3Universidad Politcnica Salesiana-Sede Cuenca.
Practica #3: Caracterstica de regulacin de la maquina
sncrona
Adrin Mauricio Cabrera Paredes, Cesar Ivn Coronel Zamora,
Christian Andrs Enrquez, Hctor Andrs Romero
[email protected], [email protected],
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Politcnica Salesiana - Sede Cuenca Laboratorio de Maquinas
Elctricas IIResumen--- En esta prctica realizamos la regulacin de
la maquina sncrona Siemens, se calculara la tensin con diferentes
cargas y se determinara la importancia de la regulacin de la
maquina sncrona, el factor de potencia como afecta a los diagramas
fasoriales.
Palabras ClavesSiemens, maquina sncrona, factor de potencia,
diagramas fasoriales. ObjetivosObjetivo General:
Dibujar la curva de regulacin de la maquina sncrona Siemens.
Objetivos Especficos:
Calcular la regulacin de tensin para diferentes tipos de carga.
Observar como afecta el factor de potencia en los diferentes
diagramas fasoriales. Determinar la importancia de la caracterstica
de regulacin en la maquina sncrona.
IntroduccinLas maquinas sncronas son muy usuales verlas en su
aplicacin como generador elctrico en las diferentes plantas
generadoras gracias a su sincrona entre la velocidad del rotor y la
velocidad del campo magntico. La manera ms sencilla de analizar el
comportamiento es trabajar sobre un circuito equivalente y el ms
utilizado es el circuito equivalente por fase. Para poder conocer
su circuito equivalente es necesario realizar las pruebas de vaco y
de cortocircuito, de esa manera podremos obtener los diferentes
valores de los dispositivos del circuito; con el circuito
equivalente por fase completo es posible analizar el comportamiento
que tiene en diferentes condiciones de carga.Marco terico
2.1. Caracterstica de regulacin de la maquina sncrona.
La regulacin de tensin de una mquina sncrona se define como:
Que expresa el cambio en la tensin de bornes del generador de
vaco y a plena carga para una determinada excitacin en los polos.
La regulacin depende de la magnitud de la resistencia y reactancia
de dispersin del inducido y tambin del valor de la f.m.m. de
reaccin que produce este devanado.
Con cargas resistivas y sobre todo con cargas inductivas, debido
al efecto desmagnetizante de la f.m.m. de inducido, resulta una
disminucin de la tensin conforme crece la corriente de salida, lo
que conduce a valores de la regulacin positivos. Para cargas
capacitivas, al tener la f.m.m. del inducido un efecto
magnetizante, la tensin en carga es superior a la de vaco, lo que
resulta un valor de regulacin negativo.
En la figura 1(a) se muestran tres curvas las cuales se
denominan caracterstica exterior las cuales corresponden a factores
de potencia resistivo, inductivo y capacitivo. Todas las curvas
cortan al eje de abscisas en un mismo punto Icc que corresponde a
la corriente de corto circuito permanente.
Para mantener constante la tensin en bornes de la mquina al
variar la corriente del inducido, ser preciso variar de forma
adecuada la correspondiente excitacin. En la figura 1(b) se muestra
las relaciones entre las corrientes de excitacin y las corrientes
de carga para una tensin de salida constante para diversos factores
de potencia. Estas curvas se denominan caracterstica de
regulacin.
Figura 1 Curvas caractersticas de un alternador. [2]
2.2. Factor de potencia unitario.Cuando de conecta una carga
resistiva al generador sncrono, se obtiene un factor de potencia
unitario en la mquina y su diagrama fasorial se representa en la
figura 2.Se puede observar que el voltaje en las terminales de la
maquina se encuentra en fase con la corriente de armadura, mientras
que la cada de tensin en la reactancia de armadura se encuentra en
cuadratura.
Figura 2.Diagrama fasorial de un generador sncrono con factor de
potencia unitario. [2]
2.3. Factor de potencia en atraso. Cuando se conecta una carga
inductiva a la maquia se obtiene un factor de potencia en atraso o
tambin denominado inductivo.El diagrama fasorial para este tipo de
carga se observa en la figura 3, donde se aprecia como la corriente
de armadura se encuentra desfasada con un ngulo negativo respecto
al voltaje en las terminales de la mquina, provocando de igual
manera un desfasamiento en la cada de tensin debido a la
resistencia de armadura y la cada de voltaje en la reactancia
sncrona sigue estando en cuadratura con esta ltima.
