T.P. N°3 - Estudio de la Máquina Sincrónica como Generador

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL
INSTITUTO NACIONAL SUPERIOR
DEL PROFESORADO TÉCNICO
CONTROL ELÉCTRICO Y ACCIONAMIENTOS
ASIGNATURA: MÁQUINAS ELÉCTRICAS II
CURSO: 3ro
PLAN: T- 61
CICLO LECTIVO 20.....
TÍTULO DEL TRABAJO PRÁCTICO:
ENSAYO INDIRECTO DE UN GENERADOR SINCRÓNICO
TRABAJO PRÁCTICO N°: 3
REALIZADO EL: ...../...../20....
PROFESOR: Ing. Eduardo Sanchez
JEFE DE TRABAJOS PRÁCTICOS: Ing. Pablo Varela
AYTE. DE TRABAJOS PRÁCTICOS: Prof. Ricardo Defrance
ALUMNO:
REALIZÓ EL INFORME:
INTEGRANTES DEL GRUPO N°.....
1.-
2.-
3.-
4.-
5.-
6.-
7.-
8.-
FECHA DE APROBACIÓN: ...... / ...... / 20....
FIRMA DEL DOCENTE AUXILIAR:
FIRMA DE LA COPIA DEL TRAB. PRÁC.:
Control Eléctrico y Accionamientos
Máquinas Eléctricas II - Guía de Trabajos Prácticos
Trabajo Práctico Nº3 – Ensayo Indirecto de un Generador Sincrónico
ENSAYO INDIRECTO DE UN GENERADOR SINCRÓNICO
OBJETO DEL ENSAYO
Mediante la realización de los ensayos en vacío, cortocircuito y factor de potencia cero
inductivo se determinarán parámetros de un generador sincrónico trifásico, de rotor liso, y se trazarán las
características de regulación aplicando los métodos de reactancia sincrónica, Potier y A.S.A.
1.- PREPARACIÓN
1.1.- Justificar la forma de la curva en vacío del generador sincrónico.
1.2.- Justificar la forma de la característica en cortocircuito del generador sincrónico
1.3.- Justificar el método para el trazado del Triángulo de Potier, explicando el significado de sus lados.
1.4.- Explicar el procedimiento de cálculo de la reactancia sin crónica saturada y no saturada.
1.5.- Explicar el método para determinar la regulación por reactancia sincrónica.
1.6.- Explicar el método para determinar la regulación aplicando la interpretación de Potier.
1.7.- Explicar el método para determinar la regulación según A.S.A.
2.- REALIZACIÓN
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2.1.- Circuito de ensayo
2.2.- Datos de las máquinas a ensayar
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Generador:
Marca BKB Electric Motors Ltd.
Potencia nominal: 4,5 kVA
Tensión nominal: 400/230 V
Corriente nominal de armadura: 6,5 A
Corriente nominal de excitación: 0,6 A
Tensión de excitación: 150 V ( máx. )
Velocidad: 1500 rpm
Frecuencia: 50 Hz
Motor:
Marca Hugh J. Scott, tipo compound
Potencia nominal: 6 HP
Tensión nominal: 220 V
Corriente de armadura nominal: 24 A
Corriente de excitación mínima: 0,45 A
Velocidad nominal: 1400/1600 rpm
2.3.- Predeterminación de los alcances y tipo de los instrumentos de medición a emplear:
Tensión en bornes del alternador:
Corriente de armadura del alternador:
Corriente de excitación del alternador:
Corriente de armadura del motor de impulso:
2.4.- Instrumentos empleados
Amperímetro,
Marca:
Clase:
Magnitud medida:
Nro de serie:
Alcances:
Tipo:
Amperímetro,
Marca:
Clase:
Magnitud medida:
Nro de serie:
Alcances:
Tipo:
Amperímetro,
Marca:
Clase:
Magnitud medida:
Nro de serie:
Alcances:
Tipo:
Voltímetro,
Marca:
Clase:
Magnitud medida:
Nro de serie:
Alcances:
Estroboscopio, Marca:
Magnitud medida:
Nro de serie:
Alcances:
Tipo:
Resistencia interna:
2.5.- Medición de la resistencia por fase de armadura del generador
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La resistencia por fase de la armadura del alternador se midió empleando un puente doble de Thompson
resultando un valor de 1,34 ohm.
2.6.- Ensayos
2.6.a – Ensayo en vacio
Se determinará la característica descendente E 0 = f ( I e ), desde el 125% del valor de la tensión nominal, hasta
llegar a corriente de excitación cero, manteniendo constante la velocidad de rotación del alternador en su valor
nominal.
Se deberá reducir continuamente la corriente de excitación, evitando aumentarla en algún paso intermedio a fin
de no describir lazos de histéresis y obtener valores erróneos. Se medirá la tensión de línea en vacío para luego
calcular la tensión por fase de modo de minimizar los efectos de las terceras armónicas.
Cuadro de valores medidos y calculados en el ensayo en vacío
E 0,L
Nro
div
k
Ie
V
div
k
A
E 0,f
[V]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
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2.6.b- Ensayo en cortocircuito
Se determinará la característica I a,cc = f ( I e ), impulsando el generador a velocidad nominal, constante, variando
la intensidad de corriente de armadura desde cero hasta el 120% de su valor nominal.
Cuadro de valores medidos y calculados en el ensayo en cortocircuito
Ie
Nro
div
I a,cc
k
V
Div
K
A
1
2
3
4
5
6
2.7.- Ensayo a factor de potencia cero inductivo
Este ensayo se realizará cargando el generador con inductores hasta obtener corriente de armadura nominal a
tensión y velocidad nominales. Los valores a medir son:
I a = _______ [ A ]
U L = ________ [ V ]
U f = _______ [ V ]
I e = _______ [ A ]
3.0.- Informe
3.1.- Trazado del triángulo de Potier
En un mismo gráfico se trazarán las características en vacío y en cortocircuito y se ubicará el punto
correspondiente al funcionamiento a plena carga con factor de potencia cero inductivo. Luego se construirá el
triángulo de Potier y se determinarán la reactancia de dispersión por fase y la constante de reacción de
armadura.
Xa
k á´


