INFORME DE LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS DOS – MEDIDAS PRELIMINARES DE LA MÁQUINA SÍNCRONA
RESUMEN La presente práctica se desarrolló con el fin de determinar los parámetros iniciales a estudiar cuando se aborda el análisis de una máquina síncrona, ya que es de suma importancia determinar los parámetros de funcionamiento antes de dar marcha a la máquina con el fin de evitar posibles riesgos tanto para la maquina como para el operario.
1. INTRODUCCIÓN En el actual informe daremos a conocer las medidas preliminares que se le realiza a una máquina síncrona, tales como medidas de continuidad, medidas de resistencia mediante tester y de forma indirecta, además se realizara la pruebe de aislamiento en los devanados de la máquina. Se analizaran los resultados para determinar la conexión correcta de dicha máquina y sus parámetros de funcionamiento.
2. OBJETIVOS
Realizar mediciones de continuidad (correspondencia de bornes) en la máquina síncrona. Determinar la resistencia de los pares de bornes. Verificación de la resistencia de aislamiento para cada uno de los pares de polos.
frecuencia de la red eléctrica que se le suministre o bien convierte energía mecánica en energía eléctrica, siendo en este caso utilizada como generador síncrono y la frecuencia entregada en las terminales dependerá de la velocidad en la que el eje esté girando. Las máquinas síncronas se utilizan en mayor medida como generadores de corriente alterna que como motores de corriente alterna, ya que no presentan par de arranque y hay que emplear diferentes métodos de arranque y aceleración hasta la velocidad de sincronismo. También se utilizan para controlar la potencia reactiva de la red por su capacidad para, manteniendo la potencia activa desarrollada constante, variar la potencia reactiva que absorbe o cede a la red. 3.2 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS El campo magnético rotatorio en el estator está formado por la suma vectorial del campo magnético producido por tres devanados. Estator: El estator, o parte estática, de una máquina síncrona es similar al de una máquina asíncrona. Contiene un devanado trifásico de corriente alterna denominado devanado inducido y un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas.
3. MARCO TEÓRICO 3.1 MÁQUINA SÍNCRONA Una máquina síncrona es una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna cuya velocidad de rotación del eje y la frecuencia eléctrica están sincronizadas y son mutuamente dependientes, la máquina puede operar tanto como motor y generador. Como motor síncrono convierte la energía eléctrica en energía mecánica y la velocidad de rotación del eje dependerá de la
El campo magnético presente en el estator de una máquina sincrónica gira con una velocidad constante. La velocidad de giro en régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y el número de pares de polos.1 N = [(120) * f)] / p Dónde:
f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz) p: Número de polos que tiene la máquina n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto) Rotor: El rotor, o parte rotativa, de una máquina síncrona es bastante diferente al de una máquina asíncrona. Contiene un devanado de corriente continua denominado devanado de campo y un devanado en cortocircuito, que impide el funcionamiento de la máquina a una velocidad distinta a la de sincronismo, denominado devanado amortiguador. Además, contiene un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas de menor espesor que las del estator. El resto de las características del rotor están relacionadas con el objetivo de obtener un campo entre el rotor y el estator de carácter senoidal y dependen del tipo de máquina síncrona: Máquina de polos salientes: El rotor presenta expansiones polares que dan lugar a un entrehierro variable. Máquina de rotor liso: El devanado de campo está distribuido en varias bobinas situadas en diferentes ángulos. En esta máquina se cumple lo visto para "campo rotante", es decir que un sistema de pares de bobinas dispuestos adecuadamente y alimentadas por una corriente trifásicas da origen a un campo magnético constante y giratorio, como si en su interior hubiese un imán girando a velocidad constante, estando su magnitud vinculada estrechamente con la frecuencia de la tensión aplicada.
3.3 MEDIDAS PRELIMINARES Es de suma importancia, antes de iniciar el funcionamiento de una máquina, verificar sus condiciones de operación para evitar cualquier tipo de riesgo tanto para la máquina como para la persona que la maniobra. Para verificar el funcionamiento de la máquina realizamos las siguientes pruebas: a) Medidas de continuidad: Normalmente las maquinas tienen su esquema de conexión, lo cual facilita la comprobación de la continuidad de la misma, si no es así, se procede a realizar la prueba mediante un multímetro, en nuestro caso, la máquina posee 6 pares de bornes. Comprobamos la continuidad de cada par de bornes y medimos la resistencia de los mismos. Ponemos una punta del multímetro en uno de los bornes dejándola estática en dicho borne y la punta restante en otro borne, si el multímetro no indica continuidad, cambiamos de posición la última punta del multímetro hasta adquirir continuidad. Al determinar la continuidad en cada par de bornes, realizamos la medida de resistencia de dichos bornes utilizando el multímetro.
