Reconocido como un Estándar Nacional Americano (ANSI) IEEE Std 115-1995(R2002) (Revisión de la norma IEEE Std 115-1983 y IEEE Std 115a, IEEE-1987) Guía: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas de aceptación de la Parte I y Parte II de pruebas de rendimiento y procedimientos de prueba para la determinac ión de parámetros de análisis dinámico de maquinaria eléctrica Comité Patrocinador de la IEEE Power Engineering Society reafirmó el 11 de septiembre de 2002, aprobada el 12 de diciembre de 1995 Normas IEEE Junta aprobó el 16 de julio de 1996, American National Standards Institute Resumen: Instrucciones para la realización de los más generalmente aplicable y acept ado las pruebas para determinar las características de rendimiento de máquinas síncron as están contenidas en esta guía. Aunque los ensayos descritos son aplicables en gen eral a generadores síncronos, Motores sincrónicos (mayores de fracciones de caballos ), Síncrono Síncrono condensadores y cambiadores de frecuencia, las descripciones qu e hacen referencia principalmente a generadores síncronos y Motores sincrónicos. Keywords: aceptación y pruebas de rendimiento, análisis dinámico, determinación de parámet ros, máquinas síncronas el Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., 345 East 47th Street, New York, NY 10017-2394, EE.UU. Copyright ' 1996 por el Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. Todos los derechos reservados. Publicado 1996. Impreso en los Estados Unidos de América ISBN 1-55937-710-0 ninguna parte de esta publicación puede ser reproducida en cualquier forma, en un sistema de recuperación electrónica o de otro tipo, sin el permiso previo por escrit o del editor.
Los estándares IEEE documentos están desarrollados dentro de las sociedades y las no rmas IEEE Comités de Coordinación de la junta de estándares del IEEE. Los miembros de los comités servir voluntariamente y sin indemnización. No son necesariamente miembr os del Instituto. Las normas desarrolladas dentro de IEEE representan un consens o de los amplios conocimientos especializados sobre el tema en el seno del Insti tuto, así como aquellas actividades fuera del IEEE que han expresado interés en part icipar en la elaboración de la norma. El uso de un estándar IEEE es totalmente voluntario. La existencia de un estándar IE EE no implica que no hay otras maneras de producir, probar, medir, adquirir, com ercializar o proporcionar otros bienes y servicios relacionados con el ámbito de a plicación de la norma IEEE. Además, el punto de vista expresado en el momento en que una norma es aprobado y emitido está sujeta a cambios producidos por los aconteci mientos en el estado del arte y los comentarios recibidos de los usuarios de la norma. Cada estándar IEEE está sometido a revisión al menos cada cinco años para la revi sión o la reafirmación. Cuando un documento es de más de cinco años de edad y no ha sido reafirmado, es razonable llegar a la conclusión de que su contenido, aunque todavía de cierto valor, no totalmente reflejan el estado actual de la técnica. Los usuar ios son advertidos para comprobar que disponen de la última edición de cualquier nor ma IEEE. Comentarios para la revisión de los estándares IEEE son bienvenidos de cualquier par te interesada, independientemente de su afiliación con membresía IEEE. Sugerencias p ara los cambios en los documentos debe ser en forma de una propuesta de modifica ción de texto, junto con los correspondientes comentarios de apoyo. Las interpretaciones: ocasionalmente pueden surgir dudas sobre el significado de las porciones de las normas en lo que se refiere a aplicaciones específicas. Cuan
do la necesidad de interpretaciones es traído a la atención del IEEE, el Instituto i niciará medidas para preparar respuestas adecuadas. Desde los estándares IEEE repres entan un consenso de todas las partes interesadas, es importante asegurarse de q ue cualquier interpretación también ha recibido el consentimiento de un equilibrio d e intereses. Por esta razón, IEEE y los miembros de sus sociedades y comités de coor dinación de normas no son capaces de proporcionar una respuesta instantánea a las so licitudes de interpretación, excepto en aquellos casos en que el asunto haya recib ido previamente un examen oficial. Comentarios sobre las normas y las solicitudes de las interpretaciones deberán ser enviadas a: Secretario de la junta de estándares IEEE 445 azadas Lane P.O. Box 1331, Piscatawa y, NJ 08855-1331 EE.UU. Nota: llama la atención la posibilidad de que la aplicación de esta norma puede requ erir el uso de asunto cubierto por derechos de patente. Mediante la publicación de la presente norma, no se ha tomado posición con respecto a la existencia o la val idez de cualesquiera derechos de patente en relación con la misma. El IEEE no será r esponsable de identificar todas las patentes para que una licencia puede ser req uerida por un estándar IEEE o para realizar investigaciones sobre la validez legal o el alcance de las patentes que se señalan a su atención. Autorización para fotocopiar porciones de cualquier norma individual para uso pers onal o interno es concedida por el Institute of Electrical and Electronics Engin eers, Inc., siempre que la tasa correspondiente al Copyright Clearance Center. Para acordar el pago de la cuota de licencia, póngase en contacto con Copyright Cl earance Center, servicio al cliente, 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923 USA; (508) 750-8400. Permiso para fotocopiar porciones de cualquier norma individual para su uso en el aula educativa también pueden obtenerse a través del Copyright Cle arance Center.
Introducción En esta introducción no es parte del estándar IEEE Std 115-1995, IEEE Guide: Procedimie ntos de prueba para máquinas síncronas.) IEEE Std 115-1995 incorpora y actualiza prácticamente todas las 1983 edition (reaf irmó en 1991), junto con la IEEE Std 115A-1987. La primera prueba de la AIEE "Código" para máquinas síncronas (#503) se publicó en 1945, y constituyeron la base para la posterior IEEE Std 115, cuya primera edición fue publicada en 1965. El Grupo de Trabajo del Subcomité de maquinaria sincrónica #12, que elaboró el present e documento, se formó en Enero de 1992, y se revisó la forma nominal, fechado en abr il de 1992, fue aprobado por la Junta de estándares en junio de 1992. Esta aprobac ión incluyó una propuesta por el Grupo de Trabajo para dividir el nuevo documento "P rocedimientos de prueba para máquinas síncronas", en 2 partes: la Parte I , aceptación y pruebas de rendimiento Parte II, procedimientos de prueba y determinación de parámetros para el análisis dinámico de la parte I comprende básicamente todas las secciones (1-7) de IEEE Std 115-1983, exce pto la sección 8. Estos son ahora las secciones designadas 1-8. La parte II incluye la sección 8 de la norma IEEE Std 115-1983 plus IEEE Std 115A1987. Estos son ahora designados como Secciones 9 a 12. Una nueva característica de esta norma revisada y ampliada es la inclusión de varios anexos siguientes secciones 5, 11 y 12. El Grupo de Trabajo cree firmemente que la nueva disposición será más conveniente util izar; el expandido ahora la sección 8 del documento de 1991 incluye tres nuevas se cciones. Estos son: Sección 9: Aplicaciones de la máquina parámetros eléctricos Sección 10: pruebas para de minar los valores de los parámetros de condiciones de estado estable Sección 11: pru ebas para evaluar transitorios o subtransient valores característicos de la sección 12 se ocupa de todos los aspectos de la respuesta de frecuencia de parada
ensayos de máquinas síncronas, que dimana del IEEE Std 115A-1987. Los miembros del grupo de trabajo en el momento de la aprobación era como sigue: Paul L. Dandeno, Presidente Christopher Kaminski, Secretario Roger Beaulieu Tom Lipo Robert Saunders I. M. Canay Don McLaren Richard Schulz M ark Gregory Paul Nippes Steve Umans I. Kamwa Marcel Pilote Haran Karmaker Shep S alon Las siguientes personas fueron miembros del grupo energético en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática en la Universidad de Toronto, y proporcionado asis tencia logística y secretaria: Patricia Doherty Lisa Kiovu Kelly Wong iii
Las siguientes personas estuvieron en el comité de votación: Kevin D. Becker, Thomas A. Lipo Marcel Pilote Paul L. Dandeno William R. McCown Mulukutla S. Sarma James S. Edmonds Donald G. McLaren Manoj R. Shah Brian E. B. Gott James R. Michalec Jan Thomas J. Stein Hammons Lon W. Montgomery Stephen D. Umans Christopher A. Kaminski Nils E. Nilsson G. Jayant Vaidya Ali Keyhani James A. Oliver Thomas R. esperar cuando la Junta aprobó las Normas IEEE esta guía 12 de diciembre de 1995, tenía la sig uiente composición: E. G. "Al" Kiener, presidente Donald C. Loughry, Vice Presidente Andrew G. Salem , Secretario Gilles A. Baril Jim Isaak Mary Lou Padgett Clyde R. Camp Ben C. Johnson John W. Papa Joseph A. Cannatelli Sonny Kasturi Arthur K. Reilly, Stephen L. Diamond Lor raine C. Kevra Gary S. Robinson Harold E. Epstein Ivor N. Caballero Ingo Rüsch Don ald C. Fleckenstein Joseph L. Koepfinger Chee Forster Kiow Tan Jay D. N. "Jim" Log othetis Leonard L. Tripp Donald N. L. Heirman McClung Bruce Howard L. Wolfman Ri chard J. W. Migliaro Holleman Marco Miembro Emérito también están incluidos los siguientes abstencionismo IEEE Standards Board Enlaces: Satish K. Aggarwal Steve Sharkey Robert E. Hebner Chester C. Taylor Rochelle L. Stern estándares IEEE Editor del proyecto
cláusula IV Página Parte I-aceptación y pruebas de rendimiento....................................... ...............................................................1 1. Descripción 1.1Scope........................................................... ................................................................................ ................................................................................ ................................................................................ ............1 1 1.2 Organización de la guía......................................... ................................................................................ ........ 1 1.3 Otras notas ..................................................... .............................................................................. 2 1.4 La instrumentación .......................................................... ................................................................................ 2 2. Referencias.................................................................. ................................................................................ .........3 3. Varios ensayos de resistencia de aislamiento...................... ................................................................................
................................................................................ ................................................................................ .......... 4 3.1. 4 3.2 Dieléctrico y pruebas de descarga parcial ................ ................................................................................ ......... 4 3.3 Mediciones de resistencia....................................... ................................................................................ .... 6 3.4 Pruebas de campo se convierte en cortocircuito....................... ................................................................................ ..... 8 3.5 Prueba de polaridad para campo polacos ............................. ................................................................................ ............ 9 3.6 El eje y el cojinete aislamiento ............................ .............................................................................. a ctual 9 3.7 La secuencia de fase................................................ ................................................................................ ......... 11 3.8 Teléfono-factor de influencia ................................... ................................................................................ ... 13 3.9 equilibrado-factor de influencia..................................... ................................................................... teléfono 14 3. 10 componente residual teléfono-factor de influencia ............................. ........................................................ 14 3.11 Línea a neutro te léfono-factor de influencia ...................................................... ........................................ 16 3.12 El terminal del estator de form a de onda de tensión las desviaciones y factores de distorsión....... 16 3.13 las pr uebas de sobrevelocidad ........................................................ ................................................................................ 21 3.14 Línea.................................................................... ......................................................... capacidad de carga 21 3.15 El ruido acústico ........................................................... ............................................................................... 22 4. Curvas de saturación, segregados de las pérdidas y la eficiencia general ........................................................................ ............................................................................. .. ................................................................................ ......23 4.1. 23 4.2 Método de accionamiento separados para curvas de saturación y pér didas .......................................................................... 26 4.3 eléctrico-método de entrada para pérdidas y curvas de saturación ............... ............................................................ 31 4.4 Método de reta rdo por pérdidas y curvas de saturación............................................. .................................. 37 4.5 Método calorimétrico por pérdidas .......... ................................................................................ ...................... 45 4.6 La eficiencia .................................... ................................................................................ ............................. 46 5. Carga de excitación y regulación de tensión General ........................................................................ ................................................................................ ................................................................................ ..........................47 5.1. 47 5.2 Métodos de prueba ....................... ................................................................................ ..................................... 47 5.3 Métodos de cálculo de la excitación de ca rga especificado condiciones terminal máquina ........... 51 5.4 La excitación de lo s métodos de cálculo utilizados en programas informáticos de estabilidad............ 5 9 Regulación de tensión 5.5......................................................... ........................................................................... 62 6. Pruebas de temperatura General .............................................. ................................................................................ ....................... ........................................................ ................................................................................ ......64 6.1. 64 6.2 Métodos de carga ............................................
.............................................................. ................. ....... 64 6.3 La duración de la prueba........................................... ................................................................................ .............. 70 6.4 los métodos de medición de temperatura........................ ................................................................................ ..
Cláusula 71 v página 6.5 Preparación de la prueba ..................................................... .............................................................................. 7 2 6.6 Determinación de la temperatura del refrigerante ........................... .......................................................................... 73 6. 7 las lecturas de temperatura................................................... ............................................................................ 74 6.8 temperaturas................................................................ ............................................................ apagado 76 6.9 Aume nto de temperatura ............................................................. ......................................................................... 77 7. Las pruebas de par 77 7.1 ............................................................................ ......................................................................... ...... ................................................................................ .................................................................General 77 7.2 El rotor bloqueado y apriete ................................................... ........................................................... 78 7.3 Pruebas de pa r-velocidad .................................................................... ................................................................ 80 7.4 Extracción ................................................................................ .......................................................... par 85 8. Ensayos de corto circuito súbito ............................................................ ......................................................................86 8.1 La integridad mecánica de la máquina............................................ .................................................................. 86 8.2 La int egridad eléctrica de la máquina..................................................... ............................................................ 87 8.2 IEEE Guide: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas ................... ............................................................88 8.2 Parte II: Pro cedimientos para la determinación de parámetros para el análisis dinámico............... ............................................88 9. Aplicaciones de la máquina parámetros eléctricos ................................................................................ ..................................................................... .......... ................................................................................ .......88 9.1 General 88 9.2 por cantidades unitarias........................... ................................................................................ .......................... 89 10. Los ensayos para la determinación de los valores de parámetro para condiciones d e estado estable Finalidad....................................................................... ................................................................................ ...............................................................94 10.1. 94 10.2 Instrumentación .................................................................. ...................................................................... 94 10.3 e je directo reactancia sincrónica (Xd) ............................................ ...................................................... 94 10.4 Eje en cuadratura
reactancia sincrónica (Xq) ...................................................... .................................... 95 10.5 cantidades de secuencia negativa (e stado estacionario)............................................................. ............................... 98 10.6 cantidades de secuencia cero............ ................................................................................ ............................ 104 10.7 Los procedimientos de detección y determinac ión de parámetros de secuencia positiva resistencia para una máquina sincrónica......... ................................................................................ ........... 109 10.8 adicionales pruebas en estado estacionario para máquinas síncro nas........................ 110 11. Pruebas para Evaluar transitorios o subtransient valores característicos...... ..........................................................112 11.1 ........................................................................... ........................................................................ General 112 11.2 Razones para la realización de pruebas que impliquen cambios bruscos en el campo inducido o circuitos eléctricos..... 113 11.3 La metodología que debe segui rse cuando se realizan pruebas de corriente de corto circuito........ 113 11.4 d etalles procesales e instrumentación para la prueba de cortocircuito la extracción d e datos.............. 113 11.5 Precauciones necesarias para la realización de prue bas de corto circuito .......................................................... ........... ...... 115 11.6 antecedentes teóricos para la determinación de la reacta ncia de cortocircuito y valores constantes de tiempo ........... 116 11.7 prueba s específicas para la determinación de los transientes y eje directo subtransient pa rámetros (valores de reactancia) ................................................. .............................................................. 117 11.8 Determin ación de transitoria y la reactancia subtransient valores, basados en los métodos 1, 2 y 3............... 121 11.9 Pruebas para transitorios y constantes de tiempo de eje directo subtransient .................................................... .......... 126 vi
cláusula 11.10Página de prueba para la determinación del eje directo y circuito abierto subtr ansient transitorios constantes de tiempo (τ'do, τ''do)............................. ............................................................................. 12 7 11.11de erminando el cor ocircui o inducido cons an e de iempo τ .............. .................................................... (a) 132 11.12implemen ación c ompu acional de los procedimien os generales se observó en 11.7, 11.8, 11.9 y 11.1 0........... 134 11.13inmóvil o desequilibrados ensayos para de erminar X''d, X2 o X''q.................... 139 12. Pruebas de respues a de frecuencia de parada................................ ..............................................................................14 7 12.1 consideraciones generales y eoría básica.................................... ............................................................ 147 12.2 Condicione s de ensayo de los procedimien os y requisi os de ins rumen ación SSFR............ .. Procedimien os de prueba .................................................... ................................................................................ .. 151 12.3 156 12.4 La in erpre ación de da os de prueba ........................ ................................................................................ ............... 165 12.5 procedimien o sugerido para el desarrollo de un modelo de ercer orden .............................................................. 1 68 Anexo A (Informa ivo) Nomencla ura.............................................. ..............................................................187 Anexo B (Infor ma ivo) Tabla de conversión....................................................... .................................................188 Anexo C (Informa ivo) Bibli
ografía........................................................................... ...................................189 vii
IEEE Guide: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas PARTE I-acep ación y pruebas de rendimien o 1. Descripción general 1.1 Alcance Es a guía con iene ins rucciones para llevar a cabo la más generalmen e aplicable y acep ado las pruebas para de erminar las carac erís icas de rendimien o de máquinas síncronas. Aunque los ensayos descri os son aplicables en general a generadores sínc ronos, Mo ores sincrónicos (mayores de fracciones de caballos), Síncrono Síncrono cond ensadores y cambiadores de frecuencia, las descripciones que hacen referencia pr incipalmen e a generadores síncronos y Mo ores sincrónicos. Las pruebas descri as pu eden ser aplicadas a mo ores y generadores, según sea necesario, y no se hace ningún in en o de par ición es a guía en las cláusulas aplicables a mo ores y cláusulas aplica bles a generadores. No es la in ención de que es a guía se referirá a odas las prueba s posibles, o pruebas de una inves igación de la na uraleza, sino sólo aquellos mé odo s más generales que pueden ser u ilizados para ob ener los da os de rendimien o. L a programación de fábrica y campo de pruebas que pueden ser necesarias en el nuevo e quipo es normalmen e especificados por las normas aplicables o en las especifica ciones del con ra o. Es a guía no debe in erpre arse como una exigencia de la real ización de cualquier prueba específica en una de erminada ransacción o implique una g aran ía para sa isfacer las necesidades específicas de los índices de rendimien o o co ndiciones de funcionamien o. El érmino condiciones especificadas para las pruebas, al como se u iliza en es a guía será considerado como condiciones nominales, a menos que se acuerde o ra cosa. Condiciones nominales se aplican normalmen e a las siguien es can idades indica das en la placa de la máquina. Es os incluyen MVA, la ensión del erminal (o kilovo l aje), corrien e de inducido, y fac or de po encia. 1.2 Organización de la guía La guía es á dividida en 12 secciones. La par e I con iene las secciones 1 a 8, y la par e II con iene las secciones 9 a 12. Cada sección es á organizada en cláusulas y s ubclauses. Algunas secciones son seguidos inmedia amen e por uno o más anexos. Mé odos al erna ivos de hacer muchos de los ensayos cubier os en es a guía se descri ben y son adecuados para los dis in os amaños y ipos de máquinas y condiciones dif eren es. En algunos casos el mé odo preferido es el indicado. La elección del fabric an e del mé odo para pruebas de campo o de fábrica en los nuevos equipos se rigen, e n ausencia de un acuerdo previo o especificación del con ra o. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 1
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas es a guía debería proporcionar suficien es ins rucciones para la realización de prueba s requerido normalmen e. A lo largo de es a guía, las referencias cruzadas a las c láusulas se han u ilizado con frecuencia para llamar la a ención per inen e ma erial relacionado. Cuando se hace referencia a una cláusula, se pre ende que la referen cia no sólo incluyen la cláusula específica pero cualquier subclauses inmedia amen e s
iguien es que se aplican al mismo ema general. 1.3 O ras no as se prevé que el desarrollo de mejores prác icas y nuevos equipamien os ales como la elec rónica y los disposi ivos au omá icos se raducirá en nuevas o mejores mé odos par a llevar a cabo los propósi os de es a norma. Mé odos nuevos o modificados pueden se r u ilizados como sus i u os cuando sus resul ados han demos rado ser confiables y consis en es con aquellos ob enidos por mé odos que figuran en es a guía. Las pruebas enumeradas en las par es I y II se refieren básicamen e a las máquinas rifásicas. La necesidad de abordar las pruebas para máquinas con más de res fases fue reconocido. Procedimien os probablemen e será desarrollado para las pruebas, por ejemplo, seis, doce, o mucho más elevada fase máquinas síncronas, y ales prác icas debe rían revisarse más adelan e y se encon raron acep able. Serán considerados para su inc orporación en fu uras revisiones del es ándar. La IS o sis ema mé rico de unidades se ha u ilizado en es e documen o. Para dar co n inuidad con las ediciones an eriores de es a guía del IEEE, una abla de convers ión se proporciona como Anexo el Anexo B, que relaciona las unidades mé ricas a unid ades inglesas. Anexo ANEXO A con iene una lis a de la nomencla ura u ilizada en par icular en la sección 5, y en las secciones 9 a 12. Anexo El Anexo C enumera un a bibliografía en la que se ano an las referencias especialmen e para la sección 5 y para las secciones de la 9 a la 12. Anexos Anexo A, el Anexo B, el anexo C y es án si uados en el ex remo de la Par e II. 1.4 Ins rumen ación las pruebas descri as en es a guía suele requerir mucho cuidado para ob ener la pr ecisión deseada. Es impor an e que los ins rumen os del ipo correc o y el rango u ilizado. Información relacionada con el uso adecuado de los ransformadores de medida e ins rumen os para la ob ención de las mediciones que se describen en el presen e docu men o figura en el IEEE S d 120-1989 1. En consecuencia, los circui os de medición se mues ra en las figuras de es a guía son a menudo sólo esquema y IEEE S d 120-198 9 debe ser con emplado de forma precisa los circui os. Sin embargo, para algunas pruebas especiales y para los fines de una mayor clari dad, cifras más de alladas del ablero de conexiones se han incluido. Calibrado de al a precisión de la ins rumen ación y los accesorios deben u ilizarse. Cuando adecuados sis emas de adquisición au omá ica de da os o grabadoras de al a v elocidad es án disponibles, pueden ser u ilizados. Cuando proceda, los mé odos espec iales que pueden ser necesarios para ob ener da os exac os se han indicado. Precaución: muchas de las pruebas que se describen en es a guía suje a la máquina érmic a excesiva, dieléc rico, o ensiones mecánicas que podrían ocurrir más allá de los lími es e funcionamien o normales. Para minimizar el riesgo de daños a la máquina, se recomi enda que odas las pruebas se realiza bajo la supervisión del fabrican e o de conf ormidad con las recomendaciones del fabrican e. Debido a las peligrosas corrien es, ensiones, y fuerzas encon radas, omar prec auciones de seguridad adecuadas que deben adop arse para odas las pruebas. Ningún esfuerzo es hecho aquí para una lis a o revisar las numerosas precauciones genera les de seguridad que es án bien es ablecidas en odo el sec or. Sin embargo, es a guía recomienda precauciones especiales de seguridad aplicables a los ensayos par iculares descri os. Todas las pruebas deben ser realizadas por personal profesio nal y con experiencia. 1Los números en re parén esis corresponden a los elemen os que se enumeran en el ane xo bibliográfico Anexo C. 2 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 2. Referencias ANSI C50.10-1977, American Na ional S andard Requisi os generales para máquinas sínc
ronas.2 ANSI C50.12-1982 (R1989), American Na ional S andard Requisi os para generadores síncronos Polo sobresalien es y un generador/mo ores para aplicaciones de urbina hidráulica. ANSI C50.13-1989, American Na ional S andard Requisi os para máquinas eléc ricas ro a ivas ro or cilíndrico de generadores síncronos. ANSI C50.14-1977, American Na ional S andard Requisi os para la combus ión de gas Turbine-Driven ro or cilíndrico generadores síncronos. ASME PTC 18-1949, principales impulsores hidráulicos.3 NEMA MG1-1978, mo ores y generadores.4 IEEE S d Reaff 1-1986 (1992), Norma IEEE Principios Generales para los lími es de empera ura en la clasificación de los equipos eléc ricos y para la evaluación de aisl amien o eléc rico (ANSI).5 IEEE S d 4-1995, Es ándar IEEE Técnicas de pruebas de al a ensión (ANSI). IEEE S d 43-1974 Reaff (IEEE 1991), prác ica recomendada para las pruebas de resis encia de aislamien o de máquinas ro a ivas (ANSI). IEEE S d 56-1977 Reaff (IEEE 1991), Guía para el man enimien o de grandes Al erna ing-Curren aislamien o maquinaria gira oria (10 000 kVA) y mayores (ANSI). IEEE S d 62-1978, IEEE Guía para pruebas de campo de apara os de energía Aislamien o (ANSI). IEEE S d 67-1990, IEEE Guía para la operación y el man enimien o de los generadores de la urbina (ANSI). IEEE S d 85-1973 Reaff (1986), el procedimien o de prueba de sonido aero ranspor ado mediciones sobre la ro ación de la maquinaria eléc rica (ANSI). IEEE S d 86-1987, Es ándar IEEE Definiciones Básicas Al erna ing-Curren Per-Uni ca n idades para máquinas ro a ivas (ANSI).6 Reaff IEEE S d 95-1977 (1991), Norma IEEE Prác ica recomendada para la prueba de a islamien o de CA grandes máquinas ro a ivas con al a ensión direc a (ANSI). IEEE S d 100-1992, el nuevo es ándar IEEE Diccionario de érminos eléc ricos y elec róni cos (ANSI). IEEE S d 112-1991, IEEE S andard el procedimien o de prueba de mo ores y generad ores de inducción Polyphase (ANSI). IEEE S d 118-1978 Reaff (1992), Norma IEEE código de prueba para mediciones de res is encia (ANSI). 2ANSI publicaciones es án disponibles en el depar amen o de ven as, American Na io nal S andards Ins i u e, 11 Wes 42nd S ree , 13 h Floor, New York, NY 10036, US A. 3ASME publicaciones es án disponibles de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánic os, 22 Ley duro, Fairfield, NJ, 07007, USA. 4NEMA publicaciones es án disponibles a par ir de la Na ional Elec rical Manufac u rers Associa ion, 1300 N. 17 h S ., S e. 1847, Rosslyn, VA 22209, USA. 5IEEE publicaciones es án disponibles en el Ins i u o de Ingenieros Eléc ricos y Ele c rónicos, 445 azadas Lane, P.O. Box 1331, Pisca away, NJ 08855- 1331, EE.UU.. 6es ándar IEEE 86-1987 ha sido re irado; sin embargo, se pueden ob ener copias de la ingeniería mundial, 15 Inverness Way Eas , Englewood, CO 80112-5704, EE.UU., e l.: (303) 792-2181. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 3
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 119-1974, IEEE Prác ica recomendada a principios generales de medición de empera ura, al como se aplica a los apara os eléc ricos (ANSI).7 IEEE S d 120-1989, IEEE Mas er código de prueba para mediciones eléc ricas en circui os de po encia (ANSI). IEEE S d 433-1974 Reaff (IEEE 1991), prác ica recomendada para la prueba de aislam ien o de CA grandes máquinas ro a ivas con al a ensión a muy baja frecuencia (ANSI) .
IEEE S d 492-1974 Reaff (IEEE 1986), Guía para la operación y man enimien o de Hydro -Genera ors (ANSI). IEEE S d 810-1987 Reaff (1994), Norma IEEE para urbina hidráulica y generador in egralmen e acoplamien os del eje forjado y el descen rado del eje olerancias (A NSI). IEEE S d 1095-1989 Reaff (IEEE 1994), Guía para la ins alación de generadores ver ic ales y un generador/mo ores para aplicaciones hidroeléc ricas (ANSI). IEEE S d 1110-1991, IEEE Guía para prác icas de modelado generador síncrono en análisis de es abilidad (ANSI). 3. Miscelánea 3.1 Pruebas de resis encia de aislamien o de los mé odos recomendados para comprobar la resis encia del aislamien o se dan en I EEE S d 43-1974. Índice de polarización y los efec os de la empera ura, la humedad, y la duración de la aplicación de ensión de prueba ambién se ra an en el IEEE S d 43 -1974. Un valor demasiado bajo de resis encia de aislamien o puede indicar la presencia de humedad en el aislamien o. En es e caso, la máquina debe es ar seca an es de q ue se realizaran ensayos dieléc ricos o an es de que la máquina es á en funcionamien o . Ver IEEE S d 43-1974 y IEEE S d 1095-1989para mé odos de secarse. No a: Mien ras IEEE S d 1095-1989es á escri o específicamen e para urbinas hidráulica s ver icales-manejado genera ors, el procedimien o es aplicable a o ros ipos de máquinas. Pregun as acerca de los mé odos adecuados para ser u ilizado para el secado de una máquina deben remi irse al fabrican e. 3.2 Las pruebas dieléc ricas y descarga parcial 3.2.1 General La prueba de al o po encial es general, pero no necesariamen e se aplica después d e odos los demás se han comple ado las pruebas. La magni ud, frecuencia, forma de onda, y la duración de la ensión de ensayo se dan en ANSI C50.10-1977 y ANSI/NEMA MG1- 1978. Precaución: debido a la al a ensión u ilizada, que puede causar graves lesiones o l a muer e, pruebas de al o po encial debe ser realizado únicamen e por personal exp erimen ado, y adecuadas en ma eria de seguridad deberán omarse precauciones para evi ar ales lesiones al personal o daños a la propiedad. Para los procedimien os recomendados, consul e IEEE S d 4-1978 y IEEE S d 62-1978 . 7IEEE S d 119-1974 ha sido re irado; sin embargo, se pueden ob ener copias de la ingeniería mundial, 15 Inverness Way Eas , Englewood, CO 80112-5704, EE.UU., el. : (303) 792-2181. 4 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 El vol aje de prueba debe ser aplicada a cada circui o eléc rico (incluyendo cada fase de polyphase bobinados si no es án conec adas in ernamen e) con odos los o r os circui os eléc ricos y piezas de me al conec ado a ierra. Los cables de cada b obina o fase deben ser conec ados jun os, si el bobinado es para ser probado o c onec ado a ierra. 3.2.2 Preparación duran e las pruebas de los devanados de campo de máquinas grandes, normalmen e los cepillos deben levan arse y aislado eléc ricamen e desde el colec or de anillos d e manera que no hay un excesivo es rés de vol aje se impondrá en el devanado de camp o si alguna par e de las escobillas o las lleva caídas. Las escobillas y la es ación conduce debe probarse por separado desde el campo. Si se desea probar las escob illas de una máquina al mismo iempo el campo es á siendo probado, el exci ador cond uce debe es ar desconec ado a menos que lo que se pre ende es que el exci ador p robarse simul áneamen e. En cualquier caso, los cables de ins rumen ación permanen e debe ser desconec ado. Pueden ser probados por separado si se desea.
Duran e las pruebas de los devanados de campo de máquinas sin escobillas, la exci ación dc conduce debe ser desconec ado comple amen e del exci er a menos que lo qu e se pre ende es que el exci ador y componen es asociados probarse simul áneamen e . En cualquier caso, los componen es del circui o sin escobillas (diodos, iris ores, e c.) deben es ar en cor ocircui o (no conec ado a ierra) duran e la prue ba. O ros mé odos, procedimien os y precauciones son dadas en ANSI C50.10-1977 y NEMA MG1-1978, ar ículos 3, 21 y 22. 3.2.3 Mé odo al erno-I. La prueba de ensión a frecuencia de alimen ación una ensión al erna de frecuencia de alimen ación se aplica a la sinuosa que es á sien do probado. Los siguien es dos mé odos es ándar de medición de ensión al erna son recon ocidos: a) El ransformador-Vol íme ro y b) la esfera brecha es os mé odos son fundamen almen e de ipo diferen e y cada uno puede ser fácilmen e verificado con ra el o ro. El ransformador-Vol íme ro mé odo se basa en el uso de ransformadores de po encial ins rumen o diseñado para uso y haber de erminado con exac i ud ra ios de ensión. El mé odo de separación de esfera es á basado en una ex ensa calibración del desglose de aire como un dieléc rico en re las esferas de amaños especificados y espaciados. D eben omarse oda clase de precauciones con ra la aparición de sobre ensiones osci laciones debidas a la esfera-gap ver idos. La esfera gap es frecuen emen e u ili zado sólo para pro ección con ra sobre ensiones. Mé odos de divisor de ensión de resis encia ambién es án disponibles, y deben consider arse cuando sea aplicable. Duran e la aplicación, la ensión de ensayo debe ser aumen ado sin con ra iempos y c on pron i ud, celebrado duran e el período de prueba (normalmen e un minu o) y, a con inuación, rápidamen e y sin con ra iempos reducido a cero. 3.2.4 Mé odo 2. Las pruebas de ensión direc a de los devanados del es a or una ensión direc a igual a 1,7 veces el valor rms del vol aje de prueba de frecue ncia de alimen ación especificado (valor eficaz) se aplica a la sinuosa que es á sie ndo probado. Para el mé odo de prueba, consul e IEEE S d 4-1995 y IEEE S d 95-1977 . Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 5
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas el resis or-amperíme ro mé odo es el mé odo es ándar para mediciones de ensión direc a. Precaución: Después de una ensión direc a de al o po encial de la prueba, la prueba d e bobinado debe es ar comple amen e conec ado a ierra. El aislamien o del bobinado y la calificación de la prueba de nivel de la ensión ap licada de ermina el período de iempo necesario para disipar la carga. En muchos c asos, el suelo debe man enerse duran e varias horas para disipar la carga para e vi ar el peligro para el personal. 3.2.5 Mé odo 3. En muy baja frecuencia pruebas de devanados del es a or una de muy baja frecuencia (VLF) de ensión (frecuencia en el rango de 0.1 Hz) con cres a igual a 1,63 veces el valor rms de la po encia especificada la frecuenci a de ensión de prueba (valor eficaz) se aplica a la sinuosa que es á siendo probado . Prueba VLF es ven ajoso en grandes máquinas con al a capaci ancia sinuosas donde puede provocar una reducción en el amaño y la valoración de la prueba el equipo nece sario. Para el mé odo de prueba, consul e IEEE S d 433-1974 . 3.2.6 Mé odo 4. Pruebas de descarga parcial aislamien o man enimien o, prueba de descarga de ranura, y corona-pruebas de son da se describen en la norma IEEE S d 56-1977. Además, la cláusula 7.1.2 de la norma IEEE S d 62-1978 describe las medidas de descargas parciales en máquinas ro a ivas . Ha habido un gran aumen o en la inves igación y aplicación de écnicas de descarga p arcial u ilizando permanen emen e y de ec ores mon ados emporalmen e. La aplica ción de es as écnicas a las máquinas reguladas por es a norma es cada vez más común y pro
duce información valiosa an o para el man enimien o y el diagnós ico de los problem as de la bobina. 3.3 Mediciones de resis encia 3.3.1 General de corrien e direc a para ob ener mediciones de resis encia de los devanados del inducido y de campo, los procedimien os indicados en la norma IEEE S d 118-1978 debe u ilizarse. Los siguien es subclauses dar consideraciones especiales rela ivas a la medición de resis encia de bobinado. Donde el campo generador conduce so n inaccesibles, como cuando se usan exci adores sin escobillas, quizá no sea posib le medir la resis encia de campo salvo disposición especial es á disponible a ravés d e la ins rumen ación y procedimien os. Se debe consul ar al fabrican e. 3.3.2 corrección a la empera ura especificada cuando la resis encia, R , de un bobinado ha sido de erminada por la prueba a un a empera ura del bobinado , la resis encia puede ser corregida a una empera ura especificada s median e la siguien e ecuación: Rs = r + k s-----------Ω + K (3-1) donde es la resis encia del bobinado, corregida a la empera ura especificada, s (ohm ios) es la empera ura especificada, °C es el valor de prueba de resis encia de bo binado (ohmios) es la empera ura del bobinado cuando la resis encia se midió, °C Rs s R k es la carac erís ica cons an e para el bobinado ma erial (véase 6.4.4) 6 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 3.3.3 Campo de referencia resis encia la resis encia se mide generalmen e en reposo, con el fin de ob ener un valor de referencia (Rb) a par ir de la cual de erminar la empera ura de campo duran e la ejecución de pruebas por el mé odo de 6.4.4. Para es e propósi o, el ro or puede es ar expues o a una empera ura ambien e cons an e esencialmen e por un iempo su ficien emen e largo suficien e para odo el ro or para alcanzar la empera ura a mbien e. Es impor an e que el mé odo de medición no al era la empera ura del bobina do. Cuando se u iliza un doble puen e, la corrien e a ravés del bobinado no es su ficien e para producir un cambio en la empera ura. Cuando la resis encia de campo debe medirse por caída de po encial, un valor rela ivamen e bajo de corrien e debe ser u ilizado de manera que la resul an e pérdida de I2R no va a provocar un cambio significa ivo en la empera ura duran e el ie mpo de aplicación. La aplicación de corrien e no debe exceder de lo necesario para l os ransi orios eléc ricos debido a la induc ancia del campo a morir y los ins rum en os que vienen a descansar. Si la resis encia de campo se mide por caída de po encial, la corrien e debe ser a plicada a ravés de los anillos de sujeción u o ros disposi ivos equivalen es para e vi ar daños a la superficie ac iva del coleccionis a. El campo de empera ura pued e ser medido por los ermóme ros o los ermopares. 3.3.4 resis encia de campo de referencia desde un es aunque es preferible ob ener el valor de referencia de resis encia de campo en r eposo porque an o la resis encia y la empera ura puede de erminarse con mayor precisión, a menudo es ven ajoso para ob ener o verificar el valor de referencia p or una prueba realizada en o cerca de la velocidad normal usando la lis a de mé od o po encial. Para ro ores refrigerado por conduc or, empera ura del bobinado pu ede cambiar muy rápidamen e para hacer es o posible. Las decisiones o alivio de GI RAR para girar los cor ocircui os en el devanado de campo puede causar la medida
de la resis encia del circui o de campo a difieren sus ancialmen e de la parali zación, proporcionando así un valor posible verificar inciden al cor ocircui ada vue l as (ver 3.4). Inmedia amen e después de que la máquina ha sido llevado has a la velocidad, comenza ndo con el ro or en un conocido uniforme de la empera ura, la corrien e con inu a es aplicado al campo como un valor pequeño que permi a precisas mediciones de co rrien e y vol aje. Tan pron o como el ac ual se ha conver ido en una cons an e, la caída de ensión a ravés de los anillos de coleccionis a debe medirse. Desde la caíd a de ensión de los cepillos normales pueden ser una fracción sus ancial de la ensión impresiona en es a prueba, es esencial que el pincel go a eliminarse de la medi ción de la ensión, o minimizada por mé odos especiales de medición de ensión o procedimi en os de prueba especial (véase 3.3.6). 3.3.5 resis encia de campo para ejecu ar las pruebas de empera ura para de erminar el campo de empera ura deseada o bajo de erminadas condiciones de carga, la resis encia de campo debe medirse por la caída de po encial mé odo desp ués de la máquina ha es ado funcionando en el campo obliga orio ac ual y an próximo c omo sea posible a las condiciones de carga requiere iempo suficien e para una empera ura uniforme para haber alcanzado. La empera ura del bobinado de campo s e de ermina de conformidad con el pun o 6.4.4. La resis encia ob enida de es a p rueba debería ser denominado r en la ecuación 6-11. Incluye cepillo mide la caída de ensión en el campo vol aje puede in roducir un err or sus ancial en la de erminación de la empera ura y, por lo an o, es muy conven ien e para eliminar o minimizar su efec o en es a prueba (véase 3.3.6). Cuando se mide la resis encia del campo con la máquina cargada, el regulador de e nsión debe ser desconec ado y una serie de armadura, po encia, ensión y corrien e l ec uras deben omarse simul áneamen e con la corrien e de campo y las lec uras de ensión para asegurar que la resis encia se mide en condiciones uniformes. 3.3.6 Efec o de pincel-caída de ensión para de erminar la resis encia de campo de una máquina de correr con precisión, es n ecesario ob ener la caída de ensión en el devanado de campo sin la inclusión de la caíd a de ensión de las escobillas suminis ra la corrien e de campo. Es o es especialm en e impor an e cuando la corrien e de campo es muy pequeña, como referencia a la hora de de erminar el valor de resis encia (véase 3.3.4). Para ello es convenien e para medir la caída de ensión direc amen e cruzando el coleccionis a anillos, u il izando pinceles especiales que es án en con ac o con el colec or sólo suena duran e la medición de ensión. Para es e propósi o, es posible u ilizar Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 7
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas a) hojas de cobre o bronce especial pinceles que inciden direc amen e sobre el c olec or anillos b) aislados de pinceles que no han desarrollado una superficie a cris alada c) aislados escobillas de carbón o grafi o especial agravada con ma eri ales muy conduc oras para reducir su resis encia salvo una pequeña caída de ensión se produce a ravés de la medición de es os cepillos, u n error significa ivo puede in roducirse. Cuando es os mé odos especiales de medición de ensión no es án disponibles, la medición d e ensión incluye necesariamen e la caída de vol aje a ravés de los cepillos. En ale s casos, los esfuerzos para reducir su efec o deben ser hechas. Desde la caída de vol aje a ravés de los cepillos permanece razonablemen e cons an e con corrien e variable, el pincel eficaz resis encia se reduce al aumen ar la densidad de corr ien e. Es o puede lograrse median e la reducción del número o sección ransversal de p inceles u ilizados duran e la prueba, especialmen e para bajas corrien es de cam po. Cuando la información es á disponible en relación con la esperada caída de ensión a ravés de los cepillos, resul ados más precisos pueden ob enerse res ando el cepillo en caída desde el vol aje medido an es de calcular la resis encia, pero los resul ados ob enidos deben ser u ilizados con precaución.
