% de la corriente de armadura nominal, Procúrese también anotar el valor de corriente de campo, para la cual la corriente de armadura es la corriente de armadura nominal, ya que el valor de corriente de campo es de Ifsh, y además el origen de la característica a factor de potencia 0. DATOS NOMINALES:

DATOS AL 150%

IA= 4.82 A

IA= 7.25 A

IF= 0.95 A

IF= 1.41 A

REPORTE 1. Todas las lecturas tabuladas deberan ser graficadas en una sola hoja de papel milemetrica, construyase el triangulo de potier y determinase el valor de X 1, XD, Xa, Ma y la regulacion de un factor de potencia 0.8 atrasado. 2. ¿Por qué todas las pruebas se hicieron a velocidad síncrona? R: Esto es, a la velocidad mecánica equivalente a la velocidad de rotación de CMG producido por las corrientes del estator. Estas máquinas operando cómo generador son usadas en las centrales para la generación de energía eléctrica 3. ¿Por qué la característica en corto circuito es una línea recta? R: Porque es constante

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LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS III Practica 3. Caracteristicas en Vacío, a Nombres: factor de potencia cero inductivo y en corto circuito.

Carlos Cesar Bulnes Torres Matricula: 1619883 Brigada: 603 Docente: M.C Noé Ponce Meraz Hora: M5 Día: Sábado

Semestre Enero-Junio 2018

San Nicolás de Los Garza, Nuevo León A 19 de Mayo de 2018

PRACTICA NO. 3 El objetivo de esta práctica es obtener estas características a 3 condiciones diferentes, esto es: a factor de potencia inductivo, resistivo y capacitivo, para observar el efecto de la reacción de armadura sobre la fuerza magneto motriz del campo. Material: 12 puntas cortas 15 puntas medianas 10 puntas largas 1 amperímetro de C.D de 0-3 1 amperímetro de C.A de 0-5-20 1 voltímetro de C.A de 0-250 1 factorimetro A) CARACTERÍSTICAS A F.P. INDUCTIVO. Procedimiento: La máquina trabajara como generador y tendrá una carga, la cual debe ser inductiva y con un f.p. de 0.3 a 0.9, se selecciona un valor cualquiera. Además durante la prueba se deberán mantener constantes la corriente de campo, el f.p. de potencia y la velocidad. 1. Acople la maquina síncrona a un primotor. 2. Proceda ahora a armar el circuito de la figura 3-1

3. Asegúrese de que el reóstato del campo del generador se encuentre en su máximo valor, para dar principio a la prueba con el mínimo valor de corriente. 4. Verifique que el reóstato de armadura del motor de C.D. este en su máximo valor, y el campo en mínimo, para poner en marcha el primomotor. 5. Ponga en marcha el primomotor y lleve el grupo hasta la velocidad síncrona. 6. Aumente la corriente de campo hasta 0.65 Amps. 7. Póngase las inductancias en la posición de mínimo entrehierro y mire que la carga resistiva este desconectada. 8. Conecte las 3 primeras lámparas y ajuste el f.p. a 0.8 con las inductancias, así como la velocidad a 1800 rpm. 9. Tome las lecturas de corriente de armadura contra voltaje en terminales. 10. Variando la carga continúe tomando lecturas de corrientes de armadura contra voltajes en terminales, manteniendo constantes la corriente de campo, el f.p. y la velocidad. 11. Tabule las lecturas: Ia

0

0.81

1.49

1.96

2.35

2.66

2.95

V

213.4

184

156.9

139

118.3

102.4

80.7

If

0.7

CONSTANTE

Fp

.85

CONSTANTE

N

1800

CONSTANTE

12. Oprima el botón de paro.

B) CARACTERÍSTICAS A FACTOR DE POTENCIA UNITARIO. Procedimiento: La máquina deberá trabajar como generador y la carga debe ser una resistencia pura para que f.p = 1, manteniéndose constantes la corriente de campo, el f.p y la velocidad. 1. Desconéctese las inductancias del circuito interior 2. Asegúrese de que el reóstato de campo del generador se encuentre en su máximo valor, para dar principio de la prueba con el mínimo valor de corriente. 3. Verifique que el reóstato de armadura del motor de C.D este en su máximo valor y el de campo en máximo para poner en marcha el primomotor. 4. Ponga en marcha el primomotor y lleve el grupo hasta la velocidad sincrónica. 5. Conecte los primeros 3 focos 6. Tome las lecturas de corriente de armadura y voltaje en terminales 7. Continúe incrementando la carga y tomando lecturas. Ia

0

0.58

1.19

1.76

2.28

2.74

3.13

V

213.7

215

205

196.4

184.2

169.4

152.5

If

0.7

CONSTANTE

Fp

0.9

CONSTANTE

N

1800

CONSTANTE

C) CARACTERÍSTICAS A FACTOR DE POTENCIA 0.9 CAPACITIVO. Procedimiento: La máquina deberá trabajara como generador y tener una carga la cual deberá ser capacitiva y con un factor de potencia de 0.3 a 0.9. Además durante la prueba se debe mantener constantes la corriente de campo, el f.p. y la velocidad. 1. Se utilizara el circuito de la figura 3-1 2. Asegúrese de que el reóstato de campo del generador se encuentra en su máximo valor para dar principio a la prueba con el mínimo valor de corriente.