Er  U
I a ,n
I e  I e,r
I a ,n


 


 p.u. 
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3.2.- Determinación de la reactancia sincrónica no saturada
Empleando el gráfico trazado en el punto 3.1 se determinará la reactancia sincrónica no saturada por fase de
armadura como cociente de la tensión nominal por fase dividida por la corriente de armadura ( I a,1 ) que resulta
de la característica en cortocircuito para la corriente de excitación ( I e,1 ) que permite obtener la tensión nominal
según la recta de entrehierro.
X s ,d

Un
I a ,1

 

3.3.- Cálculo de la reactancia sincrónica saturada
Partiendo del valor determinado en el punto 3.2 se calculará la reactancia longitudinal no saturada aplicando la
expresión:
Xd

X s ,d  X a

 

Empleando un par de ejes coordenados se trazará la característica en vacío y se determinarán los factores de
saturación, k, correspondientes a tensiones desde el 20% hasta el 120% de la tensión nominal, a intervalos del
20%.Obtenidos los factores de saturación para cada una de dichas tensiones se calculará la correspondiente
reactancia sincrónica saturada, dada por:
X ss ,d

Xa 
Xd
k

X a  X d ,s
 
Luego se representará gráficamente la reactancia sincrónica, expresada en p.u. del valor no saturado, en función
de la tensión expresada en p.u. del valor nominal.
E/Un
[p.u.]
E
[V]
E'
[V]
k
[p.u.]
X ss
[Ω]
X ss
[p.u.]
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
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3.3.- Cálculo de la regulación por el método de Potier
Se determinará la regulación del generador aplicando el método de Potier para los siguientes casos:
3.3.1.- Tensión nominal en bornes de armadura, intensidad de corriente de armadura igual al 80% de la nominal,
factor de potencia 0,8 en retraso
3.3.2.- Tensión nominal en bornes de armadura, intensidad de corriente de armadura igual al 80% de la nominal,
factor de potencia 0.8 en adelanto
Los trazados auxiliares deberán realizarse tomando como referencia una única característica en vacío para
ambos casos.
3.4.- Cálculo de la regulación por el método A.S.A.
Se determinará la regulación del generador aplicando el método A.S.A. para los siguientes casos:
3.4.1.- Tensión nominal en bornes de armadura, intensidad de corriente de armadura igual al 80% de la nominal,
factor de potencia 0,8 en retraso
3.4.2.- Tensión nominal en bornes de armadura, intensidad de corriente de armadura igual al 80% de la nominal,
factor de potencia 0.8 en adelanto
Los trazados auxiliares deberán realizarse tomando como referencia una única característica en vacío y de
cortocircuito para ambos casos.
3.4.3.- Comparar los resultados obtenidos aplicando los métodos de Potier y A.S.A. comentando las diferencias.
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