En las máquinas cuyos coleccionis as ienen al a velocidad periférica, se debe ener cuidado para evi ar dañar el es ado de la superficie del coleccionis a por los di sposi ivos de medición de ensión. 3.4 Pruebas de campo se convier e en cor ocircui o 3.4.1 General El obje o de es as pruebas es de ec ar las bobinas de campo que han cor ocircui ado, convier e un número incorrec o de vuel as, o incorrec a amaño del conduc or. N o odo el campo se convier e en cor ocircui o son eviden es en reposo, y un es a velocidad nominal puede ser requerida. 3.4.2 Mé odo 1. Caída de ensión, de corrien e direc a de es e mé odo puede ser u ilizado para de ec ar un cor ocircui o gira sólo cuando las conexiones en re las bobinas son accesibles. La prueba se hizo, con el ro or en reposo, haciendo pasar una corrien e direc a y cons an e a ravés de odo el devan ado de campo. La caída de ensión de cada bobina o par de bobinas se mide por medio de un vol íme ro. Si es as lec uras difieren en más de ±2% de la media, es una indicac ión de que puede haber un cor ocircui o en la bobina gira, o esa par e del bobinad o es herida con el número incorrec o de vuel as o el amaño del conduc or. 3.4.3 Mé odo 2. Caída de ensión, corrien e al erna una prueba más sensible para giros en cor ocircui o se realiza haciendo pasar la c orrien e al erna de ampli ud cons an e a ravés de odo el devanado de campo. Si h ay acceso a conexiones en re bobinas, con el ro or en reposo, la ensión en re cad a par de bobina o bobinas debe ser medido. El vol aje a ravés de una bobina con u n cor ocircui o en un urno será sus ancialmen e menor que a ravés de una bobina de sonido. El vol aje a ravés de una bobina de sonido jun o a la bobina con un cor o-circui o vuel a será algo menor que en o ras bobinas de sonido debido al menor f lujo en cor ocircui o en la bobina. La comparación de los vol ajes medidos será fácil localizar cualquier bobinas que son defec uosos. Si las conexiones en re las bobinas no son accesibles, la caída de vol aje y corri en e ( odo el bobinado) debe ser medido. La impedancia de un bobinado del circui o en el que una bobina iene un cor ocircui o en un urno se reducirá a aproximad amen e (m/m) 1 veces el valor a ravés de un devanado de sonido, donde m es el númer o de vuel as en el devanado. Es a prueba es ú il para de ec ar una máquina que iene un cor o-circui o girar sólo cuando se ejecu a. Si la velocidad es variada, mien ras que la corrien e al erna se aplica, una discon inuidad en las lec uras de vo l aje o corrien e debe indicar la ocurrencia o la ex racción de un cor ocircui o. La sensibilidad de es e mé odo de prueba es mucho menor para ro ores cilíndricos en el que el devanado de campo radica en las ranuras, especialmen e para ro ores de acero sólido. La sensibilidad varía en función de que la bobina iene un cor ocircui o en un urno. Fábrica de juicios en los cuales se aplican los cor ocircui os emp orales pueden servir como base para fu uros análisis cuando se convier e en cor oc ircui o son sospechosos. Para máquinas con ro or cilíndrico, mé odo 3, 4 o 5 puede ser preferida. 8 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 3.4.4 Mé odo 3. Resis encia a la corrien e direc a en es e mé odo, se realiza una comparación en re el campo y el valor de resis encia ob enido median e prueba o cálculo. Después de que el ro or se ha expues o a una empera ura ambien e duran e un período suficien e para odo el bobinado del ro or para es ar a empera ura ambien e, l a resis encia de campo se mide por el puen e doble y la empera ura del ro or es medido por varios ermóme ros o ermopares si uados en pun os adecuados. La resis encia se corrige a una empera ura a la cual la resis encia ha sido previamen e de erminada por una prueba similar (o por cálculo en el caso de una máquina nueva). Si el valor corregido de la recién ob enida la resis encia es significa ivamen e inferior al valor de referencia, se convier e en cor ocircui o puede es ar prese
n e. 3.4.5 Mé odo 4. Bobina emocionan e para ro ores cilíndricos Es e mé odo u iliza un disposi ivo de prueba con un núcleo en forma de U, capaz de s uperar una bobina la ranura del ro or cilíndrico, y ener una apasionan e bobina e nrollada en el núcleo. El ensayo se realiza colocando el disposi ivo sucesivamen e en cada ranura de la bobina de campo y pasando la corrien e al erna (normalmen e en la frecuencia de alimen ación) a ravés de la bobina de emocionan es. La ensión en el devanado de campo o la impedancia de la bobina emocionan e debe de erminar se para cada ranura. Cuando el disposi ivo se ex iende por un lado con una bobin a cor ocircui ada gire, la ensión del bobinado de campo o la impedancia de la bob ina será inferior al de una ranura que con iene una bobina de sonido. 3.4.6 Mé odo 5. La de ección de la forma de onda del ro or ro ores cilíndricos Es e mé odo u iliza un ransduc or o bobina pick-up para de erminar el campo magné i co del ro or en forma de onda. El cap ador magné ico- debería es ar mon ada desde el es a or en el en rehierro en es recha proximidad con el ro or, según las recomend aciones del fabrican e, y conec ado a un osciloscopio o cualquier o ro disposi i vo de grabación. Con el ro or gira a gran velocidad y el devanado de campo exci ad o, la ocurrencia de un cor ocircui o se convier e a menudo puede ser de ec ado c omo una discon inuidad o an ima er en la raza regis rada (véase IEEE S d 67-1990 ). 3.5 Prueba de polaridad para campo pos es para el 10% de la corrien e nominal. El imán indica la polaridad correc a invir ie ndo el sen ido de la marcha, ya que se pasa de un polo a o ro. El imán debe ser ve rificado para asegurarse de que su magne ismo no ha perdido ni su polaridad inve r ida por el flujo de campo. %5 La polaridad de los polos de campo puede comprob arse por medio de un pequeño imán permanen e mon ado de manera que pueda girar e inv er ir su sen ido libremen e. El devanado de campo debería es ar energizado por 3.6 el eje y el cojine e ac ual aislamien o 3.6.1 General irregularidades en el circui o magné ico se puede producir una pequeña can idad de f lujo para vincular el eje, con el resul ado de que se genera una fuerza elec rom o riz en re los ex remos del eje. Es a fuerza elec romo riz puede provocar un fl ujo de corrien e a ravés del eje, los rodamien os, los sopor es de cojine es, y e l marco de la máquina, y de vuel a al o ro ex remo del eje, a menos que el circui o se in errumpe por el aislamien o. No a -mien ras que o ras causas pueden producir una ensión del eje no implique un a diferencia de po encial de un ex remo a o ro del eje, pruebas especiales no es án previs os los efec os resul an es, porque cada una de es as fuen es exige espe cialmen e adap ado a los mé odos de prueba, esencialmen e de una inves igación de la na uraleza. Para los mé odos 1 a 4, la máquina debe funcionar a velocidad nominal y en usiasmado al régimen nominal de vol aje inducido en circui o abier o, a menos que se especi fiquen o ras condiciones de funcionamien o. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 9
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 3.6.2 Mé odo 1. A ravés de los ejes finales la presencia de ensión del eje puede de erminarse midiendo la ensión de ex remo a ex remo del eje con un vol íme ro de al a impedancia. 3.6.3 Mé odo 2. A ravés de la película de acei e Cojine es cojine es no aislados, es e mé odo requiere que las propiedades aislan es de la película de acei e del coji ne e sea la adecuada para sopor ar el eje de ensión sin romperse. La presencia de l eje de ensión o corrien e puede ser de erminada por el funcionamien o de la máqui na a la velocidad nominal y la ensión, y la conexión de un conduc or de baja resis encia del eje al bas idor de la máquina en uno de los cojine es y un vol íme ro de a c de gama baja (o un amperíme ro ac de al a gama) con cables de baja resis encia d
el eje al bas idor en o ro rodamien o. Deflexión del ins rumen o indica la presenc ia de una ensión que puede producir corrien es de eje. Si el ins rumen o no se de svían, o hay ensión insuficien e o la película de acei e del cojine e no es á ac uando como un aislan e adecuado. 3.6.4 Mé odo 3. Aislamien o del cojine e a ravés de muchas máquinas ienen uno o varios rodamien os aislados para eliminar las corrien es del eje. Para es os mé odos descri os en es e inciso uviese así como 3.6.5 a 3. 6.7, se supone que el aislamien o es á si uado en re el cojine e y el bas idor de la máquina. Para de erminar la presencia de una ensión que va a producir el eje cor rien es en esa máquina, un conduc or de baja resis encia se conec a desde el eje e n el cojine e no aislados a fin de cor ocircui o de la película de acei e y un vol íme ro de ac de gama baja (o un amperíme ro ac de gama al a) se encuen ra conec ado en re el eje y el bas idor sucesivamen e en cada rodamien o aislados. Deflexión d el ins rumen o indica la presencia de una ensión que va a producir corrien es del eje si el cojine e aislamien o no es á presen e. 3.6.5 Mé odo 4. Teniendo aislamien o El aislamien o puede probarse conec ando una gama baja de corrien e al erna (o u n vol íme ro de al a gama- Amperíme ro de corrien e al erna) a ravés del aislamien o. Un conduc or de baja resis encia pueden aplicarse desde el eje de cada cojine e para cor ocircui ar la película de acei e. Deflexión del ins rumen o, en es e caso, es evidencia de que el aislamien o es al menos parcialmen e eficaces. Si no hay desviación del ins rumen o, el aislamien o es defec uoso o no hay vol aje presen e en el eje. 3.6.6 Mé odo 5. Teniendo aislamien o una capa de papel pesado se coloca alrededor del eje para aislar los muñones de lo s cojine es no aislados. El acoplamien o de la o las unidades impulsadas por la conducción debe ser desconec ado si no es aislado. En onces, a par ir de una ensión de 110 V y 125 V fuen e, con una lámpara de incandescencia adecuado para la ensión del circui o o un vol íme ro de aproximadamen e 150 V de escala comple a con una resis encia en el rango de 100 Ω/V-300 Ω/V colocada en serie con la fuen e de ensión, se debe ejecu ar dos cables, uno para el aislamien o y el o ro cojine e en el b as idor (a ravés del aislamien o). Si el filamen o de la bombilla no se ilumina ( o si la lec ura del vol íme ro no es superior a 60 V) el aislamien o puede conside rarse sa isfac orio. 500 V megger ambién pueden ser u ilizados. Es o es mucho más sensible que el mé odo a n erior y ienden a rechazar el aislamien o que es suficien e para evi ar la en sión del eje pequeño causando perjuicio ac ual. 3.6.7 Mé odo 6. Doble aislamien o en algunas máquinas, los rodamien os se suminis ran con dos capas de aislamien o c on un separador me álico en re ellos. La prueba del mé odo 5 se aplica en re el sepa rador me álico y el bas idor de la máquina. Es a prueba debe realizarse en cada una de las dis in as ru as múl iples en re el eje y el bas idor donde se usan cojine e s aislados (por ejemplo, ubos, ubos de ermóme ro de con rol para una urbina hi dráulica, hidrógeno jun as, y acoplamien os aislado). Es a prueba puede efec uarse c on la máquina parada o en marcha. La prueba debe ser complemen ada median e una cu idadosa inspección visual para asegurarse de que no hay posibles caminos paralelos que no es án provis os de aislamien o. 10 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 3.7 La secuencia de fase 3.7.1 General La secuencia de fase se comprueba el acuerdo de la máquina con el erminal marcado y ro ación de fase que se hayan especificado, o con los requisi os de la NEMA MG1 -1978. Los resul ados se u ilizan cuando se conec a línea lleva al esquele o ermi nales para ob ener la eliminación correc a de un generador al bus, o el sen ido de
ro ación correc o para mo ores. La secuencia de fases en máquinas rifásicas pueden i nver irse por in ercambiar las conexiones de línea en cualquiera de los dos ermin ales del inducido. La secuencia de fases en máquinas de dos fases pueden inver irs e in ercambiando los dos cables de cada fase. 3.7.2 Mé odo 1. Indicadores de secuencia de fase de la secuencia de fase es á de erminado por el funcionamien o de la máquina como un gener ador en el sen ido de giro para el que fue diseñado y conec ando los erminales un indicador de secuencia de fase o un mo or de inducción, cuyo sen ido de giro es c onocido cuando una de erminada secuencia de fases aplicada a sus erminales. La figura 3.1 es un diagrama de un ipo de indicador de secuencia de fase que co nsis e de devanados colocados sobre un núcleo de hierro laminado, con una barra de acero mon ado en el cen ro. Los bornes de la máquina bajo prueba, si dos o res f ases: fase, debe es ar conec ado a los erminales correspondien es del indicador . El indicador se mues ra en la figura 3.1 funcionará en el sen ido de las agujas del reloj si la secuencia de fases es de 1, 2, 3, y en sen ido con rario a las a gujas del reloj si la secuencia de fases es de 1, 3, 2. Figura 3.1 Secuencia de fase ins rumen o un ipo de indicador de secuencia de fase sin piezas móviles ambién es á disponible p ara las máquinas rifásicas y es á represen ado esquemá icamen e en la figura 3.2. El in dicador hace uso de un capaci or pequeño y dos lámparas de neón conec ado en y a ravés de las res fases el circui o para ser probado. Para la secuencia de fase 1, 2, 3, la lámpara conec ada a la erminal 1 se encenderá. Para la fase de la secuencia 1 , 3, 2, la lámpara es á conec ado a la erminal 3 se encenderá. Para comprobar el indi cador, el in errup or se mues ra en la figura 3.2 debe es ar cerrado. Si funcion a correc amen e, ambas luces se iluminan con la misma in ensidad. Cuando es necesario para conec ar un indicador de secuencia de fase a los ermin ales de la máquina a ravés de ransformadores de po encial, ex reme el cuidado debe ejercerse respe ando los convenios para marcas de polaridad de los ransformado res de po encial. (Consul e ANSI C57.13-1978 , la cláusula 4.8.1.) Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados 11 IEEE
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 3.7.3 Mé odo 2. Indicación de vol aje diferencial un cómodo con rol de la secuencia de fases de un generador síncrono en comparación con el sis ema al que se conec a puede ob enerse como se describe a con inuación. Cua ro posibles ransformadores es án conec ados como se mues ra en la figura 3.3 para máquinas rifásicas. Gran cuidado es necesario para man ener la polaridad corre c a de las conexiones del ransformador. Los as eriscos indican los correspondie n es erminales de los devanados primarios y secundarios. Es a relación impone efe c ivamen e lámparas de indicación a ravés de in errup ores de desconexión abier o en re el generador y el sis ema. El generador debe ser llevado a la velocidad y la ex ci ación aplicada correspondien e a la ensión normal. Cuando se es é cerca de la velo cidad síncrona, lámparas conec adas a la po encial ransformador secundarias se ilum ine o dim simul áneamen e si el generador iene la misma secuencia de fase como el sis ema, mien ras que iluminar o a enuar una después de la o ra, si la secuencia de fase son opues as. Figura 3.2-neón lámpara de indicador de secuencia de fase 12 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 Figura 3.3 Diagrama de conexión para comparar la secuencia de fase de un generador
con un sis ema indicando el vol aje a ravés de un in errup or de desconexión abier o 3.7.4 Mé odo 3. Sen ido de ro ación de los mo ores en el caso de un mo or, la secuencia de fases puede comprobarse a par ir de su f uen e de alimen ación normal y observando el sen ido de giro. Si el daño puede ser e l resul ado de una inadecuada ro ación, el mo or debe es ar desconec ado de los ap ara os que podrían resul ar dañados. En algunos casos, el apara o como un no-Trinque e de re roceso no puede ser desconec ado. En es e caso, una suficien emen e baj a ensión debe ser usado de manera de no dañar el apara o, u o ro procedimien o, al es como el mé odo 1 o una adap ación del mé odo 2 debe ser u ilizado. 3.8 Teléfono-fac or de influencia 3.8.1 Teléfono-fac or de influencia Teléfono-fac or de influencia (TIF) para la máquina sincrónica solo se mide normalmen e cuando su exci ación rec ificado ha sido sus i uido por un suminis ro gra ui o d e rizo y ransformadores de po encia se han eliminado de la línea. Se ob iene como el cocien e del valor RMS ponderados de los fundamen ales y armónicos de una onda de ensión, y el roo -mean-square el valor de la onda. Es o puede hacerse de form a analí ica de los da os omados por análisis de armónicos en conjunción con los fac ore s de ponderación median e las siguien es ecuaciones: TIF = ETIF ----------- Erms (3-2) donde ETIF = Σ( ) TnE 2 N (3-3) es el valor rms ponderados de la onda de tensión, utilizando los factores de ponde ración Tn Tn ETIF TIF es el factor de ponderación para la enésima armónicos IEEE Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 13
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas En es el valor rms de la enésima componente armónica de tensión (incluyendo el compone nte fundamental de la tensión) en las mismas unidades que el argumento E Erms TIF es el valor rms de la onda de tensión, en las mismas unidades que la ETIF El factor de ponderación, T f, n correspondiente, utilizada anteriormente, es igual al factor de influencia telefónica en una sola frecuencia, TIF a la enésim a frecuencia armónica. 3.8.2 factores de ponderación de los factores de ponderación utilizados en el cálculo de TIF, consulte ANI C1-197 850.13-1989o NEMA MG. 3.8.3 Consideraciones potencial transformador si un potencial transformador está conectado entre la máquina y el instrumento, debe ría establecerse que el contenido armónico de la tensión de la máquina no se ve afectado por la presencia del transformador. Para realizar dicha comprobación, una resiste ncia divisora de tensión (con aproximadamente 300 Ω/V y diseñado para producir la ens ión deseada para un analizador armónico) deben colocarse en los bornes de la máquina c on el po encial ransformador desconec ado y el con enido armónico de la ensión de la máquina debe ser ob enida. El po encial ransformador debe ser colocado a ravés de los erminales de la máquina y el análisis armónico repe idas, u ilizando el diviso r de ensión. Una segunda comprobación puede hacerse haciendo un análisis armónico con e l secundario del ransformador de vol aje. Si los res análisis de vol aje de la máq uina con enido armónico de acuerdo, el ransformador puede considerarse sa isfac o rio para su uso en o ras máquinas similares. 3.9 Teléfono equilibrado-fac or de influencia 3.9.1 General equilibrada para la definición del fac or de influencia por eléfono, consul e IEEE S d 100-1992. 3.9.2 Mé odo 1. Línea a línea de ensión rifásica-wye máquina conec ada, la ecuación 3.2 se pueden u ilizar, basada e
n la línea de vol aje de línea. El valor de ETIF de Wye-máquina conec ada puede medirse por medio de un medidor de TIF, o puede ob enerse a par ir de un análisis armónico de la línea de vol aje de línea median e la ecua ción 3-3. Las lec uras se oman con la máquina funcionando a la ensión nominal y velo cidad sin carga. 3.9.3 Mé odo 2. Tensión de fase el equilibrado eléfono-fac or de influencia de res fases de Wye máquina conec ada puede ob enerse median e las ecuaciones 3- 2 y 3-3 sobre la base de un análisis ar mónico de línea a neu ro Tensión, pero omi iendo la ercera armónica y múl iplos de los mi smos a par ir de la compu ación de ETIF. Las lec uras se oman con la máquina funcio nando a la ensión nominal y velocidad sin carga. 3.10 componen e residual eléfono-fac or de influencia 3.10.1 General para la definición de componen e residual eléfono-fac or de influencia, consul e IE EE S d 100-1992. 14 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 3.10.2 Mé odo 1. Las máquinas que pueden ser conec ados en del a la componen e residual eléfono-fac or de influencia de una máquina rifásica puede ob enerse median e la conexión de la máquina en el del a con una esquina abier a y con la máquina funcionando a velocidad normal y sin carga, con exci ación nominal corre sponde al vol aje de circui o abier o. Un ins rumen o TIF o analizador armónico es colocado a ravés de la esquina abier a del del a. Ecuación 3-4 deben u ilizarse pa ra evaluar TIF residual de es e mé odo. TIF ETIF residual = -------------- 3Erms (3-4) donde ETIF es la ponderación la raíz cuadrada media ensión omando en la esquina abie r a del del a. Puede ob enerse de la lec ura de un ins rumen o o TIF se calcula a par ir de da os del analizador de armónicos median e la ecuación 3-3 Erms es la e nsión en una fase del del a, en las mismas unidades que ETIF. Es o puede ser omad o como el promedio de los vol ajes de las res fases. Por o ra nomencla ura, véase la ecuación 3-2. Se debe ener cuidado al hacer el es del a abier o en máquinas de al a ensión. La ensión que se mide es una fracción muy pequeña de la ensión de uno de los lados del riángulo. Por lo an o una baja proporción po encial ransformador (desde 1:1 has a 10:1) podría ser u ilizado incluso en máquinas de al a ensión. Sin embargo, si uno de los lados del riángulo vuel o comple amen e o parcialmen e acciden almen e en co r ocircui o duran e la prueba, la ensión en re el TIF o ins rumen o analizador ar mónico sal aría a muchas veces (de 10 a 100 veces) el ins rumen o an es de la ensión cor ocircui os acciden ales. Es a nueva ensión sería aproximadamen e igual al vol a je que exis ía en re los dos pun os que se habían dividido en cor ocircui o por la r elación del po encial ransformador. Para un ransformador de 1:1, es o podría la ig ualdad plena de la línea normal de ensión de pun o muer o de la máquina. Para eliminar el riesgo asociado a ales cor ocircui os acciden ales, es necesar io en máquinas de al a ensión para aislar el ins rumen o y los circui os de odo el personal, o para u ilizar las lagunas y fusibles de pro ección a ierra el ins ru men o y aislarlo de la máquina en caso de sobre ensión. La duración de la exci ación dur an e el ensayo debe man enerse a un nivel mínimo. 3.10.3 Mé odo 2. Las máquinas que pueden ser conec ados en del a en aquellos casos donde la máquina no puede ser convenien emen e conec ado en del a, la componen e residual TIF puede ob enerse por la conexión de res ransformado res de po encial en Wye idén icos a los erminales de la máquina y conec ar las secu ndarias en del a con una esquina abier a. El pun o muer o de la po encial ransf ormador primarias debe es ar conec ado con el pun o muer o de la máquina. Las medi ciones pueden ser omadas en el po encial ransformador secundario de la misma m anera que cuando se oman direc amen e en la máquina como en el mé odo 1. Cuando se
u iliza es e mé odo, debe reconocerse que con valores bajos de TIF, la precisión pue de verse afec ada por el efec o dis orsionador de leves variaciones en re los r ansformadores. 3.10.4 Mé odo 3. Línea a neu ro en el caso de prueba de una máquina rifásica, donde las ensiones rifásicas es án equi libradas (el caso habi ual), el componen e residual eléfono-fac or de influencia pueden ser calculadas median e las ecuaciones 3-2 y 3-3 a par ir de un análisis ar mónico de la línea-Vol aje neu ral, considerando sólo la ercera armónica y múl iplos de és e. Las lec uras se oman con la máquina funcionando a la ensión nominal y velocidad sin carga. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados 15 IEEE
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 3.11 Línea a neu ro eléfono-fac or de influencia 3.11.1 General la línea a neu ro eléfono-fac or de influencia de una máquina rifásica se calcula a pa r ir de la ecuación 3-2 basada en la línea a neu ro Tensión sin carga de la máquina (con siderando odos los armónicos). Es o iene significado sólo para una máquina conec ada s de Wye, y es de valor fundamen almen e para comprobar (ver 3.11.3). 3.11.2 Mé odo de ensayo La línea a neu ro TIF puede medirse con un po encial ransformador conec ado en líne a a neu ro a ravés de una fase de la máquina duran e el funcionamien o a la ensión n ominal y velocidad sin carga. La ponderación de la roo -mean-square valor, ETIF, d e la ensión en el secundario del ransformador es ob enida por TIF ins rumen o o por análisis de armónicos median e la ecuación 3-3. El TIF se ob iene a par ir de la e cuación 3-2. 3.11.3 Comprobación de equilibrado, residual, y línea a neu ro TIF un eficaz con rol de los valores de equilibrio, residual, y línea a neu ro eléfonofac ores de influencia se ob iene a par ir de la siguien e relación: línea a neu ro if if equilibrada = ( ) ( ) + 2 TIF residual 2 (3-5) 3.12 erminal del es a or de desviación de la forma de onda de ensión y fac ores de dis orsión 3.12.1 Procedimien o para probar para la definición de la desviación y el fac or de deformación, consul e IEEE S d 1001992 . La forma de onda de la ensión de ensayo se regis ra median e un oscillogra ph ajus adas para producir una gran deflexión, y funcionar a al a velocidad, de mo do que el in ervalo de iempo de una mi ad del ciclo puede ser subdividido en un a serie de in ervalos iguales. Para permi ir un análisis adecuado, la ampli ud máxim a de la onda desde cero debería ser al menos de 3,2 cm y la dis ancia de un medio ciclo de al menos 4 cm. La figura 3.4 mues ra la raza de onda exagerada para ser analizadas, en coorden adas car esianas. Asimismo, la onda sinusoidal equivalen e ha sido razados en l a misma figura, si uado de modo que la desviación máxima de la onda para ser analiza da a par ir de la onda sinusoidal es mínimo. La ampli ud de la onda sinusoidal equ ivalen e puede de erminarse median e el mé odo descri o a con inuación. Parcelas de la onda en coordenadas polares ambién pueden ser u ilizados. 16 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 Figura 3.4-plo de onda para fac or de desviación para ob ener el equivalen e de la ampli ud de la onda sinusoidal, el in ervalo d e iempo de un medio ciclo de la onda para ser analizadas se divide en J (al men
os 18) in ervalos iguales, comenzando en un pun o donde el ras ro de la onda cru za el eje de abscissas y una línea ver ical es erigida al final de cada in ervalo, el cruce de la raza. Si el valor de la ensión ins an ánea, Ej, es medido en cada uno de los J pun os de in ersección con la raza de onda, el cero de ampli ud de p ico de la onda sinusoidal, equivalen e MOE, viene dada por la ecuación 3-6. j MOE = (3-6) 2---J ∑ E2J J = 1, donde Ej es igual a un valor ins an áneo de la onda de ensión en el JTH pun o en cier as máquinas, incluso los armónicos de vol aje puede ser producida, resul and o en diferen es medios ciclos al ernos desde el nega ivo de la in ervención. Para al unsymme rical Onda, un ciclo comple o debe ser analizado. Como mé odo al erna ivo, el valor rms de la onda sinusoidal equivalen e, Eo, puede ser medido por un dinamóme ro precisa o el ermopar ipo ac ins rumen o que ha si do calibrado con ra el mismo pa rón de referencia como la oscillograph. Dado que las diferencias en la calibración de causar un error rela ivo ampliada en el fac or de desviación, la lec ura del vol íme ro no deberian enerse en cuen a, a menos que las calibraciones de la oscillograph y el vol íme ro han sido cuidadosa men e comparados. El valor de la cres a de la onda sinusoidal, equivalen e MOE, es la lec ura del ins rumen o EO mul iplicado por 0,2 para ajus ar el equivalen e SINE WAVE, de manera que la desviación en re la ola si endo analizado y el equivalen e SINE WAVE es un mínimo, es convenien e razar el e quivalen e SINE WAVE una superposición ransparen e a la misma escala que el oscil logram y deslice la superposición sobre la oscillogram, con los ejes de las abscis as coinciden es, has a que se encuen ra una ubicación donde el valor absolu o de l a desviación ver ical en re las dos ondas es mínimo. Es a ubicación suele ocurrir cuan do los valores cero de forma de onda de ensión ocurren casi en el mismo pun o en el iempo y, a menudo, cuando la máxima desviación posi iva es la misma o casi la mi sma, como la máxima desviación nega iva duran e el ciclo medio (véase la figura 3.4). Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados 17 IEEE
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas el radicional realizada por el análisis de la forma de onda con un osciloscopio, un analizador de onda, e ins rumen os medidores manuales que requieren cálculos y operaciones pueden sus i uirse por con rolados por ordenador para sis emas de ad quisición de da os rápida, precisa y au omá ica de reducción y análisis de da os. Para ilu s rar es e mé odo, la figura 3.5 mues ra un diagrama de bloques de un equipo con r olado por el sis ema de adquisición de da os u ilizados para el análisis de la forma de onda. Figura 3.5 Diagrama de bloques de la ins rumen ación u ilizada en el análisis de la forma de onda la línea a línea o de línea a neu ro formas de onda de ensión analógica puede ser conveni en emen e regis rados en el si io o en la fábrica en las secundarias de los ransf ormadores de po encial, en un grabador de da os para procesamien o off-line y re ducción de da os. Las formas de onda regis radas en la casse e de vídeo son alimen ados en una forma de onda digi al mul i-canal de grabador. El ordenador con rola el generador de forma de onda programables para generar pu lsos de mues reo a una velocidad de al menos 100 veces la frecuencia de la ensión . El mues reo se ransmi en impulsos a la forma de onda del grabador para desenc adenar el mues reo de da os de la forma de onda de en rada. Las mues ras de da o s se almacenan en la memoria de la grabadora de la forma de onda para la ransmi sión al ordenador a ravés del bus de in erfaz. El análisis de la forma de onda es ejecu ado por los códigos de sof ware que impleme n an el mé odo descri o en la sección 3.12.2. 3.12.2 Análisis de forma de onda el valor máximo de la desviación en re las dos ondas, cuando se encuen ra descri o e
n 3.12.1, puede ser designado por el ∆E. En onces el fac or de desviación FDEV es á da da por la ecuación 3-7. FDEV = ∆E ----------- MOE (3-7) análisis de forma de onda generalmen e incluye la de erminación de la ampli ud rms d el equivalen e de la forma de onda sinusoidal, la desviación máxima en re la forma d e onda y el equivalen e de la forma de onda sinusoidal, el fac or de desviación, e l con enido de armónicos de la onda, y el fac or de dis orsión. 18 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 an es del análisis, cualquier valor dc en la forma de onda debe ser eliminado. Es o se puede hacer calculando el valor dc como sigue: N ∑ Ei (3-8) EO = i-------------- = 1, donde N es el valor dc de la forma de onda EO N es el número de da os de mues ra en un período h Ei es la i mues ra los da os de la forma de onda es e valor dc deberá res arse de la forma de onda de en rada Ej = Ei - EO Para j = 1, 2,...,n el valor rms de la forma de onda de en rada es á dada por N Erms = E ---1-N ∑ 2j (3-9) j = 1 Por lo an o, el cero de ampli ud de pico de la onda sinusoidal es equivalen e M oe Moe = 2 ⋅ Erms (3-10) para de erminar la desviación máxima, designado por el ∆E, la ubicación de La forma de o nda sinusoidal con relación a la forma de onda de en rada debe encon rarse donde e l valor absolu o de la desviación ver ical en re las dos ondas es mínimo. Es a ubicación suele ocurrir cuando los valores cero de ensión ocurren casi en el m ismo pun o en el iempo. Por lo an o, la ensión cero pun os de las dos ondas son omados como los pun os comunes en el iempo y la comparación se realiza median e el cambio de la forma de onda de en rada de manera que se iniciará desde el pun o cero con pendien e posi iva. El pun o de par ida será en onces el pun o que enga el menor valor absolu o y un resul ado posi ivo en la primera derivada. Es e pun o puede ser encon rada por un algori mo informá ico. A con inuación, la forma de onda de en rada se cambia y cada pun o de mues reo se ree ique ados, es decir, el primer pun o (j=1) corresponde al menor valor absolu o con una pendien e posi iva. La máxima desviación ∆E es á dada por el ∆E MAX ABS E = j j - EOMsin 2π---- Para j = 1,2,...,N N (3-11) 3.12.3 Análisis de Fourier análisis de Fourier se lleva a cabo ara determinar el contenido de armónicos de la onda or las siguientes ecuaciones: N un = ∑ Ej cos---2-N (3-12) = 1 2-----------πnj N j n b (3-13) N = ∑ Ej ecado 2----N j = 1 2πnj -----------N IEEE Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 19
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas E = a (3-14) n 2n + b2n φn = tan-1( ) bn ⁄ Un > 0 (3-15) Tan = -1( )π mn ⁄ + < 0 n = 1,2,3,... donde n es el orden de la Armónica y un bnare coeicientes de coseno y términos sinu soidales, resectivamente cuarto y rms φnare magnitudes y ángulos de ase relativa c orresondiente de las diversas órdenes de armónicos el actor de distorsión, IED, de una onda se obtiene dividiendo el contenido armónic o de rms (la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las amlitudes rms de to dos los comonentes exceto la recuencia undamental), or el valor rms de la o nda undamental, incluida la IED = Σ E2n ---------------- Erms (3-16) donde ΣE 2n es la suma de los cuadrados de todos los componentes de la tensión Excepto el Erms fundamental es la raíz cuadrada media el valor de la tensión por el método digital, tras la obtención de las magnitudes de los armónicos, el factor de distorsión que la IED puede calcularse como la IED = Σ E2n ---------------- MOE (3-17) N = 2, 3,..., donde los hombres son calcul ados por la ecuación 3-14. En la mayoría de los casos, las amplitudes de los armónicos disminuyen a medida que el orden de los armónicos aumenta, de modo que la determinación de las amplitudes de los primeros armónicos es todo lo que se necesita para obtener un buen valor del factor de distorsión. in embargo, si la forma de onda indica la presencia de ondas de alta frecuencia significativa, los armónicos de frecuencias relativamente altas pueden tener cons iderables amplitudes; el número de puntos de muestreo utilizado debe ser suficient e para proporcionar una determinación precisa de las amplitudes de estos armónicos. El valor rms del contenido de armónicos de la onda puede ser obtenido por un filtr o de muesca que bloquea sólo los fundamentales, en conjunción con un dinamómetro tipo ac voltímetro calibrado con el circuito. Un analizador de armónicos puede también util izarse para medir En. 3.12.4 valor rms de medición el valor rms de la onda se obtiene utilizando un dinamómetro o tipo de termopar de corriente alterna de instrumento de precisión adecuados o un verdadero valor efic az (True RM) medidores digitales. (Otros tipos de instrumentos son susceptibles de dar lecturas incorrectas porque no responden a la root-mean-square valor de ondas distorsionadas.) 20 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 3.13 pruebas de sobrevelocidad 3.13.1 sobrevelocidad en general las pruebas son realizadas únicamente cuando se especifi ca. Generalmente son especificados para generadores síncronos conectados a las tur binas u otros equipos mecánicos que pueden estar sujetos a exceso de velocidad en la pérdida de carga u otras causas. e debe consultar al fabricante antes de reali zar cualquier prueba que es superior a la velocidad nominal. 3.13.2 Procedimiento Antes de realizar una prueba de exceso de velocidad, la máquina se debe inspeccion ar cuidadosamente, asegurándose de que todos los pernos de retención y las piezas gi
ratorias están apretados y en buen estado. El rotor debe estar en tan buen equilib rio mecánico como sea posible antes de iniciar la prueba. Deben hacerse cada preca ución para proteger la vida y los bienes en caso de cualquier contratiempo. La vel ocidad debe ser leído con un tacómetro eléctrico u otro remoto precisa indicando la ve locidad-dispositivo. El tacómetro debe estar calibrado con los cables utilizados e n el examen y la lectura marcada a velocidad normal, antes de comenzar la prueba . Al realizar la prueba, la máquina debe ser operada a la velocidad nominal durante un período suficientemente largo para lecturas de vibración que se hizo y se estabil izó, y cerciorarse de que la máquina está funcionando satisfactoriamente. La máquina deb e ser acelerado con razonable rapidez a la sobrevelocidad especificado. Para las pruebas a velocidades superiores a 115% de la velocidad nominal, es conveniente hacer una breve pausa a diferentes velocidades durante la aceleración para compro bar las condiciones de funcionamiento tales como la vibración, el descentramiento del eje del rotor y el comportamiento del aceite en los rodamientos. Lecturas de vibración debería hacerse también a velocidad nominal después de la prueba de comparación y de referencia. Normalmente, la prueba por sobrevelocidad se realiza con la máquina unexcited. i la máquina está emocionado, el cuidado debe ejercerse para reducir la excitación duran te la prueba de manera que la tensión no sobrepase el 105% de la tensión nominal. En la siguiente operación de sobrevelocidad especificado durante el tiempo especif icado, la máquina debe ser llevada, sin demora y sin tropiezos a o por debajo de s u valor nominal. i la sobrevelocidad ha sido aplicado para cualquier período prolongado, los cojin etes será sustancialmente superior a temperaturas normales y la viscosidad del ace ite mucho más baja de lo normal. Por tanto, la máquina debe ser devuelta a velocidad normal o debajo del rodamiento hasta que la temperatura vuelva a la normalidad, o se debe apagar rápidamente y no reiniciar hasta que el cojinete se enfríe a la te mperatura normal. La máquina debe inspeccionarse cuidadosamente después de la prueba . Capacidad de carga de línea 3.14 3.14.1 General la línea de capacidad de carga de una máquina sincrónica es su potencia reactiva en ki lovoltamperes cuando operan sincrónicamente en cero del factor de potencia, tensión nominal, y con la corriente de campo reducido a cero. (Esta cantidad no tiene ni nguna relación inherente a la capacidad térmica de la máquina, por lo tanto, lea la no ta de precaución en 3.14.4.) 3.14.2 Método 1. Como el motor de la máquina funciona como un motor síncrono sin carga, preferiblemente desacoplados, y a la tensión nominal y la frecuencia de excitación reducida a cero. Debido a pérdida s de la máquina se suministra desde las unidades motrices, la línea de carga tiene u na capacidad aproximada de la potencia reactiva en kilovoltamperes de entrada. i la máquina está acoplada a una turbina de vapor de condensación, debe ser desacoplad o para evitar el sobrecalentamiento de la turbina. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 21 IEEE
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas 3.14.3 Método 2. Como generador de la máquina bajo ensayo se conduce a velocidad normal y está conectado a una carga co mpuesta de idle-corriendo sobre excitado máquinas síncronas, o a un bus que puede se r considerado como una fuente de tensión de capacidad infinita, con tensión nominal sobre el generador a la frecuencia nominal, y con su excitación reducida a cero. L a capacidad de carga de línea es aproximadamente la entrada de potencia reactiva e n kilovoltamperes. 3.14.4 Método 3. Como generador de la máquina se conduce a velocidad normal y está conectado a las secciones de la línea
de transmisión, con secciones suficientes para dar tensión nominal cuando la excitac ión del generador se reduce aproximadamente a cero. La capacidad de carga de línea e s la entrada de potencia reactiva en kilovoltamperes. Porque una línea de transmis ión que requiere al menos una pequeña fuente sincrónica de la excitación, no es posible realizar la prueba en cero la excitación. Por lo tanto, una serie de pruebas con s ucesivamente menores valores de excitación puede ser utilizado como base para extr apolar la potencia reactiva a cero la excitación. Precaución: tenga en cuenta que un límite para la reducción de la corriente de campo d e máquinas con rotor cilíndrico en tensión nominal puede ser establecido por el fabric ante para evitar el calentamiento local del esqueleto. i existe ese límite, los d atos pueden tomarse en varios mayores valores de corriente de campo (a la tensión nominal y factor de potencia cero) y se extrapolan para obtener un valor de pote ncia reactiva en cero excitación (véase IEEE td 67-1990 ). i la corriente de inducido en exceso de corriente nominal esperado, los datos p ueden tomarse en varios valores de voltaje y corriente (reducida) y se extrapola n para obtener un valor de potencia reactiva a la tensión nominal. 3.15 Ruido acústico 3.15.1 procedimientos generales de prueba de sonido aerotransportados se describen en l a norma IEEE td 85-1973 y ANI td C50.12-1982. La palabra "ruido" se refiere a cualquier sonido no deseado. La duración para el máximo permitido de horas de expos ición por jornada de trabajo para diferentes niveles de ruido se establecen en los Estados Unidos por la Administración de alud y eguridad Ocupacional (OHA, por sus siglas en inglés). 3.15.2 Procedimiento un instrumento de nivel de sonido es un micrófono omnidireccional con un amplifica dor, filtros de ponderación, tramitación electrónica y un indicador. Los filtros permi ten la selección de la norma ANI "A", "B" o "C" las características de la respuesta en frecuencia. Más detalles sobre las pruebas, la ponderación relativa, y entornos de prueba se des criben en la norma IEEE td 85-1973. Un instrumento de nivel de sonido proporciona un único número en decibelios (dB) par a todo el sonido dentro del rango de frecuencia de audio, pero no da ninguna ind icación sobre el contenido de frecuencia. Alguna indicación de la importancia de los componentes por debajo de 600 Hz pueden ser obtenidas mediante la conmutación de A a C-curva de ponderación. Un análisis del sonido en el dominio de la frecuencia, l lamado análisis de espectro, pueden proporcionar información valiosa para la supresión de ruido y control. 22 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 4. Curvas de saturación, segregados de las pérdidas y la eficiencia 4.1 General 4.1.1 eficiencia la verdadera eficiencia de una máquina es el coeficiente de potencia de salida de potencia de entrada bajo condiciones especificadas. En máquinas pequeñas, estas pued en medirse directamente. En equipos más grandes donde la potencia mecánica no puede medirse con precisión, eficiencia convencional es utilizado, basado en la segregac ión de las pérdidas (véase 4.6.1). Las pérdidas que se utilizará para determinar la eficiencia convencionales de una máqu ina sincrónica y su método de evaluación figuran en la correspondiente serie de normas ANI C50 y NEMA MG1-1978. Procedimientos de ensayo para determinar las siguient es pérdidas individuales están dados en la subsiguiente subclauses: a) pérdida de fricción y fricciones b) pérdida de núcleo (en un circuito abierto) c) tr ay-pérdida de carga (en un cortocircuito) d) inducido 2I Ra la pérdida mediante la c orriente de inducido en la carga especificada y la resistencia dc inducido corre
gida a una temperatura especificada (véase 3.3.1 y 3.3.2). 2 e) Campo I R utilizando el campo actual (véase la sección 5) y la resistencia de c ampo corregida a una temperatura especificada (ver 3.3). 4.1.2 Métodos de medición de pérdidas Existen cuatro métodos disponibles para medir las pérdidas de una máquina sincrónica com o sigue: a) el método de unidad-Independiente (véase 4.2) b) Electric-método de entrada (véase 4. 3) c) Método de retardo (ver 4.4) d) método de transferencia de calor (ver 4.5) Es conveniente para obtener datos de la de circuito abierto y cortocircuito Curv as de saturación durante las pruebas para la determinación de de pérdidas, si uno de l os tres primeros métodos se utiliza. Cada uno de los tres primeros métodos de determinación exige la pérdida de la máquina pa ra ser operado por dos series de carreras para simular las condiciones de carga, uno con los terminales de inducido un circuito abierto y otra con ellos en cort ocircuito. Para el método de transferencia de calor, la máquina podrá funcionar con ca rga o con condiciones de carga simulada como para los tres primeros métodos. i el esqueleto terminales son un circuito abierto, la pérdida total incluye la fr icción y fricciones de todos los aparatos conectados mecánicamente y el núcleo de circ uito abierto pérdida correspondiente a la tensión de inducido y frecuencia. i el es queleto los terminales están en cortocircuito, la pérdida total incluye la fricción y fricciones de todos los aparatos conectados mecánicamente y la pérdida de cobre indu cido y vagabundos-pérdida de carga correspondiente a la corriente del inducido y f recuencia. Precaución - fricciones pérdida varía con la temperatura del aire o gas. En los siguie ntes procedimientos de prueba para la medición de las pérdidas, la temperatura del a ire o gas deben ser registrados con el fin de proporcionar la pérdida nominal de c orrección de temperatura del refrigerante. 4.1.3 Eliminación de excitador si una entrada conectada directamente o ceñió exciter es utilizada para la excitación durante las pruebas de pérdida, su potencia de entrada debe deducirse de la aporta ción total a la hora de determinar la pérdida de fricción y fricciones, core pérdida y s tray-pérdida de carga (véase también 4.2.9). Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 23 IEEE
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas 4.1.4 Efecto de la temperatura y la presión La temperatura de los rodamientos debe celebrarse lo más constante posible durante la prueba porque afecta a la viscosidad del aceite y, por lo tanto, la pérdida po r fricción. Por lo tanto, la máquina debe funcionar a velocidad nominal hasta temper aturas del cojinete o fricción y fricciones se vuelven constantes pérdidas antes de iniciar las mediciones de pérdida. La temperatura del refrigerante, la presión barométrica, la humedad, la pureza del g as afecta a la densidad del gas y, por tanto, deriva de la pérdida. Para las máquina s en las que esta pérdida es de gran importancia, la corrección de los cambios en la densidad del gas puede ser necesaria para correlacionar los ensayos realizados bajo condiciones diferentes. Estos efectos deben ser considerados en el establecimiento de las condiciones de las pruebas de pérdidas para esas máquinas donde la temperatura puede ser ajustada. 4.1.5 Máquinas acoplado el estado preferido para ensayos de fricción y pérdida de fricciones con la máquina se desacoplan de otros aparatos. Frecuentemente es necesario probar una máquina acoplada a otros aparatos para que los roces y fricciones la pérdida no puede ser determinado experimentalmente. Los cojinetes pueden no estar diseñadas para permitir ejecutar se desacoplan, o circun stancias pueden hacer aconsejable para desacoplar para probar y recouple y reali near después de la prueba. En estos casos, es necesario asignar el total mide la pér
dida de fricción y fricciones para varias máquinas. Tal procedimiento sería con frecue ncia requerido para un sistema hidráulico accionado por turbina-generador (véase IEE E td 492-1974 ). Motor-generador de conjuntos y conjuntos de cambiador de frecu encia -- son ejemplos de equipo donde esta asignación puede no ser necesaria, ya q ue las eficiencias son generalmente garantizados sobre una base global. Cuando la prueba de fricción y fricciones pérdida son asignados a las diferentes máqui nas, debe hacerse en proporción a las mejores estimaciones disponibles de los valo res esperados para cada uno de ellos. El cojinete de empuje de una unidad vertical se incluye normalmente con el gener ador (o motor). in embargo, sólo el cojinete de empuje debido a la pérdida de peso del rotor del generador es considerado un generador de pérdida. Cuando la máquina es tá probada junto a otros aparatos, hay una pérdida de cojinete de empuje adicional d ebido al peso de los aparatos conectados. Una estimación de esta pérdida adicional p uede obtenerse del fabricante del generador. Esta pérdida (así como otras pérdidas de los aparatos conectados) deben ser considerados en la asignación descrito anterior mente. AME PTC 18-1949 da las fórmulas para calcular la deriva de una turbina hidráulica r unner. Desde estas fórmulas se han encontrado para dar resultados inexactos en muc hos casos, deben ser utilizados con cuidado. Datos de prueba en los corredores s imilares deberían utilizarse como base para la estimación de la fricción y fricciones pérdida cuando esté disponible. 4.1.6 sobrecalentamiento de la turbina de vapor ocasionalmente, la turbina de vapor-manejado generators están probados por pérdidas sin vapor en la turbina. Durante estas pruebas, deberán tomarse precauciones para evitar sobrecalentamiento severo de las piezas de la turbina. Debido a los mucho s factores implicados y a las diferencias entre las máquinas, el fabricante de la turbina debe ser consultado antes de hacer la prueba. 4.1.7 La Deshidratación turbinas hidráulicas una turbina hidráulica-generador accionado debe probarse con su turbina totalmente deshidratados y la deslizadera junta de cierre de agua de refrigeración si valore s precisos de la generadora de pérdidas deben ser obtenidas (véase AME PTC 18-1949) . Una alternativa aceptable al término "desecación" es el uso del término "unwatering. " 24 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 Desaguando la turbina debe hacerse de conformidad con las instrucciones del fabr icante de la turbina. Las turbinas de acción generalmente se deshidrata mientras e l automovilismo a velocidad normal. Francis las turbinas de la hélice y generalmen te deben ser deshidratados en reposo, pero hay excepciones. us casos de desplaz amiento debe estar vacío para eliminar el efecto de incluso una pequeña fuga a través del wicket gates. A menos que exista una válvula por delante de la caja de desplaz amiento, esto requiere el vaciado de la tubería de carga, que es una operación que r equiere mucho tiempo. i el corredor se establece sobre tailwater, una ventilación adecuada a través de la válvula de aire de la turbina va a permitir que se vacíe el a gua del tubo de tiro. Cuando el corredor no es lo suficientemente alta, el tailw ater arriba suficiente en el proyecto tailwater tubo puede ser pisado por aire c omprimido o por bombeo. El agua en la turbina juntas produce pérdida apreciable. P or esta razón, es preferible ejecutar pruebas de pérdida sin el sello de agua. El fa bricante de la turbina debe obtenerse la aprobación para hacerlo ya que algunos ti pos de juntas no pueden funcionar sin agua. e debe reconocer que los valores de prueba puede resultar inexacta si las pruebas se ejecutan con el sello de agua que fluye. 4.1.8 Arranque eléctrico cuando no es factible llevar la máquina a la velocidad por medios mecánicos, es nece sario iniciarlo eléctricamente.