3. Verifique que el reóstato de armadura del motor C.D. este en su máximo valor y el de campo en su mínimo, para poner en marcha el primomotor. 4. Ponga en marcha el primomotor y lleve el grupo hasta la velocidad sincrónica. 5. Ajuste la corriente de campo a 0.5 Amps. 6. Pónganse las capacitancias en el primer punto y con las inductancias partiendo en mínimo entrehierro ajústese el f.p. a 0.8 capacitivo. 7. Si la velocidad es la correcta (1800 rpm) tómense lecturas de corriente de armadura y de voltaje en terminales. 8. Intercálese 3 focos más uno por cada fase, agréguense en un punto las capacitancias y con las inductancias ajústese nuevamente el f.p. 9. Tabúlense las lecturas tomadas. Ia

0

0.2

0.71

1.37

1.92

2.64

3.25

V

161.3

170.9

166.7

179

181.3

183.2

200

If

0.5

CONSTANTE

Fp

0.9

CONSTANTE

N

1800

CONSTANTE

REPORTE 1. En una sola hoja de papel milimetrica, graficar las lecturas tomadas poniendo en la ordenada el voltaje y en la abscisa la corriente de armadura. 2. ¿A qué se debe la tendencia de estas características al aumentar la corriente? R: El voltaje aumenta o disminuye debido a las inductancias, capacitancias y resistencias por estos elementos que consumen la corriente por esa razón varia el volta

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LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS III Practica 4. Curvas “V” del Motor Nombres: Síncrono.

Carlos Cesar Bulnes Torres Matricula: 1619883 Brigada: 603 Docente: M.C Noé Ponce Meraz Hora: M5 Día: Sábado

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PRACTICA NO.4 El objetivo de esta práctica es Observar la variación de la corriente de armadura contra la corriente de campo (Ia vs If) de un motor síncrono así como la variación del f.p para diferentes pares. Material: 16 puntas cortas 16 puntas medianas 16 puntas largas 4 puntas extra largas 1 amperímetro de C.D de 0 a 3 1 amperímetro de A.C de 0 a 5 1 voltímetro de C.A de 0 a 250 1 Factorimetro Procedimiento: 1. La máquina síncrona trabajara como motor por lo que debe preverse la forma de ponerlo en marcha. Las curvas se obtendrán para diferentes pares. 2. Acóplese el motor al generador de C.C y ármese el circuito de la figura.

3. Póngase en marcha el motor y tómense aproximadamente 10 lecturas de If, Ia y f.p para

T= 0

If

0.32

0.4

0.51

0.63

0.76

0.82

0.91

1.01

1.13

1.22

1.25

Ia

2.35

2

1.42

0.85

0.38

0.37

0.74

1.18

1.8

2.23

2.36

f.p

0.21

0.24

0.31

0.5

0.99

0.9

0.52

0.39

0.41

0.6

0.5

4. Repítase lo anterior para T= 2 new-m If

0.32

0.4

0.51

0.61

0.72

0.8

0.93

1.03

1.13

1.23

1.24

Ia

2.65

2.3

1.8

1.41

1.09

0.99

1.26

1.39

2.04

2.45

2.68

f.p

0.43

0.49

0.61

0.76

0.95

0.99

0.8

0.61

0.49

0.41

0.38

5. Y ahora para T= 4 Nw-m If

0.32

0.41

0.5

0.6

0.7

0.86

0.94

1.06

1.13

1.23

1.32

1.45

1.47

Ia

4.07

3.66

3.23

2.85

2.58

2.37

2.42

2.64

2.79

3.12

3.48

3.99

4.07

f.p

0.64

0.7

0.75

0.86

0.93

1

0.98

0.91

0.86

0.76

0.69

0.6

0.59

REPORTE 1. Grafíquese la If contra la Ia y la If contra f.p con la If en ambos casos como abscisa y en la misma hoja las curvas para cada par.

If Vs Ia 4.5 4 3.5

Ia

3

2.5

Torque 0 N-m

2

Torque 2 N-m

1.5

Torque 4 N-m

1

0.5 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

If

1

1.2

1.4

1.6

If Vs f.p 1.2 1 0.8

f.p

Torque 0 N-m 0.6

Torque 2 N-m Torque 4 N-m

0.4 0.2 0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

If

2. Explique mediante diagramas vectoriales la forma de estas curvas.