PRACTICA No. 15 EFECTOS DE CARGA DE UN MOTOR SÍNCRONO INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA CONVERSION DE LA ENERGIA II PRACTICA No. 15 EFECTOS DE CARGA DE UN MOTOR SÍNCRONO NOMBRE: BOLETA: GRUPO: EQUIPO: SECCIÓN: FECHA: Practicas de Conversión de la Energía II PROFESORES: ING.: ING.: ING.: CALIFICACIÓN: Profesor. M.C Obed Zarate Mejia Página 154 PRACTICA No. 15 EFECTOS DE CARGA DE UN MOTOR SÍNCRONO EFECTOS DE CARGA DE UN MOTOR SÍNCRONO HOJA DE DATOS ORIGINALES. NOMBRE: BOLETA GRUPO SUBGRUPO SECCIÓN PRÁCTICA NÚMERO 15 CONVERSION DE LA ENERGIA II FECHA FIRMA PROF. Objetivo: El motor síncrono se aplica, comúnmente a tres tipos de carga. Como una pequeña sobre carga mínima parcial durante el arranque, maquinas que requieren u par de arranque relativamente pequeño, pero un alto par de desenganche y la ultima que es una maquina que requieren valores elevados de par de arranque y de enganche y generalmente alto par de desenganche. Introducción El motor síncrono se aplica comúnmente a tres tipos de carga: a) Maquinas tales como compresoras, molinos de pulpa, entre otros que permiten una sobrecarga minima parcial durante el arranque. Los motores destiandos a estos fines, exigen par de arranque y de enganche relativamente bajo, comprendidos entre 30 y 50 % para el primero y entre 30 y 40 % para el segundo y, puesto que la carga es generalmente uniforme, será suficiente un par de desenganche de 140 a 150 %. b) Maquinas que requieren un par de arranque relativamente pequeño, pero un alto par de desenganche. En este caso están comprendidas las maquinas centrifugas, como bombas y ventiladores, para las cuales el par de arranque es solamente el que resulta de la inercia y las perdidas por rozamiento. Las bombas están equipadas, por lo general, con válvulas de descarga de funcionamiento automatico y se conecta al sistema en el momentoque han alcanzado su plena velocidad, lo cual exigen que el motor síncrono tenga un alto par de plena carga y de enganche. Por otra parte, como se trata de cargas uniformes el par de desenganche puede ser relativamente bajo. c) Maquinas que requieren valore elevados de par de arranque y de enganche y generalmente alto par de desenganche como las que se hallan instaladas en fabricas de tubos, en cintas transformadoras, laminadoras y trituradoras. En cada caso antes de elegir el motor hay que estudiar bien las exigencias de cada tipo de carga. Practicas de Conversión de la Energía II Profesor. M.C Obed Zarate Mejia Página 155 PRACTICA No. 15 EFECTOS DE CARGA DE UN MOTOR SÍNCRONO EFECTO DE CARGA DE UN MOTOR SÍNCRONO Los motores eléctricos, ya sean de corriente continua o de corriente alterna, tiene la característica de que, cuando se le aumenta la carga, disminuye la velocidad del motor; esto provoca la disminución de la fuerza contra-electromotriz y el aumento de la corriente demandada. Sin embargo en el motor síncrono, no puede disminuir la velocidad, porque el rotor esta sincronizado con el campo magnético giratorio del estator y tiene que girar a velocidad síncrona con cualquier carga; es decir, un polo de rotor y un polo del estator deben girar con la misma velocidad. Un motor en vacío los ejes de los dos polos coinciden. En cambio, cuando el motor síncrono tiene carga, el polo del rotor se retrasa, con relación al polo del estator. La velocidad no varia, simplemente hay desplazamiento en las posiciones relativas de los dos polos, continuando con la misma velocidad. El desplazamiento angular que existe entre los polos del rotor y estator se llama ANGULO DE PAR. EFECTO DEL INCREMENTO DE CARGA CON DISTINTAS EXCITACIONES El efecto del incremento de un motor síncrono para distintas excitaciones, se demuestra a continuación con los diagramas vectoriales. Figura 15.1 Efecto del incremento de carga para excitación normal Practicas de Conversión de la Energía II Profesor. M.C Obed Zarate Mejia Página 156 PRACTICA No. 15 EFECTOS DE CARGA DE UN MOTOR SÍNCRONO Figura 15.2 Efecto del incremento de carga para baja excitación Figura 15.3 Efecto del incremento de carga para sobre-excitación Practicas de Conversión de la Energía II Profesor. M.C Obed Zarate Mejia Página 157 PRACTICA No. 15 EFECTOS DE CARGA DE UN MOTOR SÍNCRONO PROCEDIMIENTO Como se indico en la parte teórica existen diferentes formas de arrancar la maquina síncrona como motor. En esta practica el motor se arrancara por medio de un motor auxiliar, para lo cual se deben efectuar los siguientes pasos: 15.1Efectuar las conexiones que se indican en el circuito eléctrico de la figura 15.4 posteriormente poner en marcha el grupo de maquinas a una velocidad de 1800 rpm para que el alternador nos genere una tensión con frecuencia de 60 Hz y se pueda acoplar en paralelo con la red de alimentación de la compañía suministradora de la energía eléctrica. Figura 15.4 Acoplamiento de la maquina síncrona para ser utilizada como Motor. 15.2Verificar los valores de frecuencia, tensión y secuencia de fases entre la compañía suministradora de energía eléctrica y los valores generados en el alternador, directamente en el interruptor de acoplamiento hasta igualar los valores en la misma forma que hizo en la practica 8 de sincronización de alternadores trifásicos. Practicas de Conversión de la Energía II Profesor. M.C Obed Zarate Mejia Página 158 PRACTICA No. 15 EFECTOS DE CARGA DE UN MOTOR SÍNCRONO 15.3 Mediante el uso del método de las lámparas apagadas efectuar el acopamiento en paralelo entre la maquina síncrona y el sistema eléctrico nacional. 15.4 Con ayuda del Power Pad realizar las mediciones correspondientes cuando a la maquina síncrona de inducción se encuentra trabajando como motor y reportar los resultados obtenidos en la siguiente tabla y a su vez realizar las graficas de tensión de fase contra corriente y tensión de fase con la corriente de campo: a) Para excitación normal e incremento de carga b) Para baja excitación e incremento de carga c) Para sobre-excitación e incremento de carga Nota: iniciar con una carga muy baja y llegar hasta la carga máxima de la maquina síncrona y con ello hacer para cada inciso las tablas 15.1 y 15.2 Lectura A Tensión de Fase B C Corriente de Fase A B C Iexc Tabla 15.1 Lecturas de la maquina síncrona de inducción. 15.5 Con la ayuda del Power Pad, reportar las potencias que consume el motor al modificar la corriente de campo y la carga de la maquina síncrona. Lectura Potencia Aparente A B C Potencia Activa A B C Potencia Reactiva A B C Factor de Potencia A B C Tabla 15.2 Lecturas de la maquina síncrona de inducción. Practicas de Conversión de la Energía II Profesor. M.C Obed Zarate Mejia Página 159