Figura3. Diagrama fasorial sncrono con factor de potencia en
atraso. [2]
2.4. Factor de potencia en adelanto.Un factor de potencia en
adelanto se obtiene cuando se conecta a la mquina una carga
capacitiva, tambin se denomina factor de potencia capacitivo.En la
figura 4 se aprecia tambin el diagrama fasorial correspondiente a
este tipo de carga. Se puede ver cmo ahora la corriente de armadura
est desfasada respecto al voltaje en las terminales por un ngulo
positivo provocando tambin un desfasamiento de la cada de tensin en
la armadura, y la cada de tensin en la reactancia sncrona sigue
encontrndose en cuadratura respecto a la cada de voltaje de la
armadura.
Figura4. Diagrama fasorial de un generador sncrono con factor de
potencia en adelanto. [2]
Se muestra grficamente la variacin de la regulacin en una
maquina sncrona como una funcin del factor de potencia para
condicin de Ia constante y el diagrama fasorial en una condicin de
carga inductiva, despreciando el valor de Ra.
Figura5. Variacin de la Regulacin en una maquina sncrona.
[2]Desarrollo
3.1 Procedimiento de la prueba de vacio:
1. Construir el circuito de la figura6.
2. se ajusta a cero voltios (0v).
3. Ajustar la tensin de armadura del primotor hasta que la
maquina sincrona alcance su velocidad nominal.
4. Tomar lectura de los voltajes en vacio, voltajes a plena
carga.
5. Calcular la regulacin para los diferentes valores de
resistencias, inductancias y capacitancias segn las tablas 1, 2 y
3.
Figura6. Circuito
3.2 Registro de Resultados
Tipo de cargaConexin de la cargaVoltaje en vacio(V)Voltaje con
carga(V)%RV
Lmparas incandescentesDelta19911671.55
Motor trifsico de induccinDelta205119.572.26
Motor trifsico de induccinEstrella182106.171.69
Banco de capacitoresDelta278162.871.604
Banco de capacitoresEstrella243.5142.371.12
Tabla1. Registro de resultados.
3.3 Importancia de la caracterstica de regulacin en la maquina
sncrona.Un generador sncrono que opera con factor de potencia en
atraso tiene una regulacin de tensin positiva muy grande; si opera
con f.d.p. unitario, tiene una regulacin positiva muy pequea, y si
opera a f.d.p. en adelanto tiene, regulacin de voltaje
negativo.
Recursos (Accesorios y Material fungible): Mquina de C.C. Shunt
Mquina sncrona de corriente alterna. Fuentes de alimentacin
variable trifsica 0..220V AC, 30 A. Lmparas incandescentes. Motor
de induccin trifsico. Banco de capacitores. Cables de
conexinconclusiones y recomendacionesAdrin CabreraEn la presente se
puede observar como varan los voltajes de la maquina sncrona
dependiendo de la carga a la que esta est expuesta ya que como se
ha venido estudiando depende del tipo de cargas el diagrama
fasorial cambia, ya que puede estar adelantado o atrasado el factor
de potencia.
Al desarrollar la prctica se puede concluir que la mquina
sncrona est operando con un factor de potencia en retraso debido a
que tiene su regulacin de voltaje elevada y positiva. Si la mquina
operara con un factor de potencia unitario la regulacin de voltaje
sera positiva pequea, caso contrario si operara con un factor de
potencia en adelanto su regulacin de voltaje seria negativa. Andrs
Romero.REFERENCIASJ. F. Mora, "Mquinas Sncronas", Mquinas
Elctricas, 5 Ed., Mxico: Graw Hill, 2003, Cap. 5.S. J. Chapman,
"Motores sncronos", en Mquinas elctricas, 4 Ed., Mxico: Mc.
GrawHill, 2005, Cap. 6, pp.346-379I. Alvarez, MQUINA SINCRNICA,
diciembre 2009. [En lnea]. [ltimo acceso: Junio 2013]. Available:
http://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/Apuntes_EyM/Capitulo_9_Maquina_Sincronica.pdf.