b) Medida indirecta de la resistencia de los devanados:
4. CÁLCULOS TEÓRICOS 4.1 MEDIDA DE RESISTENCIA CON EL TESTER U1 – U2 = 6,9 Ω V1 – V2 = 6,8 Ω W1 – W2 = 6,9 Ω F1 – F2 = 420 Ω
En este caso, conectamos un amperímetro y un voltímetro como se muestra en la figura. Graduamos el valor de la fuente a un valor aleatorio, tomamos los valores de cada uno de los aparatos de medida. Realizamos este procedimiento tres veces para obtener tres medidas. Se realiza lo anterior con cada uno de los pares de bornes identificados.
4.2 MEDIDA DE RESISTENCIA DE MANERA INDIRECTA ● U1 – U2 -→ V= 0,767 / 3,39 / 4.38 (voltios) I= 0,32 / 1,46 / 1,92 (amperios) R = voltaje/corriente Rx = (Rx1 + Rx2 + Rx3) / 3
c) Medida de aislamiento (tester de aguja): Rx1 = (0,767)/(0,32) = 2,3968 Ω Rx2 = (3,39)/(1,46) = 2,3219 Ω Rx3 = (4,38)/(1,92 ) = 2,28125 Ω Rx = (2,3968 + 2,3219 + 2,28125 / 3 = 2,3333 Ω ● V1 - V2 -→ V = 0.779 / 1,2748 / 3,056 (voltios) I = 0,33 / 0,53 / 1,30 (amperios) Rx1 = (0,779)/(0,33) = 2,3606 Ω Rx2 = (1,2748)/(0,53) = 2,4052 Ω La medición de la resistencia de asilamiento se realiza aplicando una tensión continua, con corriente alterna tendrá que tenerse en cuenta el efecto capacitivo del elemento aislante. Para medir la resistencia de aislamiento se puede utilizar un megger o un megohmetro de lectura directa. Se puentea un par de bornes, la fuente de 220 v se conecta a tierra en su terminal negativo, y su terminal positivo se conecta en serie al megohmetro, y del megohmetro a un punto en común de los bornes puenteados.
Rx3 = (3,056)/(1,30) = 2,3507 Ω Rx = (2,3606 + 2,4025 + 2,3507) / 3 = 2,3712 Ω ● W - W2 -→ V = 3,108 / 1,604 / 0,709 (voltios) I = 1,31 / 0,70 / 0,29 (amperios) Rx1 = (3,108)/(1,31) = 2,3725 Ω Rx2 = (1,604)/(0,70) = 2,2914 Ω Rx3 = (0,709)/(0,29) = 2,4448 Ω Rx = (2,3725 + 2,2914 + 2,4448 / 3 = 2,3695 Ω
4.3 MEDIDA DE AISLAMIENTO (TESTER DE AGUJA)
Raisl = [(Vfuente – Vvoltimetro) * (Rv)] / Vvoltimetro RV = Ri * E ● U1 – U2 = 1 V Raisl = [(220 – 1) * (20.000 * 250)] / 1 = 1,095 MΩ ● V1 – V2 = 1 V Raisl = [(220 – 1) * (20.000 * 250)] / 1 = 1,095 MΩ ● W1 – W2 = 1 V Raisl = [(220 – 1) * (20.000 * 250)] / 1 = 1,095 MΩ
5. CONCLUSIONES La conexión mostrada por l maquina concuerda con nuestra verificación de conexión hecha mediantes las diferentes pruebas descritas con anterioridad. Determinamos que la resistencia de aislamiento de ésta máquina es muy alta.
El valor de la resistencia de los devanados varió significativamente respecto a las medidas hechas con el tester en comparación con las medidas hechas de manera indirecta (voltímetro y amperímetro). El devanado de excitación posee una resistencia sumamente amplia respecto a los devanados del inducido, los cuales tienen una resistencia muy similar entre los tres.
6. REFERENCIAS [1] Laboratorio de máquinas eléctricas Ingeniero Electricista Luis Alfonso Díaz.
II
[2]http://es.slideshare.net/jorgemunozv/maquina s-elctricas-sincronas. [3] Stephen J. Chapman, “Máquinas Eléctricas”. Tercera Edición. Mexica. Ed. Mc Graw Hill.1999.
