Unidades Tecnológica Tecnológicass de Santander . Cala, Mantilla, Mantilla, Paredes, Paredes, Beltrán, Ordoñez Ordoñez Curvas en V
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CURVAS EN V os!an Mantilla Ole"ua, #u$ar Beltrán, Beltrán, Miguel %ngel %ngel Cala, &uis Carlos Paredes, 'ai$e Ordoñez ros!an.ole"ua(g$ail.co$, ros!an.ole"ua(g$ail.co$, du$ar)**+(ot$ail.co$, du$ar)**+(ot$ail.co$, luis.-aredesigueroa(g$ail.co$
RESUM RESUMEN EN En esta práctica los objetivos fundamentales son el estudi estudio o experi experimen mental tal del compor comportam tamien iento to de una maquina síncrona funcionando como motor.
PALABRAS CLAV CL AVE E : Motor, Síncrono, curvas, V potencia eléctrica
1. INTRODUCCION 1.1 El motor síncrono Es un tipo de motor eléctrico de corriente alterna. Su velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté sometida y por el número de pares de polos del motor, motor, siendo siendo conocida conocida esa velocidad como "velocidad "velocidad de sincronismo". sincronismo". La expresión matemática que relaciona la velocidad de la máquina con con los parámetros mencionados es:
onde: ! ! ! !
'or ra%ones originadas en la alt-sima ..+.5 que aparecer-a al comen%ar el arranque, en el enrollado de campo, éste es cortocircuitado durante el tiempo que que el roto rotorr acel aceler era, a, ast asta a alca alcan% n%ar ar una una velo veloci cida dad d cercana a la sincrónica. n esta condición, se a0re el cortocircuito del campo y se procede procede a alimentar alimentar este con corrie corriente nte continua, continua, intentando la sincroni%ación. 'ara efectuar la sincroni%ación en forma automática, es necesario detectar el valor de 3 , electrónicamente, eligiendo el valor más adecuado para la conexión del campo a la fuente de corriente continua
1.2. Caractríst!cas Constr"ct!#as Características del estator ada la alimentación alterna de la armadura, el estator de la máquina máquina s-ncrona s-ncrona es muy similar similar al estator estator de la máquina de inducción. Características del rotor l rotor otor de una máqui áquina na s-nc s-ncrrona ona conformado por: ! 5manes permanentes ! *otor de polos salientes ! *otor cil-ndrico
f: recuencia de la red a la que está conectada la máquina #$%& ': (úmero de pares de polos que tiene la máquina p: (úmero de polos que tiene la máquina (: )elocidad )elocidad de sincronismo de la máquina #*'+&
l motor s-ncrono no tiene torque de arranque. 'ara ponerlo ponerlo en marca marca se requiere requiere contar contar con un enrollado adicional, conformado por una /aula de 0arras conductoras cortocircuitadas en sus extremos, u0icada en las caras polares del rotor. ste enrollado reci0e el nom0re de 1enrollado amortiguador2. 'orque sirve, además además,, para para amorti amortigua guarr las variac variacion iones es de veloci velocidad dad d34dt, d34dt, cuando cuando la carga carga como como motor motor o generador var-a. 'or consiguiente el motor sincrónico, en realidad 1arranca 1arranca como motor de inducción2.
Fig. 1 Motor sincrono sincrono
pued puede e
est estar
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Los imanes permanentes representan la configuración más simple ya que evita el uso de anillos ro%antes para alimentar el rotor, sin em0argo su aplicación a altas potencias se encuentra limitada ya que las densidades de flu/o magnético de los imanes no es, por lo general, alta. 6dicionalmente, los imanes permanentes crean un campo magnético fi/o no controla0le a diferencia de los rotores con enrollados de excitación donde se puede controlar la densidad de flu/o magnético. entro de los rotores con enrollados de excitación se tienen los de tipo cil-ndrico y los de polos salientes:.
*
8n aumento de la corriente de campo, aumenta la magnitud de f, pero no afecta la potencia real entregada por el motor. La potencia entregada por este cam0ia únicamente cuando el momento de torsión de la carga so0re el e/e cam0ia. 7omo un cam0io en 5f no afecta la velocidad del e/e nm y como la carga acoplada al e/e es inmodifica0le, la potencia real suministrada es tam0ién inmodifica0le. 'or supuesto )t tam0ién es constante, por que la fuente de potencia que alimenta el motor lo mantiene constante. Las distancias proporcionales a la potencia en el diagrama fasorial de0en por tanto ser constantes 7uando la corriente de campo aumenta, f de0e incrementarse, pero solo puede acerlo desli%ándose a lo largo de la l-nea de potencia constante. ste efecto se muestra en la siguiente figura.