Ocasionalmente, el generador (o motor) es adecuado para arrancar desde una frecu encia nominal tensión plena de la fuente de alimentación. i la fuente de alimentación es correcta, este es el método más sencillo de iniciar. i la corriente de entrada o la calefacción del bobinado amortisseur es excesivo c on tensión plena de arranque, y ocasionalmente es posible utilizar arranque a tens ión reducida. Esto requiere una fuente de alimentación cuyo voltaje puede reducirse a un valor adecuado. Para las máquinas de gran tamaño, generalmente es necesario que una segunda máquina de tamaño adecuado disponible, para ser conectado a la máquina qu e se está probando, para funcionamiento con tensión variable. La mayoría de las generadoras no tienen devanados amortisseur capaces de arrancar la máquina a máxima frecuencia y acelerar a toda velocidad. En tales casos, es neces ario que otra máquina de tamaño adecuado y capaz de funcionar a velocidad variable e sté disponible para el inicio de la máquina sincrónica para ser probado. Para arrancar, el sincrónico de esqueletos de los conductores y conducidos máquinas están conectadas entre sí eléctricamente mientras las máquinas están en reposo. Bajo ciert as condiciones, comenzando sincrónica puede ser iniciado de conformidad con la rec omendación del fabricante, mientras que ambas máquinas están siendo impulsadas por su cambio de marchas. Fuentes de excitación independiente para ambas máquinas deben est ar disponibles, sin embargo, una sola fuente de alimentación de excitación de ambos campos en serie pueden ser utilizados. El excitador de una tercera máquina sincrónic a se utiliza a veces. Aproximadamente normal sin carga plena- tensión corriente de campo es aplicado a la conducción de la máquina, y aproximadamente el 80% de normal sin carga campo tensión plena de corriente se aplica a la máquina accionada. La ani madora de la conducción de la máquina se inicia lentamente y los dos conectados eléctr icamente máquinas son llevados hasta la velocidad deseada. A menos que los cojinet es de la conducción de la máquina están equipadas para el suministro de aceite a alta presión en el arranque, la súbita reducción de par de fricción después breakaway puede cau sar tal aceleración que la máquina accionada oscilará y fallarán al acelerar. Un reinici o inmediatamente después de apagar el equipo antes de la película de aceite ha sido expulsada del cojinete puede resultar exitosa. Cuando el diseño del cojinete permi sos, enderezado del rotor antes de la operación de arranque puede reducir el par d e arranque mediante la introducción de una nueva película de aceite. Reduce la frecuencia de arranque puede ser usado a veces en sucesivas ejecucione s de prueba como un medio para ahorrar el tiempo necesario para disminuir la con ducción de la máquina completamente para descansar. Con la conducción de la máquina está f uncionando a una frecuencia recomendada por el fabricante de la máquina para ser p robado, suficiente excitación es aplicado a la conducción de la máquina para producir la tensión recomendada-ratio frecuencia en la terminal de la máquina durante la prue ba. El campo de la máquina bajo prueba está en cortocircuito a través de un resistor d e arranque. Cuando la máquina accionada sincronismo enfoques con la conducción de la máquina, aproximadamente el 80% de normal sin carga plena Excitación de voltaje se aplica a la máquina accionada sin carga normal y plena Excitación de voltaje se apli ca a la conducción de la máquina para arrastrarlos al sincronismo y llevarlos hasta la velocidad deseada. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 25 IEEE
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas 4.2 Método de accionamiento separados para curvas de saturación y pérdidas 4.2.1 motor la máquina bajo examen generalmente es impulsado por un motor, directamente o a tr avés de una correa o marcha. El motor debe ser una derivación del motor de corriente directa (preferiblemente los polos de conmutación), un motor de inducción, un motor síncrono o el directo- conectado excitador (si es lo suficientemente grande). Pre ferentemente, la capacidad del motor debe ser tal que funcionará a no menos del 15 % al 20% de su capacidad nominal cuando el suministro de roces y fricciones en l as pérdidas de la máquina accionada; y no más del 125% de su capacidad nominal cuando
el suministro de fricción, fricciones, y núcleo de voltaje nominal; pérdida o fricción, fricciones, corriente nominal 2 estator I Ra y stray-pérdida de carga. Esto permite que el mot or funcione en la parte plana de su curva de eficiencia y, a menudo, puede no se r necesario para corregir el cambio en la eficiencia. Las pérdidas sin carga del m otor debe ser conocida, y donde se requiere precisión extrema, una curva de pérdidas contra la entrada debe estar disponible. El motor debe ser capaz de operar la máquina accionada a su velocidad nominal. Cua ndo se utiliza una unidad de motor de inducción, una fuente de frecuencia ajustabl e es necesario prever las variaciones en dip con cambio de pérdidas de la máquina qu e está siendo probado. Un motor síncrono tiene una decidida ventaja cuando todas las pruebas se hagan a velocidad nominal; sin embargo, el motor síncrono o debería tene r poder de frecuencia variable para el arranque o debería tener suficiente par de arranque y capacidad térmica para iniciar y acelerar la máquina bajo ensayo. implif ica la determinación de conducir-motor pérdidas si la tensión en la línea de un motor sínc rono de inducción o conducción se mantiene constante a lo largo de la carrera. El ca mpo de una derivación del motor puede ser entusiasta de una fuente separada de man era que la corriente de campo pueden ser mantenidos constantes para simplificar la determinación de sus pérdidas. Cuando una máquina que no requieren una correa en servicio es accionado por correa para la prueba, la tensión de la correa debe mantenerse lo más bajo posible, de man era que el aumento de la fricción del cojinete no es perjudicial para los cojinete s y no aumentará la pérdida por fricción apreciablemente. La correa debe ser de anchur a mínima y el peso para transportar la carga sin inmersión. us pérdidas deben ser con ocidas por las condiciones de la prueba. Cuando se utiliza un engranaje de transmisión, las pérdidas de la velocidad debe ser conocido bajo las condiciones de ensayo. El motor de conducción método dará resultados erróneos si las máquinas están ya sea acelera do o desacelerando. Por lo tanto, las lecturas deben ser tomadas sólo cuando la ve locidad es constante en el valor correcto según lo medido por un tacómetro fiable o un estroboscopio. 4.2.2 Procedimiento El procedimiento habitual para la prueba es conducir la máquina a su velocidad nom inal hasta los cojinetes llegar a temperatura constante y la pérdida por fricción se a constante; esto puede determinarse observando cuando la entrada al motor sea c onstante. La entrada al motor menos las pérdidas del motor (y la correa o el engra naje, si alguno) es igual a la entrada o las pérdidas de la máquina probada (véase 4.1 .3). 4.2.3 como conductor del dinamómetro puede ser conveniente utilizar un dinamómetro como motor, en cuyo caso sólo las lect uras de par y velocidad son necesarios para determinar la potencia de entrada a la máquina que está siendo probado. La potencia absorbida en kilovatios a la máquina b ajo ensayo se obtiene a partir de la siguiente ecuación: potencia en kilovatios = n T ⋅----------k (4-1), donde n es el número de revoluciones, r/min T es el torque k es 9548 si T está en N·m (Newton-metros) K es 7043 si T es en lbf·ft 26 Copyright © 1998 Todos Los Derechos R eservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 para la corrección de un dinamómetro y acoplamiento fricciones y teniendo pérdidas, co nsulte IEEE td 112-1991. 4.2.4 controlador mecánico de la máquina puede ser conducida por su animadora u otros aparatos mecánicos como una turbina o motor. Puesto que generalmente no es posible obtener una medición precis a de la entrada de alimentación a la máquina que está siendo probado, este método rara v ez pueden usarse para obtener pérdidas, pero es satisfactorio para determinar las
curvas de saturación si la velocidad se puede controlar de forma precisa y se mant iene constante en el valor deseado. 4.2.5 Circuito abierto de la curva de aturación aturación de circuito abierto es la curva obtenida por la co nducción de la máquina que se está probando en velocidad nominal, con un circuito abie rto, y el registro de su terminal inducido tensión, corriente de campo y el termin al de frecuencia o velocidad del eje. A fin de obtener datos útiles para el modelo de generador de la derivación de estas lecturas deberían distribuirse aproximadamen te como sigue: incremento de la tensión del terminal (un mínimo de 10 puntos). Esta zona es un rang o crítico y debe hacerse un esfuerzo para obtener tantos puntos como el control de la excitación de resolución permitirá c) por encima del 110%, en al menos dos puntos, incluidos un punto en aproximadamente el 120% de la potencia nominal de corrien te de campo sin carga (o en el valor máximo recomendado por el fabricante). %5 a) seis lecturas por debajo del 60% del voltaje nominal (1 a cero excitación) b) desd e 60% a 110%, por lo menos cada d) en tensión nominal, las lecturas deben ser tomadas de la tensión del terminal (líne a a línea) de las tres fases para comprobar el equilibrio de fase. Estas lecturas deben hacerse bajo condiciones constantes de excitación y velocidad, y con el mism o voltímetro. Precaución - Para máquinas cilíndricas se recomienda consultar al fabricante para dete rminar la máxima cita, que debe ser utilizado para la elaboración de la curva de sat uración de circuito abierto, reconociendo la capacidad de la máquina para operar dur ante el tiempo requerido en cada punto de prueba. Las pruebas no deben ser hecha s con un transformador en la línea a menos que el fabricante de transformadores ha aprobado la operación en la destina las sobretensiones. Lecturas para esta curva siempre deben tomarse con creciente excitación. Este método permite una segura la dinamización inicial del generador. i en algún momento es ne cesario disminuir la corriente de campo, se reducirá a cero y luego aumentaron cui dadosamente el valor deseado, para eliminar los efectos de histéresis en los resul tados. Las máquinas deberían estar autorizados a funcionar por varios minutos en cada punto de tensión para permitir la velocidad para estabilizar al valor nominal, no habrá e rror causado por la variación de velocidad y excitaciones, excepto para los 2 punt os por encima del 110% de la tensión nominal, donde las recomendaciones del fabric ante debe seguirse. Los resultados deben ser corregidas para velocidad y pueden representarse como e n la figura 4.1. El voltaje de una sola fase (línea a línea) o el promedio de las te nsiones de las fases, en cada valor de excitación pueden ser utilizados. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 27 IEEE
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas Figura 4.1-Curvas de saturación en unidades hidráulicas, es posible que la unidad funcione a una velocidad más baja para obtener alta excitación de corriente de campo sin sobrepasar el límite de tensión terminal absoluta. Una vez corregido el problema de la velocidad, esto produce una alta saturación de circuito abierto del punto final de la curva. Los niveles d e flujo deben ser respetados cuando se utiliza este enfoque. 4.2.6 Línea de separación la línea de separación se obtiene a partir de la curva de saturación de circuito abier to mediante la ampliación de la línea recta la parte inferior del mismo (véase la figu ra 4.1). i la parte inferior no es lineal, el entrehierro se dibuja como una líne a recta de pendiente máxima posible a través del origen, la tangente a la curva de s aturación. La misma sugerencia se puede aplicar a la tensión inferior de puntos de p rueba del factor de potencia cero, corriente nominal de la curva de saturación. 4.2.7 la fricción y las pérdidas del núcleo
básico de pérdida de fricciones y pérdida de fricción y fricciones pérdida puede determina rse a partir de lecturas adicionales tomadas utilizando la misma prueba utilizad a para configurar la curva de saturación de circuito abierto. A cada valor de la t ensión del terminal, la entrada de alimentación del motor se mide. i se utiliza un motor dc, esto puede lograrse tomando lecturas de voltaje y corriente del induci do (producto del cual es) y el campo de entrada de alimentación de corriente del m otor. i se utiliza un motor de CA, entrada de alimentación puede medirse directam ente por un vatímetro. La entrada de alimentación a la máquina que está siendo probado s e obtiene restando las pérdidas del motor (que debería haber sido previamente determ inado) de la entrada de alimentación del motor (véase 4.1.3). Los roces y fricciones pérdida se obtiene como la entrada de alimentación a la máquina que está siendo probado, con cero de excitación (véase 4.2.9). La tensión en los bornes de la máquina debe comprobarse y si aparece la tensión residual apreciable, el camp o debe ser desmagnetizada aplicando corriente de campo en direcciones alternas c on sucesivamente de menor magnitud. Las pérdidas del núcleo en cada valor de tensión de inducido se determina restando la pérdida de fricción y deriva de la potencia total absorbida a la máquina que está siendo probado. El núcleo de la pérdida puede representarse como en la figura 4.2 como una función de la tensión. 28 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 Figura 4.2-Core pérdida curva (pérdida de potencia vs. voltaje inducido) 4.2.8 curva de saturación de cortocircuito cortocircuito y la curva de saturación se obtiene por la conducción de la máquina que se está probando en velocidad nominal, la armadura de corto circuito, y la grabación de su armadura y campo corrientes. Normalmente, las lecturas deben registrarse para inducido corrientes de alrededor de 125%, 100%, 75%, 50% y 25% de la corrie nte nominal. El valor de la corriente de prueba máxima, tradicionalmente estableci dos en 125%, debe obtenerse del fabricante, ya que para algunos tipos de máquinas, la refrigeración del estator no permitirá el funcionamiento en exceso de 100% de la corriente nominal sin riesgo de daños. A corriente nominal, las lecturas deben ser tomadas de la corriente en las tres fases para comprobar el saldo actual. i hay más de una línea o terminal neutro por fase, el equilibrio actual entre los distintos terminales debe ser verificado pa ra cada fase. Las lecturas actuales debe ser tomado con excitación decreciente comenzando con el valor que va a producir una corriente de inducido igual a la máxima permitida. El mayor punto actual debe tomarse primero para que la temperatura del bobinado se rá lo más constante posible durante la ejecución. Los resultados pueden representarse como en la figura 4.1. 4.2.9 pérdida de corto circuito y pérdida de carga stray tray-pérdida de carga puede determinarse a partir de lecturas adicionales tomadas al momento de la curva de saturación de cortocircuito (ver 4.2.8). A cada valor d e corriente de inducido, la entrada de alimentación del motor se mide como se desc ribe en 4.2.7. El motor de conducción pérdida se debe restar de la medida de la potencia de entrada para obtener la pérdida de la máquina que está siendo probado. (Véase también 4.1.3.) La pérdida de fricción y fricciones, determinada en 4.2.7 se resta de la pérdida de la máqu ina para obtener la pérdida de cortocircuito. La temperatura del bobinado inducido debe ser tomado por los termómetros ubicados en varios lugares en el extremo devanados, o por detectores integrados en máquinas equipadas. Para máquinas con un conductor de bobinado inducido refrigerados, la t emperatura del bobinado puede determinarse a partir de la media de las temperatu ras del refrigerante en las entradas y salidas de las bobinas. Cortocircuito pérdida incluye la pérdida de carga perdida más el esqueleto I2Ra pérdida,
donde Ra es el valor dc del esqueleto de la resistencia. La stray-pérdida de carg a se obtiene restando el esqueleto I2ra la pérdida calculada para la medición de val ores actuales y con la corriente directa de la resistencia corregida para el pro medio de la temperatura del bobinado durante la prueba. Para alta tensión máquinas r efrigeradas de hidrógeno puede haber una diferencia apreciable entre la temperatur a de los conductores del inducido y los valores medidos. i tal es el caso, una corrección a la medida de la temperatura puede ser utilizado para mejorar la exact itud de la determinación de la armadura I2ra la pérdida. El fabricante podrá ser consu ltado por la corrección, si alguna, que se utiliza para las condiciones de la prue ba. La pérdida de carga callejeros pueden representarse como en la figura 4.3. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 29 IEEE
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas Figura 4.3-corto-circuito callejero y pérdida-pérdida de carga curvas y fricciones la pérdida de fricción debe medirse antes y después de las carreras descr itas en 4.2.7 así como en esta subcláusula. y el 10%, el cambio de la fricción y fricciones se prorrateen uniformemente desde el principio hasta el final de la carrera. Una ejecución debe repetirse si la dife rencia correspondiente en la fricción y fricciones pérdida es superior al 10%. Un méto do alternativo es medir la pérdida de potencia y la temperatura del líquido de refri geración de la máquina (véase el apartado 6.6) para ejecutar cada parcela y los roces y fricciones pérdidas como en la figura 4.4. Los roces y fricciones pérdidas para lo s recorridos descritos en 4.2.7 y anteriores en este inciso tuviese luego son as ociados con la temperatura del agua medida en cada ejecución. En algunas máquinas, u n 10% de diferencia de fricciones y pérdida por fricción puede ser experimentado con una variación en la temperatura del refrigerante es de tan poco como 4 °C. %5 la di ferencia entre las dos lecturas de roces y fricciones, el valor promedio de pérdid a debe usarse como valor en cada ejecución. Cuando la diferencia entre %5 Esto pro porciona un control de la fricción y fricciones pérdida durante cada ejecución. i no hay más Figura 4.4-plot de fricciones contra pérdidas de temperatura 30 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 4.2.10 Cero curva de saturación del factor de potencia el factor de potencia cero curva de saturación puede obtenerse por overexciting es tá probando la máquina mientras está conectado a una carga compuesta de idle-marcha, u nderexcited, máquinas síncronas. Mediante el ajuste correcto de la excitación de la máqu ina que está siendo probado y que de su carga, la tensión del terminal puede ser var iado mientras que la corriente de inducido de la máquina que se está probando se man tiene constante en el valor especificado. El factor de potencia cero, curva de s aturación de la máquina que se está probando, es el argumento de la tensión del terminal contra la corriente de campo como se muestra en la figura 4.1 para una constant e corriente de inducido. Esta característica se utiliza para obtener la reactancia de Potier (véase 5.2.6). Para este propósito, el punto a la corriente nominal y la tensión nominal es a menudo suficiente. En el caso de una gran máquina probados en l a Power tation, la prueba deseada en general pueden ser obtenidos por la redist ribución del poder y la carga kilovoltampere reactivo entre otras máquinas en el mis mo autobús o sistema y sin quitarlos de la operación productiva. 4.3 Método de entrada eléctrica por pérdidas y curvas de saturación 4.3.1 General La máquina funciona como un motor síncrono descargado desde una fuente de alimentación
de tensión ajustable y constantes de frecuencia igual a la frecuencia nominal de la máquina que está siendo probado. Entrada de alimentación se mide por metros watthou r wattmeters o bajo diversas condiciones de tensión y corriente, para obtener las pérdidas. Puede haber una tendencia a que la potencia de entrada vibren debido a una acción de caza entre el generador y la conducción de la máquina durante la prueba. Esto res ultará en la dificultad de obtener lecturas correctas de la potencia de entrada. E l uso de un generador de conducción que tiene un devanado amortiguador y que es se nsiblemente menor que la máquina receptora puede ser útil. En los ensayos de las pérdidas de circuito abierto, la máquina bajo prueba es operad o en aproximadamente un factor de potencia unidad ajustando durante un mínimo de c orriente de inducido. i hay una diferencia en la forma de onda del generador y conducir la máquina bajo prueba, armónicos, estarán presentes en la corriente de entra da. Los armónicos puede provocar la entrada de potencia aparente para exceder la p otencia activa de entrada a prácticamente todas las tensiones. La importancia de e ste efecto puede determinarse a partir de oscillograms del actual y de la tensión del terminal de la máquina que está siendo probado. 4.3.2 Los transformadores de medida del instrumento transformadores utilizados deberán estar aislados para la máxima ten sión aplicada en el ensayo. La longitud y el tamaño de secundarias y las calificacio nes de las otras cargas secundarias deben estar claramente indicadas para propósit os de calibración. 4.3.2.1 transformadores de corriente nominal de la corriente de carga completa de la máquina durante la prueba. Por lo tanto, los transformadores de corriente debe estar conectado a través de un conjun to de interruptores de desconexión de los cables de la máquina, que se mantienen cer radas durante el ajuste de los voltajes y hasta la caza de la máquina disminuye de manera que la corriente se mantiene dentro de la calificación de los transformado res. Los transformadores permanente proporcionada para fines de medición y control puede ser utilizada para hacer los ajustes aproximados. %5 La principal corrien te nominal de los transformadores de corriente utilizado para las pruebas de cir cuito abierto de características deberían ser aproximadamente los actuales transformadores utilizados para la prueba de circuito abierto de ca racterísticas también puede ser utilizado por uno o dos de la baja- puntos actuales sobre la curva de pérdida de carga perdida. Los transformadores de corriente perma nente o prueba especial con transformadores de corriente nominal de aproximadame nte el 125% de la corriente nominal de la máquina puede ser utilizada para la mayo r corriente de puntos en esta curva. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 31 IEEE
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas 4.3.2.2 transformadores de potencial la principal tensión nominal de los transformadores de potencial de circuito abier to prueba característica debería tener un tamaño mayor que la línea a línea nominal tensión de estator. Cabe señalar que el potencial transformador es lineal de precisión de ha sta el 10% sobre su placa de tensión nominal. Una alternativa es conectar el poten cial transformador a punto muerto. El potencial transformador debe tener una clase de precisión estándar de 0.3, así que el límite de la corrección de la proporción es de entre 0,997 y 1,003. Para cortocircu itos y vagabundos características de pérdida de carga el potencial transformador deb e ser ratios posibles al menor ratio (véase 4.3.13). Dado que la prueba se realiza cerca de cero del factor de potencia, transformadores de alta carga potencial d ebería utilizarse para minimizar los errores de ángulo de fase para la alta precisión baja carga los instrumentos digitales. 4.3.3 Tensión en instrumentos de baja tensión y puntos casi normal en la prueba de voltaje de circuito abierto d
e características, el potencial de los transformadores utilizados deben tener tens ión de tal manera que la tensión impresa en el wattmeters o metros de vatio-hora no es inferior al 70% de la tensión nominal de la potencial bobinas de los dispositiv os de medición. Voltajes inferiores al 70% pueden utilizarse para puntos intermedi os, estos puntos pueden ser verificadas por la curva a través de los puntos tomado s en los valores de la tensión recomendada de 70% o mayor. 4.3.4 La medición de potencia de entrada de la medición de la potencia de entrada es un elemento muy importante en la aplicación de este método de ensayo, y existen tres métodos de medición que pueden utilizarse (véa se el apartado 4.3.6, 4.3.7, y 4.3.8). El que se usa para cualquier prueba en pa rticular dependerá de las condiciones de prueba. Aunque es más difícil de aplicar, el método 1, cuando se usa con las precauciones adecuadas, es capaz de dar los result ados más precisos. A veces el método 1 y método 2 o 3 se utilizan simultáneamente para o btener comprobaciones sobre las lecturas. 4.3.5 Conexiones de dispositivos de medición de las conexiones que se utilizan para la lectura de entrada de alimentación dependen de las conexiones de la máquina. i el punto muerto de la máquina de prueba se llevó a cabo y está conectado al sistema durante la prueba, el tres-vatímetro conexión como en la figura 4.5 debe ser utilizado. i el punto muerto de la máquina de prueba es llevado a cabo, pero no están conectados al sistema durante la prueba, la conexión de tres vatímetro, figura 4.5, o los dos vatímetro conexión para medición de potencia tr ifásica, figura 4.6, pueden ser utilizados. Los tres-vatímetro ofrece un método más senc illo y casi el correcto cálculo de las correcciones de ángulo de fase y la tasa de e rrores de los transformadores para la escala y la corrección de los errores de reg istro o wattmeters de vatios-hora metros si esas correcciones son necesarias. i el punto muerto de la máquina de prueba no está disponible, es necesario utilizar e l método de dos vatímetro, figura 4.6, o tres wattmeters idénticos conectados en Wye, para la medición de potencia trifásica. Un punto de cada circuito secundario debe es tar siempre conectado a un terreno común, como se muestra en las figuras 4.5 y 4.6 . Un vatímetro polyphase también pueden ser utilizados. 32 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 Figura 4.5 Diagrama de conexión-tres-vatímetro método de medición de potencia de la Figura 4.6 el diagrama de conexión de dos vatímetro método de medición de la energía 4.3.6 Método 1. Instrumentos de medición de potencia de entrada están conectados según los requisitos indicados en la cláusula anterior. Todas las lecturas deben tomarse simultáneamente. Bajo algunas condiciones de la prueba, será relativamente amplias fluctuaciones d el instrumento puntero. En tales casos, la aguja del amperímetro debe permanecer e n un valor mínimo para la mitad de un segundo o más para indicar que las condiciones se han mantenido estables durante un tiempo suficiente para permitir las lectur as de contador de corriente precisa para ser obtenidos. El vatímetro debe leerse s imultáneamente una señal desde el observador del amperímetro. Un número de lecturas para cada punto de la curva debe ser tomada, y el promedio de los valores que se uti lizan para representar los puntos. 4.3.7 Método 2. Medición de potencia de entrada estándar portátil watthour metros están conectados según los requisitos indicados en el punto 4.3.5. En la medición de la energía en un corto período de tiempo, generalmente será preferible encontrado para iniciar y detener todos los instrumentos juntos, c on un período de al menos tres minutos para máquinas pequeñas y a cinco minutos de las máquinas de gran tamaño. Deberán tomarse precauciones adecuadas para que los errores en la medición del tiempo no son apreciables. Para obtener buenos resultados, es i mportante que las variaciones en las condiciones de funcionamiento sea minimizad o. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 33
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas 4.3.8 Método 3. Medición de potencia de entrada en algunos casos, puede ser conveniente utilizar metros watthour ordinario en lu gar de metros watthour estándar portátil (como en el método 2). Las lecturas pueden se r tomadas más satisfactoriamente cronometrando un adecuado número de revoluciones co mpletas del instrumento discos por detener los relojes. 4.3.9 Precisión Normalmente, las correcciones son necesarias para la escala de los instrumentos de marcado. Para las pruebas en el orden más alto de precisión que se requiere, las correcciones deben ser hechas para la relación y error de ángulo de fase de los tran sformadores, el ángulo de fase de error wattmeters y errores de watthour metros. 4.3.10 tray-pérdida de carga el electric-método de entrada puede utilizarse para determinar la pérdida de circuit o abierto, curva de saturación de circuito abierto y cortocircuito, curva de satur ación con suficiente precisión mediante instrumentos y procedimientos normales. Los procedimientos e instrumentos especiales como se describe a continuación son neces arios para obtener una medición satisfactoria de stray-pérdida de carga. Dado que el factor de potencia en las mediciones de stray-pérdidas de carga es baj a y las mediciones incluyen también dos pérdidas relativamente grandes (roces y fric ciones plus I2R pérdidas tanto de campo y la armadura), es necesario hacer correcc iones de ángulo de fase y la tasa de errores de los transformadores para la escala y correcciones para el wattmeters o error de los medidores de vatios-hora. Esta s correcciones pueden ser más fácilmente aplicables a los tres-vatímetro método de medic ión, como las tres lecturas son aproximadamente iguales y tienen el mismo factor d e potencia. El bajo factor de potencia también requiere el uso de factor de potenc ia clasificaciones wattmeters tras acordar en estrecha colaboración con el factor de potencia de los circuitos en los que se utilizan. 4.3.11 pérdida de circuito abierto La máquina de prueba se ejecuta como un motor síncrono aproximadamente en un factor de potencia de unidad y como muchas de las tensiones indicadas en 4.2.4 como sea posible. Las lecturas deben ser tomadas de la potencia absorbida (o energía y tie mpo), tensión de inducido, y la corriente de campo. La suficiente precisión se obten drá en cualquier factor de potencia entre 0,95 y 0,95 underexcited sobreexcitado. Una casilla para el factor de potencia unidad puede lograrse mediante el uso de una sola fase vatímetro conectado con la corriente de la bobina en una línea y la te nsión de la bobina conectada a través de las otras dos fases, y ajustar el campo de la máquina de prueba para obtener una lectura cero de este vatímetro. Factor de pote ncia unidad condiciones, cuando se utiliza el método de dos vatímetro para medición de potencia trifásica, también puede controlarse mediante la obtención de la igualdad de las lecturas de los dos wattmeters watthour o metros. Las pérdidas del núcleo de circuito abierto en cada punto es igual a la potencia de entrada menos los roces y fricciones la pérdida y el inducido 2I Ra pérdida (ver 4.1.3). Los resultados pueden representarse como se muestra en la fig ura 4.2. En general, será imposible utilizar menos del 30% de tensión sin la máquina bajo prueb a la deserción de sincronismo. La pérdida de datos desde un típico test se muestran en la figura 4.7. i los datos que podrían adoptarse a tensión cero, la intersección en la parte inferior sería la pérdida de fricción y fricciones. Con el fin de encontrar e sta intersección, una curva, como se muestra en la figura 4.8, se representa gráfica mente con el cuadrado del voltaje como coordinar y entrada de alimentación como ab scisa. Para valores bajos de saturación, el núcleo de la pérdida varía aproximadamente c omo el cuadrado de la tensión. Por lo tanto, la parte inferior de la curva del cua drado del voltaje contra la pérdida de potencia es una línea recta y puede ampliarse fácilmente para dar al interceptar en el eje horizontal. 34 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 Figura 4.7-saturación de circuito abierto y las pérdidas del núcleo-eléctrico de curvas por el método de entrada Figura 4.8-construcción de curvas para extrapolar las curvas de pérdida de método de e ntrada eléctrico IEEE Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 35
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas 4.3.12 de circuito abierto de la curva de saturación de la curva de saturación de circuito abierto puede ser trazada a partir de las lectu ras del voltaje inducido y corriente de campo tomadas de la prueba de pérdida de c ircuito abierto. Desde la tensión de inducido mucho no puede caer por debajo del 3 0% del valor nominal durante esta prueba, la parte inferior de la curva de satur ación tendrá que ser extrapolados a tensión cero, como se muestra en la figura 4.7. 4.3.13 corto circuito callejero y pérdida-pérdida de carga de la máquina funciona como un motor síncrono con una tensión fija, preferiblemente cerca de 1/3 de lo normal o en el valor más bajo para el cual se puede obtener un funci onamiento estable. La corriente del inducido es variada por el control de la cor riente de campo. La corriente del inducido debe ser variada en unos seis pasos e ntre el 125% y el 25% de la corriente nominal y debe incluir uno o dos puntos en una corriente muy baja. El valor de la corriente de prueba máxima, tradicionalmen te establecidos en 125%, debe obtenerse del fabricante, ya que a veces la refrig eración del estator no permitirá el funcionamiento en exceso de 100% de la corriente nominal sin sufrir daños. Las lecturas más altas debe tomarse primero para fijar la bobina de estator más uniforme de las temperaturas durante la prueba. Lecturas de la potencia de entrada (o energía y tiempo), la corriente del inducido , inducido, la tensión y la corriente de campo deben ser tomadas. La temperatura de los conductores del estator deben ser tomadas por los termómetro s ubicados en varios lugares en el extremo devanados, o por detectores integrado s en las máquinas dotadas (véase 4.2.8). Curva de pérdida total 4.3.14 figura 4.9 muestra los datos de un ensayo típico utilizando el método de entrada eléct rica. La curva de pérdida total se compone de roces y fricciones, core y pérdidas de corto circuito. Esto puede extrapolarse (línea punteada) a cero actual por primer a conspirar por separado la pérdida total contra el cuadrado de la corriente del i nducido y la extrapolación de esta curva independiente a corriente cero, como se m uestra en la figura 4.8. La pérdida total en el cero de corriente es la suma de la s pérdidas del núcleo más fricción y fricciones pérdida. Restando esta suma en la pérdida t tal de cualquier corriente de inducido, el cortocircuito pérdida para que la corri ente de inducido se obtiene. La pérdida de corto circuito es la suma de la 2I 2 restando el esqueleto ME RA RA-callejero y las pérdidas de carga. La stray-pérdida de carga se determina por la pérdida calculada para la temperatura del bobinado durante la prueba. Figura 4.9 Curvas de método de entrada eléctrica 36 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
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4.3.15 de cortocircuito de la curva de saturación de la curva resultante de la corriente de inducido de conspirar contra la corriente de campo como obtenidos en 4.3.13 y 4.3.14 es el sobreexcitado parte de un fact or de potencia cero V curva. Esta curva, extendido a cero corriente de inducido, debería dar la misma corriente de campo como la curva de saturación sin carga en la tensión a la que se hizo la prueba. Una línea recta que pasa por el origen, en para lelo a esta parte de la curva V, es aproximadamente la misma que la curva de sat uración de cortocircuito. 4.4 Método de retardo por pérdidas y curvas de saturación 4.4.1 General El método de retardo de la pérdida determinación fue desarrollado en relación con los en sayos de grandes turbinas hidráulicas- manejado generators después de la instalación ( véase IEEE td 492-1974 ). La disponibilidad de contadores electrónicos hace aplicab le a otras máquinas. También es útil para pruebas de fábrica donde el uso de un motor no es práctico ni conveniente. El método se basa en la relación entre la tasa de desaceleración de una masa giratoria , su peso y su radio de giro, y la pérdida de potencia que tiende a desacelerar. Pérdidas de la máquina son obtenidos de ensayos realizados con retardo bajo condicio nes tales que el poder tiende a desacelerar la máquina es la pérdida que se determin en. Los subsidios se efectuará por cualquier aparato conectado a la máquina durante estas pruebas. abiendo la tasa de desaceleración, la pérdida puede ser determinada por la siguient e ecuación: Pérdida en kilovatios = 2 π 1 dn ------ ⋅ ⋅⋅⋅ ------------ J n-----30 1000 dt (4-2) donde (π/30) es la conversión de RPM a radianes/s n es la velocidad de rotación, r/min dn/dt es la tasa de desaceleración como se determina a artir de la endiente de la curva de tiemo-velocidad en n, (r/min)/s J es el momento de inercia de las artes giratorias, kg·m2 Procedimientos será dada para obtener curvas de velocidad y determinación de índices d e desaceleración, y para obtener el momento de inercia (J) de las piezas giratoria s. Debe hacerse referencia a 4.1 para observaciones generales aplicables a este método de determinación de la pérdida. 4.4.2 la fricción y fricciones pérdida cuando un generador (o motor) está permitido para desacelerar sin ningún tipo de exc itación y con sus terminales con un circuito abierto, el poder tiende a desacelera r la pérdida de fricción y fricciones. La tensión en los bornes de la máquina primero de ben comprobarse y si aparece la tensión residual apreciable, el campo debe ser des magnetizada aplicando corriente de campo en direcciones alternas con sucesivamen te de menor magnitud. 4.4.3 Las pérdidas del núcleo de circuito abierto la total pérdida de circuito abierto se consigue proporcionando excitación constante durante una prueba de retardo con el esqueleto los terminales con un circuito a bierto. Esta prueba debe realizarse en varios valores de excitación para realizar un trazado de circuito abierto de voltaje versus las pérdidas del núcleo a la veloci dad nominal. Restando los roces y fricciones pérdida (ver 4.4.2) a partir de la to tal pérdida de circuito abierto para cada prueba, el circuito abierto se obtiene d e las pérdidas del núcleo. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 37 IEEE
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas 4.4.4 corto circuito callejero y pérdida-pérdida de carga la pérdida de cortocircuito más fricción y fricciones pérdida se consigue proporcionando excitación constante durante una prueba de retardo con las terminales inducido en cortocircuito. Esta prueba debe realizarse en varios valores de excitación para h acer una parcela de corto circuito y pérdida de carga perdida frente a la pérdida de
