OBTENCION DE LAS CURVAS “V” I. -
OBJETIVO. Comprender cómo se encuentra las curvas en “V”. Graficar las curvas obtenidas en laboratorio. Comprender los diagramas vectoriales para el presente ensayo.
II.
FUNDAMENTO TEORICO.
III.
CURVAS EN “V”.
Las curvas en V de un motor síncrono, alimentado a tensión constante y frecuencia también constante, reflejan la variación de la intensidad de corriente absorbida en función de la intensidad de excitación, para una potencia suministrada por el motor constante. Es posible obtener toda la familia de curvas sin más que realizar distintos ensayos, para las distintas potencias suministradas. Es fácil hacer trabajar un motor síncrono, a potencia suministrada constante, mediante la utilización como carga en su eje de un generador. En efecto, como el motor síncrono gira a una velocidad constante, también la velocidad del generador será constante. Si se consigue que la potencia suministrada por el generador sea constante, la potencia suministrada por el motor síncrono también lo será. En el montaje de la figura 8 se puede reemplazar el dosímetro (caso de no poseerlo) por dos vatímetros, conectados según el procedimiento del doble vatímetro, para, de esta forma, ver la variación del factor de potencia de la máquina en función de la corriente absorbida. Los métodos que existen son los siguientes: a) Arranque por medio de un motor auxiliar. b) Arranque por cambio de frecuencia. c) Arranque asincrónico. Generalidades. A) ARRANQUE POR MEDIO DE UN MOTOR AUXILIAR. El motor sincrónico y el condensador sincrónico, que consisten esencialmente en un motor sincrónico que funciona en vacío en condiciones de sobre excitación, se pueden conectar en un circuito de potencia por medio de un dispositivo sincronizador de la misma manera que un generador sincrónico. Para esto la máquina debe tener un motor de arranque especial adaptado en su eje y capaz de comunicarle la velocidad sincrónica para que se ponga en sincronismo con el circuito de potencia. Ahora se utiliza como motor auxiliar un motor de inducción de potencia relativamente pequeña, que tiene el mismo número de polos que la máquina sincrónica. Por medio de este motor se consigue que esta máquina gire con
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velocidad casi sincrónica, después de lo cual es conectada la máquina en paralelo por el método de auto sincronización. Antiguamente se utilizo también un motor de inducción para este fin, pero tenía un par de polos menos que la máquina sincrónica. Este motor hacía girar a la máquina hasta que alcanzaba una velocidad algo más alta que la sincrónica. Cuando se desconecta del circuito de potencia el motor auxiliar, la máquina empieza a retardarse, pasando paulatinamente por la velocidad sincrónica, lo que permite su conexión al circuito en el instante correcto. El inconveniente de este método es la imposibilidad de hacer arrancar al motor bajo carga, ya que no es práctico instalar un gran motor de arranque con la consiguiente aplicación y aumento del corto de instalación. Por consiguiente, este método se usa principalmente para grupos de motor generador que convierten la corriente alterna en corriente continua y que se pueden poner en marcha utilizando el generador como motor para el arranque de la unidad; también se aplica este método para los condensadores sincrónicos de alta potencia. B) ARRANQUE POR CAMBIO DE FRECUENCIA. Se puede poner en marcha un motor sincrónico por el método de arranque por frecuencia cuando la frecuencia de la tensión aplicada en el motor en el arranque se varía paulatinamente desde cero hasta el valor nominal. En este caso el motor gira sincrónicamente durante todo el periodo de arranque. Cuando se efectúa el arranque por este método, el motor es alimentado por un generador sincrónico separado cuya velocidad se varía por medio de una máquina motriz o motor primario desde cero al valor nominal. La excitación del generador y del motor para este método de arranque no puede ser suministrada por excitadores montados sobre el mismo eje, porque no se auto excitaría a bajas velocidades. A fin de que el motor pueda arrancar desde la velocidad cero hasta ponerse en sincronismo, las corrientes de excitación del generador y del motor deben estar conectados correctamente ajustadas y la velocidad del aumento de frecuencia no debe es demasiado grande. La investigación de este problema indica que el generador debe tener la mayor excitación posible durante el periodo inicial de arranque, y la corriente de excitación del motor a las velocidades de sincronismo debe ser de tal magnitud que la f.e.m. del motor debida a la corriente de excitación sea aproximadamente la mitad que la f.e.m. del generador. Cuando la velocidad aumenta es conveniente aumentar la corriente de excitación del motor. El arranque por frecuencia de los motores sincrónicos se utiliza en instalaciones especiales. C) ARRANQUE ASINCRÓNICO. GENERALIDADES. Un motor sincrónico que tiene una jaula de arranque en su rotor se puede poner en marcha como motor de inducción de jaula. El arranque asincrónico es actualmente de método principal de arranque de los motores sincrónicos. El arrollamiento de excitación del motor sincrónico, para arranque por inducción, debe ser puesto en cortocircuito o conectado en el circuito mediante una resistencia activada cuyo valor es aproximadamente 10 veces mayor que el de la resistencia activa del propio arrollamiento de excitación. Si el arrollamiento de excitación quedase es circuito abierto cuando el motor es arrollado se induciría una alta tensión entro sus terminales de tal 2