Fig. 2 #a& #0& #c& #d&
iagrama del estator de una máquina s-ncrona. *otor de polos salientes. squema de un rotor cil-ndrico. 6pariencia de una máquina s-ncrona vista desde fuera. #e& *epresentación de los enrollados de rotor y estator.
2. E$%l!cac!&n C"r#as n V 7onsideremos inicialmente un motor sincrónico tra0a/ando con un factor de potencia en atraso.
Fig. 3
Fig. 4
Se nota como a medida que el valor de f aumenta, la magnitud de la corriente el inducido 5a, disminuye primero y luego aumenta nuevamente. 'ara f con un valor peque9o, la corriente del inducido esta en atraso y el motor es una carga inductiva. sta actuando como una com0inación de carga inductiva resistiva a0sor0iendo potencia reactiva ;. 7omo la corriente de campo aumenta, la corriente del inducido se alineara eventualmente con )t y el motor parece meramente resistivo. Si la corriente de campo aumenta aun mas, la corriente del inducido se torna adelantada y el motor se vuelve una carga capacitiva. 6ora actúa como una com0inación capacitivaresistiva a0sor0iendo potencia reactiva negativa <;.
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n la siguiente figura puede verse una grafica de 5a vs. 5f de una maquina sincrónica. $ay varias curvas que corresponden a diferentes niveles de potencia real. 'ara cada curva se presenta una m-nima corriente de inducido con el factor de potencia unitario, que es cuando únicamente se le suministra potencia real al motor. n cualquier otro punto de la curva, algo de potencia reactiva se suministra al motor la suministra el. 'ara corriente de campo menores que el m-nimo valor de Ia, la corriente de inducido esta en atraso, a0sor0iendo ;. 'ara corrientes de campo mayores que el valor m-nimo de Ia, la corriente de inducido esta en adelanto, suministrando ; al sistema de potencia, como lo ar-a un condensador
1
'. Es("ma ) con$!&n Arranque del motor sincrónico utilizado en el
laboratorio
l método utili%ado es arrancar el motor sincrónico como motor asincrónico, esto de0ido a que el motor sincrónico no tiene par de arranque, por lo que se cortocircuita el devanado de campo, pero de0ido a su peque9a resistencia se conecta una resistencia de descarga la cual limita la corriente en el momento del arranque, esta resistencia de0e ser aproximadamente del orden de => veces el valor de la resistencia del devanado de campo.
*. Proc)!m!nto Prue!a + Exc
Pn
Sub Exc
0.6 0.25 1
0.7
0.2
0.3
1
0.15
0.35
1.4
0.1
Pn
0.6 6 0.9
Fig. 4 'or tanto, controlando la corriente de campo de un motor sincrónico, puede controlarse la potencia reactiva suministrada o a0sor0ida por el sistema de potencia. 7uando la proyección de f so0re )t es más corta que )t, el motor a0sor0e ; y dado que la corriente de campo es peque9a, se dice que el motor está su0excitado. n cam0io si la proyección de f so0re )t es más grande que )t, el motor suministra ; al sistema y dado que la corriente de campo es grande, se dice que el motor esta so0re excitado.
&uego de to$ar estos datos, ali$enta$os la e/citatriz -ara generar carga 0 lleva$os esa generación a **)v 0 se realizaron 1 -rue!as $as.
P1= 46w
Pn 0.8 9
Exc 0.25
0.9 8
0.3
1.2
0.35
Sub Exc
Pn 0.8 9
0.9 9 1.2 4
0.25 0.2 0.15
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2
*. CONCLUSIONES P3= 110w
Pn 1.0 1 1.0 5
Exc 0.25 0.3
1.2 0.35 2
Pn 1.0 1
Se pudo observar el funcionamiento de una maquina sincrónica de polos salientes tanto como generador, absorbiendo y entregando potencia reactiva a la red, as como motor, entregando potencia activa a la red.
!ambi"n se pudieron obtener los valores de las corrientes de campo y armadura de la maquina traba#ando como motor, para as determinar la gr$fica de las curvas en v.
%simismo se reali&aron las pruebas de m$'ima corriente en atraso y la de desli&amiento, las cuales nos permiten encontrar el valor de (q.
%dem$s se puede apreciar que la caracterstica en corto circuito es una proporcionalidad, es decir una lnea recta
)as variaciones de corriente de e'citación provocara un cambio en la magnitud de la corriente de armadura lo cual provocara que la maquina tenga un comportamiento sobre'citado o sube'citado lo cual se puede ver representado en las curvas en *v+.