corriente de inducido a velocidad nominal. Restando los roces y fricciones pérdid a (ver 4.4.2) la pérdida de cortocircuito para cada prueba obtenida. Restando el 2 I Ra pérdida (calculado a la temperatura del bobinado) desde la pérdida de cortocirc uito para cada prueba, la pérdida de carga perdida es obtenida. 4.4.5 Efecto de conectar aparatos los aparatos conectados de forma mecánica o eléctricamente a la máquina a prueba puede afe ctar a los resultados, y debe ser tenido en cuenta. Algunas circunstancias Encon tradas comúnmente son comentados en los siguientes subclauses. 4.4.5.1 transformadores de potencia de la máquina deben estar desconectados de sus transformadores de energía durante la pr ueba, o el transformador pérdidas deberían evaluarse en función de las condiciones de prueba y tenidos en cuenta debidamente a la hora de determinar las pérdidas de la máquina durante la prueba. La medición de las pérdidas del transformador es difícil porq ue la corriente o el voltaje es muy bajo, y el factor de potencia es muy baja. L os valores de pérdida del transformador a menudo puede obtenerse del fabricante de l transformador, ya sea a partir de una prueba de la unidad particular o de prue bas de unidades similares. El método preferido de la prueba es desconectar el tran sformador siempre que sea posible, especialmente para pruebas de cortocircuito. 4.4.5.2 Excitadores es preferible que la máquina bajo prueba ser emocionado desde una fuente separada porque de esta manera se elimina la necesidad de corregir los resultados de pérdid a de excitación y el problema de mantener la excitación constante durante la desacel eración. i un excitador conectados directa debe ser utilizado, debe ajustarse con tinuamente para mantener constante la excitación de la máquina bajo prueba, y su pot encia de entrada debe deducirse en el cálculo de los resultados. 4.4.5.3 otros aparatos conectados mecánicamente la inercia J de la animadora y cualquier otro aparato conectado mecánicamente debe añadirse que la máquina bajo prueba al calcular las pérdidas. i el aparato está conect ado a través de un engranaje o correa de modo que su velocidad es diferente del de la máquina bajo prueba, su inercia J debe ser multiplicada por el cuadrado de la relación de su velocidad a la velocidad de la máquina antes de agregarlo a la inerci a de la máquina. 4.4.6 Procedimientos de prueba desde la pérdida en velocidad nominal es de principal interés, se obtienen datos que permitan la determinación de la tasa de desaceleración a velocidad nominal. La máquin a bajo prueba está iniciado y operado aproximadamente a la velocidad nominal hasta su tope las temperaturas se vuelven constantes. i la unidad es un sistema hidráu lico accionado por turbina-generador, la turbina debe ser desacoplado, pero si e sto no es posible, debe estar deshidratado (véase 4.1.7 y 4.1.8). La unidad se lle vó luego a aproximadamente el 10% de sobrerrégimen, y desconectado de su fuente de a limentación y permitió a desacelerar. Durante el período de desaceleración, las condicio nes de la armadura y los devanados de campo del equipo bajo prueba se estableció p ara satisfacer la pérdida ensayo. La tasa de desaceleración se mide de manera que pu eda determinarse a velocidad nominal. Al realizar la prueba hidráulica impulsada por turbinas generadoras, es común que la máquina bajo prueba es accionada eléctricamente desde otra unidad. Dado que muchas ejecuciones de prueba debe hacerse obtener varios puntos en el núcleo y vagabundos de pérdida de carga, así como las curvas de pérdida de varias mediciones de fricción y fricciones, mucho tiempo de prueba pueden ser guardados por el desarrollo de una secuencia de funcionamiento eficiente. Tan pronto como la máquina bajo prueba está separada de la conducción de la máquina, el campo de la conducción de la máquina se redu ce prácticamente a cero y la conducción de la máquina se reduce a aproximadamente el 7 5% de la velocidad, donde se deja al ralentí. Cuando la máquina bajo enfoques de pru eba la velocidad de conducción de la máquina, su campo se reduce prácticamente a cero. Las dos máquinas se conectan juntos sin excitación, y el campo está construido paulat inamente en la unidad motriz. Como las máquinas empiezan a tirar en sincronismo, e l campo de la máquina bajo prueba debe ser construido. 38 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 Ambas unidades pueden ser llevados hasta el exceso de velocidad deseada para otr a prueba. Para lograr esto la resincronización, la conducción de la máquina debe estar funcionando en una frecuencia más baja que la máquina a prueba cuando los dos equip os están conectados juntos de nuevo. Las modificaciones de este procedimiento pued e utilizarse dependiendo de las características de la máquina y la experiencia de la prueba de las personas involucradas. Después de la máquina de prueba queda libre para desacelerar, un procedimiento bien planificada es deseable, especialmente en el corto-circuito se ejecuta cuando es necesario extraer la excitación de la máquina de prueba, cierre el inducido en cort ocircuito, interruptores y aplicar el valor correcto de corriente de campo antes de la velocidad ha disminuido demasiado. 4.4.7 Cuando la sobrevelocidad no puede ser obtenida si el retardo curvas debe tomarse por debajo de su valor nominal, es decir, si l a máquina se trajo a velocidad normal- desde una fuente de corriente alterna de fr ecuencia, las pérdidas se calculan a varias velocidades por debajo de lo normal ha sta tan cerca de lo normal como sea posible para cada condición de excitación, y las curvas de pérdida versus la velocidad debería ser ploteada y extrapolada a velocida d normal para obtener un valor aproximado de la pérdida a velocidad normal. 4.4.8 Cuando el TGBT se omite en algunos arreglos de conmutación de la estación, tgbt se omite y sólo es posible la conexión de baja tensión entre máquinas a través de la desconexión de interruptores en el autobús de traslado de baja tensión. En esta configuración, es posible realizar prueba s de retardo como se ha esbozado anteriormente por llevar la máquina hasta aproxim adamente el 15% de sobrerrégimen, abrir los dos modificadores de campo, y después de permitir un tiempo adecuado (5-10) para el campo a las caries, la apertura y ci erre de interruptores de desconexión de la esfera en la máquina bajo prueba con el c ampo voltaje ajustado para dar la necesaria corriente de campo. Debe permitirse la sobrevelocidad suficiente para permitir que la corriente de campo a la altura de su valor estable antes de que la máquina se reduce al 10% la sobrevelocidad. E ste tiempo es más largo cuando se miden las pérdidas de circuito abierto que es cuándo medir pérdidas de corto circuito, debido al efecto de la diferencia entre el circ uito abierto y cortocircuito constante de tiempo en el tiempo necesario para con struir la excitación de la prueba. in embargo, desde la conmutación adicional es ne cesario para cerrar el cortocircuito en la máquina para el cortocircuito pérdidas, e l exceso de velocidad inicial necesaria para ambas condiciones es aproximadament e la misma. El efecto de la acumulación del campo es muy notable en la parte inici al de la curva de retardo y lecturas de esta parte no deberían utilizarse para det erminar las pérdidas. 4.4.9 Métodos de medir la desaceleración de tres métodos de medir la desaceleración están cubiertos en este estándar: velocidad-tiem po, generador de CC, y contador electrónico. 4.4.9.1 El método 1. Tiempo de velocidad La velocidad-tiempo método consiste en la obtención de datos para una curva de veloc idad de la máquina frente al tiempo. Los tres procedimientos siguientes puede ser utilizado para registrar la velocidad-tiempo relaciones. a) el tacómetro. Este método es especialmente aplicable a máquinas de gran inercia. Le cturas simultáneas de un tacómetro precisa y un cronómetro se registran. Desde el cronóm etro puede ser leído con mayor precisión que el velocímetro, la señal para leer el cronóme tro debe administrarse a intervalos convenientes completa en la escala del tacómet ro. b) Velocidad registrador. Una pluma accionada por un tacómetro se utiliza para rea lizar un trazado automático de la velocidad frente al tiempo en un gráfico que se mu eve a una velocidad constante conocida. Debe proporcionarse un botón para provocar las pepitas en el r/min traza para indicar la hora de inicio, tiempo de parada y el tiempo de cualquier lecturas intermedia deseada. c) Fotografía/Vídeo. Un reloj de funcionamiento continuo y un tacómetro eléctrico se gra
bó simultáneamente por un movimiento de la imagen o cámara de vídeo. (Véase AME PTC 18-19 49, para detalles adicionales.) Una serie de curvas de velocidad debe ser trazada a partir de los datos de prueb a. La figura 4.10 muestra las curvas de retardo típico. Para cada curva, la pérdida a cualquier velocidad puede calcularse por medio de la ecuación 4-2. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 39 IEEE
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas Figura 4.10-curvas retardo típico la pérdida puede ser determinado a partir de varios puntos de la curva de tiempo d e la velocidad y la pendiente de la tangente en cada punto mediante la ecuación 42. Los valores de pérdidas puede entonces ser ploteada versus la velocidad y una s uave curva trazada a través de estos puntos. La pérdida en velocidad nominal se lee directamente desde esta curva. Puede ser conveniente para determinar la pendiente de la curva de tiempo-velocid ad en cada uno de varios puntos espaciados a lo largo de la curva, por encima y por debajo de su valor nominal. Estas laderas se representa gráficamente en función de la velocidad y la mejor trazada de curva suave a través de ellos. La pendiente a la velocidad nominal es de lectura de esta curva y utilizados en la ecuación par a calcular la pérdida de 4-2 a velocidad nominal. i la curva de tiempo-velocidad es cuidadosamente preparado y si los puntos qued an en una curva suave, encontrar la pendiente a velocidad nominal y mediante la ecuación 4-2 puede dar resultados satisfactorios. Otro método para obtener la pérdida de una curva de tiempo-velocidad es elegir veloc idades n1 y N2, que son una de las revoluciones por minuto respectivamente por e ncima y por debajo de la velocidad nominal, ns (donde n1 = ns + A, y n2 = ns - A ). La curva de tiempo-velocidad debería ser razonablemente recta entre las velocid ades n1 y N2. Los valores de t1 y t2 en cuestión de segundos, se leen de la curva de tiempo-velocidad respectivamente en n1 y N2. La pérdida se calcula mediante la ecuación 4-3. Pérdida en kilovatios = (4-3) 2 π 1 2A ------ ⋅ ⋅⋅⋅ ------------ J n s -------------30 1000 t2 - t1 donde (π/30) es la conversión de RPM a radianes/s es la velocidad síncrona, r/min ns A es el incremento de la velocidad or encima y or debajo de n - t1 + A) (NS J 2) t2, r/min es el tiemo en segundos determinado a artir de la curva de tiemo -velocidad ara desacelerar desde (ns es el momento de inercia de las artes giratorias, kg · m2 40 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 4.4.9.2 Método 2. Generador de corriente directa de este método es un refinamiento del método 1, en el que una determinación más exacta se o btiene la velocidad. i la máquina bajo ensayo tiene un excitador conectada direct amente, puede ser utilizado para proporcionar la indicación de velocidad. i no ha y conexiones directas exciter, un pequeño generador de corriente directa debe esta r configurada y acoplados o cinturones de seguridad para el eje del generador. A coplamiento es preferible, ya que evita la incertidumbre de deslizamiento de la correa. i una correa debe utilizarse, controles descritos más adelante deberían uti lizarse para asegurarse de que no se producen errores de deslizamiento de la cor rea. El CC debería sentirse entusiasmado desde una batería de tensión constante (No. 1). Conexiones de cableado adecuado deberá realizarse de forma que la tensión del ge
nerador de corriente directa se opone a la tensión de una segunda batería (No. 2). ( Véase la figura 4.11 para un diagrama típico de conexiones.) Figura 4.11-La medición de la velocidad por el generador de CC Batería número 1 debe tener una tensión de salida aproximadamente 1/10 o menos de la t ensión nominal del circuito de campo del generador de corriente directa para la pérd ida de I2R en el campo excitados por separado no altera sustancialmente la tempe ratura y, por consiguiente, la resistencia de las mismas. Dos voltímetros deben elegirse uno a leer la tensión de la batería número 2 aproximadame nte a escala completa y el otro, con aproximadamente 1/5 de este rango, para lee r la diferencia entre las tensiones de la batería número 2 y el generador de corrien te directa. La tensión de la batería número 2 debe ser tal que la tensión diferencial en tre ella y el generador de corriente directa es aproximadamente cero en el 10% d e la velocidad nominal de la máquina durante la prueba. La tensión del voltímetro dife rencial por ello ser aproximadamente en el 10% de escala completa la sobreveloci dad. La velocidad es proporcional a la suma de los voltajes de la batería y del di ferencial. La tasa de desaceleración se deriva de la siguiente manera: ea K= factor de proporcionalidad relativa velocidad a tensión (no es realmente ne cesario evaluar K) EB= tensión de batería número 2 ED= voltaje diferencial nc= velocid ad conocida (en r/min) en el que se determinarán las pérdidas (normalmente la veloci dad nominal) EDC= Voltaje diferencial en velocidad nc nc nc= K E ( ) DC + EB o K = ------------------------ + DDC EB N= K (ED + EB) velocidad en el punto de prueba IEEE Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 41
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas = dn------dt = KdED -------------- dt nc ----------------------- EDC + EB dED ---------- dt = tasa o disminución de voltaje diferencial, V/s dED ---------- dt = tasa de desaceleración, (r/min)/s dn------dt nc la velocidad a la que las pérdidas son deseada (normalmente la velocidad nomina l) debe ser verificado en condiciones constantes en comparación con el conocido si stema de frecuencia o por un tacómetro precisa o medidor de frecuencia. El valor d e la tensión diferencial EDC en este régimen debe ser registrada. A continuación, la v elocidad debe ser traído a aproximadamente el 10% de sobrerrégimen, condiciones de e nsayo establecidas en la máquina, y la lectura de ED tomadas a intervalos iguales durante el retardo. El uso de intervalos de tiempo uniforme ayuda a trazar y con trolar los resultados. El valor de ED versus el tiempo en segundos que debe traz ar una curva suave y dibujado a través de los puntos. La pendiente de esta curva ( dED/dt) en el punto donde ED = EDC se utiliza para determinar la pérdida. La pérdida se calcula mediante la ecuación 4-4 como sigue: Pérdida en kilovatios = 2 N2 π 1 c dED ------ ⋅ ⋅⋅ ⋅ ------------ J -------------------------------------00 ) EDC + EB dt (4-4) donde π/30 es la conversión de RPM a radianes/s J es el momento de inercia de las a rtes giratorias, kg · m2 El voltaje de la batería número 2 y la tensión diferencial en velocidad de EDC nc debe comprobarse al menos una vez cada hora para asegurarse de que un cambio en la t emperatura ambiente o la descarga de la batería no ha cambiado sus valores. Un útil comprobar después de realizar el circuito abierto de core-prueba de pérdida (ver 4.4 .3) es trazar ED contra el generador de corriente alterna de tensión. Esta curva debe ser una línea recta. El valor de tensión diferencial ED debe ser (-E B) cuando la curva se proyecta a cero generador de corriente alterna de tensión. E sta verificación debe hacerse siempre si un excitador de cinturones de seguridad o cinturones de seguridad generador de corriente directa se utiliza, para asegura
rse de que la velocidad de la máquina con cinturón es proporcional al de la máquina du rante la prueba. i este no es el caso, la línea proyectada no corresponderá a (-EB) a cero generador de corriente alterna de tensión. Asimismo, el diferencial voltímetro debe verificarse cuidadosamente contra la bate ría voltímetro o la misma condición será el resultado. 4.4.9.3 El método 3. Contador electrónico de alta velocidad intervalo contadores electrónicos permiten registrar el intervalo d e tiempo necesario para el rotor para realizar un determinado número de revolucion es. Una variedad de contadores están disponibles, cada uno de los cuales requiere un procedimiento apropiado para su uso y para el análisis de la velocidad y el rit mo de desaceleración. En el siguiente ejemplo, se supone que un contador mide el intervalo de tiempo t 1, necesaria para nr revoluciones, después de un segundo grupo de nr revoluciones, el contador mide el intervalo de tiempo t3 requerido para un tercer grupo de nr revoluciones, etc. El contador sigue para medir el tiempo de duración de grupos al ternativos de nr revoluciones del rotor de la máquina que está siendo probado. A par tir de una sola prueba de retardo, a continuación, una lista de intervalos, t1, T3 , T5, T7, etc., se obtiene. La velocidad promedio n para intervalos de tiempo t1 y t3, por ejemplo, y la tas a media de deceleración dn/dt se calculan mediante las ecuaciones de 4-5 y 4-6. n = 30 nr( ) t1 + T3 --------------------------------- T1 T3 (4-5) = dn------DT 60 nr( ) t3 - t1 -------------------------------- t1t3( ) t1 + T3 (4-6) 42 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 donde n es la velocidad en r/min dn/dt es la deceleración angular (r/min)/s es el tiempo para el primer grupo de n T1 T3 nº r revoluciones del rotor, segundos es el tiempo para el tercer grupo de nr revol uciones del rotor, es el número de segundos. Revoluciones del rotor en cada uno de los intervalos de t1, T3, y en el ínterin el intervalo de velocidad media, y t7, se obtiene sustituyendo n ts, y el promedio de la tasa de desaceleración, dn/dt, para cualquiera de los do s intervalos, como ts y t7 a t1 y t3 en las ecuaciones 4-5 y 4-6. Trazando la desaceleración como una función de la velocidad, el valor puede obteners e por interpolación para cualquier velocidad deseada. ustitución de n y dn/dt en la ecuación 4-2 determina la pérdida. 4.4.10 de circuito abierto y cortocircuito Curvas de saturación Curvas de saturación debe ser obtenida mientras se conduce la unidad a velocidad n ominal si es posible (véase el punto 4.2.4, 4.2.7, 4.3.12, y 4.3.13). La curva de saturación de circuito abierto puede ser comprobado por los datos de los ensayos d e retardo de circuito abierto, 4.4.3, utilizando las lecturas de tensión de induci do, la corriente de campo y la velocidad. Las lecturas de voltaje para cada prue ba se trazan vs. velocidad. El valor de la tensión a la velocidad nominal constitu ye un punto en la curva de saturación cuando se trazan contra su correspondiente c ampo actual. La curva de saturación de cortocircuito puede igualmente ser verificadas por los d atos de los ensayos de retardo corto circuito (ver 4.4.4); pero en estas pruebas se constató que la corriente del inducido es prácticamente constante a través de una gama considerable de velocidad por encima y por debajo de la velocidad nominal, eliminando la necesidad de corregir las corrientes inducido a valores de velocid ad nominal para su uso en la curva de saturación. 4.4.11 Método 1. Determinación de J
el valor del momento de inercia (J) del rotor es habitualmente obtenida del fabr icante, que se puede calcular el valor. 4.4.12 Método 2. Determinación de J los roces y fricciones la pérdida debe ser determinada por el motor de conducción in dependiente método (véase 4.2.7). El valor de J se calcula a partir de la curva de r etardo de la máquina unexcited y el valor conocido de roces y fricciones la pérdida, mediante la ecuación 4-2. 4.4.13 Método 3. Determinación de J La máquina funciona como un motor síncrono de descarga a velocidad normal en aproxim adamente un factor de potencia de unidad (véase 4.3.11). La entrada de alimentación es medida; esto incluye la fricción y fricciones, core y pérdidas de cobre. La pérdida de cobre deben restarse para obtener la pérdida que estarán presentes en una prueba de retardo de circuito abierto en la misma corriente de campo. Una prueba de re tardo en la misma corriente de campo con el inducido con un circuito abierto dará entonces la fecha necesaria para ser sustituidos en la ecuación 4-1 con las consab idas pérdidas, para obtener la J. 4.4.14 Método 4. Determinación de J el valor de J puede ser determinado experimentalmente tomando un retardo se ejec utan con la máquina unexcited y otra carrera con la máquina unexcited, pero con el e xcitador conectada directamente cargados en un resistor variable, manteniendo co nstante la potencia de salida. A partir de la medida de la carga y el excitador conocido pérdidas, el valor de J puede calcularse a partir de las dos curvas de re tardo. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 43
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas 4.4.15 Método 5. Determinación de J cuando el valor de J es para ser utilizado para la determinación de las pérdidas (véas e 4.4) o la determinación del par (véase 7.3.3), el péndulo físico el método descrito a co ntinuación debería utilizarse para aumentar la precisión. Es posible determinar el valor de J mediante el siguiente procedimiento: el roto r es apoyado con su oficial colocado en cojinetes horizontales con un diámetro de dos o tres veces más grande que el diámetro de los muñones. En el caso de las dos revi stas no son del mismo diámetro, es necesario dotar al menor oficial con un casquil lo ajustada para construirlo hasta el tamaño de la más grande. El rotor debe ser des plazada y permitió a rock libremente en los cojinetes y el tiempo necesario para h acer varias oscilaciones debe ser medido con precisión con un cronómetro. El radio d e giro (K) en las unidades I puede calcularse por medio de la ecuación siguiente: gt2 k R = 2 -------------------------------- 4π2 - 1 ( ), R1 - R2 (4-7) donde k es el radio de giro en metros es el radio de los rodamientos en metros e s el radio de revistas en metros R1 R2 t es el tiemo de un ciclo de oscilación, en segundos la g es la aceleración debida a la gravedad = 9.807 m/(s)2 y, a continuación, J equivale a MK2 (4-8) donde M es la masa del rotor en kg alternativamente, un rotor balanceado de eso conocido, aoyado or su eje desca nsa sobre dos rieles horizontales de tal manera que su eje está nivelada, se convi erte en Un ísico (comuesto) éndulo cuando un desequilibrio está rígidamente ijado a su erímetro. En el caso de las dos revistas no son del mismo diámetro, es necesario dotar al e queño diario con un casquillo ajustada ara construirlo hasta el tamaño de la más gran de. Cuando la geometría, la masa y la osición de tales desequilibrios son conocidos , el eríodo de oscilación debe ser medido con recisión y el momento de inercia J ue de calcularse or medio de la ecuación siguiente:
J = t2 ⋅ Ub Ma - 2 - u b a 2 g ( ) ---------- 4π2 (4-9) donde j es el momento de ine rcia (gravedad) de iezas giratorias, kg · m2 g es la aceleración debida a la gravedad, 9.807 m/s2 a es el radio de muñón, m b es la distancia del eje del rotor al centroide de desequ ilibrio, en metros U es la masa de desequilibrio añadido, kg m es la masa del roto r balanceado, kg t es el tiempo de Un ciclo de oscilación, s 44 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 4.5 Método calorimétrico por pérdidas 4.5.1 Máquinas con enfriadores de agua Este método puede utilizarse en máquinas con enfriadores de agua en el cual el medio de ventilación circula en un sistema cerrado. e basa en el hecho de que la pérdida es igual a la de calor agregado al agua, además de la pérdida de calor por radiación y convección. La ecuación de la pérdida absorbida por el agua es como sigue: la pérdida de 0.264 kilovatios = ( ) th - TC Q (4-10) donde es la temperatura de salida de agua enfriador, °C es la temperatura de entrada de agua en el refrigerador, °C th tc Q es la tasa de flujo de agua en galones americanos por minuto (1 galón = 3.785 li tros) i los cojinetes están refrigerados por separado, o si están fuera del gabinete medi o de ventilación, su pérdida debe determinarse por separado y se añade a las otras pérdi das. La pérdida en los rodamientos de la que se extrae el calor por distribuir agu a o aceite puede calcularse a partir de la cantidad de agua distribuida y aument o de temperatura del agua en la ecuación 4-10, o distribuido a partir de la cantid ad de petróleo y un aumento de temperatura de la siguiente manera: pérdida de 0.264 kilovatios = cpGQ t( ) h - tc (4-11) donde es el calor específico del aceite (relativa al agua) CP G es la gravedad específica del aceite (relativo al agua); el calor y la gravedad evaluados en el promedio de temperaturas th y tc es la temperatura del aceite que sale de cojinete, °C es la temperatura del aceite que entra el rodamiento, °C th tc Q es el caudal de aceite, galones de EE.UU. por minuto porque la diferencia Entre th y tc generalmente es pequeño, es muy importante que todas las mediciones de temperatura tener una precisión de 0,1 °C. Termómetro adecuada mente construidos pozos debe utilizarse (véase IEEE td 119-1974 ). En tuberías temp oral se pueden taladrar un orificio para que el termómetro se pueden insertar dire ctamente en el agua. Los termómetros deben colocarse tan cerca de la caja de la máqu ina como sea posible para minimizar el efecto de la pérdida de calor de los tubos por la radiación. También es bueno para ejecutar la mitad de la prueba con los termóme tros intercambiarse para cancelar cualquier diferencia en los termómetros. La tasa de flujo de agua se puede medir por medio de un caudalímetro calibrado o, si éste no está disponible, la cantidad total de agua utilizada en un momento dado p ueden ser recogidos y pesado. Las condiciones de la prueba debería celebrarse lo más constante posible. La pérdida de calor por radiación y convección puede ser particularmente importante en máquinas pequeñas o grandes máquinas con una cantidad relativamente grande de superfi cie expuesta con temperaturas sensiblemente por encima de la temperatura ambient e. La pérdida de calor puede ser estimada por la siguiente ecuación: pérdida aproximada de 0.008 = ( ) tr - ta W/in2 ( 4-12) donde es la temperatura promedio de toda la superficie radiante, °C tr
ta es la temperatura ambiente, °C Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 45
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas del total de las pérdidas de plena carga, es conveniente utilizar uno de los otros métodos de determinación de pérdida para una mayor precisión. %5 si la radiación y convec ción calculada pérdida excede 4.6 eficiencia 4.6.1 Método 1. egregados en pérdidas de eficiencia convencional está relacionado a la suma de las pérdidas segregado como si gue: Para un generador: Eficiencia (%) = 100 - 100 pérdidas ⋅ ---------------------------------------- ( ) + pérdidas de salida (4-13) para un motor: Eficiencia (%) = 100 - 100 pérdidas ⋅ --------------------------- entrada (4-14) en las ecuaciones anteriores, la potencia de salida, de entrada, y las pérdidas so n en las mismas unidades. Las pérdidas que se incluyen y cómo evaluarlas se especifi can en las normas ANI C50serie estándar y NEMA MG1-1978. 4.6.2 Método 2. Entrada-salida La eficacia del método de entrada-salida se determina como sigue: Eficiencia (%) = ⋅ 100 salida --------------- entrada (4-15) la salida y la entrada están en las mismas unidades. El método preferible de medir ya sea de entrada o de salida de un generador de un motor es usar un dinamómetro. Potencia de entrada o salida es obtenido a partir de la siguiente ecuación: potencia en kilovatios = n T ⋅----------k (4-16), donde n es el número de revoluciones, r/min T es el torque k es 9548 si T es en·m k es 7043 si T es lbf·ft para la corrección de un dinamómetro, el acoplamiento de fricciones, y teniendo pérdid as véase IEEE td 112-1991 , el Formulario B. El motor eléctrico a la entrada o salida del generador deben medirse cuidadosament e. Los conductores a los transformadores de potencial debe estar conectado a los bornes de la máquina bajo prueba, eliminando así la posibilidad de que inclusive la caída de tensión en el cable externo. Las lecturas del instrumento debe ser corregi da para la escala de errores y de errores en la relación y el ángulo de fase de los transformadores actuales y potenciales. 46 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 i un dinamómetro no está disponible, la máquina de prueba puede ser impulsada por o c argada por una corriente alterna o corriente directa de motor o generador. La cu rva de eficiencia de una máquina de este tipo deberían estar disponibles y su precis ión probado antes de que la máquina puede ser utilizada en las pruebas de entrada-sa lida. 5. Regulación de tensión de excitación y de carga 5.1 General El campo o excitación de corriente necesaria para hacer funcionar una máquina sincróni ca bajo diferentes condiciones de carga en estado estable de potencia aparente, factor de potencia y la tensión pueden ser obtenidos mediante los métodos descritos a continuación. Para hacer estos cálculos la siguiente información de la máquina se requ iere: curva de saturación de circuito abierto, la resistencia del inducido, insatu
rados eje directo reactancia reactancia insaturados eje en cuadratura y el Potie r o fuga de la reactancia. Métodos para la determinación de la reactancia de fuga o Potier se describen en las siguientes cláusulas. En algunos casos, el fabricante p uede suministrar la máquina constantes y la curva de saturación de circuito abierto. 5.2 Métodos de prueba algunos de estos métodos son parte de los requisitos de parámetros para la excitación de los cálculos, y se describen con más detalle en otras secciones o cláusulas. una curva de saturación del circuito abierto (véase 4.2.5). b) la resistencia del in ducido (Ra) (véase 3.3.1) c) eje directo la reactancia sincrónica no saturada (Xdu) (véase 10.3.3) d) del eje en cuadratura la reactancia sincrónica no saturada (Xqu) ( véase el punto 10.4 y 10.4.1) 5.2.1 inducido reactancia de fuga (XL) no hay pruebas específicas para determinar directamente X Lafdu Ladu, y de ahí, a qu e se refiere el estator, y también l. (12.3.1 y 12.5.4 ubclauses proporciona métodos para determinar Xadu. Así, XL = X du Lafdu Xadu.) en henries puede obtenerse desde la terminal de voltaje y corriente de campo valores leídos desde la línea de separación de aire, a la velocidad nominal y en circuito abierto. Reactancia de fuga se deriva del cálculo de la inductancia de fugas (ver IEEE td 100-1992 ). e compone de varios elementos: a) Fuga de ranura b) conexión final fugas c) separación de aire fugas. eparación de aire fugas se clasifican en ocasiones por los diseñadores de máquinas co mo "zig-zag" y "fuga" de correa. Desde los flujos asociados con la separación de a ire escapes están en el aire, estas inductances y reactances en una máquina bajo car ga son casi una constante. Fuga de ranura fundentes atravesar senderos en el hie rro y el aire. i la plancha que rodea la ranura está saturado, el magneto-fuerza motriz (MMF) asociado con la ruta del hierro pueden ser importantes. Así, la react ancia de fuga puede no ser constante durante todo el rango de corriente de induc ido, sobre todo para las corrientes de cortocircuito. Porque la reactancia de fu ga se determina a partir de la geometría y detalles físicos generalmente sólo disponib les para el diseñador, el fabricante está en la mejor posición para proporcionar el va lor de reactancia de fuga. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 47
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas 5.2.2 Potier reactancia cero de la prueba de factor de potencia la reactancia de Potier se determina a partir de la curva de saturación de circuit o abierto y de la corriente nominal del factor de potencia cero sobreexcitado cu rva de saturación (véase 4.2.4 y 4.2.10). e trazan las curvas típicas en la figura 5. 1. La intersección de la cero-factor de potencia de la curva de saturación con la tensión nominal ordenada localiza el punto d), como se muestra en la figura 5.1. A la i zquierda de d en el voltaje nominal de ordenadas la longitud ad es despedido igu al a la corriente de campo (IFI) de tensión cero-cero en el factor de potencia de la curva de saturación. Este valor de la corriente de campo corresponde también a l a necesaria para la nominal de corriente de inducido en condiciones prolongadas de cortocircuito. Esto es igual a la línea a'd' en la figura 5.1. A través de la línea AB se dibujan paralelas a la línea de separación. La intersección de esta línea con la curva de saturación sin carga localiza el punto b. La distancia ve rtical bc desde el punto b a la tensión nominal, expresada en ordenadas por unidad , es igual al producto de la reactancia por unidad Potier, XP y por unidad de co rriente de inducido. Cuando la corriente del inducido es de 1,0 p.u., o nominal, entonces el valor por unidad de BC es igual a Xp en por unidad. i el factor de potencia cero para una curva de saturación actual difiere sustanci almente de la corriente nominal se utiliza, un valor aproximado de X en cada uni
dad por el valor de la armadura p pueden también ser encontrados dividiendo la ten sión actual (en bc por unidad de corriente nominal), para que la curva se dibuja. 48 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 Figura 5.1 Determinación de la tensión de reactancia de Potier 5.2.3 Potier reactancia determinación bajo condiciones normales de funcionamiento de la máquina Este método es más aplicable cuando el ensayo se realiza con la máquina operando casi a plena carga y con condiciones de terminal en el factor de potencia unidad o so breexcitado. e toman las lecturas de voltaje y corriente de inducido, kilovatios y kilovars megavatios y megavars (o), y la corriente de campo. Los pasos siguientes describ en el procedimiento para determinar el valor por unidad de Xp. El eje directo in saturados impedancia sincrónica (Xdu) deben ser conocidos, así como la curva de satu ración de circuito abierto. Para las máquinas de polos salientes, la cuadratura eje Xqu reactancia sincrónica también deben ser conocidos. a) calcular un valor de excitación p.u. p.u. o valor de campo actual (IFU) como se describe en 5.3.3 o 5.3.4. b) determinar el valor de la p.u. mide la corriente de campo si dividiendo esa c orriente por el valor base de la corriente de campo correspondiente a 1,0 por un idad terminal tensión en la línea de separación del circuito abierto de la curva de sa turación. Este valor base se denomina IFG (véase la figura 5.4). Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 49
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas c) Determinar IF = i - IFU. d) Usando cualquier proceso de ajuste, determinar el valor de p.u. Ep (la tensión detrás de Potier reactancia) en el eje de ordenadas de, por ejemplo, en la figura 5.4. Esto muestra un circuito abierto de la curva de saturación e incluye la línea d e separación de aire. Mediante el uso de la diferencia (I E F) entre un valor de tensión en el circuito abierto de la curva de saturación y el mismo valor de tensión en la línea de separación de aire, la magnitud real de la EP, c orrespondiente a esta condición medido para IF, puede ser determinada. Es represe ntada por una línea paralela al eje x (o eje de abscisas). e) La posición phasor de EP en relación a Ea no se conoce; sin embargo, la figura 5. 2 indica la relación de fase entre Ea por unidad y ia en por unidad. El factor de potencia, ángulo φ, también se muestra. La magnitud de la EP ha sido determinado en el aso d. ) La magnitud or unidad de la E hasor - Ea ya se uede determinar mediante l a siguiente ecuación: = E - ea2 - ( ) Eacosφ±IaR 2 1 - Easinφ (5-1) NOTA : El hasor IaR1 es casi siemre descuidado en este cálculo. Si se utiliza, e l signo es ara uncionamiento de generador y el signo menos ara el uncionamie nto del motor. Luego X = E - Ea --------------------- IA (5-2) donde .u. Ia es el valor de l a corriente del estator usado en el aso e). Notas: 1: estrictamente hablando, el término IaX en la cira debería ser una caída de tensión de imedancia. Sin embargo, en las máquinas de más de 100- 200 Kw, la resistencia térm
ino generalmente es lo suicientemente equeño que uede ser descuidado. Como se s eñala en el unto 4.2.10, la reactancia de Potier uede determinarse a artir de u n unto: la corriente de camo necesaria ara nominal de corriente de inducido e n tensión nominal cuando la máquina está en la sobre-excitados condición de actor de o tencia cero. Cuando la corriente excede el camo que corresonda a la unidad del actor de otencia a la tensión de rueba, la máquina se considera demasiado excita do. Por el contrario, cuando la corriente de camo es menor que el corresondien te a un actor de otencia de unidad, la máquina es underexcited. 2 - Para sobreexcitado condiciones en un generador, la corriente del inducido (I a) lag la tensión del terminal (Ea) en ase, y φ, el ángulo del actor de otencia, es negativo. Lo contrario es cierto ara un sobreexcitado motor síncrono (φ es ositiv o), y Ia conduce la tensión del terminal (Ea) en ase. Consulte a continuación la i gura 5.3. La convención de ángulo ositivo en estos diagramas hasor es que la ase de rotación es hacia la izquierda. 50 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Figura 5.2 Cálculo de magnitud de EP - Ea Teóricamente, la uga y Potier reactances deben tener el mismo valor. Sin embargo, debido a la saturación de enómenos, que a menudo diieren. Anexo 5A roorciona al gunos antecedentes sobre la exactitud del uso ugas o Potier reactancia en el cálc ulo de la saturación del comonente de la excitación de corriente de camo en cualqu ier condición de carga. Desde el cálculo de la eiciencia de una máquina sincrónica uede ser aectada or el método utilizado en el cálculo de la corriente de camo y, a artir de la eiciencia es a menudo una cuestión de garantía, el cliente y el abricante debería acordar que la reactancia (Potier o ugas) se utilizará ara calcular la corriente de camo ad icionales ara comensar la saturación en la máquina. 5.3 Métodos de cálculo de la excitación de carga eseciicado condiciones de terminal de la máquina la corriente de camo ara una determinada corriente de inducido, voltaje y act or de otencia de una máquina sincrónica uede ser obtenida or cualquiera de los di stintos métodos de cálculo. Todos estos son emíricos, ero arece dar relativamente c erca de acuerdo con los valores medidos de corriente de camo. 5.3.1 Determinación de excitación de carga en determinadas condiciones de uncionami ento, la corriente de camo ara una determinada corriente de inducido, actor de ote ncia y la tensión ueden ser obtenidos directamente or la carga de la máquina en la s condiciones eseciicadas y la medición de la corriente de camo necesaria. Este método no es alicable en general a ruebas de ábrica, esecialmente en máquinas de grandes dimensiones, ero a veces uede emlearse desués de la instalación. Cuando dos máquinas similares están disonibles, el método de realimentación sincrónica de la car ga uede ser utilizado en las ruebas de ábrica (véase 6.2.2). Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 51
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas 5.3.2 terminología y deiniciones se utiliza la siguiente terminología en 5.3.3 y 5.3.4, que describe los asos del diagrama hasor análisis: máquina de voltaje (o terminal), en kilovoltios or unidad. La máquina de corriente de inducido, or unidad. Ea