magnitud que podría dar lugar a la perforación del aislamiento y a la inutilización del motor, debido al gran numero de espiras del arrollamiento. Con arranque asincrónico, el devanado del estator del motor sincrónico está conectado al circuito de suministro de c.a. y se crea un par en el motor acelerándose este hasta una velocidad próxima a la sincronismo y funcionando luego de modo análogo al de un motor de inducción con algún grado de deslizamiento o retardo con respecto a la velocidad del campo magnético giratorio. Si ahora conmutamos corriente continua al arrollamiento de excitación, la presencia de polos de polaridad constante da lugar a oscilaciones periódicas de la velocidad del motor a su velocidad media, siendo así posible no solamente alcanzar la velocidad sincrónica en algún instante, sino también exceder la durante cortos intervalos de tiempo. Si el motor a alcanzado dicha velocidad es arrastrado en sincronismo después de varias oscilaciones decrecientes cerca de la velocidad de sincronismo. Cuanto menos cargado esta el motor, menor es su deslizamiento con respecto a la velocidad asincrónica y más fácil es arrastrando en sincronismo durante tales oscilaciones. Los motores de polos salientes en vacío o con carga ligera son arrastrado en sincronismo incluso sin aplicar la excitación, en virtud del par reactivo. Por el contrario, con carga de deslizamiento aumenta y el motor es arrastrado en sincronismo con mayor dificultad. Así, pues, existe un cierto par de resistente límite que depende del llamado momento torsional de ajuste a sincronismo del motor y en que este es capaz de entrar en sincronismo. IV. DIAGRAMA VECTORIAL COMO MOTOR Y CURVAS “V”
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V. CONDICIONES PARA EL EXPERIMENTO. Las condiciones que debe cumplir la maquina sincrónica para la obtención de estas curvas son: -
Tensión en bornes constante Potencia entregada o absorbida constante Frecuencia constante. Icc = f (Iex)
VI. REALIZACION DEL EXPERIMENTO. - El motor sincrónico arrancamos por el método de arranque asíncrono alcanzando una velocidad muy próxima a la asíncrona se la excita a la maquina automáticamente se sincroniza este rotor excitado con el campo magnético giratorio creado por la circulación de corriente en la armadura. El motor que utilizamos en laboratorio no tiene jaula de ardilla por tanto es imposible realizar el arranque asíncrono hemos utilizado los arrollamientos de excitación a través de una resistencia externa se ha cortocircuitado tal como se muestra en este momento se energizan los arrollamientos del inducido y una vez arrancada el desplazamiento existente entre el campo síncrono giratorio del estator y la velocidad del rotor es notorio debido a la presencia de la resistencia adicional en el arrollamiento de excitación con una fuente de C.C. VII. Tabla 1
DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO.
Ic A 0,51 0,38
Iex A 1,8 2
4
N m 0,8 0,8
0,26 0,19 0,51 0,76
2,5 3 3,6 4
0,8 0,8 0,8 0,8
Ic A
Iex A
N m
0,59 0,48 0,43 0,42 0,43 0,53 0,61
2,1 2,6 3 3,4 3,8 4,3 4,8
1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4
Tabla 2
IX. DIAGRAMAS EN“V”
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GRAFICO Ic = f(Iex) 0.8
0.7
0.6
0.5
Ic[ A ]
0.4
0.3
0.2
0.1
0 1
2
3 Iex[ A ]
X.CUESTIONARIO
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i)
Qué diferencia existe entre las curvas V de las maquinas sincrónicas, tanto funcionando como generadores o como motor?
Las diferencias no las existe debido a que el ensayo de la determinación de las curvas V solo se las puede realizar como motor síncrono ya que funcionando como generador y como una unidad aislada e independiente es casi imposible mantener constante la tensión en bornes y en caso de estar acoplado a la red de potencia infinita, tampoco se puede garantizar la constancia de la carga entregada (por la variabilidad de la misma). ii)
Las posiciones de estas curvas del motor síncrono en los ejes coordenados serán las mismas que para generadores y porque?
Las posiciones de las curvas obviamente no son las mismas debido que para mantener el torque constante en generadores en casi imposible por tanto las curvas que se obtendrán son muy diferentes a las obtenidas solo encontraríamos curvas desordenadas Debido a no poder cumplir las condiciones de ensayo. XI.CONCLUSIONES Concluyo mencionando que el experimento se realizo con éxito debido a que pudimos encontrar los punto requeridos en el ensayo y entendimos que si es necesario hacer este laboratorio que la maquina síncrona debe funcionar como motor entendiendo esto se puede también ver un método de arranque la cual se realizo con éxito.
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