)a curva de cargabilidad nos permite conocer los limites fsicos m$'imos permisibles para los cuales la maquina puede funcionar dentro de los cuales se encuentran el lmite impuesto por el calentamiento en el devanado del estator, el limite por calentamiento del n-cleo del estator en la parte de salida de las ranuras, m$quina y el lmite de la turbina, los cuales clasifican la estabilidad de sistema.
l motor sincrónico debe ser empleado en procesos donde se necesite garanti&ar velocidad constante.
Sub Exc 0.2
1.2
0.15
1.6 1
0.1
P6= 330w
Sub
Pn
Exc
Pn
1.5 2
0.3
1.5 2
0.3
1.5 0.35 9
1.6 2
0.25
1.7 1
1.8
0.22
0.4
Exc
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l motor sincrónico puede ser utili&ado como un compensador que permita la regulación de reactivos del sistema al cual esta acoplado.
l motor sincrónico posee la caracterstica de que su velocidad no depende de la carga, sino de su forma constructiva /n-mero de polos0, lo cual ace de "l una gran erramienta en procesos que requieren e'actitud respecto a est$ caracterstica.
n motor sincrónico no tiene par de arranque, por lo tanto ay que arrancarlo asincrónicamente, entonces se ace un cortocircuito en su rotor.
RE+ERENCIAS
1. &.
ttp!""es.slidesare.net"os#aldoooo"stepen$j$ capman$maquinas$electricas$%ed$en$espaol 'urso Moderno de Maquinas Eléctricas (otativas
3
como 0aciller del colegio ?al0ino Harc-a, reali%o curso de mantenimiento de equipos de computo en el Sena sede Hirón, a *eali%ado prácticas en 7imita Segundo parque industrial n la mpresa '*C7S6(, tra0a/o como contratista en la 6lcald-a de ?ucaramanga, 6ctualmente cursa quinto semestre de @ecnolog-a lectromecánica en Las unidades @ecnológicas de Santander.
,a!m Enr!(" Or)o- Antol!n .)aci* en +ucaramana
Santander el -"11"1/0/.Estudio la primaria en el coleio San osé de la Salle, la secundaria en en coleio 2ecnol*ico 3ámaso 4apata, en el &--0 reali5o un técnico en soldadura en el Sena de ir*n6 a partir del &-11 inicia sus estudios tecnol*icos de electromecánica en las 7)8393ES 2E'):;<=8'9S 3E S9)29)3E( > trabaja actualmente en ?(8:':;. D"mar /rn0n Bltran L&% .
Rosban Mantilla Olejua. (ació en ?ucaramanga ,Santander, l reci0ió su titulo como @ecnólogo lectromecánico de las unidades @ecnológicas de Santander en el A>=B, 6ctualmente cursa ecimo semestre de 5ngenier-a lectromecánica en Las unidades @ecnológicas de Santander. @am0ién 'osee varios 7urso del Sena, tales como : Soldadura ?ásica en A>>=, $idráulica ?ásica en el A>>A, Crgani%ación de arcivos en el A>>A, speciali%ado en almacenamiento y 0odega/e en el A>>A, 7onta0ilidad en el A>>B, 6utocad A, undamentos para la implementación de un sistema de gestión de calidad en el A>=>D además cuenta con la a0ilidad para mane/o de softEare como 5nventor B, SolidEorF B, SFetc 8p, Lumion esde el A>>= está vinculado la0oralmente 7on unas de las empresas metalmecánicas más grandes de Santander, +@6L@7C S.6.S. en el área de ingenier-a y desarrollo.
)aci* en =ibraltar, 2oledo norte de Santander, el recibi* su título de tecn*loo Mecatronico del Sena en el a@o &-11, actualmente cursa quinto semestre de 2ecnoloía Electromecánica en las 7nidades 2ecnol*icas de Santander. Está vinculado laboralmente con una de las mejores empresas avícolas de Santander 9V83ES9 M9'A:;;: desde el a@o &-11 desempe@ándose en el área de mantenimiento electromecánico M!"l Anl Cala )aci* en +arranquilla, 9talntico en el a@o de 1//B , el recibi* su titulo como 0aciller del 5S6 en el a9o A>=A, 6demás es técnico de conta0ilidad del S(6D actualmente se encuentra estudiando la tecnolog-a, Cperación y mantenimiento electromecánico en las 8@S y se encuentra en el quinto#I& semestre. tra0a/a en el taller +6*7C68@CS, se desempe9a como mecánico automotri% D
Luis Carlos Paredes. (ació en ?ucaramanga Santander el >= de agosto de =GG=, l reci0ió su titulo