Ia EQD ubicación de un ariente hasor E EGUÍA IFU EP R1 , deiniendo la cuadratura eje magnético de la máquina, y de ahí el desase δ relativo a Ea. El símbolo δ suele calcularse en graos eléctricos y es positivo y negativo para un generaor para un motor síncrono (EQD es también una tensión e Xqu ficticios). genera tensión e Xu, por unia. El campo actual (usualmente en amperios o en ocasiones por unia) necesaria para i nucir una tensión Eguía sobre la línea e separación e aire. (Véase la figura 5.4) tensió e reactancia e Potier, Xp e secuencia positiva por unia e resistencia. Generalmente esto se supone que es igual a la ra, la resistencia el estator por fase (véase 10.7). IFG 1.0 por unia e campo corresponiente a 1,0 amperios por unia e Ea sobr e la línea e separación. 5.3.3 Análisis e iagrama Phasor polos salientes e máquinas, el campo e excitación e corriente e inucio especificao e tensión, corriente y factor e potencia porá calcularse utilizano uno e los iagramas e phasor fig ura 5.3. Los siguientes proceimientos se utilizan para máquinas e polos saliente s para generaores para motores NOTA - Para el generaor e la notación el signo "+" ebe ser utilizao cuano un signo "±" es encontrao; por el contrario el signo "-" ebe utilizarse para motore s). Los siguientes pasos son inicaos para la eterminación e la magnitu y fase e E el ángulo φ es ositiva cuando me GU y luego de la IFU. El actor de otencia . En la siguiente exresión, un genera dor es una notación lleva ea, y negativo cuando Ia rezagos Ea asumido. Para la notación de automovilismo, los signos más convertirse en signos men os, y un signo negativo, a continuación se cambia a un signo más. a) tan-Δ = 1 Ia ⋅ ⋅ Ra sinφ + Ia ⋅ ⋅ Xqu cosφ -------------------------------------------------------------------------------Ea + Ia ⋅ ⋅ Ra cosφ - Ia ⋅ ⋅ Xqu sinφ (5-3) b) Id = Ia ecado( ) δ φ - ⁄ δ - 90 (5-4) 52 Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos IEEE
IEEE GUIDE: Proceimiento e prueba para máquinas síncronas IEEE St 115-1995 Figura 5.3-Phasor iagramas para el cálculo e la tensión generaa insaturaos Eguía p ara las máquinas e polos salientes IEEE Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos 53
IEEE St 115-1995 IEEE GUIDE: PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA DE SYNCHRONOUS Las máquinas I (5-5) p = Ia cos( )δ δ φ nota -los ángulos de Id y IQ son mostrados en relación con hasor Ea ara un modo de generación. El generador se muestra notación ara las siguientes ecuaciones: hasor c) EGU = Ea + + + Ia ⋅ Ra jIq ⋅ Xqu jId ⋅ Xdu (5-6)
d) determinar IFU localizando Eguía sobre la línea de searación de aire (igura 5.4 e s ilustrativo). e) calcular la tensión osterior de EP. E = Ea + + Ia ⋅ Ra jIa ⋅ x (5-7) ara el motor notación, todos los signos más en las ecuaciones 5-6 y 5-7 se conviert en en signos menos. ) Buscar el incremento de saturación, IFS, la dierencia entre el valor actual de l camo requerido ara inducir la EP sobre la línea de searación de aire, y que el valor de la corriente de camo corresondiente al PE sobre la curva de saturación de circuito abierto (véase la igura 5.4). g) Si el total de corriente de camo, incluyendo los eectos de saturación, es igu al a la IFU + IFS. Un ejemlo numérico es el que igura en el anexo 5B. 5.3.4 Análisis de diagrama Phasor-Máquinas con rotor cilíndrico El rocedimiento es más sencillo desde Xqu = Xdu. Notación del generador se suone d e nuevo. a) calcular la tensión generada insaturados EGU = Ea + + Ia ⋅ ⋅ Xdu Ra jIa (5-8) b) Encontrar IFU de Eguía desde la línea de searac ión de aire de la curva de saturación de circuito abierto. c) calcular la tensión de reactancia de Potier E = Ea + + Ia ⋅ Ra jIaX (5-9) d) encontrar la corriente de camo incremental, IF S ara tener en cuenta la saturación (véase la igura 5.4). e) calcular el camo en general, que, tal como se describe en 5.3.3, es igual al total de la suma de la iu y IFS. 54 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Figura 5.4 tíica de circuito abierto de la curva de saturación de 2400 kVA Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 55 IEEE
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas 5.3.5 excitación gráica cálculos utilizando la reactancia de Potier y sin máquina romi nencia en esta subcláusula de excitación se carga rimero, calculado a artir de los datos de rueba utilizando Potier reactancia. Este método consiste en la determinación de la tensión, E, La esalda de Potier reactancia como se muestra en la ecuación 5-10 y la igura 5.5 donde se encuentra la terminal eseciicado es el voltaje de corriente de inducido es eciicada es la resistencia de secuencia ositiva (véase 10.7) Ea Ia R1 XP es la reactancia de Potier Los valores ueden ser establecidos a escala, desidiendo a IaR1 a la derecha a ra un generador y a la izquierda ara un motor, y desidiendo a IaX verticalmen te hacia arriba como se muestra en la igura. Para una máquina excitado, φ, el ángulo del actor de otencia, es ositiva y dibujadas or encima de la horizontal. De un emocionado máquina, φ es negativo y dibujado or debajo de la horizontal. Para es te análisis, la corriente del inducido y están en tensión or unidad, mientras que la corriente de camo es en amerios o or unidad. E también uede calcularse a artir de la siguiente ecuación:
E = ( ) E 2 acosφ ± IaR1 + .u. ( ) E 2 asinφ + IaX (5-10) donde es la reactancia de Potier, or unidad es la armadura eseciicada la tensión del terminal, or unidad eseciicada es la corriente de inducido, or unidad es la resistencia de secuencia ositiva, or unidad. R Ea X Ia R1 φ una uede ser utilizado si no se disone de datos R1. es el actor de otencia, ángulo ositivo ara sobreexcitado, negativo ara el un cionamiento bajo excitados or oeración. IaR1 es el ositivo y negativo ara un generador ara un motor NOTA -la convención de signos ara φ, el ángulo del actor de otencia, como los utili zados en las ecuaciones 5-10 y 5-11 es ouesta a la que se utiliza en el análisis del diagrama hasor 5.3.3. El uso en 5.3.3 es común hoy en día en la estabilidad y l a excitación análisis de máquinas síncronas. 5.3.5 se ha reetido literalmente del IEEE Std 115-1983 y se conserva ara los ines de la continuidad. Por imlicación, la r eerencia hasor ara determinar el signo de φ es Ia, la corriente del inducido. La carga actual del camo ara una determinada corriente de inducido, actor de otencia, voltaje y uede obtenerse como se muestra en las iguras 5.6 y 5.7. Lo s valores deben ser establecidos a escala conveniente con el ángulo del actor de otencia a la derecha de la vertical de un sobreexcitado la máquina o a la izquier da de la vertical de un emocionado de la máquina, tal como se ilustra. El ángulo eléct rico entre IFG e IFL corresonde a la otencia, δ, ángulo e la máquina. Esto se basa en la suposición e que Xqu = Xu. Las figuras 5.6 y 5.7 a continuación se muestran para el generaor e la operación. Los iagramas para la operación el motor sería imágenes espejo e los que se muestran a continuación, y con un ángulo eléctrico negativo, δ, entre IFG e IFL. 56 Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos IEEE
IEEE GUIDE: Proceimiento e prueba para máquinas síncronas IEEE St 115-1995 Figura 5.5-Diagrama e tensión e reactancia e Potier generaor síncrono Ver nota en 5,35 con respecto a la Convención atípico para el signo e φ, el ángulo del actor de otencia. Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 57
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas Figura 5.6 Determinación de la carga actual del camo sobreexcitado uncionamiento motor o generador del valor de IFL (la carga actual del camo) también uede determinarse mediante l a siguiente ecuación: IFL IFS = + ( ) IFG + IFSI ⋅ sinφ 2 + ( ) I 2 FSIcosφ (5-11), donde φ es el ángulo del ac tor de otencia, ositivo ara el sobreexcitado y negativo ara el uncionamient o bajo oeración, excitada con corriente de inducido como reerencia hasor. IFG es el camo actual ara el entrehierro en la línea eseciicada terminal induc ido tensión (véase 4.2.5 y igura 5.1 igura 5.4) o IFSI es la corriente de camo co rresondiente a la corriente de inducido eseciicado en la curva de saturación de cortocircuito (véase 4.2.7) IFS es la dierencia entre la corriente de camo sobr e la curva de saturación de circuito abierto y la corriente de camo sobre la línea de searación de aire, tanto ara el voltaje EP (véase la igura 5.5) Todos los valores de camo debe ser actual en amerios, o en or unidad sobre cu
alquier base adecuada. 58 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Figura 5.7 Determinación de la carga actual del camo bajo uncionamiento excitado (motor o generador) 5.4 la excitación de los métodos de cálculo utilizados en la estabilidad los rogramas de ordenador hay muchos métodos disonibles ara el cálculo de la carga (o excitación .u. corrient e de camo) en la estabilidad de rogramas de ordenador. Dos será discutido brevemente en esta norma; también se tratan con más detalle en la s ección 5 (incluyendo los anexos 5b y 5C) de IEEE Std 1110-1991. Inherente en todo aso a aso los cálculos de estabilidad en el dominio del tiemo es el requisito ara simular cambios en el sistema de excitación debido a la acción de estabilizador y regulador de voltaje. Los cambios en el camo de lujo de vínc ulos, así como el cuero del rotor y del estator lux vínculos, se contabilizan, com o son los cambios en la corriente de camo y el estator y rotor de la máquina cuer o corrientes. Todas estas son utilizadas en el cálculo de la máquina ares eléctrica (te), como muestra la ecuación Te = ψd ⋅ ψ iq - q ⋅ id (5-12) Todas las cantidades en la ecuación 5-12 se supone están en por unidad. Los símbolos ψd ψq son el eje directo en cuadratura los componentes del eje del inducido fluxvínculos. Véase el anexo 4A del IEEE Std 1110-1991 para más discusión de pares eléctricos máquinas sincrónicas. Los conceptos de dos ejes de R. H. Park prevalece en la maoría de los análisis de e stabilidad actual. Establecer la ampliamente aceptada eje directo eje en cuadr atura conceptos es, en la actualidad, se considera básica para la estabilidad método s de dominio de tiempo. En el primero de los dos métodos considera típico, las ecuaciones que describen el f lujo de máquinas sincrónicas del varillaje de cambios se deriva de un conjunto dado de tiempo constantes reactances. Característicamente, en este enfoque, un modelo de segundo orden es considerado tanto en el directo ejes de cuadratura. Por l o tanto, transitorios el flujo subtransient vinculación actual se registran ca mbios de una etapa a la siguiente. La excitación de campo (en términos de Xadu · Ifd) se calcula en cada etapa, y se compara con un sistema de regulación de voltaje de excitación. Esto se hace para obtener el cambio en el campo del eje directo flux vín culos de un paso al siguiente. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 59
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas la figura 5.8 muestra el proceso de cálculo de excitación de carga. De esta cifra, la e cuación básica para el campo de excitación es, por unidad EI = = Xadu ⋅ Ifd E'q + ( ) Xdu - X'D jId (5-13) Un circuito abierto de la curva de saturación se utiliza para determinar la función de incremento de saturación. En este caso, la tensión E'q (en lugar de Ep o el) se utiliza para calcular un incremento ∆Xadu · IFD. Esta es la diferencia entre el valor de excitación de campo de la línea de separación de aire y otro valor de la curva del circuito abierto, todos a una tensión E'q. (Consulte la figura 5.8 a continuación y el anexo 5B del IEEE td 1110-1991 para más detalles.) ∆X adu · Ifd se agrega al E1 para dar un total de excitación. Excitación del campo del E1 por unidad se basa en el sistema no recíprocas. Figura 5.8-diagrama Phasor para calcular Xadu · Ifd (=El)
Figura 5.9-diagrama Phasor para calcular Xads · ifd en el segundo enfoque, descrito en el anexo 5C del IEEE td 1110-1991, todas las máquinas sincrónicas acoplos inductivos están relacionados con las correspondientes c orrientes del estator y del rotor. Esta relación se basa, por tanto directos como ejes de cuadratura, en el conocimiento de un determinado modelo de estabilidad d e redes para cada uno de los ejes d y q. Este modelo de las redes están compuestas de inductances y resistencias (véanse las secciones 2 y 6 del IEEE td 1110-1991) . Rotor y estator corrientes para cada eje se calcula, junto con vínculos de fund ente adecuado, para dar el mismo par la ecuación (véase la ecuación 5-12) que se usan en el 60 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 primer método. Modelos de tercer orden, correspondiente a transitorios, subtransie nt y sub-subtransient regímenes, son fácilmente representaron al utilizar este método. La excitación del campo del cálculo se basa en el diagrama phasor se muestra en la f igura 5.9. Así Xads ⋅ ifd = eq + Xds ⋅ jId (5-14) corriente de campo ifd en por unidad se calcula directamente y se basa en el sis tema recíproco B25. Igual Xads Xadu dividido por el factor de saturación (Kd = Xads Xds + xl). Un factor similar Kq pueden calcularse para la cuadratura del eje, ut ilizando un eje P- curva de saturación (si está disponible). Véase el anexo 5C del IEE E td 1110-1991 para más detalle, incluyendo la derivación de un eje q curva a parti r de mediciones de condiciones de terminal de la máquina y sus ángulos internos δ. K , la se obtiene a partir e puntos sobre el air-gap (AGL) Línea o circuito abi erto e la curva e saturación (OCC) corresponiente a El voltaje etrás XL. Luego Ifocc K = ------------- Ifagl (5-15) , utilizano un eje "q" la línea e separación e aire y un erivao el eje q curva , como un proceimiento similar puee utilizarse para calcular Kq escrita también en el anexo 5C el IEEE St 1110-1991. Figura 5.10-Cálculo e funciones e saturación para ajustes e ecuaciones 5-13 y 5-1 4 Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos 61 IEEE
IEEE St 115-1995 IEEE GUIDE: Proceimientos e prueba para máquinas síncronas 5.5 5.5.1 Definición e regulación e tensión para la efinición e una regulación e tensión, consulte IEEE St 100-1992. 5.5.2 Reglamento espués e la corriente e campo especificao en la corriente e inucio, factor e potencia y la tensión nominal ha sio obtenio por uno e los métoos en 5.3 o 5. 4, la regulación e voltaje p.u. puee obtenerse meiante la siguiente ecuación: Regulación = p.u. Ea - OAE --------------------- Eao (5-16) one es la tensión e circuito abierto en la curva e saturación corresponiente a la car ga e la prueba e campo es la corriente nominal tensión terminal Ea Ea y Eaoshoul Eao en términos coherentes. Anexo 5A (informativo) consieración y iscusión e reactancia e fuga y la reactancia e Potier
5.A.1 Introucción subcláusula 5.2.2 señaló que teóricamente, la reactancia e Potier y la reactancia e fu ga son uno y lo mismo. Sin embargo, en la práctica esto rara vez sucee. Saturación e locales el acero e las ranuras, conuctos e ventilación, y otras irregulariaes an lugar a valore s iferentes para la fuga y Potier reactances. Si uno tiene fugas o reactancia e Potier, pero no ambos, uno calcula el campo e excitación-actual utilizano la r eactancia en mano, como se escribe en 5.3.3 o 5.3.4. El problema surge cuano u no tiene tanto la fuga y Potier reactances isponible. Reactancia e Potier, ha sio escrita como una ficticia (o no constante) e la reactancia. Esto es porque una parte e él puee ser calculao, pero su valor se v io seriamente afectaa por los cambios en la saturación magnética, así como por cambio s en la forma e flujo e la máquina. Uno e los moos en que se ha probao (véase 5 .2.2) es muy sencillo. Sin embargo, la reactancia e Potier triángulos en que se b asa la prueba estánar están sujetas a iversas interpretaciones, que epenen e la tensión e inucio en el que se realiza la prueba. La extensión o traucción el trián gulo Potier ese cero e tensión e inucio a un valor normal (o 1,0 p.u.) valor a la reactancia e Potier comúnmente citao, y que está en un campo actual corresp oniente a un generaor (o motor) factor e potencia cero sobreexcitao, con nom inal (1,0 p.u.) corriente e inucio. Referencia [A1] por Beckwith escribe cómo la variación e la reactancia e Potier p ueen ser gráficamente (meio o calculao) cuano la tensión e inucio está por enc ima o por ebajo e 1,0 p.u. Aemás, si la corriente e inucio, y el campo corre sponiente (en curso) son menos e lo normal, esto también puee ser tomao en cue nta al meir Xp. Así, el estao e carga e la máquina tiene un eciio efecto sobr e el valor real e Xp. Referencia [A2] por Crary y marzo analiza la relación empírica entre Potier reactanc ia reactancia e fuga y la armaura. Está emostrao que la reactancia e Potier isminuye y los enfoques e la reactancia e fuga inucio en valor cuano la ten sión e inucio en cero (factor e potencia sobreexcitao) se eleva por encima e lo normal. Rangos e hasta 1,25 p.u. son escogios para mostrar este efecto e Xp acercánose al valor calculao e la reactancia e fuga (XL). 62 Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos IEEE
IEEE GUIDE: Proceimiento e prueba para máquinas síncronas IEEE St 115-1995 [A2] es e señalar también que la reactancia e Potier e turbogeneraores no varía ta nto como que hyrogenerators para las coniciones escritas anteriormente. Otra conclusión el estuio es que el cálculo e la reactancia e fuga inucio ha emost rao que es relativamente inepeniente e la saturación, ya que gran parte e la fuga e bobinao inucio flujo está en el aire. Referencia [A3] por Kilgore amplía y confirma la fuga e cálculos e flujo inucio e referencia [A2]. En resumen, [A2] recomiena que el uso e reactancia e fuga, citao por los is eñaores e máquinas, a resultaos más coherentes a la hora e calcular el campo e e xcitación ¿el uso e Potier reactancia. En los últimos años, el uso generalizao e la computaora igital programas e esta bilia ha requerio un enfoque alternativo y preferible para calcular los requi sitos e excitación. El enfoque general e tales estuios e estabilia ha e rep resentar a la máquina (especialmente generaores síncronos) meiante el uso e parqu e e DIRECTA (D) y (q) el eje en cuaratura e ecuaciones. Cuano utiliza volta je E forma e que para e l etrás e la fuga e la reactancia XL, el cálculo e El (en lugar e EP) se realiz a en una similar se obtiene iviieno la excitación p.u. en el circuito abierto e la curva e saturación en tensión el p. un factor K , por la excitación en el p.u. tensión en la línea e separación e aire. K (siempre ig ual o mayor que la unia) se ivie en Xau.
Parque el os-eje ecuaciones para varillaje e flujo representación e ambos el e stator y el campo tiene varias variaciones e la máquina inuctances y corrientes. Dos e los métoos se escriben generalmente en IEEE St 1110-1991, Capítulo 5, y e specíficamente en los anexos 5b y 5C e este ocumento. Bibliografía 5.B.1 el Anexo 5A [A1] Beckwith, Sterling. "Aproximación Potier reactancia", transacciones e la AIE E, vol. 56, págs. 813-818, e julio e 1937. [A2] Kilgore, L. A. "Cálculo e constantes e la máquina sincrónica", transacciones e la AIEE, vol. 50, pp. 1201-1213, en iciembre e 1931. [A3] Marzo, L. A. y Crary, S. B. "Principiante reactancia e fuga e máquinas síncro nas", transacciones e la AIEE, vol. 54, págs. 378-381, abril e 1935. Anexo 5B (informativo) Ejemplo e cálculo por unia e corriente e campo (SI) Generaor MVA = 0.900.435 + j = S Generaor e salia constante: E Estao consta ntes: R X Ia a = 1.10 por unia = 0.909/-25.8; φ = -25.8° (or unidad) X = 0,0107; = 0,136; X du = 0.906 qu = 0.546 a) Cálculo del ángulo interior δ (véase la ecuación 5-3), o alternativamente: EQD = Ea + Ia · Ra + jIa · Xqu = 1.3246 0.4423 1.3965 + j = /18,47° δ = 18,47° [véase tambi la figura 5.3(a)]. Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos IEEE 63
IEEE St 115-1995 IEEE GUIDE: Proceimientos e prueba para máquinas síncronas b) I = 0.909 18,47 pecao /18,47 ° ( ) - ( ) -25,8° °- (véase la ecuación 5-4) 90° = 0.6345/-77.53° Iq = 0.909 18,47 cos /18,47 ° ( ) - ( ) -25,8° ° (véase la ecuación 5-5) = 0.6909 /18,47° c) EGU = Ea + + + Ia ⋅ Ra jI ⋅ Xu jIq ⋅ Xqu = 1.5414 0.5150 1.6252 j + = /18,47° ) I = 1,167 por unia e 0.423 notas: GU = 1,625 a 1,625 = Eguía sobre la línea e separación e aire (véase la figura 5.4) e) Ep = Ea + Ia · Ra + jIa · Xp = 1.1675 + j = 1.1675 0.0807 /5,26°F) para Ep = 1,167 so bre la línea de separación de aire, y en circuito abierto sat. Curva IF = 1,59 - g) i = IFU + IF = 1.625 + 0.423 = 2.048 p.u. 1 - descuidar la resistencia EQD /δ = 1.3898 /18.75° EP = 1 ° 2 - Para las máquinas mayores e 500 a 1000 kW, Ra tiene a caer en el rango e 0. 002 a 0.003 p.u. p.u. 6. 6.1 Pruebas e temperatura Temperatura General exámenes son realizaos para eterminar el aumento e la tempe ratura e ciertas partes e la máquina por encima e una temperatura e referencia cuano se ejecuta bajo una conición e carga especificaa. Esta temperatura e r eferencia ha sio ampliamente conocia como la temperatura ambiente (o temperatu ra ambiente interior). Tales temperaturas e referencia epene e la manera en que la máquina se ha enfriao. La práctica internacional sugiere que el término e la temperatura el refrigerante es una forma aceptable e escribir esta conición e referencia, y este término se utilizará más aelante, one sea aplicable. 6.2 Métoos e
temperatura e carga pruebas pueen hacerse con la máquina funcionano en cualquie r una e las muchas coniciones e carga. La información, que normalmente se requi ere, es el aumento e la temperatura e una máquina en uno o más valores e carga es pecificao. Dese la carga en una conición e carga eseao no siempre es posible o práctico, varios otros métoos e carga puee ser utilizao para la obtención e a tos, que puee ser utilizao para eterminar el aumento e la temperatura e la máquina para la carga eseaa. Los siguientes cuatro son los métoos más comúnmente util izaos para la prueba e temperatura. 6.2.1 Métoo 1. Carga convencional el métoo preferio para hacer una prueba e temperatura es mantener las conicion es especificaas e corriente e inucio, potencia, voltaje y frecuencia hasta que la máquina llegue a temperatura constante, tomano lecturas caa meia hora más o menos. Si la máquina está equipaa con un regulaor e voltaje o e otros, ebe qu ear inoperativo urante esta prueba e manera que la corriente e campo será cons tante. 64 Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos IEEE
IEEE GUIDE: Proceimiento e prueba para máquinas síncronas IEEE St 115-1995 Aunque este métoo es el más sencillo, la experiencia ha emostrao que es ifícil a v eces mantener la máquina terminal tensiones cercanas a valores nominales. Proceim ientos e prueba e la utilia e algunos han tratao e superar este problema por conspirar por unia (MVA)2 en lugar e la armaura por unia (UN)2 contra la subia e temperatura, sieno este último el que se muestra en la figura 6.1. U so e por unia (MVA)2 tiene algunas limitaciones en el iseño e las máquinas, por que algunos pueen tener tensión esigual o relacionaas con périas relacionaas c on el actual. Las siguientes recomenaciones para llevar a cabo el métoo 1 prueba s se resumen en las siguientes: a) mantener, en la meia e lo posible, la tensión el terminal e la máquina entr o e ±2% nominal urante los ensayos con los atos trazaos como en la figura 6.1. b) realizar una serie e pruebas en iferentes niveles e tensión nominal cercano, e interpolar los resultaos, utilizano, por ejemplo, métoos e regresión lineal. Los atos trazaos como en la figura 6.1. Nota: la figura 6.2 muestra un gráfico e la subia e temperatura contra périas e campo. Parcelas similares e armaura y e périas e carga peria puee efect uarse como se inica en el punto 4.2. Estas no son parte el métoo 1. 6.2.2 Métoo 2. Comentarios Síncrono Síncrono cuano una máquina similar a la que se someta a la prueba isponible, un co nsierable ahorro e energía son el resultao e este métoo e carga. También permite a plena carga nominal e ensayo e máquinas muy superiores a la capacia e sumi nistro e energía isponible. Las os máquinas están acoplaos y conectao eléctricamente para que uno actúa como un m otor y el otro como un generaor. La salia el generaor se alimenta eléctricamen te para alimentar al motor. Cualquiera e estas máquinas puee ser la prueba e la máquina. Las périas e las os máquinas son suministraos por una tercera máquina (un motor), que eriva su poer e una fuente isponible, como la compañía eléctrica loca l. La tercera máquina suministra energía a las otras os máquinas mecánicamente a través e un acoplamiento aecuao, el engranaje o la isposición e la correa. Un métoo al ternativo e suministro e périas es para utilizar una fuente e alimentación eléctr ica en el lugar e la tercera máquina (un motor). El voltaje y la frecuencia e la fuente e alimentación eléctrica eben coinciir con los e las máquinas e prueba y e meios aecuaos para alcanzar la velocia e funcionamiento ebe ser emplea a para evitar años mecánicos o eléctricos transitorios. Este métoo e carga requiere que os máquinas síncronas similares acoplarse e tal ma nera que sus rotores son esplazaas físicamente en una irección angular o e rotac ión por su ángulo e carga combinaa (ver 10.8.2). En la siguiente iscusión, el término se refiere al nominal e la máquina urante la prueba. Los rotores se accionan ac
oplaa a la velocia nominal. Circuitos e inucio e las máquinas similares están ataos en la secuencia e fases (véase 3.7) corresponiente a su sentio e rotac ión y a la polaria e los campos el rotor. La barra puee ser suministraa con un isyuntor aecuao e instrumentao con wattmeters, voltímetros y amperímetros. Fr ecuencia o velocia eberá también meirse. Ambos circuitos e campo el rotor están instrumentaos con voltímetros y amperímetros y conectaos a fuentes e alimentación c ajustables por separao. Toos los emás instrumentos eléctricos es opcional. Con el lazo cerrao, la corriente e campo e una máquina se incrementa, mientras que la otra se reuce hasta que la corriente especificaa en tensión nominal apare ce en el empate. Junto con las máquinas funcionano a la tensión nominal y la frecue ncia especificaa, la potencia aparente (kVA) es así intercambiaos entre las os máquinas en el factor e potencia eseao. La veraera y la potencia reactiva int ercambiaos entre las os máquinas e prueba es una función e esplazamiento angula r entre los os rotores, eterminao por el conjunto e acoplamiento, y por los niveles e excitación aplicaa a los evanaos e campo e las os máquinas. 6.2.3 Métoo 3. Factor e potencia cero Este métoo consiste en operar la máquina sin carga como un conensaor síncrono, mant enieno las coniciones aecuaas e corriente e inucio, el voltaje y la frec uencia hasta que la máquina llegue a temperatura constante. Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos IEEE 65
IEEE St 115-1995 IEEE GUIDE: Proceimientos e prueba para máquinas síncronas 6.2.3.1 factor e potencia inferior a 0.9 ese la tensión e reactancia e Potier, Ep, en factor e potencia cero, sobreexc itao, es mayor e lo que se está hacieno en los factores e mayor potencia para el mismo terminal e voltaje y corriente e inucio, la tensión el terminal e p rueba ebería reucirse a un valor que se trauce en una tensión e reactancia e Po tier (esta tensión puee calcularse meiante la ecuación 5-10, utilizano un valor m eio o calculao e reactancia), que es la misma que la tensión e reactancia e Potier en coniciones e carga nominal. Esta tensión también puee calcularse meiante la ecuación 5-7 usano IaXp eterminao e 5.2.2 o 5.2.3, utilizano así un valor meio o calculao e Potier reactancia Xp. La temperatura aumenta la armaura resultante será prácticamente el mismo que s i la máquina había sio cargao en coniciones especificaas. Una curva típica se mues tra en la figura 6.1. A veces es práctico utilizar una fuente e alimentación e vol taje variable para las pruebas e las máquinas granes e esta manera. Consulte 6. 2.3.2 si la tensión e inucio puee ser ajustao e acuero con el punto 6.2.3.1 . Figura 6.1 típica e la parcela e aumento e la temperatura el bobinao inucio vs. corriente e inucio cuarao el evanao e campo périas ifieren consierablemente e las e las coniciones e funcionamiento normales y las subias e temperatura observaos en el campo ebería ser corregia para corresponer a la corriente el campo especificao. Dos ecuaciones se han utilizao para realizar esta corrección. Aparecen a continuación como las ecuaciones 6-5 y 6-8. Hay elementos e aproximación en ambas ecuaciones. Como se ve en la figura 6.2, el aumento e la temperatura el bobinao e campo por encima e la temperatura el meio refrigerante ejano el ventilaor 2 es linealmente proporcionales a la I R périas en el evanao e campo, Ps. Est o incluye el efecto e la temperatura sobre la resistencia e campo, pero omite cualquier efectos inirectos que el estator, rotor-superficie, o fricciones pue en tener périas e temperatura el evanao e campo. Utilizano la nomenclatura que aparece espués e la ecuación 6-8 abajo, esta relación lineal puee ser expresa a como ∆ s + c s , = ( )β ∆ fan + c s , + PS (6-1) 66 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 donde β es la pendiente de la suida de temperatura, lo cual puede determinarse em píricamente: β ( )∆∆ + , c - ( ) fan c + ∆ , - ∆ffan = = --------------------------------------------------------------------------------------- P - P 0 (6-2), 6-1 y 6-2 ecuaciones pueden combinarse para formar: ∆ = ∆ fan + Ps-----P ( ) ∆ - ∆ fan (6-3) donde = Ps-----PT I 2 f s , Rs -----------Si , R (6-4) cuando los efec os de la resis encia son insignifican es, Rs = R y ∆ = ∆ fan + I 2 f s ,------- ( ) ∆ fan - ∆ i f , (6-5), de lo con rario, uno debe ener en cuen a el efec o de la empera ura sobre la resi s encia en la ecuación 3-1 como se encuen ra en el pun o 3.3.2. = Rs-----R k + + c a s , ∆ s ------------------------------- k + c + , ∆ (6-6) sus i ución sucesiva de la ecuación 6-6 para RS/RT en la ecuación 6-4 y, a con inuación, la ecuación 6-4 para PS/PT en la ecuación 6-3 rendimien os ∆ = ∆ fan I + 2 + + f s , k c s , ∆ s ------------------------------------- ( fan - ∆ i f , k + c + , ∆ (6-7), que ahora mues ra una dependencia de ∆ fan, uno s en el numerador de la segunda legisla ura. Median e la recopilación de érminos en ∆ s - ∆ ob iene la siguien e expres ión para el aumen o de la empera ura especificada como una función de la corrien e de campo especificado: ∆ = ∆ fan + I 2 k + + f s , c a s , ∆ fan ------- ( ) ∆ - ∆ I T fan ----------------------------------------------------------------------------f , k + c + , ∆ 2 - ( ) Si s , ⁄ Si , ( ) ∆ - ∆ fan (6-8) donde ∆ s es el aumen o de la empera ura (°C) corregido para corresponder a una cor rien e de campo si,s para una carga especificada k es la cons an e del devanado de campo ma erial (véase el apar ado 6.4.4.). El refrigeran e especificado de emp era ura (°C) para el campo especificado si ac ual,s es la empera ura de referencia (°C) ob enidos duran e la prueba de aumen o de la empera ura de medición ∆ es el aumen o de la empera ura (°C) para la prueba de corrien e de campo I es el aumen o de la empera ura (° F, C) a ravés del ven ilador (o ven ilador) es el campo de corrien e (amperios) en c ondiciones de prueba es el campo de corrien e (amperios) correspondien e a una c arga especificada es la corrien e de campo pérdidas en una carga especificada c c,s, ∆ ∆ fan si, ,s Si Ps p es el campo ac ual de las pérdidas en la carga de prueba IEEE Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados 67
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Figura 6.2 curva ípica del campo empera ura vs. campo 6.2.3.2 po encia mayor fac or de po encia De 0,9 para generadores y mo ores en los fac ores de po encia nominal superior a 0,9 (y especialmen e los arados a un fac or de po encia de unidad), puede ser poco prác ico para aplicar el fac or de po encia cero especificado en el mé odo corrien e d e inducido y la ensión correc a de rás de reac ancia de Po ier, Ep, al como se des cribe en el apar ado 6.2.3.1 del campo porque los lími es de calefacción. En ales c asos, la corrien e de inducido o la ensión del erminal debe ser reducida. La ele cción que debía reducirse depende de la magni ud rela iva del núcleo de cobre y pérdidas en la máquina en par icular. A menos que la carga se reduce a dar campo de corrien e nominal, la empera ura de campo debe corregirse, como se mues ra en la ecuación 6-8. Un aproximado de cor rección de empera ura inducido deben realizarse de acuerdo con las recomendacione s del fabrican e en cuan o a la con ribución de las diversas pérdidas a la empera u ra observada. Pruebas de empera ura realis as de grandes máquinas con largo iempo érmico cons a n es son posibles al ernando la sobre- y underexci a ion por cor os períodos de i empo, de al manera que la pérdida de los insumos de energía en la armadura y en el campo permanecerá cons an e duran e cada período de lec ura de empera ura (normalme n e 30 minu os). La aplicación exi osa de es e mé odo requiere que la pérdida curvas ( figura 4.2) para la prueba de la máquina puede de erminarse an es de las pruebas d e empera ura. Inducido debido a una sobrecorrien e underexci a ion (posiblemen e incluso nega ivo) y el campo de exci ación sobrecorrien e son seleccionadas de al manera que cumpla las siguien es condiciones: T2 T2 PA∆ R = ∑ ( ) PV + PI o ⋅ ∆A + ∑ ( ) PV + PI u ⋅ ⋅ ∆ ukW s (6-9) T1 T1 68 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 T2 T2 (6-10) PF∆ R = ∑ PFo ⋅ ∆A + ∑ UFP ⋅ ⋅⋅ ∆ u kW s 1 1, donde es el o al de pérdidas de inducido en la carga especificada, kW es el campo o al de las pérdidas en la carga especificada, kW es el in ervalo de iempo de prueba = (T2 - 1), s es el campo de pérdida duran e el overexci a ion, kW es el campo pérd ida duran e underexci a ion, kW es dependien e de la corrien e de inducido, pérdid as kW es la ensión de inducido dependien es pérdidas, kW es el iempo al inicio de la prueba, s es la hora a la finalización de la prueba, s es el in ervalo de iemp o para la prueba overexci a ion, s la corrien e de inducido máxima ob enible con la exci ación nega iva es menor que 1/ Xq p.u. y puede de erminarse de conformidad con 10.4.3 para la línea real de las c ondiciones de la ensión duran e la prueba. Los mejores resul ados se ob ienen cua ndo ∆ R ≥ 2 (∆A + ∆ u) y las empera uras son grabadas de forma con inua por ins rumen o s gráficos. En al caso, es posible que el promedio de las lec uras al as y bajas den ro de cada in ervalo. Si la pérdida de campo ecuación energé ica no puede ser comp le amen e sa isfecho, PA PF ∆ R PFo UFP PI PV T1
T2 ∆A ∆ u es el in ervalo de iempo para la prueba underexci a ion, s el calor run se con inuó en el campo nominal la condición después de es abilizado se h an alcanzado empera uras inducido y grabado. El campo es abilizado las lec uras de empera ura se ob iene en onces el calor duran e el prolongado período de ejec ución mien ras la máquina es á odavía calien e. Debido a su imperfec a simulación de la pérdida asas de disipación de energía, es e mé od o debe limi arse a la obligación permanen e de máquinas (véase 6.3.1). 6.2.4 Mé odo 4. Circui o abier o y cor ocircui o cargando es e mé odo cons a de las siguien es res separada de calor-ejecu ar pruebas de: a) la ensión especificada con los erminales con un circui o abier o b) especific ada con la corrien e de inducido en cor ocircui o las erminales c) cero para las máquinas convencionales de exci ación del inducido un aumen o de empera ur a se calcula como la suma de los aumen os de empera ura para la aper ura y el c or ocircui o en el circui o de pruebas, y corregida por la duplicación de calor de bido a la deriva. La exci ación de cero sin carga ejecu ar calor produzcan da os p ara la de erminación de la elevación de la empera ura debido a la deriva. Para máquinas con devanados inducido refrigerados por agua, la empera ura de la a rmadura puede ser ob enida direc amen e de cor a-circui o pruebas. El aislamien o de pared de ierra es suficien emen e gruesa y ransferencia de calor en los c onduc os de agua den ro de las barras de armadura, lo suficien emen e al a para que la empera ura del bobinado inducido el cobre es en gran par e insensible a las variaciones de empera ura fuera del bobinado. Por lo an o, la empera ura del bobinado de cobre inducido sólo depende de dc y ac las pérdidas en el cobre de i nducido, sobre el caudal del agua de refrigeración, líquido frío y su empera ura. O ro calor funcione sin carga de sobre ensión proporcionará precisión mejorada para el aumen o de la empera ura del campo. La aprobación del fabrican e deben ser ob en idos desde un nominal de corrien e de campo se ejecu an con un cor ocircui o o c ircui o abier o en la carga duran e períodos prolongados puede resul ar en daño indu cido. Es posible combinar el calor corre en uno median e la aplicación de los prin cipios señalados en el apar ado 6.2.3.2. La misma pérdida de energía si se aplican las ecuaciones de las variables con subíndice "o" se refiere a la exci ación de circui o abier o y aquellos con subíndice "u" se refiere a la cor a-circui o de exci ación. En la mayoría de los casos, el desempeño del devanado de campo duran e varios segun dos an es de cada cierre del inducido en cor ocircui o el con ac or es á recomenda do para limi ar la corrien e de inducido y ransi orios sub ransien a valores a cep ables. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados 69 IEEE
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas campo adecuado de los circui os de descarga debe ser u ilizado (véase la figura 6. 3). Tal precaución es necesaria ambién si hay un exceso de la ensión del erminal se espera an es de abrir el circui o del inducido. No a: Las pruebas in si u de los principales polos generadores de carga convenci onal (mé odo 1) indica que la empera ura sube son usu aliado mayor que las alzas encon rados por cálculo, como en el mé odo 4. Experiencia en el uso de ambos mé odos 1 y 4, sobre hydrogenera ors en los 50-370 MVA gama, demues ra que el mé odo 4 pued e dar aumen os de empera ura calculado que en ocasiones pueden ser an o como 7 °C inferiores a mé odo 1. El mé odo 1 es el mé odo preferido para realizar es as prueba s. Figura 6.3-circui o de devanado de campo 6.2.4. Mé odo 4, de circui o abier o y co r ocircui o cargando 6.3 La duración de la prueba 6.3.1 cargas con inuas pruebas de carga con inua debe ser con inuado has a que las empera uras de la máq
uina se han conver ido en cons an e den ro de ± 2 °C el aumen o de valor de res lec uras consecu ivas de media hora. Si la empera ura del agua no es cons an e, es posible que la prueba se ermina cuando el aumen o de la empera ura, basada en al menos res lec uras consecu ivas de media hora, no supere el máximo aumen o ob servado an eriormen e. Si la empera ura del agua duran e res lec uras cada med ia hora varía en más de 2 °C, la prueba debe ser con inuado. 6.3.2 calificaciones a cor o plazo para las cargas correspondien es a la calificación a cor o plazo de la máquina, las pruebas debe iniciarse desde las condiciones especificadas, y con inuó duran e el iempo especificado. 6.3.3 Cargas in ermi en es para cargas in ermi en es, el ciclo de carga especificado debe aplicarse y con i nuó has a que el aumen o de empera ura al final de la carga, causando mayor calef acción varía de menos de 2 °C duran e res ciclos consecu ivos. 70 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 6.4 Mé odos de medición de empera ura 6.4.1 General Los siguien es cua ro mé odos de de erminación de la empera ura de ermóme ro de resis encia: a) o b) de ermopares de ec or incorporado c) resis enc ia de bobinado d) de ec or de empera ura local a veces es convenien e u ilizar un mé odo como un cheque en o ro. 6.4.2 Mé odo 1 Es e mé odo es la de erminación de la empera ura con un ermóme ro de resis encia, o por los ermopares, con alguno de es os ins rumen os aplicados a la par e más cali en e de la máquina que es á accesible. 6.4.3 Mé odo 2. De ec or incorporado es e mé odo es la de erminación de la empera ura con ermopares o de ec ores de em pera ura de resis encia incorporado en la máquina de acuerdo con ANSI C50.10-1977 o NEMA MG1-1978. 6.4.4 Mé odo 3. La resis encia de es e mé odo es la de erminación de la empera ura comparando la resis encia del bobi nado a la empera ura que se de ermina con la resis encia a una empera ura cono cida. La empera ura del bobinado se calcula median e la siguien e ecuación: = b + R - b ----------------- ( ) R B + k b (6-11) donde C es la empera ura o al de liquidación cuando se midió, R ° es la resis encia medid o duran e la prueba, ohmios (ver 3.3.5) R rb es el valor de referencia de resis encia medido previamen e a empera ura con ocida, TB, ohmios (véase 3.3.3 y 3.3.4) se midió, °C b k es la empera ura del bobinado cuando el valor de referencia de la resis encia rb es 234.5 para el cobre puro, °C k es de 225 para el aluminio basado en un volumen del 62% de la conduc ividad del cobre puro, °C para valores de k para o ros Ma eriales, consul e al fabrican e. Para bobinados que cons a de una par e de cobre conec ados en serie con una porción de aluminio, equivalen e a un valor de la cons an e k, debería u ilizarse. k = (6-12) donde RO -------------------------- ROa ROc --------- +--------- ka kc o al calculado es la resis encia del bobinado a 0 °C (ohmios) se calcula la resis encia de la par e de aluminio del bobinado a 0 °C (ohmios) es la resis encia calc
ulada de la porción de cobre del bobinado a 0 °C (ohmios) es de 225 para el aluminio basado en un volumen del 62% de la conduc ividad del cobre puro IEEE Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados RO ROa ROc ka kc es 234.5 para el cobre puro, °C 71
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA PARA Máquinas síncronas desde un pequeño error en la medición del valor de referencia resis encia hará un erro r rela ivamen e grande en la de erminación de la empera ura, la resis encia del b obinado debe ser medido por un doble puen e u o ros medios de precisión equivalen e, y verificados por un segundo ins rumen o, si es posible. Precaución: La presencia de una ensión residual en el ámbi o de la máquina requiere que es a medición se hizo con la unidad parada. 6.4.5 Mé odo 4. De ec or de empera ura local La empera ura local de dis in as par es de una máquina puede de erminarse usando un de ec or de empera ura local. El elemen o de de ección se coloca en es recha p roximidad érmica en la par e donde la empera ura local se va a medir. Ejemplos de locales son de ec ores de empera ura sensor de infrarrojos, ermopa r, pequeña, y un ermóme ro de resis encia ermis or. Es os son frecuen emen e ins a ladas como par es permanen es de una máquina. Se u iliza para de erminar la emper a ura local de conduc ores de bobinado, core Laminaciones den ro de un paque e, y la empera ura del bobinado en re bobina lados. Dado que las empera uras medidas por los de ec ores de empera ura pueden difer ir sus ancialmen e de aquellos de erminados por el o ro mé odo, las empera uras an medido no debe in erpre arse en relación con las normas escri as en érminos de e s os o ros mé odos. 6.5 Preparación de la prueba 6.5.1 Ubicación de disposi ivos de medición de empera ura Local disposi ivos deben comprobarse para garan izar su correc o fun cionamien o y calibración adecuada an es de la ins alación. No aislada de disposi ivos como los ermopares será ins alado en ierra par es de la máquina o se u ilizan sólo en de- energizado se ejecu a con consignados para el p ersonal y los ins rumen os de pro ección. Los disposi ivos de medición de aislamien o o disposi ivos sin necesidad de conexiones físicas debería ser ins alada para evi ar influir en la empera ura que se mide y no debe comprome er la in egridad eléc rica de los apara os bajo prueba. 6.5.2 Máquinas cerradas las bobinas del inducido y núcleos de algunas máquinas cerradas pueden no ser fácilmen e accesible, y si las empera uras son ob enidas por el mé odo de ermóme ros, erm opares o ermóme ros de resis encia podría ser colocado en es as piezas y las deriva ciones rajo de los gabine es. Sin embargo, cuando es as máquinas ienen de ec ore s in egrados, es generalmen e innecesaria para de erminar las empera uras por e l mé odo del ermóme ro. 6.5.3 Ven ilación abier a la máquina cuando se prepara para una prueba de empera ura, una aper ura de ven ilación de l a máquina debe es ar pro egido de las corrien es de aire proceden es de las poleas , las correas adyacen es, y o ras máquinas, como la poca fiabilidad de los resul a dos se ob ienen cuando es o no se hace. Una ligera corrien e de aire puede causa r discrepancias en los resul ados de calen amien o. Por consiguien e, una pan al la adecuada debe u ilizarse para pro eger la máquina a prueba cuando sea necesario . El Gran cuidado debe ser u ilizado, sin embargo, al ver que la pan alla no in erfieren con la ven ilación normal de la máquina duran e la prueba. El cuidado debe
enerse para ver siempre que se deja espacio suficien e alrededor de la máquina ba jo ensayo para permi ir la libre circulación del aire. En condiciones normales, un a dis ancia de aproximadamen e 2 m (6 pies) es suficien e. 72 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 6.5.4 Precauciones Si las empera uras deben ser ob enidas por sensores infrarrojos, ermopares, e rmóme ros de resis encia, o de o ros disposi ivos de medición de empera ura eléc rico , siempre debe enerse cuidado para asegurar que es os elemen os y sus indicando los ins rumen os funcionan correc amen e. El cableado en re la de ección de eleme n os y el apara o debe ser ins alado de manera que no hay conexiones flojas. La máquina debe es ar parada el iempo suficien e an es del inicio de la prueba a fin de que odas las piezas es arán esencialmen e a la misma empera ura. Un conjun o comple o de lec uras deben omarse la empera ura eléc rica de disposi ivos, y es os deben ser comparados con las lec uras de la empera ura de las principales p iezas de me al de la máquina, al como se miden con varios ermóme ros de mercurio f iable o alcohol. Los disposi ivos eléc ricos deberían indicar las empera uras consi s en es en es recho acuerdo con el allo- ipo ermóme ros. Si exis en diferencias de empera ura apreciable, la comprobación debe realizarse conexiones flojas, camp os callejeros, y la posibilidad de que el equipo no ha alcanzado una empera ura uniforme. Puede ser necesario sus i uir u omi ir el disposi ivo defec uoso. Una comprobación en campo callejeros efec os producidos por la máquina puede ser hec ha comparando las lec uras de los disposi ivos eléc ricos se oman inmedia amen e an es y después de los bobinados es án ac ivados o desac ivados. El uso de cables co axiales o renzado es rechamen e la empera ura disposi ivos para minimizar los efec os de los campos de vagabundos. 6.6 De erminación de la empera ura del agua 6.6.1 General El aumen o de la empera ura suele ser la carac erís ica a ser de erminado en luga r de la empera ura o al. Por lo an o, es impor an e que la empera ura del re frigeran e real en el momen o de la prueba se es ablece con precisión. Además, la e mpera ura del agua no debe cambiar de forma apreciable duran e el ensayo (véase 6. 3.1). El mé odo de de erminación de la empera ura del agua depende del mé odo de refr igeración de la máquina. 6.6.2 Máquinas enfriado por aire circundan e de la empera ura del agua es la media de la empera ura del aire, mediciones efec uadas por varios ermóme ros colocados en re 1 m y 2 m (3 pies y 6 pies) de la máqui na bajo ensayo, la mi ad de la máquina en la zona de la que se ex rae el aire de r efrigeración. Deben es ar colocadas de forma que no se ven afec adas por la radiac ión de calor anormal, borradores y rápidas variaciones errá icas en la empera ura del aire circundan e. Es convenien e u ilizar azas de acei e (véase 6.6.7) para es a bilizar las lec uras del ermóme ro. Si la asa de variación de la empera ura del a ire excede los 2 °C por hora, es par icularmen e impor an e usar azas de acei e. Cuando una máquina es á abier o parcialmen e por debajo de la línea de suelo en un hoy o, la empera ura del ro or se refiere a una empera ura del aire, que es una me dia ponderada de la fosa y las empera uras de la habi ación, el peso de cada uno se basa en las proporciones rela ivas de la máquina en y por encima de la fosa. Pa r es del es a or que es án en el hoyo se refieren a la empera ura del aire in eri or en el foso. 6.6.3 El conduc o y el ubo de ven ilación de las máquinas de la empera ura del agua es la media ponderada de la empera ura del aire o gas m edido en la incorporación de la máquina. La ponderación de cada lec ura de empera ura es de erminado por la porción del o a l del flujo de aire o gas que se encuen ra a esa empera ura. Cuando un ven ilador de ven ilación impulsado por separado es á mon ado in egralmen
e con la r omada del ven Copyrigh
máquina y absorbe el aire de la habi ación, la empera ura del agua debe se como la media ponderada de la empera ura del aire medida en la en rada ilador. © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 73
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 6.6.4 Máquinas con un sis ema de refrigeración con recirculación de la empera ura del agua es la empera ura del agua in erna (que enfría las piezas de la máquina) dejando el in ercambiador de calor. Si más de un in ercambiador de ca lor, la empera ura del agua es la media ponderada de las empera uras del refri geran e in erno dejando los in ercambiadores de calor. El sis ema de ponderación d escri o en 6.6.3 debe ser u ilizado. La dis ribución del medio de refrigeración ex e rna debe ajus arse de forma que las empera uras del refrigeran e in erno dejand o cada in ercambiador de calor son aproximadamen e iguales. Cuando se mide la empera ura del agua in erna, los ermóme ros deben es ar ubicad os lejos de los in ercambiadores de calor para evi ar errores causados por la ra diación a la fresca las superficies del in ercambiador de calor. Un valor cons an e de la empera ura del agua in erna puede man enerse con rolando el caudal o a l del medio de refrigeración ex erna de los in ercambiadores de calor. Para evi ar la condensación de humedad, la empera ura del agua in erna normalmen e debería cel ebrarse en un valor igual o superior a la empera ura ex erior de la carcasa de la máquina. En algunos casos, el aumen o de la empera ura especificada por encima de la em pera ura del medio de enfriamien o ex erno. En ales casos, la empera ura del a gua es la media ponderada de la empera ura ex erna como medio de refrigeración en ra en los in ercambiadores de calor. La ponderación es proporcional a la fracción d el medio que en ra a cada empera ura. 6.6.5 Máquinas enfriado por o ros medios es as máquinas debe ser considerado individualmen e y los mé odos especiales que se u ilizan para de erminar la empera ura del refrigeran e o equivalen e debe ser especificado por el comprador o acordado an es de la prueba. 6.6.6 Prueba de empera ura de refrigeran e de referencia define el valor de la empera ura de referencia que se u ilizará para cada prueba es la m edia de los valores de la empera ura del refrigeran e duran e los res úl imos me dia hora de lec ura de esa prueba. 6.6.7 Termóme ro Termóme ros azas de acei e debe es ar inmerso en un líquido apropiado como acei e e n una aza de me al pesado si la empera ura del aire de refrigeración es á suje o a variaciones rápidas. Una forma convenien e para una aza de acei e cons a de un c ilindro me álico con un orificio perforado en ella axialmen e. Es e agujero se lle na con acei e y el ermóme ro se coloca en él con su bombilla bien sumergida. La res pues a del ermóme ro a diferen es asas de cambio de empera ura dependerá en gran par e de las carac erís icas de iempo érmico de la copa, que a su vez depende del amaño, ipo de ma erial, y la masa de la copa que con iene, y puede ser regulado por el ajus e de la can idad de acei e en el vaso. Cuan o mayor sea la máquina baj o prueba, la más grande debe ser el cilindro me álico empleado como una aza de acei e en la de erminación de la empera ura del aire de refrigeración. El amaño más pequeño de una aza de acei e empleado en cualquier caso debe consis ir de un cilindro d e me al de unos 2,5 cm (1 pulg.) de diáme ro y aproximadamen e 5 cm (2 pulg.) de a l o. 6.7 Lec uras de empera ura 6.7.1 General En las siguien es lec uras subclauses, se describen varios mé odos de medición de e mpera ura. Es os se u ilizan para medir la empera ura de los devanados, núcleo de l es a or, el agua fría en ran e, y el escape de agua calien e. Cada mé odo de medic ión es el más adecuado para de erminadas par es de una máquina. Así, en una prueba dada,
puede ser convenien e u ilizar los res mé odos para medir la empera ura en las dis in as par es de la máquina. 6.7.2 Mé odo de ermóme ro de empera ura omada por el mé odo del ermóme ro (véase 6.4.2) deben medirse en las sig uien es piezas o vías de flujo duran e las pruebas de empera ura y, si se especif ica, después de apagado: 74 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 ) un esquele o bobinas debe ser medido en al menos cua ro pun os b) inducido núcle o debería ser medido en al menos cua ro pun os c) Campo debe medirse después de para da (véase 6.8.2) d) del refrigeran e (véase 6.6) e) Aire liberado del bas idor o con duc os de descarga de aire, o descargada in erno de refrigeran e a la en rada de los refrigeradores de las máquinas con sis ema de enfriamien o de recirculación f) g) Bas idor de rodamien os (cuando par e de la máquina) los elemen os sensores de empera ura Debería es ar si uado para ob ener las empe ra uras más al as, excep o ingoing y descarga de aire, la empera ura del agua o d e o ros, para lo cual deberán colocarse para ob ener valores promedio. 6.7.3 Tempera uras mé odo de ec or in egrado de la armadura bobinado de máquinas equipadas con de ec ores in egrados debe de erminarse median e el mé odo del de ec or in eg rado (véase 6.4.3) duran e la prueba de empera ura. Debe reconocerse que en mucha s máquinas grandes, la discrepancia en re la empera ura medida por el de ec or in corporado y los mejores spo empera ura del bobinado, al como se definen en la norma IEEE S d 1-1986 puede ser significa ivo. Es a discrepancia es especialmen e grande en máquinas refrigeradas de hidrógeno, especialmen e aquellos que usan la presión de gas superior a 3,5 kPa (0.5 lb/in2) Gage. En máquinas con conduc or inducido refrigerado por devanados, la diferencia en re la empera ura del de ec or in egrado y empera ura del conduc or varía considerab lemen e, dependiendo de muchos fac ores de diseño. Para algunos ipos de cons rucc ión, el de ec or in egrado las mediciones es án en es recho acuerdo con la empera u ra del conduc or. Para o ros, los mé odos al erna ivos pueden ser preferibles. Las recomendaciones del fabrican e sobre la base de las mediciones de empera ura d el de ec or (véase 6.4.5) en máquinas pro o ipo indicar la preferencia de los mé odos de prueba y de correlacionar los resul ados con empera ura del conduc or. 6.7.4 Mé odo de resis encia para los campos de empera uras el devanado de campo debe ser de erminada por el mé odo de resis e ncia (ver 3.3 y 6.4.4) duran e la prueba de empera ura. Donde las máquinas ienen bobinas de campo accesible para los ermóme ros después del apagado, la empera ura omada por los ermóme ros proporcionan un eficaz con rol de la empera ura por e l mé odo de la resis encia. 6.7.5 Mé odo de resis encia a empera uras inducido del bobinado inducido puede ser de erminado por el mé odo de resis encia (ver 3.3 y 6.4.4) después del apagado. La resis encia debe ser medido a ravés de cualquiera de los dos erminales de línea para que un valor de referencia de la resis encia han sido medidos a una emper a ura conocida. La resis encia debe ser medido direc amen e en los erminales de la máquina. Si el neu ro no es á conec ado in ernamen e, los erminales de neu ro d e las res fases deben ser conec ados direc amen e si una conexión de Wye se va a u ilizar. - 6.7.6 Mé odo de resis encia para máquinas sin escobillas empera uras del campo gira orio conec ado direc amen e a un esquele o de exci a ción sin escobillas no puede con rolarse duran e el es de empera ura sin un ade cuado sopor e de ensayo o disposiciones de eleme ría. Resis encia de apagado pued e ser u ilizado para de erminar la empera ura si el momen o de raer el ro or a l res o no es excesiva (véase 6.4.4). Principios generales esbozados en 6.8 son se
guidas y la resis encia de cierre se ob iene a par ir de la parcela semilogari h mic de resis encia cambia las mediciones omadas a in ervalos de iempo regulare s después del apagado y ex rapolada para el in ervalo de iempo indicado para la c alificación de la máquina por la abla 6.1. La empera ura del campo exci ador sin e scobillas ambién es á de erminada normalmen e por el mé odo de la resis encia duran e la prueba de empera ura (ver 3.3 y 6.4.4). Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 75
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 6.8 empera uras Shu down 6.8.1 General la aplicación del mé odo del ermóme ro de las piezas gira orias, o el mé odo de la resi s encia de los devanados del inducido, requiere una rápida parada de la máquina al f inal de la prueba de empera ura. Un procedimien o cuidadosamen e planificada y un número adecuado de personas son necesarias para ob ener las lec uras lo suficie n emen e pron o para dar da os fiables. Cuando sea posible, las máquinas deben es ar parado den ro de un in ervalo de iempo como se indica en la abla siguien e: Tabla 6.1- iempos de cierre para máquinas Ra ing Tiempo (s) de 50 kVA y 51 kVA a menos de 30 200 kVA 90 201 kVA a 5000 kVA 120 superior a 5000 kVA no a a un suje o a acuerdo en re el fabrican e y el usuario dependiendo del mé odo de fre nado. Bajo es as condiciones, las correlaciones de empera uras observadas no son nece sarias. Si la lec ura de resis encia inicial puede hacerse den ro del in ervalo de iempo después del apagado en la abla, las empera uras deben ser corregidas d e conformidad con lo dispues o en 6.8.2, y ex rapolados a la hora del cierre. 6.8.2 Ubicación de los disposi ivos de medición de los ermóme ros deben ser colocados en los anillos de coleccionis a, pole consejos, am or isseur sinuoso, y los devanados de campo, en la medida en que es as piezas so n accesibles, an pron o como sea posible después de las piezas gira orias vienen a descansar. Puede ser inviable para de ener la máquina en un cor o espacio de iempo suficien e para ob ener lec uras de empera ura de cualquier valor desde el ermóme ro apli cado ras el apagado. En ales casos, es necesario recurrir a o ras lec uras com o sensibles a la empera ura, la pin ura o el uso del accesorio de prueba adecua do o eleme ría en combinación con ermopares o de ec ores de empera ura. Si las mediciones de la resis encia del inducido se ob iene después de una descone xión, deberían realizarse lo más rápidamen e posible. No debe hacerse ningún in en o para omar mediciones de resis encia has a que el ro or se ha de enido comple amen e. Cualquier apara o que es á conec ado a los erminales del inducido debe es ar des conec ado. Si la lec ura de resis encia inicial puede hacerse en el in ervalo de iempo ind icado para la calificación de la máquina en la abla 6.1, debe hacerse an pron o co mo sea posible y resis encia adicional las lec uras deben ser omadas a in erval os de aproximadamen e 60 segundos has a que las lec uras de la resis encia han c omenzado una decidió declinar desde sus valores máximos. Una curva de es as lec uras deben represen arse como una función de iempo y ex rapolada para el in ervalo de iempo indicado para la calificación de la máquina en la abla 6.1. Se recomienda u na parcela semilogari hmic donde la resis encia (o empera ura) cambio se razan en la escala logarí mica. El valor de resis encia (o empera ura) así ob enido se c onsidera como la resis encia (o empera ura) al apagar el equipo. Si sucesivas m ediciones mues ran el aumen o de la empera ura después de la parada, el mayor val or debe ser omada. En la primera lec ura no puede omarse en dos veces el in er valo de iempo dado por la abla, el iempo debería ser obje o de un acuerdo en re el fabrican e y el usuario.
En muchas pruebas, las empera uras son más precisos ob enidos de los ermóme ros en la máquina, desde los de ec ores in egrados, y de resis encias omadas mien ras l a máquina es á funcionando. 76 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 6.9 Aumen o de empera ura 6.9.1 Tes El aumen o de la empera ura correspondien e a lec uras de un de erminado dispos i ivo de medición de empera ura duran e una prueba de carga con inua se ob iene r es ando la prueba de referencia de empera ura de refrigeran e (véase 6.6.6) del p romedio de los úl imos res lec uras cada media hora de la empera ura máxima del di sposi ivo de lec ura. 6.9.2 Parada sube la empera ura correspondien e a las diversas lec uras en apagado se ob ien e res ando la prueba de referencia de empera ura de refrigeran e (véase 6.6.6) a par ir de las empera uras en el cierre, al como se definen en 6.8. 7. Las pruebas de par 7.1 General de las definiciones de las can idades en la abla 7.1, consul e IEEE S d 100-199 2. Tabla 7.1 Clasificación de diversas pruebas par can idades can idades síncrono asíncrono de ro or bloqueado par par pull pull-up desglose de par de par en par de ex racción a c ual del ro or bloqueado de erminados mé odos de prueba son proporcionados por par de ro or bloqueado (véase 7.2.2) y sofá-par (véase el apar ado 7.4). Los valores de odas las can idades sincrón ica puede ser ob enido a par ir de la curva de par-velocidad pruebas (véase el apa r ado 7.3); sin embargo, se necesi an o ros mé odos de prueba para de erminar las frecuencias de la palpi an e par los componen es presen es en cada velocidad. Una medición precisa de las frecuencias de los componen es par pulsan e es muy imp or an e, especialmen e para grandes mo ores síncronos de polos salien es. Es os pa res de aprie e pueden inci ar resonancias con los sis emas mecánicos conec ados pr ovocando oscilaciones de orsión excesiva. En el caso de que exis a suficien e amo r iguación en el sis ema, esas oscilaciones pueden crecer has a niveles que causan daños al eje, acoplamien os, o marchas de la ransmisión. Es habi ual para medir la corrien e del inducido y el campo inducido (corrien e o vol aje) duran e el par de pruebas. Mé odos específicos de es as mediciones son proporcionados como corresponde. Dado que la mayoría de las máquinas es án diseñadas para el campo cerrado de arranque, l os siguien es procedimien os es án escri os para dichas máquinas. Para máquinas diseñadas para arranque en campo abier o, el campo ensión debe ser medi do con un po encial ransformador y Vol íme ro de ac. En es e caso, el campo ensión debe razarse y corregida en la forma indicada para el campo ac ual. En muchos casos, es imposible llevar a cabo las pruebas de par a la ensión nomina l. Por lo an o, los procedimien os para proporcionar pruebas a ensión reducida. Los resul ados se ajus an a la ensión especificada, si es necesario. Debido a los diferen es efec os de sa uración presen e en diferen es vol ajes, pruebas en dos o preferiblemen e res vol ajes pueden ser necesarias para permi ir un ajus e ra zonablemen e exac os a la ensión especificada (véase 7.3.6). Al hacer es e ajus e, se hace uso de la separación, que es el par o al el par aplicado al ro or por el es a or. A cualquier velocidad, el en rehierro par es una función de la ensión y la frecuencia. El par de salida ne a es igual a la brecha de aire menos el par de fricción y fricciones par, si la máquina es á en funcionamien o. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 77
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 7.2-ro or bloqueado y par ac ual 7.2.1 General se oma es a prueba para de erminar la armadura corrien e absorbida por el mo or duran e el arranque, el par de ro or bloqueado desarrollado, y la consiguien e inducido la corrien e de campo. Puede ser omada con un freno de prony ajus ada para evi ar que el mo or gire, o una viga rígidamen e fijado al eje del mo or con su ex remo libre descansando sobre una escala para medir el par desarrollado. Un suminis ro de ensión al erna ajus ables de la frecuencia especificada es á conec a da al esquele o. El campo debe es ar cerrado a ravés de su resis encia inicial (s i el campo cerrado de arranque es u ilizado). En es a prueba, los circui os y el es a or amor isseur calor muy rápidamen e y la prueba deberá realizarse lo más rápidame n e posible. La prueba inicial debe ser hecha en la corrien e máxima que no causará calen amien o perjudicial duran e la prueba. Pruebas pos eriores deben ser hecha s a disminuir sucesivamen e las corrien es. Armadura de ensión, corrien e, po enc ia, par y campo de corrien e inducida se regis ran en cada pun o. Para de erminados ipos de máquinas, el par varía con el ángulo del ro or den ro de un a bobina del es a or pi ch. Para es as máquinas, es necesario realizar una serie d e pruebas preliminares en una cons an e ensión baja por cada una de las diversas posiciones del ro or. El ro or debe es ar si uado en la posición dando el par mínimo para las siguien es pruebas. 7.2.2 De erminación de la corrien e de ro or bloqueado cuando la máquina no iene los efec os de sa uración, la corrien e de ro or bloquead o varía direc amen e como la ensión y la po encia en el cuadrado de la ensión. Si se producen efec os de sa uración, la prueba debe ser omada a valores suficien es p ara razar una curva de corrien e vs. vol aje que pueden ser ex rapolados para d ar a la corrien e de la ensión especificada. La corrien e del inducido a razar e s el promedio de odas las fases. Los da os de las pruebas es án represen adas com o se mues ra en la figura 7.1. Figura 7.1 Carac erís icas de par mo or con ro or bloqueado 78 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 7.2.3 Mé odo 1. Por la escala y viga de orsión en la realización de es a prueba, es necesario que el haz de luz de forma perpendi cular a la dirección del movimien o de la escala. La ara de la viga de bloqueo de ben ser res ados de la escala de lec ura para ob ener la fuerza ne a. La longi u d del brazo de palanca desde el cen ro del eje del pun o de apoyo de la escala d ebe ser medido. El par mo or, TT, es el produc o de la fuerza ne a y la longi ud del brazo de palanca. El air-gap par en es e caso equivale a la par de salida m ecánica y por lo an o puede ser calculada usando las ecuaciones 7-1 y 7-2. Tg = ⁄ Tn p.u. (7-1) donde Tg es el en rehierro par en condiciones de prueba, p .u. en salida base T es F · l = par de salida mecánica del motor en condición de prueb a t F es la fuerza neta, N l es la longitud del brazo de palanca, m Tn es la base me cánica el par de salida del motor T P k ⋅ MN ------------------ ns (7-2) es la velocidad síncrona, r/min ns k es 9548 PMN es la potencia nominal del motor que se está probando, kW del entrehierro par está ajustada al par en condiciones especificadas de conformid ad con lo dispuesto en 7.2.5. 7.2.4 Método 2. El par de apriete de entrada eléctrica si los medios para medir el par no están disponibles, el rotor puede estar bloquea
do contra giros y el par calculado a partir de mediciones eléctricas. La p.u. airgap par se calcula como potencia de entrada al rotor en kilovatios dividido por la potencia nominal de salida se convierte en kilovatios. La entrada del rotor s e determina restando la pérdida de cortocircuito (véase el punto 4.2.8, 4.3.14, y 4. 4.4) en la corriente de prueba de la potencia de entrada de prueba. Para máquinas que tienen parte de bobinado de arranque, o máquinas de dos velocidade s, con los consiguientes polos bobinados, este método puede tener errores apreciab les debido a los armónicos, y el par de rotor bloqueado debe tomarse por escala y haz como se describe en 7.2.3. Par el entrehierro está ajustada a las condiciones especificadas con arreglo al pu nto 7.2.5. 7.2.5 Condiciones especificadas par a par de rotor bloqueado se define como el valor de la posición del rotor dando el p ar mínimo, con tensión nominal aplicado. El par de apriete determinado según los métodos 1 o 2 puede ser ajustado a un valor correspondiente a la tensión especificada por la siguiente ecuación: TLR = TG I 2 s---- p.u. (7-3) Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 79 IEEE
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas donde TLR es el rotor bloqueado par correspondiente a la tensión especificada, p.u . sobre base de producción Tg es el entrehierro par en condiciones de prueba, p.u. es la corriente de rotor bloqueado a tensión especificada (normalmente clasificado ) (obtenida en el punto 7.2.2) Es el valor de la corriente de rotor bloqueado desde la misma prueba utilizada para determinar la Tg, es y debe ser en términos coherentes. Este método de ajuste es más precisa que el ajuste proporcional al cuadrado de la te nsión cuando se producen efectos de saturación. 7.2.6 Determinación de la corriente de campo o tensión inducida por el campo cerrado de arranque, la corriente de campo inducido se obtiene para evaluar la idoneidad de la resistencia de arranque. (para arranque en campo abi erto, el campo voltaje inducido es obtenida para determinar el deber en el campo de aislamiento.) una aproximación razonable del campo inducido (corriente o voltaje) en determinado voltaje inducido se obtiene multiplicando el mayor valor de prueba por el cocie nte de la tensión de inducido especificado para la tensión de inducido correspondien te al mayor valor de prueba de campo de corriente inducida (o tensión). 7.3 Pruebas de par-velocidad 7.3.1 General cualquier uno de los siguientes métodos pueden utilizarse para determinar datos su ficientes para trazar una curva de par-velocidad de un motor. La selección del método dependerá del tamaño y las características de par-velocidad de la máquina y las instalaciones de pruebas. En todos los cuatro métodos, suficientes pun tos de prueba debe ser registrada para asegurar que la fiabilidad de las curvas, incluidas las irregularidades, puede dibujarse en las regiones de interés a parti r de los datos de prueba. Es importante que la frecuencia de la fuente de alimen tación se mantuvo durante toda la prueba al valor nominal del motor. Los métodos 1 y 4 requieren el mantenimiento de velocidad constante para cada lect ura. Por lo tanto, no pueden ser utilizados en regiones donde el par de la máquina aumenta con la velocidad aumentan más rápidamente que la del dispositivo de carga. A partir de los resultados de los siguientes exámenes, ajustado a la tensión especif icada, curvas de par por unidad, por unidad de corriente de inducido, inducido y campo de corriente en amperios debe trazarse vs. velocidad. Los valores ajustad os para cada punto de prueba debe ser mostrada en las curvas. Las curvas de par siempre debe aspirarse a través de cero a la velocidad nominal, descuidando la ren
uencia par cerca de la velocidad síncrona. 7.3.2 Método 1. Mide la salida de un generador de CC que ha tenido sus pérdidas determinado previamente, está acoplado o cinturones de seguridad para el motor que está siendo probado. El campo del mot or debe estar cerrado a través de su resistencia inicial normal (si el campo cerra do de arranque es utilizado). Un suministro de tensión alterna ajustables de la fr ecuencia especificada está conectado a los bornes del motor. La tensión debe ser tan alta como se puede impresionar a los terminales del motor sin un calentamiento excesivo, al menos el 50% de la tensión nominal si es posible. La velocidad del mo tor para cada punto de la prueba se controla variando la carga en el generador. En esta prueba, se toman las lecturas en velocidades entre aproximadamente 1/3 d e la velocidad y la velocidad máxima obtenible como un motor de inducción. La veloci dad debe ser constante en el instante de tomar las lecturas de modo que la acele ración o desaceleración power no afecta los resultados. En cada ajuste de velocidad, las lecturas de la armadura de tensión, corriente, potencia, velocidad y campo de corriente inducida son tomadas para el motor síncrono, armadura de tensión y corrie nte, y la corriente de campo para el generador de CC. Debería hacerse un registro del valor de la resistencia conectada a través del campo del motor. Debe tenerse c uidado de no sobrecalentar el motor a bajas velocidades. 80 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 La exactitud de la medición de la velocidad es especialmente importante en la baja de patinaje. El dispositivo de medición de la velocidad debe ser ajustadas con pr ecisión o calibrado a la velocidad síncrona. Todos los puntos deben leerse tan pront o como los instrumentos se han asentado, sin esperar a que el lento arrastre en las indicaciones a desaparecer. La potencia total del motor es la suma de la producción y de las pérdidas del genera dor de CC. El entrehierro, Tg, par a cada velocidad se calcula mediante la ecuación 7-4. Tg k P ( ) GO + PGL ns = p.u. sobre base de producción --------------------------------------- + T PMN( ) n FW (7-4) donde es la salida del generador de CC, kW PGL PGO es la pérdidas de generador de CC (incluida la fricción y fricciones), kW TF W es k P ( ) FW ns ------------------------ PMNn T es el motor de par de fricción y fricciones, por unidad de producción es la base d e la fricción del motor deriva en la pérdida de velocidad de punto de prueba (véase 4. 2.6 y 4.4.2), kW es la velocidad síncrona del motor, r/min s FW PFW ns n es la prueba de velocidad de motor, r/min (si acopla directamente, n=n ) es la potencia nominal del motor que se está probando, kW PMN k es de 1,0 A La velocidad del punto de prueba, el par del motor T, ajustado a la tensión espe cificada E, se obtiene de las ecuaciones 7.8 o 7.10 (véase 7.3.6). 7.3.3 Método 2. La aceleración en el método de aceleración del motor se inicia como un motor de inducción sin carga y el valor de la aceleración se determina a diferentes velocidades. El par de aprie te en cada velocidad se determina a partir de la aceleración y el momento de inerc ia de las partes giratorias. Mediciones precisas de la velocidad y la aceleración son un requisito esencial de este método.
El motor debe ser operado desde una fuente adecuada de frecuencia nominal de pot encia de corriente alterna con tensión ajustable. El campo debe estar cerrado a tr avés de su resistencia inicial a lo largo de la prueba (si el campo cerrado de arr anque es utilizado). La tasa de aceleración para ser utilizado y, por consiguiente, la duración de la pru eba se determina por el tipo de instrumentos que se utilizan para hacer las medi ciones indicadas en 7.3.1. La aceleración del tiempo debe ser lo suficientemente l argo para que los efectos transitorios eléctricos no distorsionen la curva de parvelocidad. Para esta limitación, un tiempo mínimo de 5 a 15 s, dependiendo de las ca racterísticas del motor y el valor del campo a partir de resistencia, es generalme nte satisfactorio. La aceleración del tiempo también deberá ser lo suficientemente lar ga como para poder grabar el número necesario de mediciones mecánicas y eléctricas con la suficiente precisión para trazar las curvas necesarias (véase 7.3.1). Donde es adecuado automático grabadoras de alta velocidad están disponibles, esta pr ueba puede realizarse con una aceleración rápida en consonancia con los límites anteri ores. Grabaciones simultáneas de la velocidad, la tensión en la línea de corriente ind ucida, de alimentación y corriente de campo vs. tiempo deben ser hechas. Instrumen tación de grabación es preferido al indicar los instrumentos. El air-gap par en cada punto puede obtenerse mediante la Ecuación 7.5. i se utilizan instrumentos indica, la aceleración del tiempo debe aumentarse medi ante una menor tensión aplicada para permitir la grabación manual de los datos reque ridos en cada punto. Tacómetros con desfase significativo no son adecuados para es ta prueba. Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 81 IEEE
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas primero el motor debe estar iniciado en el voltaje mínimo, lo que hará que la ruptur a del resto y su hora de inicio deben ser observados. i el motor requiere más de aproximadamente 1,5 min para acelerar la velocidad del 30% al 95% de la velocida d, la tensión debe ser aumentado hasta que la aceleración es en torno a esta tasa. i la aceleración del tiempo es demasiado corto en el mínimo voltaje de arranque, una menor tensión debe ser utilizado durante la prueba y se debe superar la fricción in icial girando el rotor por medios mecánicos o mediante la aplicación de un interrupt or momentáneo de tensión superior. Lecturas, excepto la velocidad y el tiempo (aprox imadamente a intervalos de 5 s), que normalmente no necesitan ser tomadas entre el descanso y el 30% de la velocidad, ya que, en este intervalo, la línea corrient es y voltajes son probablemente bastante desequilibrado y fluctuante. in embarg o, en este rango los valores promedio de la corriente y la tensión cambia pero poc o. Desde el 30% a la velocidad máxima, velocidad lecturas simultáneas deben tomarse a intervalos de 5 s de tensión en la línea de una fase, la línea actual en una fase, l a corriente de campo inducido (por corriente alterna amperímetro), velocidad y tie mpo en segundos. i el método 3 (véase 7.3.4) que se utilizará como un cheque, una línea de alimentación elé trica con un vatímetro polyphase o dos wattmeters monofásico debe medirse en cada pu nto, y la temperatura de los devanados del estator debe tomarse al final de cada prueba. Ocasionalmente, la confusión en la grabación de datos puede ser evitado si el cronom etrador llamadas fuera de los segundos 5, 10, 15, etc., en lugar de simplemente leer, leer, etc. a veces puede ser necesario tomar más de uno funcionar a voltajes diferentes a fin de obtener lecturas satisfactoria a lo largo de la curva, espe cialmente cuando hay cúspides apreciable en la característica de par-velocidad. Cada prueba debe ejecutarse al menos dos veces en el mismo voltaje para verificar lo s datos. Curvas de velocidad debe ser sacado muy cuidadosamente a gran escala. La acelera ción, dn/dt, se mide en varios puntos a lo largo de la curva mediante la celebración de una recta tangente a la curva o por el método indicado en el punto 4.4.9.3.
7.3.3.4 El entrehierro, Tg, par a cada velocidad se calcula a partir de la acele ración mediante la ecuación 7-5 Tg k ⋅ ⋅⋅⋅ 10-6 J n s ( ) dn ⁄ dt = p.u. en salida bas --------------------------------------------------- + T P FW e MN (7-5) donde es la velocidad síncrona, r/min ns dn/dt es la aceleración en cada velocidad (r/min)/s TFW es el par debido a la fric ción y fricciones en cada velocidad (ver ecuación 7-4), p.u. en base de salida J es el momento de inercia de las partes giratorias, kg · m2 es la potencia nominal del motor que se está probando, kW PMN es k ( 2 π/30) · 1000 = 10.97 a la velocidad en el punto de prueba, El par del motor T, ajustado a la tensión es pecificada E, se obtiene de las ecuaciones 7- 8 o 7-10 (véase 7.3.6). 7.3.4 Método 3. En este método de entrada, el par se determina restando las pérdidas en la máquina de la potencia de entrada. e trata de un valioso comprobar en los otros métodos, y e s particularmente útil cuando la máquina no se puede descargar para determinar el pa r de aceleración. En la práctica, el método es aproximado, ya que las pérdidas del estat or no puede ser fácilmente determinado por las condiciones de funcionamiento reale s y será aproximado por la pérdida determinada a partir de circuito abierto y cortoc ircuito pruebas. Este método también está sujeta a error en el caso de máquinas especial es, que pueden tener importantes efectos positivos o negativos pares de armónicos que no resultan fáciles de evaluar. e arranca la máquina como se describe en 7.3.3, con la salvedad de que no tienen que ser descargadas. La lectura de entrada se pide en 7.3.3.3 para las distintas carreras repetidas se trazan contra las lecturas de velocidad. La escala debe s er tan grande como puede ser convenientemente utilizado y el instrumento real le cturas trazadas, incluido el vatímetro lecturas y el tiempo en segundos. Los valor es promedio de las lecturas de velocidad cero desde el bloqueo de la prueba, com o se describe en el punto 7.2, ajustado a la tensión a la que las otras lecturas f ueron tomadas, deben ser incluidos. 82 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 El entrehierro, Tg, par a cada velocidad se determina a partir de la potencia de entrada utilizando la ecuación 7-6. Tg (7-6) P - PC - Pc = p.u. sobre base de producción k si -------------------------------PMN donde es la potencia de entrada para estator, kW es la pérdida de cortocircuito en la co rriente de prueba (véase el punto 4.2.8, 4.3.14, y 4.4.4), kW es el núcleo de circui to abierto por la prueba de pérdida de tensión, kW es la potencia nominal del motor que se está probando, 1,0 kW es debido al uso de pérdidas aproximadas en este método, sin corrección de temperatura se sugirió en el corto-circuito Psi Psc Pc k PMN pérdida. A la velocidad de la prueba, el par del motor T, ajustado a la tensión especificad a E, se obtiene de las ecuaciones 7.8 o 7.10 (véase 7.3.6). 7.3.5 Método 4. La medición directa del par puede también medirse por la carga de la máquina a distintas velocidades con
un dinamómetro o freno de Prony. Los procedimientos descritos en 7.3.2 Aplicar sa lvo que el generador de CC se sustituye por un dinamómetro o freno de Prony, y las lecturas de par sólo se toman en lugar de datos eléctricos en el generador de CC. l uso de un freno de prony está limitado a pruebas en máquinas muy pequeñas debido u limitada capacidad para disipar el calor. El par de un freno de prony es aprox imadamente constante en un entorno dado. El entrehierro, Tg, par a cada velocidad se calcula a partir de las lecturas de par, TT, usando la ecuación 7-7. Tg Tt = p.u. sobre base de producción ----- + T FW n (7-7) donde TT es el par de salida mecánica del motor en condiciones de prueba Tn es la base mecánica el par de salida del motor (véase la ecuación 7-2) TFW es el par del or debido a la fricción y fricciones en cada velocidad (ver ecuación 7-4), p.u. en ase a la velocidad de salida de la prueba, el par del motor T, ajustado a la tensión e specificada E, se obtiene de las ecuaciones 7- 8 o 7-10 (véase 7.3.6). 7.3.6 corrección para efectos de tensión a la velocidad para cada punto de la prueba, el par de salida neta del motor T, y la corriente del inducido I, corregida a la tensión especificada E, se obtiene d e las ecuaciones 7-8 a 7-11, según corresponda. Cuando la diferencia entre las tensiones de prueba y la tensión especificada es pe queña, exponente constante corrección es suficientemente precisa como sigue: 1 E K T T = p.u. sobre base de producción g ------ T E FW t (7-8) E K2 I I = p.u. sobre base de producción t ----Et (7-9) Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 83 IEEE
E a s
mot b
IEEE td 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas donde está la línea a línea de tensión en el punto de prueba de motor, p.u. Et Tg TFW es el entrehierro par correspondiente en el punto de prueba de la tensión de salid a et p.u. base es el motor de par debido a la fricción y fricciones en velocidad p ara la prueba (véase el punto 7.4), ecuación p.u. en base de producción es la corrient e de inducido en el punto de prueba correspondiente a la tensión et p.u. K1 es log10( ) ⁄ T1 T2 ---------------------------------- log10( ) E1 ⁄ E2 K1 es el exponente de par de relación de voltaje (K1 = 2, descuidando los efectos de saturación) K2 es log10( ) ⁄ T1 T2 ---------------------------------- log10( ) E1 ⁄ E2 es el exponente de la actual relación de voltaje (K para obtener la máxima precisión de la corrección de los efectos de tensión, pruebas en tres diferentes voltajes son necesarios. in corregir los valores de air-gap el par y la corriente de inducido se trazan en semilogarithmic papel, con sus corre spondientes voltajes de línea K2 E1 E2 T1 T2 I1 I2 2 = 1, descuidando los efectos de saturación) es la tensión de línea a conveniente que T1 e i1, se midieron, p.u. es la tensión de línea a conveniente que T2 e i2 fueron medidos, p.u. es el entrehierro par medido en el voltaje de línea E1, p.u. en base de producción e
s la air-gap par medido en el voltaje de línea E2, p.u. en base de producción es la corriente de inducido medido en el voltaje de línea E1, p.u. es la corriente de inducido medido en el voltaje de línea E2, p.u. en la escala lineal. Es una línea recta trazada a través de cada conjunto de puntos de prueba. Dichas parcelas, tal como se muestra en la figura 7.4, proporciona un medio conveniente de la extrapolación a cualquier tensión especificada hasta el 120 % del voltaje más alto punto de prueba. Figura 7.2 - Corrección para efectos de tensión 84 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 entrehierro corregido el par y la corriente de inducido valores para cualquier c ondición de voltaje especificado puede calcularse a partir de las ecuaciones de 710 y 7-11, respectivamente: T es εf1(E) g p.u. sobr bas d salida (7-10) s εf T2(E) p.u. (7-11) dond Tg s l ntrhirro, corrgida a par la tnsión spc ificada, p.u. sobr bas d producción I s la corrint d inducido, corrgida a la tnsión spcificada E, p.u. ∈ s la bas d los logaritmos naturals (ln) ∈ s 2,71828... F1( ) E s E E - 1 ------------------ln E2 - E1 T2-----T1 + T1 dond ln f1( ) E s la función d saturación, aprtar F2( ) E s 2( ) E s la función d saturación, la corrint E E - 1 ----------------- ln E2 - E1 I2----I1 + dond ln I1 f y l ntrhirro par total, qu s l par aplicado al rotor por l stator, s l par qu dbn ajustars para E1 T1 T2 I1, i2 E2son convnints las tnsions d nsayo, p.u. s l ntrhirro par mdido n baja tnsión E1, p.u. n bas d producción s la ai r-gap par mdido a alto voltaj E2, p.u. n bas d producción s la corrint d inducido mdido n baja tnsión E1, p.u. s mid la corrint d inducido a alto voltaj E2, p.u. tnsión spcificada. Normalmnt la magnitud dl par dbido a la fricción y friccio ns s lo suficintmnt grand como para sr una part significativa dl air-g ap par; por lo tanto las cuacions 7-4, 7-5, y 7-7 continn l término TFW. Ecua ción 7-6 contin sta cantidad porqu los rocs y friccions pérdida no s rsta d la potncia d ntrada. Si l par dbido a la fricción y friccions, no s una pa rt significativa dl air-gap par, pud sr omitido d los cálculos. El campo d corrint inducida db ajustars n proporción dircta a la rlación d ajust d corrint d inducido. Para mayor prcisión, los valors ajustados dl par, la corrint dl inducido, indujron a la corrint d campo obtnidos a partir d cuacions 7-10 y 7-11 d b utilizars n lugar d la cuación 7-3 para trazar las curvas dscritas n 7.2 . 7.4 Extracción par 7.4.1 Método 1. La mdición dircta dl motor s oprado y aumnta la carga, mantnindo la tnsión, frcuncia y corr int d campo n valors spcificados (normalmnt, los valors d carga nomin
al) hasta qu s produc la xtracción. La potncia d ntrada y la corrint d i nducido s ln n varios puntos al máximo una carga stabl. Las pérdidas dl motor n sta carga máxima s dtrmina y s rstará d la ntrada para obtnr la máxima p otncia d salida. La potncia máxima d salida dividida por la salida nominal n unidads cohrnts s l tirar por unidad d par d salida. Est método gnralm nt no s practicabl para las máquinas d gran tamaño. Copyright © 1998 Todos Los Drchos Rsrvados IEEE 85
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procdimintos d pruba para máquinas síncronas 7.4.2 Método 2. Cálculo d constants d la máquina para las máquinas para las cuals s imposibl mplar l método 1, un valor aproxim ado dl par d xtracción, TPO, n dtrminado voltaj y corrint d campo (norma lmnt, los valors d carga nominal) pud calculars mdiant la siguint cu ación: TPO = KIFLEs -------------------------- p.u. IFSIη θ cos (7-12), donde T es el par d e extracción, p.u. ase de mecánica el par de salida es el voltaje terminal especifi cado, p.u. es la corriente de campo especificado, o p.u. pO ES IFSI IFL es el campo actual correspondiente a la ase corriente de inducido en c ortocircuito y la curva de saturación, en las mismas unidades ue me cos θ FL es el factor de potencia nominal η es la eficiencia en la clasificación, p.u. El factor K en la ecuación 7-12 es para permitir la renuencia y par de secuencia p ositiva 2I R pérdidas. Este factor puede otenerse del faricante de la máuina. Es generalmente en el rango de 1,00 a 1,25 y ocasionalmente puede ser como pueden s er grandes como 1.5. Si la resistencia de secuencia positiva (R1) es menor ue 0 ,01 p.u. (El caso aitual), el factor K se calcula determinando el valor máximo d e la ecuación 7-13 como una función de δ. K = pecao δ + IFSIES Xs Xqs( ) --------------------------------------------- pec ao 2δ 2IFLXsXqs (7-13) one es el eje irecto reactancia sincrónica saturaa, p.u. cuaratura es el eje e la reactancia sincrónica saturaa, p.u. Xs Xqs δ es el ángulo entre la tensión el terminal e carga y la tensión que sería generao por la corriente e campo actúan solos. Las périas en el estao e extracción son ejaas e lao en este análisis. Esto no afecta sensiblemente la exactitu e este métoo aproximao. 8. Ensayos e corto circuito súbito 8.1 La integria mecánica e la máquina uno e los propósitos e la prueba e cortocircuito es garantizar la integria me cánica o la aecuación e la máquina. Durante su via e servicio, en función e su uso, ya sea como un generaor, o como un gran motor e tamaño inustrial, la máquina est ará sujeto a cambios repentinos e la carga, ya sea ebio a fallos en el sistema e alimentación el sistema (o inustriales) o ebio al rechazo e carga completa , o requisitos e repentinos aumentos o isminuciones e potencia e salia ebi o a la acción e gobernaor. Así, aemás e reunión ebio a las tensiones mecánicas (generalmente tres fases e prue bas e corto circuito, la resistencia mecánica e la máquina se mie e manera cuali tativa. Antes e realizar estas pruebas ebe consultarse al fabricante. La máquina ebe in speccionarse cuiaosamente para ver que el arriostramiento e los extremos e l a bobina el estator es satisfactoria, la Funación se encuentra en buenas conici
ones, y la sujeción e los tornillos están apretaos. El rotor ebe ser inspeccionao para ver que toos los botones y tornillos estén e n su lugar y bien apretaos. 86 Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos IEEE
IEEE GUIDE: Proceimiento e prueba para máquinas síncronas IEEE St 115-1995 8.2 Comprobar la integria eléctrica e la máquina en la meia en que la integria eléctrica e la máquina se refiere, hay aislamient o y otros tipos e pruebas e sobretensión para cuantificar el renimiento e func ionamiento eléctrico, por IEEE St 4-1995 y IEEE St 43-1974. Durante la prueba e cortocircuito, se requieren ciertas precauciones en la prep aración e las uniones eléctricas ebio a las coniciones anormales que asistir a u na repentina prueba e cortocircuito. Las corrientes fluyen muy pesao, especial mente en máquinas e granes imensiones, provocano granes fuerzas sobre los con uctores e prueba. Para evitar añar el movimiento, conuctores e prueba ebe es tar firmemente anclaa. El circuito el inucio ebe basarse sóliamente en un solo punto meiante un con uctor e tamaño comparable al e los cables e los bornes e la máquina. Hay os op ciones para la ubicación e esta conexión a tierra: el punto muerto e un evanao i nucio conectaas e Wye, o el punto común a los tres contactos e la cortocircui tano el isyuntor. Si las erivaciones son utilizaos en la meición e las corri entes, su punto común ebería ser one la conexión a tierra se hicieron a fin e evit ar tensiones peligrosas en la oscillograph o grabaor en caso e un acciente. T ransformaores e corriente si se utilizan en la meición e corriente e inucio , el punto común a sus elecciones primarias ebe ser el terreno one se realiza l a conexión, a menos que estén aislaos para soportar completa línea a línea e tensión e inucio. Si el circuito el inucio no está sóliamente, alta tensión se ebe utiliz ar el equipo e aislamiento entre los shunts o transformaores e corriente y lo s ispositivos e toma e atos. Toos los relés e protección, lo que poría causar que el terreno para el isparo el isyuntor ebe quear inoperantes. Una resistencia e escarga e valor suficie ntemente baja ebe ser utilizao e manera que si el isyuntor e campo fueron e viaje, la tensión en el evanao e campo no sería excesivamente alto. La integria mecánica o eléctrica e la máquina no es una consieración importante ura nte la paraa e pruebas e respuesta e frecuencia. Esos factores, que la exper iencia ha emostrao ebe ser reconocio al menos, se exponen en el capítulo 12 e la parte II sobre stanstill respuesta e frecuencia (SSFR) prueba. Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos 87 IEEE
IEEE St 115-1995 IEEE GUIDE: Proceimientos e prueba para máquinas síncronas IEEE Guie: Proceimientos e prueba para máquinas síncronas PARTE II: Proceimientos para la eterminación e parámetros para el análisis inámico 9. Aplicaciones e la máquina parámetros eléctricos 9.1 General El trabajo original e fono sobre IEEE St 115 fue publicao en 1945, y la prim era versión "oficial" e la norma es e fecha 1965. Antes el períoo e 1945 a 1965 , la máquina sincrónica y transitoria subtransient cantiaes habían sio originalment e esarrollao y aplicao para eterminar corrientes e fallo bajo ambas conici ones equilibraas y no equilibraas. Algunos e estos parámetros "cortocircuito" también fueron convertios para su uso e n estuios e estabilia, meiante analógico (equipos e re), a partir e la éca a e 1930 y, posteriormente, continuano hasta la écaa e 1950. Estos estuios
e análogos relativamente simple consiera la estabilia e la máquina sincrónica e r espuesta sea proporcionaa por una tensión constante etrás e una reactancia transi toria. Esta simplificación siempre respuestas aecuaas a la mayoría e los analista s e sistemas e potencia. Excepciones a esto son los estuios realizaos meian te analizaores iferenciales mecánicos o electrónicos. El avenimiento e alta inicial e respuesta e los sistemas e excitación, junto con el esarrollo e computaoras igitales, trajo consigo más sofisticaas e la moelización e las propieaes inámicas e ambos equipos y sus corresponientes co ntrolaores e excitación. Aemás e ominio e tiempo simulaciones igitales e pequeña señal, análisis eigenvalue lineal se convierte en algo frecuente para máquinas síncronas conectaos a través e rees e sistemas e potencia. Toa esta activia analítica comienza alreeor el momento e la primera publica ción el IEEE St 115 en 1965 ha acentuao las necesiaes e nuevos métoos para la eterminación e la estabilia e la máquina sincrónica o magnitues eléctricas. Carac terísticas tales como la eterminación e las magnitues características constantes e tiempo (y e la reactancia) o estabilia (re) moelos para tanto irecta- y l a representación el eje en cuaratura se convirtió en la norma. Mientras que los mo elos e seguno oren ha sio ampliamente utilizaa ese 1945 hasta 1965 y más a llá, los e tercer oren (oren o superior) moelos parecía ser necesario para algun os tipos e estuios el sistema e excitación. Estas exigencias llevaron a IEEE S t 115A-1987 para escribir stanstill - prueba e respuesta e frecuencia. Se t rataba e ensayos e turbo alternaores, especialmente para la eterminación e pa rámetros y tercera oren - y p- Eje e esarrollo el moelo. El capítulo 10 escribe las máquinas sincrónicas las cantiaes requerias para el sis tema e estuios y análisis e funcionamiento en estao estable. Los proceimientos para las pruebas y los métoos e eterminación e parámetros para cortocircuitar el ensayo figuran en la sección 11, aunque semejantes pruebas e es tabilia y esarrollo el moelo e paraa a través e métoos e respuesta e frec uencia son aas en la sección 12. Máquina sincrónica parámetros eléctricos se utilizan en una gran variea e problemas e n el sistema e alimentación. En el estao estacionario, un conocimiento irecto e la reactancia sincrónica Xu el eje, y el eje en cuaratura reactancia sincrónica Xqu es necesaria para eterminar, tras los ajustes apropiaos e la saturación, e l valor máximo e potencia reactiva (Q), para eterminaas coniciones e terminal el inucio. Esas salias e potencia reactiva máxima son básicamente una función e la excitación. Cálculo e excitación, usano valores saturaos e Xqu Xu y es iscut io en la sección 5 e la Parte I. Las capaciaes e salia e potencia reactiva e generaores son utilizaos en los estuios e flujo e carga para el control e sistemas eléctricos e potencia (gri) y tensiones e suministro e carga poten cias reactivas. Como corolario, la mencionaa reactances sincrónica se utilizan pa ra eterminar los valores aproximaos e potencia reactiva que puee ser absorbi a por una máquina síncrona. Esto a veces es estuiao en los estuios e flujo e c arga bajo coniciones e carga mínima el sistema. 88 Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos IEEE
IEEE GUIDE: Proceimiento e prueba para máquinas síncronas IEEE St 115-1995 o subtransient reactances transitorio cuya erivación serán iscutios en el capítulo 11 se utilizan en estuios e aplicación el relé e protección el sistema. Incluio en este ámbito e análisis son el isyuntor requisitos interrupción e fallo. El efect o e saturación magnética en la reactancia sincrónica también ebe ser contabilizao. A efectos e la especificación y/o test, los valores e transitorios o reactancia su btransient será eterminao por una o más coniciones nominales, es ecir, tensión nom inal o corriente nominal. Esto también se analizó en el punto 6.3 e la norma IEEE S t 1110-1991. Dese la corrección para otras coniciones generalmente no es grane, los valores
nominales pueen ser utilizaos o la corrección puee estimarse o eterminarse apr oximaamente e curvas empíricas basaas en pruebas e máquinas típicas. Sin embargo, cuano los valores acoraos, para otras coniciones pueen eterminarse por me io e pruebas, tal como se escribe en las secciones 10, 11, o 12. Máquina sincrónica reactances generalmente son esencialmente iguales en magnitu a s us corresponientes e impeancias suelen ser tan tenerse en cuenta al interpreta r los resultaos e la prueba, los componentes e la resistencia está escartaa. En toas las secciones mencionaas anteriormente, la istinción entre la etermina ción e parámetros y proceimientos e prueba se ha subrayao. 9.2 Por cantiaes unitarias 9.2.1 Comentarios Las siguientes secciones e esta guía proporciona métoos para eterminar la máquina r eactances y resistencias en por unia, porque esta es la forma más frecuentemente eseaa por el usuario, y con frecuencia es la base e las garantías cuano se in cluyen en los contratos. Constantes e tiempo se evalúan en segunos. (Ver IEEE St 86-1987. ) para evitar errores en el uso e cantiaes por unia, se ebe tener cuiao en efinir claramente la base utilizaa por unia para caa cantia y aseguránose e que toas las cantiaes se base escogia consistentemente. El proceimiento preferio es seleccionar sólo tres cantiaes y base para erivar a los emás e es tos tres. Los tres elegios son normalmente e tres fases e potencia base, SN∆, lín ea a línea, en ensión base∆ y frecuencia base, fN. Cada medición física se expresa en por unidad cuando lo desee dividiendo el valor físico por la base correspondien e, la can idad expresada en las mismas unidades. Por el con rario, cualquier can idad por unidad pueden ser conver idos a unidades físicas mul iplicando el valor base. Cualquier can idad por unidad expresada en una base puede ser conver ida a o ra base mul iplicando la can idad base an igua y dividiendo por el nuevo. 9.2.2 Base para un generador de energía, base de alimen ación rifásica (SN∆) es omado como la sal ida kilovol ampere nominal de la máquina. Para un mo or, base de alimen ación rifásica es omado como la po encia aparen e a la en rada de la máquina en funcionamien o a la ensión nominal y fac or de po encia y la en rega de la carga nominal. La base de poder se expresa generalmen e en kilovol amperes, sino múl iples o subm ul iple dependencias, ales como mega-vol amperes y vol amperes, pueden ser u il izadas, con las modificaciones apropiadas en las ecuaciones (véase 9.2.4). Las mediciones de corrien e monofásica, ya que podrían ser necesarios en un procedim ien o de prueba, normalmen e se expresa en la base por unidad de po encia para u na fase. Base de alimen ación monofásica, SN, se deriva de la base de alimen ación ri fásica, SN∆, por ecuación 9-1. SN = base de energía monofásica, en kilovol amperes o megavol ampe SN∆ ---------3 (9-1 ) donde SN∆ es la base de alimen ación rifásica, en kilovol amperes o megavol amperes IEEE Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados 89
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 9.2.3 Base Base de corrien e y ensión de línea a neu ro ensiones y o ras ensiones monofásicas, al y como se especifica en es a guía, se expresan en por unidad dividiendo por l a línea de base a neu ro Tensión, NE. La línea de base a neu ro Tensión es ob enido a pa r ir de la línea de base a línea de vol aje ecuación 9-2. EN = línea de base a neu ro ensión en vol ios o kilovol ios EN∆ ---------- 3 (9-2) donde EN∆ es la línea base a línea de ensión en vol ios o kilovol ios Base, línea a línea, ensión en∆, normalmen e se marca igual a la po encia nominal de líne a a línea, ensión E(11). Tan o el vol y kilovol ios (rms) son de uso común como la u nidad en que se expresa la ensión de la base. En es a guía, el Vol (rms) se u iliz ará normalmen e, pero los kilovol ios (u o ros varios) serán u ilizados con las modi
ficaciones apropiadas en las ecuaciones. Una línea de vol aje de línea (ya sea direc a o al erna) se expresa en por unidad dividiendo su valor por la línea de base a línea de ensión, expresada en las mismas unidades. Para equilibrar las condiciones sinusoidales los valores uni arios de la corresp ondien e línea a línea y de línea a neu ro vol ajes son los mismos. Línea de base, en la ac ual, se ob iene de la base y la base de alimen ación de ens ión y es igual a la corrien e por línea cuando el circui o es á llevando la base en la base de alimen ación de ensión. Se puede derivarse de la base de po encia rifásica y línea de base- a una línea de ensión o de la base de energía monofásica de base y línea neu ro Tensión por ecuación 9-3. En 1000∆ SN SN = 1000 = amperios de corrien e de línea de base ------------------------------------------ 3E E N∆ N (9-3) donde se encuen ra la base de alimen ación rifásica, kilovol amperes es la base de energía monofásica, kilovol amperes es la base, línea a línea, vol ios de ensión al erna ivamen e, SN SN∆ ∆ NE NE es la línea base a neu ro ensión en vol ios (9-4) SN∆ = = ----------------- línea de base ac ual 3EN kiloamperes∆ donde es á la base de alimen ación rifásica, SN megavol amperes∆ ∆ Ne es la línea base a línea de vol aje kilovol ios Para del a-máquinas conec adas, una corrien e de base para una fase del del a, den o ados por bobinado en∆, sería apropiado para expresar sus sinuosas corrien es en po r unidad. Si es necesario, se encon raría en la ecuación 9-5. En∆ ∆ SN = = ------------- base ac ual del a, kiloamperes 3EN∆ (9-5) cuando las can idades se expresan en las mismas unidades que en la ecuación 9-4. 90 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 cada corrien e se expresa en por unidad dividiendo su valor por la base correspo ndien e, en las mismas unidades. Si corrien es ins an áneas o los vol ajes se expresará en por unidad, se recomienda que los mismos valores base para ser u ilizado como la raíz cuadrada media (RMS) d e corrien es y ensiones. Si es a prác ica es seguida, las relaciones normales en re la ins an ánea, media, ensiones o corrien es rms y aplicará, si los resul ados s e expresan en valores físicos o en valores por unidad. 9.2.4 El color base ZN impedancia EN EN EN ( ) E 2 N = == ------- base, Ohmios de impedancia ------- ⋅ -------------------- EN EN VA (9-6) la impedancia básica es que el valor de impedancia de la línea de base que permi irá q ue la corrien e fluya si la línea base a neu ro Tensión quedaron impresionados a ra vés de ella, según lo expresado por la ecuación 9-6. Los resul ados ambién pueden expresarse en érminos de la base de po encia y ensión base, sus i uyendo a par ir de las ecuaciones 9-2 y 9-3, como se mues ra en la e cuación 9-7. ZN ( ) E 2 N∆ ( ) E 2 N = ------------------------------------------- base, Ohmios de impedancia 1000∆ SN SN 1000 (9-7) cuando las can idades se expresan en las mismas unidades que en la ecuación 9-3.
La misma base se u ilizará si la impedancia es la resis encia, la reac ancia, o cu alquier combinación. 9.2.4.1 comen arios adicionales sobre el es a or y ro or impedancias de base en la úl ima par e de es e inciso uviese, la nomencla ura u ilizada para el es a or por unidad de ensión es Ea, y el es a or por unidad de corrien e es i bis. Es o corresponde a la nomencla ura u ilizada en la cláusula 2 del IEEE S d 1110-1991. También se u iliza en el párrafo 5.2.2 de la par e I de es e documen o. No a ambién q ue la ensión de base es expresada an eriormen e en 9.2.3 como en∆ o EN (véase la ecua ción 9-2). Corrien e de base se expresa como En (véase la ecuación (9-3). Una expresión al erna iva a la ecuación 9-7 para es a or impedancia básica aplicada, especialmen e para máquinas de mayor amaño, es como sigue: Zn = ( ) E 2 N∆ ----------------- base, Ohmios de impedancia SN∆ (9-8) donde se encuen ra la máquina base erminal del es a or kilovol aje, línea a línea en∆ ∆ SN es el megavol amperes rifásico de la máquina ZN ambién puede ser expresada en una sola fase base como sigue: Zn = ( ) E 2 N -------------- base SN, Ω de impedancia (9-9) donde se encuen ra la máquina base erminal del es a or kilovol aje, línea a neu ro en SN es el megavol amperes monofásica de la máquina rifásica la impedancia base ZN es en érminos de una sola fase, línea a neu ro ohmios. Es o e s cier o independien emen e de si uno es á calculando en una sola fase, línea a neu ro, o calcular en res fases, línea a línea. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 91
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas en algunas de las cues iones que se examinan en la sección 12 de es e documen o, e l campo base del circui o ohmios, se refirió al es a or es dada como máquina Zfdbase vol amperes ( rifásico) 3( ) en ⋅ EN = = ----------------------------------------------------------------------------------------------------------( ) i 2 2 Ω ifdbase fdbase ( ) (9-10) donde EN y son al como se definen en las ecuaciones 9-2 y 9-3 El ifdbase es que el campo de exci ación de corrien e en amperios necesarios para inducir una ensión por unidad Ea sobre la línea de separación de aire de circui o abier o de la máquina igual a Ia · Xadu. Ea está en por unidad de ne∆ o en kilovol ios. Ia es 1,0 por unidad de corrien e del es a or en el es a or de la máquina de base ac ual. En Xadu por unidad se define en el pun o 10.2.1. El Convenio es por uni ize el circui o de campo, y el ro or circui o equivalen e resis encias y induc ances y remi ir es os valores de induc ancia y resis encia física a los valores uni arios vis o desde las erminales del es a or. Al hacerlo direc a y es abilidad del eje en cuadra ura modelos pueden aplicarse fácilmen e y analizados en es udios sobre el sis ema de gran po encia. Exis e una relación en re la ifdbase y más comúnmen e encon rados Ifdbase. Es o se dis cu ió inicialmen e por A.W. Rankin en gran de alle en B258. Rankin designado ifdba se como el sis ema recíproco. Rankin desarrolló es e sis ema, indicando que el es a or y campo a campo es a or por unidad induc ances mu ua o recíproca eran iguales e n valor. Una al erna iva (no recíprocos) Ifdbase ambién fue discu ido en B25. Es e campo base no recíproco la corrien e en amperios que se necesi a para inducir por unidad de 1.0 vol ios (o kilovol aje), EA, sobre la línea de separación de aire de c ircui o abier o. La relación en re la corrien e de campo dos bases es ifdbase =( ) Xadu Ifdbase (9-11) la ecuación 9-11 relación ambién se mues ra gráficamen e en las figuras 9.1 y 9.2. Es a conversión del sis ema recíproco para el sis ema no recíproco ambién es discu ido más a fondo, con ejemplos numéricos, en la sección 7 de la norma IEEE S d 1110-1991. 9.2.5 Periodicidad La frecuencia base Base regularmen e es seleccionado como igual a la frecuencia
nominal. A par ir de es e valor, base de velocidad angular, ωN léctrico, y la bas dl timpo, tN, si fura ncsario, s obtinn mdiant la cuación 9-10. = 2πNrad ωN/s o tN = ----1-fN (9-12) una constant d timpo, n sgundos, pudn sr convrtidas a por unidad dividi ndo por tN. Sin mbargo, d conformidad con la práctica habitual, sta guía stá orga nizada d modo qu las fórmulas qu xprsan las constants d timpo n sgundos. 8 Los númros ntr paréntsis corrspondn a los lmntos bibliográficos qu s num ran n l anxo C. 92 Copyright © 1998 Todos Los Drchos Rsrvados IEEE
IEEE GUIDE: Procdiminto d pruba para máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Figura 9.1 por unidad rcíproca Excitación Excitación, scala Xadu = 1.82 Figura 9.2 por unidad d xcitación xcitación no rcíprocas scala IEEE Copyright © 1998 Todos Los Drchos Rsrvados 93
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procdimintos d pruba para máquinas síncronas 10. Los nsayos para la dtrminación d los valors d parámtro para condicions d stado stabl 10.1 Objtivo algunas d las prubas d stado stabl sugridas n sta scción son rquridos para analizar l rndiminto d una máquina sincrónica n condicions normals d fu ncionaminto. Bajo tals condicions, cambios n MVA o salida n condicions d tnsión trminal son rlativamnt pquñas o lnto. Admás, las condicions d la máqui na stá quilibrado; s dcir, las trs fass stán llvando la misma corrint y ca da una d las trs tnsions d fas son iguals y 120° apart d dsplazaminto léctrico. Dsquilibrado pro rlativamnt stabl las condicions son también d intrés, au nqu a vcs pudn sr tolradas sólo durant unos sgundos o unos pocos minutos. Scuncia d cro o ngativo ractancs o rsistncias son utilizados para l a nálisis d stas condicions. Estas cantidads afctan al rndiminto d la máquina y, n st sntido, también podría habr sido considrado n la part I d st docu mnto. Sin mbargo, dado qu algunas d stas cantidads d scuncia s utiliza n n studios d stabilidad o n análisis dinámico stán incluidos n la part II. En cualquir caso, las prubas d tals parámtros, a vcs, s dbn llvar a cabo para asgurar l cumpliminto d los valors d disño. Esta scción cominza con una invstigación d la ractancia sincrónica y concluy con las prácticas rcomndadas para dtrminar léctricos intrnos ángulos (carga). Máquina s d una sola fas o para máquinas d otros polyphas d trs fass, las modificac ions pudn sr ncsarias algunas prubas, pro los procdimintos d pruba g nralmnt pud dtrminars tras consultas con los disñadors o los fabricant s d dichas máquinas. 10.2 Instrumntación la instrumntación ncsaria para la mayoría d las prubas dscritas n sta cláusula s la varidad habitual d corrint y/o transformadors d tnsión, y l amprímt ro, voltímtro asociado o vatímtro configuracions ncsarias n trs mdicions d fas. Las mdicions d ángulo d fas rquirn instrumntación spcial como s d scrib n 10.8.2. 10.2.1 Tipos d parámtros qu dtrminarán la siguint s una lista d las cantidads, algunas d las cuals s drivan (g nralmnt n por unidad) d prubas n stado stacionario. Los parámtros s mu stran n l ordn n qu s producn y los procdimintos d pruba dscritos
n 10.3 a 10.8 (véas IEEE Std 100-1992) . Ej dircto insaturados ractancia sincrónica, como dfinido por pruba Xds Xdu , qu dpnd d la tnsión dl trminal d la máquina sincrónica, así como algu nas spcialmnt saturadas d valor como máquina Xdu MVA y factor d potncia Xadu insaturados j dircto sincrónica r actancia mutua qu s la porción d Xdu supon star sujto a s l stator d la máquina sincrónica ractancia d fuga. + Xl. Saturación. = Xadu Xdu + XL. Xl El saturado part d Xds, dond = Xads Xds La ractancia sincrónica d j n cuadratura la cuadratura j ractancia sincrónic a, como dfinido por prubas d ractancia d scuncia ngativa, tal como s d finn por mdio d prubas, la ractancia d scuncia ngativa como dfintd m diant prubas d scuncia cro ractancia, dfinido por las prubas d rsist ncia d scuncia cro, tal y como s dfin mdiant prubas Cortocircuito rati o, dfinida por la pruba d ángulo léctrico intrno 10.3 j dircto ractancia sincrónica (X Xads Xq Xqs X2 X0 R2 R0 Δ SCR d) Por 10.3 y 10.4, la determinación de arámetros sigue inmediatamente desués de la des crición de los rocedimientos de rueba. 94 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 ara las deiniciones de eje directo de imedancia y reactancia sincrónica, consul te IEEE Std 100-1992.Las deiniciones que no están relacionadas con la rueba, y s e basan en la corriente de inducido nominal. Para máquinas de diseño normal, la magnitud de la reactancia sincrónica del eje direct o es casi igual a la del eje directo imedancia sincrónica que los dos ueden ser tomadas ara tener el mismo valor numérico. El eje directo insaturados imedancia sincrónica uede ser derivado de los resulta dos de la rueba de saturación de circuito abierto (véase 4.2.4) y la rueba de satu ración de cortocircuito (véase 4.2.7). Esta imedancia sincrónica en or unidad es igu al a la roorción de la corriente de camo en la base de corriente de inducido, d esde la rueba de cortocircuito, la corriente de camo en la base tensión en la líne a de searación de aire (véase 4.2.5). En términos de las cantidades identiicadas en la igura 5.1 de la arte I, la rea ctancia sincrónica uede calcularse mediante la ecuación 10- 1. En la igura 5.1, lo s valores de base se traza como 1.0 .u. Figura 5.1 también ueden ser trazadas co n base en valores reales o voltios amerios. IFSI Xdu = en or unidad --------- IFG (10-1) donde es la reactancia sincrónica no saturada es el camo actual corresondiente a la ba se corriente de inducido en la curva de saturación de cortocircuito Xdu IFSI IFG es la corriente de camo corresondiente a la tensión de base sobre la línea de searación de aire saturado valores de reactancia sincrónica (Xds) deenden de las condiciones de un
cionamiento de la máquina sincrónica. Como se señaló en la sección 5, XD se suone que se comone de Xad, el rotor estator reactancia mutuo Xl lus el estator reactancia de uga. Así, en general Xd = Xad + Xl donde Xad es la orción saturada de Xd como corolario, Xadu Xdu = + Xl Cuando Xad está saturado a cualquier grado, (Xads) y, a continuación, Xds = Xads + Xl 10.4 Eje en cuadratura reactancia sincrónica (Xq) 10.4.1 General ara la deinición de eje en cuadratura reactancia sincrónica, consulte IEEE Std 100 -1992. Esta deinición no está relacionada con la rueba, y se basa en la corriente de inducido nominal. No hay una deinición clara de los insaturados saturado o el valor de Xq, ero la suosición habitual es que Xq = Xaq + XL. Xaq es esa orción de Xq sujetos a saturación, similar a la ráctica en 10.3.3. Como corolario Xqu = Xaqu + XL. Suuestos similares sobre Xqs son que iguala Xaqs + XL. Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 95 IEEE
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas 10.4.2 rocedimientos ara la realización de una rueba de atinaje-Método 1 ara me dir Xqs la rueba de atinaje es llevada a cabo or la conducción del rotor a una velocida d muy ligeramente dierentes de sincrónico con el camo abierto--circuito y la arm adura energizado or una tres-ase, recuencia nominal, uente de alimentación de secuencia ositiva a una tensión or debajo del unto de la curva de saturación de c ircuito abierto donde la curva se desvía de la línea de searación. La corriente del i nducido, la tensión de inducido, y la tensión en el bobinado de camo de circuito ab ierto son observadas. Los mejores resultados se obtienen a artir de oscillogram s. Si se utilizan medidores de tensión, el camo debe ser medida con un voltímetro d c centro de cero. (Desde las corrientes y voltajes en las tres ases están equilibradas, cualquier lín ea de voltaje de línea y la corriente en cualquier línea uede ser usado). La igura 10.1 ilustra el método, aunque el deslizamiento se muestra ara ilustrar la relac ión es mayor que debe utilizarse en la ráctica. El deslizamiento uede ser determinada como la relación entre la recuencia de la tensión inducida en el camo de la recuencia de la tensión alicada. El deslizamiento también uede ser determinado or el uso de un estroboscoio ener gizado desde la misma recuencia que el voltaje alicado iluminando marcas equid istantes en el rotor, el número de marcas es igual al número de olos. La recuencia de deslizamiento es la tasa aarente de la rogresión de las marcas en las revolu ciones or segundo multilicado or el número de ares de olos, y el deslizamient o es el coeiciente de deslizamiento de recuencia a la recuencia de la tensión a licada. 10.4.2.1 Precauciones a veces es bastante diícil mantener una velocidad constante cuando el atinaje es suicientemente baja ara una determinación exacta de la cuadratura eje reactanci a sincrónica, orque los eectos de olos salientes y las corrientes inducidas en el devanado amortisseur roducen un ar ulsante. En tales casos, una serie de l ecturas ueden ser tomadas, emezando con el menor deslizamiento en que constant e o casi constante de velocidad uede ser mantenida y hacer tres o más ruebas en rogresivamente mayor atina. La tensión inducida en el circuito de camo abierto uede alcanzar valores eligro sos cuando el atinaje es grande (más de aroximadamente un 5%), o cuando se rodu cen sobrecargas de conmutación debido a la aertura de las líneas de ca. Para roteg erse contra el daño de alto voltaje, una ráida acción en cortocircuito (tal como un i
nterrutor de control remoto del disyuntor de camo) deben estar conectados a tr avés del camo. Como rotección adicional, una chisa de baja tensión brecha también ue de ser conectado a través del camo. El interrutor debe estar cerrado, exceto cu ando se sabe que el atinaje es casi cero y las lecturas deben ser tomadas. Los instrumentos deben estar desconectado del circuito de camo hasta que se asegure que tensiones inducidas son ineriores a las valuaciones de voltaje de los inst rumentos. Debido a la diicultad recuente en mantener el deslizamiento deseado durante la rueba, es necesario observar continuamente el camo voltaje y a esta r rearados ara cortocircuitar el camo de inmediato ara evitar eligrosament e aumentando la tensión a través de los instrumentos. Si el atinaje es suicientemente baja y la velocidad es bastante constante, ind icando los instrumentos seguirán las variaciones de tensión y corriente con la suic iente recisión como ara ermitir su uso. Lecturas simultáneas de la corriente y la tensión debe hacerse cuando la corriente alcanza sus valores más bajos y más altos. L a reactancia sincrónica se determina de la misma manera que cuando se utiliza un o scillograh. 96 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Figura 10.1-Método de obtención de deslizamiento del eje en cuadratura reactancia si ncrónica, 10.4.2.2 Método 1 Determinación del Parámetro Xqs de método 1-Prueba de atinaje los ratios mínimos y máximos de la tensión de inducido de la corriente de inducido se obtienen cuando el deslizamiento es muy equeña. A artir de estos valores aroxim ados de eje en cuadratura y eje directo reactancia sincrónica (Xqs y Xds) uede se r obtenido or ecuaciones 10-2 y 10-3, ero ara obtener mejores resultados, est os valores no son tomadas como valores inales. Los más recisos ) or la rueba ( véase 10.3.3) y obtener la cuadratura- método es determinar el eje directo reactanci a sincrónica ( eje Xdu reactancia sincrónica or ecuaciones 10-4 o 10-5. Emín = Xqs .u. Un cierto valor (saturada) ----------- Imax (10-2) Xds Emax = .u. Un cierto valor (saturada) ------------ Imín (10-3) Xqu X = .u. X qs du -------Xds (10-4) Xqu Emin Imín = .u. Xdu -------------------------- (10-5) Emax Imax IEEE Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados 97
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas el coeiciente mínimo (véase la ecuación 10-2) ocurre cuando el camo tensión es un máximo , mientras que la relación máxima (véase la ecuación 10-3) ocurre cuando el camo la ten sión asa or cero, como se indica en la igura 10.1. Si el deslizamiento no es extremadamente baja, corrientes inducidas en el devana do amortisseur roducirá un error areciable. Nota: una curva de "aarente" del eje en cuadratura reactancia sincrónica como una unción de atinaje uede extraolarse a atinaje cero ara darle el valor de ru eba de la reactancia sincrónica del eje en cuadratura. 10.4.3 Método 2-retraso máximo actual de la máquina de ensayo se ejecute como un motor síncrono sin carga imulsada, con rue
ba alicada tensión no suerior al 75% de lo normal, y con aroximadamente normal sin carga de excitación. La excitación de camo se reduce a cero, en olaridad inver tida, y luego aumentó gradualmente con la olaridad ouesta, rovocando un aumento de la corriente de inducido. Al aumentar la excitación negativa en equeños incrementos hasta que se roduce la i nestabilidad, la corriente de inducido .u. que corresonde a la máxima excitación negativa estable es determinado. Esto le da un va lor, Xqs saturada. 10.4.3.1 Determinación de Xqs de método 2 la cuadratura eje reactancia sincrónica se obtiene como sigue: E = Xqs .u. ---no (10-6) donde E es el voltaje inducido .u. .u. es la corrien te de inducido en el límite de estabilidad 10.4.4 Método 3-emírico de la relación de la reactancia sincrónica del eje en cuadratura al eje directo reactan cia sincrónica, ara una máquina convencional, uede determinarse mediante una unción emírica de algunos de los imortantes dimensiones de la máquina y or lo tanto ue de ser calculada or el abricante de estas dimensiones. La cuadratura del eje l a reactancia sincrónica no saturada se determina multilicando el eje directo la r eactancia sincrónica no saturada, determinada or la rueba (véase 10.3.3), or la r elación, roorcionado or el abricante. Nota: Desde la unción emírica se utiliza generalmente no contemlan todos los act ores que aectan la relación de Xqu a Xdu, este método no es exacto. Cuando la máquina no es de diseño convencional, roorciones, o un valor más realista de Xqs es reque rido, el método 1 o 2 odría ser usado. 10.4.5 Método 4-carga angular el ángulo de carga diversas determinaciones de la sección 10.8.2 uede utilizarse co n medición de corriente y tensión ara determinar Xqs. 10.8.2.2 la ecuación de 10 a 28 odrán ser utilizadas ara obtener Xqs a artir de esos datos. 10.5 Las cantidades de secuencia negativa (estado estacionario) 10.5.1 reactancia de secuencia negativa (X2)-General de la deinición de reactancia de secuencia negativa, consulte IEEE Std 100-1992. 98 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 10.5.1.1 Precauciones como se señala en la deinición contemlada en el 10.5.1, la resencia de los armónico s de la corriente uede modiicar el voltaje de secuencia negativa undamental s in un cambio corresondiente en la corriente de secuencia negativa undamental. Por lo tanto, el aarente reactancia de secuencia negativa se ve aectada or la resencia de armónicos de corriente. Estos eectos son más ronunciados en las máquin as de olos salientes sin o con amortisseur amortisseur bobinados bobinados que no están conectados entre olos. Son generalmente insigniicantes en acero sólido-Máqu inas con rotor cilíndrico o en máquinas con devanados amortisseur eicaz en ambos ej es que están directamente conectados entre olos. La rueba básica ara reactancia d e secuencia negativa- requeriría la alicación de sinusoidal de recuencia undament al de corrientes de secuencia negativa y la medición de la recuencia undamental comonente de la tensión del terminal de secuencia negativa. Sin embargo, ara det erminados tios de máquinas (ver 10.5.2) uede resultar imráctico mantener corrient es de test sinusoidal. Además, casi siemre es actible realizar dicha rueba en c ondiciones que corresonden a la tensión nominal valor de reactancia de secuencia negativa. Por lo tanto, recuentemente es conveniente determinar la reactancia d e secuencia negativa or otros métodos de rueba, y ara ermitir que los eectos de las corrientes armónicas alicando un actor de corrección aroiado. En la sigui ente subclauses, actores de corrección se eseciican que deenden de un conocimi ento directo de la reactancia subtransient eje X''d, determinadas condiciones co marables, or el corto-circuito ruebas dadas en la sección 11. Cuando el valor d
e rueba de la reactancia ha sido corregido mediante la alicación del actor de c orrección, el resultado se corresonden estrechamente con el valor deinido de rea ctancia de secuencia negativa basada en corrientes de secuencia negativa sinusoi dal. Los actores de corrección se han derivado de las ecuaciones ublicado en B1. 10.5.1.2 las condiciones de rueba de corriente nominal de la reactancia de secuencia negativa se deine ara la co rriente de secuencia negativa igualdad nominal de corriente de inducido, y uede n ser obtenidos or métodos de 1 a 3. Tensión nominal de la reactancia de secuencia negativa también uede ser deinido o r las condiciones de cortocircuito reentino y uede obtenerse utilizando el métod o descrito en el caítulo 11, desués de las tres ases de cortocircuito reentino d iscusiones. 10.5.2 Determinación de la reactancia de secuencia negativa de alicar una corrien te de secuencia negativa en los terminales de la máquina sincrónica-Método 1 ara robar la máquina es oerada a velocidad nominal con su bobinado de camo en cortocircuito. Simétrica triásica sinusoidal corrientes de negativo (es decir, secu encia de ase inversa) se alican desde una uente adecuada. Si el valor de corr iente nominal- de reactancia de secuencia negativa se determina, la corriente de be ser ajustada hasta que es aroximadamente igual a la corriente nominal de la máquina. Dos o más deben realizarse ensayos con valores actuales or encima y or de bajo de la corriente nominal, ara ermitir la interolación. Para máquinas de olos salientes que no tienen devanados amortisseur continua (con ectado entre olos) es imortante que la uente tiene una imedancia lineal vari as veces la reactancia de secuencia negativa viene determinado, de orma que ar oximadamente sinusoidal corrientes de secuencia negativa uede ser mantenida dur ante la rueba. Si una uente de baja imedancia se usa, serie lineal reactores deben ser insertados en los cables de rueba. De lo contrario otro método de ensay o es reerible. Para las máquinas de otros tios, tales como máquinas de rotor cilíndrico o olos sali entes máquinas con devanados amortisseur continua, el requisito de imedancia no e s de gran imortancia, y alicado bajo tensiones de rueba obtenida de aso- has ta los transormadores ueden utilizarse satisactoriamente. Esta rueba roduce calentamiento anormal en el rotor de la máquina que está siendo robado y debe concluir tan ronto como sea osible. El valor máximo y la duración d e la corriente de rueba eseciicadas or el abricante no debe ser suerado. La línea a línea la línea terminal tensiones, corrientes, y la entrada de energía eléctric a son medidos y exresados en .u. Si cualquiera de las corrientes o voltajes ar mónicos contienen más de un equeño orcentaje, oscillograhic mediciones de estado es tacionario de corrientes y tensiones deben ser hechas. Esto uede requerir que l as corrientes de rueba se alicará durante varios segundos antes de que la oscill ograms están grabadas. La orma de onda debe ser analizada or undamentales y ter cer comonentes armónicos. Si el valor rms de la undamental y de terceros comone ntes armónicos de corriente tomados en conjunto es más que unos ocos untos orcent uales mayor que la de los derechos undamentales, la rueba estará sujeta a error areciable. Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 99
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas 10.5.2.1 la determinación de arámetros de método 1 la reactancia de secuencia negativa ara esta rueba se obtiene de las ecuacione s siguientes: Z2 = E imedancia de secuencia negativa, .u. ---I (10-7) R2 = resistencia de secuencia negativa, .u. ----P I2 (10-8) X2 = reactancia de secuencia negativa, .u. ( ) Z 2 2 - ( ) R 2 2 (10-9) donde E es el romedio de los valores rms de la comonente undamental de la línea de tre s de los voltajes de línea, or unidad I es el romedio de los valores rms de la c
omonente undamental de las tres corrientes de línea or unidad de P es la otenc ia absorbida en la base or unidad de otencia triásica tenga en cuenta que este método también roduce un valor de Z2 (imedancia de secuen cia negativa) y R2 (resistencia de secuencia negativa). (Ver también 10.5.6.) 10.5.3 Determinación de la reactancia de secuencia negativa mediante la alicación d e un voltaje de secuencia negativa a los terminales de la máquina sincrónica. Método 2 Este método es una variación del método 1 y es ara usar con olos salientes relativam ente equeñas máquinas que no tienen devanados amortisseur continua o su equivalente . Se requiere que la imedancia de la uente de voltaje es una equeña racción de l a reactancia de secuencia negativa siendo robado de modo que los voltajes de te rminal de la máquina que está siendo robado será sustancialmente sinusoidal. El roce dimiento es el mismo que ara el método 1, oscillograhic mediciones de corrientes y voltajes están incluidos. Sin embargo, el valor de rueba de reactancia de secu encia negativa, dada or la ecuación 10-9, ero identiicadas en este caso como X2 T, debería ser corregida de acuerdo a 10.5.3.1. A artir de un análisis de las oscillograms de corriente, el romedio de los valor es rms de la comonente undamental de las tres corrientes de línea, en .u., se u tiliza ara I en ecuaciones 10-7 y 10-8. A artir del análisis de la tensión oscillo grams, debe veriicarse que el valor rms de cada línea a línea de voltaje no es sens iblemente aectados or la resencia de armónicos. Si las tensiones son esencialme nte sinusoidal, como determinado or lo anterior, el romedio de los tres voltaj es rms, exresada en .u., determinadas a artir de las lecturas de los instrume ntos o de oscillograms, ueden ser utilizados en la ecuación 10-7 y sin correccion es a los valores de otencia son necesarias. Si la tensión armónicos antes mencionados son imortantes, los valores rms de cada lín ea de voltaje de línea ueden ser aectadas or estos armónicos. Un rocedimiento de corrección ara el método 2 se resenta en la siguiente subcláusula. 10.5.3.1 Para alicar corrección negativa-voltaje de secuencia X2 rocedimiento a ra la determinación de la reactancia de secuencia negativa, tal como se deinen en el 10.5.1 ara la co rriente de secuencia negativa sinusoidal se obtiene a artir del valor obtenido a artir de un negativo sinusoidal alicada de secuencia de rueba de tensión or la ecuación 10-10. X2 ( ) X'' 2 d = .u. -------------------------- 2X''d - X2T (10-10) donde t es la reactancia de secuencia negativa rueba obtenidos utilizando la ecuación 1 0-9, .u. X2 X''d es el eje directo subtransient reactancia .u. 100 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 ara realizar esta corrección, el sub-eje directo reactancia transitoria debe ser conocido or aroximadamente las mismas condiciones. (Para corregir el valor de corriente nominal de X2T, la corriente nominal valor de X''d debe utilizarse.) ( véase 11.8.4.) se uede observar que si X2t = X''d, como es cierto ara la mayoría de los aroxim adamente cilíndrico-Máquinas con rotor de olos salientes o máquinas con amortisseurs continua, la corrección no roduce ningún cambio. 10.5.4 Determinación de la reactancia de secuencia negativa mediante la alicación d e una única ase línea a línea cortocircuito sostenida a través de dos de los terminales de la máquina 3-Método de instrumentación y 10.5.4.1 Precauciones La máquina se conduce a velocidad nominal con un sostenido monoásico cortocircuito entre dos terminales de línea del esqueleto. Un transormador de corriente de cort
ocircuito en la conexión roorciona corriente ara un amerímetro y la corriente de la bobina de un vatímetro monoásico, tal como se muestra en la igura 10.2. Un tra nsormador de voltaje conectado entre uno de los terminales de corto circuito y la línea terminal de la ase abierta roorciona una tensión ara un voltímetro y el otencial bobina del vatímetro. Figura 10.2-Diagrama ara la determinación de la imedancia de secuencia negativa, método 3 Con la máquina emocionado en reducción de corriente de camo, una serie de lecturas está tomado del amerímetro, voltímetro y vatímetro ara dierentes intensidades de cam o, en orden creciente. En esta rueba, el rotor debe estar rotegido contra el s obrecalentamiento. Para cada valor del camo actual, las lecturas deben tomarse lo más ráidamente osible tan ronto como las condiciones irmes son alcanzados, y el camo debe estar desenergizada inmediatamente desués. Entre las lecturas, el r otor debe estar ermitido rerescar si es necesario. La rueba debe interrumirs e si la evidencia del rotor se observa recalentamiento. El eligro de sobrecalentamiento del rotor uede limitar la rueba a un camo de corriente menor que el valor de tensión nominal, sin carga, esecialmente ara máqu inas de rotor cilíndrico. 10.5.4.2 la determinación de arámetros ara el método 3 La imedancia de secuencia negativa .u. ara esta línea a línea rueba de cortocirc uito sostenida se obtiene mediante la ecuación 10- 11. Z2 E ( ) LL = .u., imedancia de secuencia negativa ---I (10-11) Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 101
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas donde E es el comonente undamental de la tensión exresada en .u. de línea base d e tensión en la línea I es el comonente undamental de la corriente de cortocircuit o exresada en .u. de corriente de la línea de base de la reactancia de secuencia negativa .u. ara una línea a línea es rueba obtenida m ediante la ecuación 10-12 X2 Pv - ( ) LL = .u. --------------------- Z 2( ) LL 3 ⋅ ⋅ E I (10-12) donde PV-a es el vatímetro lectura exresada en .u. base de energía monoásica (véase 9 .2.2) Si el voltaje y corriente de tercera contienen imortantes comonentes armónicos e l rocedimiento de 10.5.4.3c debe seguirse. 10.5.4.3 comentarios adicionales sobre la determinación de arámetros utilizando el método 3 a) Los valores de reactancia de secuencia negativa uede reresentarse como una unción de la corriente de secuencia negativa. En esta rueba, la corriente de sec uencia negativa es la corriente de cortocircuito dividido or . Desde la curva, el valor de 3 b) x2(LL) corresondiente a la corriente de secuencia negativa igual a la corrie nte nominal es el valor de corriente nominal. Corrección de una línea a línea cortocircuito sostenida. La reactancia de secuencia ne gativa deinida, ara la corriente de secuencia negativa sinusoidal, se obtiene a artir del valor obtenido durante una línea a línea corto circuito. X2 = X22( ) LL + ( ) X'' 2-D --------------------------------------- 2X''d (10-1 3) ara realizar esta corrección, el eje directo .u. subtransient reactancia X'' mismas condiciones. Para corregir el valor de corriente nominal .u. de X2(LL) ara corregir el valor de voltaje nominal de X2(LL), el valor de X''d circuito debería utilizarse (véase 11.8.4). Los resultados dan la .u. corriente nom inal y los valores de tensión nominal de la d será conocido or la corriente nominal de aroximadamente el valor de X''d uede usarse
determinada en tensión nominal or un reentino corta secuencia negativa la reactancia, resectivamente. c) la resencia de armónicos uede inluir en los resultados de esta rueba. En la s ruebas de las máquinas sin necesidad de conectar los devanados amortisseur util izando el método 3, es aconsejable tomar oscillograms además de lecturas, y utilice el oscillograms ara obtener los valores rms de la undamental y de terceros com onentes armónicos de voltaje y corriente. Si el voltaje y corriente de tercera co ntienen imortantes comonentes armónicos, el valor de la .u. vatímetro lectura deb e ser corregida de acuerdo con la ecuación 10-14 como sigue: P'v a - = v - - 3E3I3 (10-14) donde es el valor ajustado del vatímetro leyendo ara ser utilizados en la ecuación 10-12 es la lectura del contador de corriente real en .u. base de energía monoásica de r ms es la tercera armónica de tensión en .u. base de línea a línea es el Voltaje rms de tercera corriente armónica en .u. de corriente de línea de base ara el método 11.13.4 Véase 4 de determinar X2 P'v-a PV-A E3 I3 desde un reentino cortocircuito. 102 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 6.5.5 Determinación de reactancia de secuencia negativa de alicada una línea a línea de tensión Método 5 Este método se describirá con más detalle en la sección 11, ya que, aunque las ruebas e n articular son sostenidos o estado estacionario, son un rocedimiento comleme ntario a la reentina ruebas de cortocircuito ara X''d y X''q la determinación d e arámetros, que se detallan en las cláusulas aroiadas y subclauses de la sección 1 1, esecialmente 11.7.1 (ara X''d) y 11.13.5 (ara X''q). Algunas notas y recauciones son dadas a continuación ara inormación general. Si e l ensayo se realiza con recuencia, la recuencia de la corriente del rotor será l a mitad de la de la corriente de secuencia negativa en condiciones normales de uncionamiento. Si los eectos de la recuencia de la corriente de rotor de react ancia de secuencia negativa son areciables, método 5 no debe utilizarse. En términos de las cantidades deinidas en 11.13.1.1 y 11.13.1.2, la reactancia de secuencia negativa uede calcularse mediante la ecuación 10-15 como sigue: X2 K = .u. ----2 (10-15) donde k es deinido en la ecuación 11-33 La corriente de secuencia negativa en cada rueba es la .u. valor de la comone nte undamental de la corriente de rueba dividido or . Sin embargo, el nivel d e saturación magnética está asociado con la suma de la secuencia negativa y ositiva3 comonente de secuencia. La rueba de la reactancia uede reresentarse como una unción de la suma de los eectos ositivos y negativos de las secuencia de corri entes de secuencia, el cual uede obtenerse multilicando la corriente de rueba or 2/ . El valor de corriente nominal 3 de reactancia de secuencia negativa es el valor a la corriente nominal en la cur va. 10.5.6 resistencia de secuencia negativa (R2)-General de la deinición de secuencia negativa resistencia, consulte IEEE Std 100-1992. Si la resistencia de secuencia negativa varía sensiblemente con la corriente, el v alor de corriente nominal uede ser determinada or consirar la resistencia com o una unción de la corriente de secuencia negativa y seleccionando el valor corre sondiente a la corriente nominal. 10.5.6.1 Método 1 ara medir R2-alicado corriente de secuencia negativa sinusoidal alicada una corriente de secuencia negativa se realiza en conormida
d con 10.5.2. La resistencia de secuencia negativa se obtiene mediante la ecuación 10-8. Sin corrección de temeratura es incluido orque el carácter incierto de la c orrección. Las conexiones, recauciones, etc. son idénticas al método 1 ara la determ inación de la reactancia de secuencia negativa. Si la corriente de rueba no es sensiblemente sinusoidal, una areciable error e n la secuencia negativa uede rovocar resistencia. 10.5.6.2 Método 2 ara medir R2-monoásico línea a línea cortocircuito sostenida una sostenida ase única rueba de cortocircuito es realizada de conormidad con l o disuesto en 10.5.4.2. A artir de esta rueba, los valores de imedancia, Z2 y la reactancia X2, son obtenidos (véase 10.5.4.2). A artir de estos dos valores, la resistencia de secuencia negativa se determina mediante la ecuación de 10-16. R2 = Z 22 - X22 (10-16) Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 103
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas si el valor de corriente nominal se determina trazando la resistencia de rueba como una unción de la corriente de secuencia negativa, cabe señalar que la corrient e de secuencia negativa ara esta rueba es igual a la corriente de rueba divid ido or . 3 Sin corrección de temeratura es incluido orque el carácter incierto de la corrección y el carácter aroximado de la rueba el valor de la resistencia. Nota : Las correcciones, recauciones, etc. son idénticas al método 3 ara la determ inación de la reactancia de secuencia negativa. 10.6 Las cantidades de secuencia cero 10.6.1 Cero reactancia de secuencia (X0)-General de la deinición de la reactancia de secuencia cero, consulte IEEE Std 100-1992.La reactancia de secuencia cero tiene signiicado sólo ara una máquina conectada a Wy e con neutro accesible. 10.6.2 Los valores de reactancia de secuencia cero ara corrientes igual o inerior a la corriente nominal, la reactancia de secuen cia cero generalmente varía sólo ligeramente con la actual. Sin embargo, si el valor de la reactancia de secuencia cero varía sensiblemente co n la corriente de rueba, uede reresentarse como una unción de la corriente de secuencia cero y el valor de corriente nominal determinado a artir de la curva. No hay voltaje nominal valor de reactancia de secuencia cero es reconocido. 10.6.3 Metodología y conexiones ara determinar máquinas sincrónicas cantidades de sec uencia cero-Método 1: circuito en aralelo con los terminales de unto muerto de los devanados conectados juntos como ara un uncionamiento normal, los tres terminales de línea también están conectados juntos ara que las tres ases están en aralelo. Una tensión alterna monoásica se alica e ntre la línea de terminales y los bornes de neutro (véase la igura 10.3). Es reer ible que la máquina se conduce a velocidad normal, con el camo corto-circuito y c on el enriamiento normal. Sin embargo, casi los mismos valores que se obtendrán c on el rotor en reoso, y la rueba uede ser realizada bajo esta condición roorc ionando caleacción no es excesivo. Las condiciones de la rueba debe ser declarado. 104 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Figura 10.3-test set-u ara Zo medición-Método 1 ara varios valores de tensión alicada ara roducir, si es osible, el total de la corriente de rueba de hasta tres veces la corriente nominal o suerior, las
lecturas deben ser tomadas de la tensión y la corriente. Si la resistencia de secu encia cero es determinado, o si la resistencia es reciso alicar una corrección, las lecturas de otencia de entrada también debe ser tomada. Si la resistencia es cero-secuencia ara ser corregido or la temeratura, la temeratura del bobinad o, inducido or la resistencia (véase 6.7.5) o detector, debe ser determinado or dos o tres de las corrientes más altas tan ronto como sea osible desués de estas lecturas son tomadas, y extraolada de vuelta al instante de la lectura. 10.6.3.1 la determinación de arámetros de secuencia cero cantidades utilizando el mét odo 1 La imedancia de secuencia cero se obtiene mediante la ecuación 10-17 como sigue: Z0 3E = .u. -------I (10-17), donde E es la tensión de ensayo, exresada en .u. base de línea a neutro Tensión I es la corriente de rueba total, exresada en .u. de corriente de línea de base en la mayoría de los casos, la reactancia de secuencia cero uede tomarse igual a la imedancia de secuencia cero. Sin embargo, en el caso de máquinas equeñas, o don de la resistencia del inducido es relativamente grande y la reactancia de secuen cia cero relativamente equeñas, como or ejemlo en máquinas con un bobinado de dos tercios de tono, corrección de resistencia uede ser necesaria. En tales casos la ecuación 10-18 uede ser utilizado. X0 = 2 .u. Z P 0 1 ------EI (10-18) Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 105
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas donde P es la lectura del vatímetro (exresado en base or unidad de energía monoásic a) corresondiente a los valores de E y he utilizado ara determinar Z0. 10.6.4 Metodología y conexiones ara determinar las cantidades de secuencia cero máq uinas sincrónicas. Método 2: circuito en serie en este método, los arrollamientos de las tres ases están conectados en serie, como se muestra en la igura 10.4. Este método sólo uede utilizarse cuando ambos bornes de cada ase son accesibles ara la conexión externa. En otros asectos, este métod o es similar al método 1 (ver 10.6.3). Una tensión alterna monoásica es alicada a tr avés de los bobinados de las tres ases en serie, y las lecturas de voltaje y corr iente son adotadas, si es osible, ara varios valores de corriente a corriente nominal o suerior. Si la resistencia de secuencia cero es determinado, o si la resistencia es reciso alicar una corrección, las lecturas de otencia de entrad a también debe ser tomada. Si la resistencia es cero-secuencia ara ser corregido or la temeratura, la temeratura del bobinado, inducido or la resistencia (véas e 6.7.5) o detector, debe ser determinado or dos o tres de las corrientes más alt as tan ronto como sea osible desués de tomar las lecturas, y extraolada de vue lta al instante de la lectura. Figura 10.4-Diagrama ara la determinación de la reactancia de secuencia cero, métod o 2 Determinación del Parámetro 10.6.4.1 ara secuencia cero cantidades utilizando el méto do 2 La imedancia de secuencia cero en el circuito en serie conexión se obtiene median te la siguiente ecuación: Z0 E = .u. -----3I (10-19), donde E es la tensión, exresada en .u. base de línea a neutro Tensión I es la corrie nte, exresada en .u. de corriente de línea de base de la corrección de la resistencia, si es necesario, se hace mediante la ecuación 10-18 . Para esta rueba, la corriente de secuencia cero es igual a la corriente de r
ueba. 106 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 10.6.5 Metodología y conexiones ara determinar la máquina sincrónica cantidades de se cuencia cero-Método 3: cortocircuito sostenida se conduce la máquina a velocidad nominal con un cortocircuito sostenida de dos líne as a unto muerto, tal y como se muestra en la igura 10.5. Se muestran las líneas de luz ara circuitos de medición. Se toman las lecturas de l a tensión del terminal abierto a unto muerto y de la corriente en la unión de las d os terminales en cortocircuito a unto muerto. Si la resistencia de secuencia ce ro es determinado, o si la resistencia es reciso alicar una corrección, lecturas de la otencia reresentada or la rueba de voltaje y corriente de rueba tamb ién debe ser tomada. La excitación es ajustado ara dar una serie de lecturas ara l os valores de la corriente normal, si es osible, hasta tres veces la corriente nominal o suerior. Precaución: Esta rueba debe terminarse lo más ronto osible. El sobrecalentamiento uede causar graves si las corrientes se llevó demasiado alta o sostenido durante un eriodo de tiemo demasiado largo, esecialmente ara máquinas de rotor cilíndri co. Figura 10.5 Diagrama ara la determinación de la reactancia de secuencia cero y re sistencia (método 3) 10.6.5.1 determinación de arámetros de secuencia cero cantidades utilizando el método 3 La imedancia de secuencia cero se obtiene mediante la ecuación 10-20. Z0 Ea = .u. ------In (10-20) donde está la línea a neutro Tensión de la ase abierta, en .u. base de línea a neutro Tensión en Ea es la corriente neutra, en .u. de corriente de línea base Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 107
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas en la mayoría de los casos, la reactancia de secuencia cero uede tomarse igual a la imedancia de secuencia cero. Sin embargo, en el caso de máquinas equeñas, o don de la resistencia del inducido es relativamente grande y la reactancia de secuen cia cero es relativamente equeño, como, or ejemlo, en máquinas con un bobinado de dos tercios de tono, corrección de resistencia uede ser necesaria. Cuando se hac e una corrección, la reactancia de secuencia cero se obtiene a artir de la ecuación de 10-21. X0 P 2 = .u. Z0 1 ----------EaIn (10-21) donde el an es la lectura del vatímetro exresada en la base or unidad de energía monoásica, SN (véase 9.2.2) Para esta rueba, la corriente de secuencia cero es un tercio de la corriente ne utra. 10.6.5.2 Notas adicionales: a) Si la velocidad de la máquina no es igual a la velocidad nominal en el momento de tomar las lecturas, corrección de las equeñas desviaciones de velocidad uede re alizarse multilicando el valor de la reactancia de secuencia cero or la roor ción de la velocidad nominal a la velocidad real. b) desde cualquier imedancia en el circuito neutral de la igura 10.4 se medirá c
omo arte de la máquina y la reactancia de secuencia cero desde el último uede ser muy equeña. Es imortante seleccionar el transormador de corriente, el amerímetro y lleva a minimizar la imedancia. 10.6.6 resistencia de secuencia cero (R0) 10.6.7 General ara la deinición de secuencia cero resistencia, consulte IEEE Std 100-1992. La r esistencia de secuencia cero tiene signiicado sólo ara una máquina conectada a Wye con neutro accesible. Normalmente, la resistencia de secuencia cero no varía areciablemente con corrien te. Si lo hace variar el valor de corriente nominal uede ser determinada or co nsirar la resistencia como una unción de la corriente de secuencia cero y selecc ionando el valor corresondiente a la corriente nominal. Sin corrección de temeratura se incluyó debido a la comleja naturaleza de la corre cción y el carácter aroximado de la rueba el valor de la resistencia. La versión 10.6.8 Método 1. Circuito aralelo cuando se hace una rueba ara reactancia de secuencia cero de acuerdo con 10.6. 3.1, la entrada de alimentación, P, es medido or un contador de corriente monoásic a. La secuencia cero resistencia es determinada or la siguiente ecuación: R0 3P = .u. -------I2 (10-22) donde P es la otencia de entrada de rueba exresa en .u. base de energía monoási ca, SN I es la corriente de rueba total, exresada en .u. de línea de base actual ara esta rueba, el cero-secuencia es de un tercio del total de la corriente de rueba. 108 Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de rueba ara máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 10.6.9 Método 2. Circuito en serie cuando se hace una rueba ara reactancia de secuencia cero de acuerdo con 10.6. 4, la entrada de alimentación, P, se mide un vatímetro monoásico. La secuencia cero r esistencia es determinada or la ecuación 10-23. R0 = P .u. ------- 3I2 (10-23) donde P es la otencia de entrada de rueba exresa en .u. base de energía monoási ca, SN I es la corriente de rueba, exresado en .u. de línea de base actual ara esta rueba, la corriente de secuencia cero es igual a la corriente de rue ba. 10.6.10 Método 3. Cortocircuito sostenida al hacer una rueba ara la reactancia de secuencia cero de acuerdo con 10.6.5, el oder, el Pan, reresentada or la rueba de voltaje y corriente de rueba es medido or un contador de corriente monoásica. La secuencia cero resistencia es determinada como sigue: R0 3Pan = .u. ------------ I 2n (10-24) donde (véase 9.2.2) Pan en el vatímetro lectura exresada en or unidad de energía monoásica de base SN es la corriente neutra, en .u. de corriente de línea base 10.7 Los rocedimientos de detección y determinación de arámetros de secuencia ositi va resistencia ara una máquina sincrónica de secuencia ositiva general 10.7.1 resistencia (R1) ueden ser utilizados en ocas ión ara una simulación comleta de desequilibrios en o cerca de las terminales del estator de una máquina. Si el total de las érdidas del estator son de interés bajo co
ndiciones de uncionamiento, la resistencia de secuencia ositiva debería utilizar se en los cálculos. La cuestión de la utilización de la Ra, el dc inducido resistencia, en lugar de R1, surge también en el caítulo 12 cuando se habla de la determinación de las magnitudes oeracionales como se ve desde los terminales del estator de la máquina. Para la deinición de secuencia ositiva resistencia, consulte IEEE Std 100-1992. 10.7.2 Determinación de la rueba en rimer lugar, la dc inducido resistencia, Ra, es determinada or la rueba y corregida a una temeratura eseciicada (véase el unto 3.3 de la Parte I). La érdida de carga callejeros, WL0 es determinado según 4.2.8. Sin corrección de tem eratura es incluido. La ositiva- secuencia resistencia es determinada or la ec uación ecuación 10-25 o 10-26. R1 = Ra + Ω (10-25) OIT ⋅ 103 ------------------------ 3I2N Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 109
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas (10-26) R1 1 OIT ⋅ 103 = p.u. -----R Z + ------------------------ 3I 2 N N donde es la resis encia del inducido por fase corregida a la empera ura especificada, Ω es la pérdida de carga perdida en la línea de base ac ual, kW es la línea de base ac ual, amperios (véase 9.2.3), la empera ura (TS Ra WL0 en base ZN es el esquele o, Ω de impedancia (véase 9.2.5 o 9.2.7) ), para lo cual la resis encia es de erminada secuencia posi iva debe ser declar ado. 10.8 adicionales pruebas en es ado es acionario para máquinas síncronas 10.8.1 De erminación de Cor o-circui o Ra io (SCR) general de los procedimien os de ensayo necesarios para de erminar la relación de Cor o-circu i o (SCR) son muy similares a los descri os en 10.3 para calcular el eje direc o reac ancia sincrónica. Es os se de allan en 4.2.4 y 4.2.7 de la par e I. Aunque el SCR no se u iliza en cálculos de es abilidad (como Xdu o XDS Direc -eje reac ancia sincrónica), ha sido la prác ica de u ilizar es e valor para dar una idea de la máquina de es ado es acionario de carac erís icas, y ambién es u ilizado como una guía aproximada y el amaño rela ivo de la máquina sincrónica cos ing. Para la definición de relación de cor o circui o, consul e IEEE S d 100-1992. 10.8.1.1 Cálculo corrien es del campo de la curva de sa uración de circui o abier o y de la prueba de impedancia sincrónica, a frecuencia nominal en cada caso, se u ilizan para de e rminar la relación de cor ocircui o, de conformidad con la ecuación 27-10. (Consul e la figura 5.1 de la Par e I.) SCR = IFNL ----------- IFSI (27-10) donde se encuen ra la corrien e de campo para la ensión nominal, frecuencia nominal, y sin carga IFNL IFSI es el campo de corrien e nominal de corrien e de inducido en un sos enido c or ocircui o rifásico a frecuencia nominal 10.8.2 De erminación del ángulo de carga in erna 10.8.2.1 General La definición de ángulo de carga in erna (δ) es aa en IEEE St 100-1992 como sigue:
"El esplazamiento angular, en una carga especificaa, e la línea central e un c ampo e polo e los ejes el esqueleto mmf patrón." Un conocimiento exacto e la generaora e sus ángulos internos es esencial en el estuio e los iferentes tipos e estabilia, renimiento, especialmente para granes generaores e turbina. Esto aplica tanto para granes perturbaciones (n o lineal), renimiento inámico o pequeña perturbación (lineal, eigenvalue) análisis. 110 Copyright © 1998 Toos Los Derechos Reservaos IEEE
IEEE GUIDE: Proceimiento e prueba para máquinas síncronas IEEE St 115-1995 Este tema se trata con más etalle en el IEEE St 1110-1991, one los istintos e fectos e saturación que ocurren irectamente en el eje e la máquina, en comparación con el eje en cuaratura, están cubiertos. Véanse en particular los anexos 5b y 5C el IEEE St 1110-1991. Un examen e un iagrama phasor el anexo 5C, y se repite más aelante como figura 10.6 ayuará a una mejor comprensión e la efinición el icc ionario aas anteriormente. Figura 10.6-Phasor iagrama e una máquina sincrónica la figura siguiente inica cómo el ángulo interior, "δ", pueen ser calculaos, sabien o Xqs saturaa, la reactancia sincrónica el eje en cuaratura. La excitación e la máquina bobinao e campo también puee ser calculao, sabieno XDS, el saturao ej e irecto reactancia sincrónica y Xas, one: XL = Xas XDS. El estator reactanci a e fuga es XL. El phasor Xas · ifd (producto) corresponde a la excitación interna en la recíproca Rankin por unidad de sistema, y esto phasor está situada en el eje en cuadratura. i δ es conocio, e algún tipo e meia (que se escribe a continuación), algunos cocientes, en forma e magnitues phasor se muest ra en la figura 10.6 pueen usarse para calcular factores e saturación K Estos so n números (unia o superior) que se ivien en Xau y 1991 para obtener más etalle s.) o Kq. Xaqu, respectivamente. (Véase el anexo 5C el IEEE St 111010.8.2.2 Cálculo e ángulo interior (δ) un métoo e cálculo e δ puee aproximarse, e conformia con la siguiente expresión tan-Δ = 1 Ia ⋅ cosφ Xqs( ) ---------------------------------------------- Ea + Ia ⋅ sinφ X qs( ) (10 a 28), reiriéndose nuevamente a la igura anterior, EA, y Ia son la tensión y la corriente del inducido (or unidad), Xq es el llamado eje en cuadratura reactancia sincróni ca (generalmente Xqs) y φ es el ángulo del actor de otencia del generador. Xqs se utiliza aquí en lugar de Xq ara acentuar que la saturación existe bajo carga normal de la máquina. 10.8.3 Estroboscoio técnica de medición El siguiente método estroboscóico uede ser usado todavía, ero ha sido sustituido, ara turbogeneradores esecialmente, or la tramitación electrónica técnicas descritas en 10.8.4. Coyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 111
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de rueba ara máquinas síncronas este tio articular de ensayo se realiza observando el cambio de osición del rot or (ángulo de carga) cuando se cambia la carga de una determinada otencia, actor de otencia, voltaje y ara un 0 MW, condición sincronizada con la misma tensión es eciicada. La rueba se realiza en la recuencia nominal. El cambio de osición del rotor es observado utilizando el cambio en la señal de la dierencia de tiemo entre un tacóm
etro ótico (que tiene una meta ijada a una ieza giratoria de la máquina) y un ter minal de la orma de onda de tensión. El destino suele estar unida a el eje del ge nerador. La señal generada or el tacómetro ótico está rente a la terminal de voltaje de la orma de onda sinusoidal señalando donde se roduce un tiemo de cruce or c ero, al igual que la onda sinusoidal se está convirtiendo en ositivo. La carga, δ, ángulo en raianes, eléctrico se calcula como sigue: δ = 2π ⋅ ∆ (10-29) donde f es la frecuencia ∆ es el cambio en la señal de diferencia de iempo mien ras es e mé odo óp ico requiere sólo una me a (o marcado) en el eje, no se consid era an exac o como el mé odo elec rónico descri o en la siguien e subcláusula. Es o s e aplica en par icular a los ejes de hydrogenera ors. 10.8.4 Medición elec rónica del ángulo odo el erminal an erior phasor can idades indicadas en el diagrama de la figur a 10.6 (normalmen e) es án disponibles a ravés de circui os de medición en el área de c on rol del generador; sin embargo, el ángulo de carga in erna (a veces conocido co mo ángulo de campo del ro or) señal normalmen e no es á previs o. Carga in erna el ángul o se mide comparando la diferencia de fase en re una vez por polo- pulso de par en el eje y un "cuadrado" la ensión del erminal de la señal. Es a diferencia de fa se es "cero", una vez que el generador es á sincronizado con el pie levan ado, es decir, po encia ac iva es cero. Pos eriormen e, como el generador es á cargado, la magni ud de la diferencia de fase aumen a. Si la vez por señal de pulso de la rev olución no es á ins alado en el ex remo del eje del generador después una corrección de orsión del eje debe aplicarse a la lec ura de los ángulos. En las máquinas de cua ro polos una vez por revolución de la señal del pulso debe duplicarse para poder compar arla con la " erminal" de ensión de onda cuadrada. La unidad de medición del ángulo de carga in erno puede ser calibrado en grados/vol io y un sesgo se añade a la señal de ángulo cuando la unidad es en primer lugar sincro nizado con el sis ema de alimen ación. Como se carga el generador de la carga in e rna ángulo puede medirse direc amen e. Un "cero" se considera necesario un disposi ivo ac ivado para es a écnica. La misma ensión debe ser u ilizada para la pues a a cero de la no-Ajus e de carga que se u iliza y la ob enida en la condición de me dición de ángulo de po encia real en algún megava io carga. La ex ensión de es e mé odo a las máquinas hidráulicas y mo ores sincrónicos, parecería req erir marcas en alguna par e o porción del o al de número de polos para eliminar los efec os de la excen ricidad del ro or o la oscilación del eje. 11. Pruebas para Evaluar ransi orios o sub ransien valores carac erís icos 11.1 ensayos generales para ransi orios y paráme ros sub ransien implican cambios bru scos en cualquiera o en odos los circui os rifásicos en o cerca de la máquina eléc r icamen e los erminales del inducido. Los cambios repen inos en el campo circui o eléc rico ambién es án incluidos. Cambios en o cerca de las erminales de armadura podría ser el resul ado de uno o varios fallos en re fases o fallos de una o más fases de la máquina neu ral. 112 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 El érmino "valores carac erís icos," aplicada a ransi orios o sub ransien cons an es de iempo y reac ances indica que ales valores generalmen e caen den ro de los rangos ípicos para varias clasificaciones y amaños de máquinas síncronas. Debido al predominio de las máquinas rifásicas con devanado de campo ro a orio, las pruebas siguien es se describen específicamen e para esas máquinas. Máquinas de una s ola fase o para máquinas de o ros polyphase de res fases, las modificaciones serán necesarias en algunos casos, pero generalmen e puede ser fácilmen e de erminado. 11.2 Razones para la realización de pruebas que impliquen cambios bruscos en el ca mpo inducido o circui os eléc ricos los valores carac erís icos de los ransien es y sub ransien reac ances (y cons a
n es de iempo) de máquinas síncronas han sido u ilizados duran e unos 75 años, y para muchos propósi os. Inicialmen e esa reac ances y cons an es de iempo fueron calc uladas para dar, an o a los diseñadores de máquinas y usuarios de máquinas síncronas un conocimien o de primera mano de la corrien e de cor ocircui o magni udes y su asa de cambio o de erioro. Tales magni udes son impor an es para es ablecer clas ificaciones de fallos eléc ricos. Es e conocimien o permi e ambién ensiones mecánicas que se calcula en re devanados inducido resul an e de corrien es excesivas que ocurren duran e las per urbacio nes eléc ricas en o cerca de los erminales de la máquina sincrónica. Además, se podrían i dear sis emas de pro ección de manera que los relés podría es ar correc amen e calibra da para viaje de campo inducido o disyun ores, y eliminar así la máquina defec uosa del sis ema de po encia. Además de calcular es os carac erís icos valores de reac ancia de cor ocircui o, el iempo omado para corrien es de fallo al de erioro o pasar por varios Es ados d espués de un fallo era de in erés. Análisis original de corrien es de cor ocircui o po r los diseñadores de máquinas, comenzando aproximadamen e hace 75 años, indicó que hay bás icamen e dos períodos duran e los cuales las asas de descomposición ac ual podría ser fácilmen e iden ificado. La primera y más cor o período fue nombrado el régimen sub ran sien . La pos erior y mucho más iempo fue llamado el régimen ransi orio. Esos regíme nes de iempo podría es ar asociada con una cons an e de iempo. Es e valor carac erís ico puede ser iden ificado como el iempo omado para el decaimien o exponenc ial de la corrien e o del vol aje para cambiar a 1/ 0.368∈ o de su valor original. 11.3 La me odología que debe seguirse cuando se realizan pruebas de corrien e de c or o circui o para probar ales reac ances y cons an es de iempo fue inicialmen e realizada a plicando res-fase sólida (o "A ornillado") fallo en la máquina erminales con la máqu ina sin carga y en circui o abier o. Los valores ob enidos de ales pruebas fuer on, sobre la base de dos del parque-reacción direc a de la eoría, los valores de lo s ejes. Eje direc o paráme ros puede ser encon rado por la celebración de la pre-Exc i ación del campo del fallo a un valor cons an e duran e el decaimien o de las re s corrien es de fallo de fase a valores de es ado es acionario. Eje en cuadra ura ransi orios o sub ransien valores podría ser calculado pero no pudo ser probado por las pruebas de circui o abier o pre-condiciones de falla. Véase el Anexo 11A para q-eje especial descripciones de pruebas. Hay una jus ificación eórica para el desarrollo de ecuaciones de cor ocircui o, que dan resul ados coinciden es con los valores de prueba de cor ocircui o. Es o se conoce como el cons an e flujo de campo Vínculo eorema, y es la base para asumir una ensión cons an e de rás de la reac ancia ransi oria. 11.4 Los de alles procesales e ins rumen ación para la prueba de cor ocircui o la ex racción de da os 11.4.1 Consul a con los fabrican es de es e proceso de consul a del fabrican e ambién se ra an en la sección 8 de la par e I. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 113
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 11.4.2 La calibración de equipos de prueba, incluyendo el uso de derivación de corri en e o ransformadores de corrien e cuando los resul ados de la prueba se de ermina a par ir de los dis in os valore s de la corrien e y la ensión duran e las primeras e apas de un cor o circui o an es de es ado es acionario se ha alcanzado, las corrien es y ensiones deben de erminarse a par ir oscillograms o medios equivalen es. Cuando el cor o circui o involucra dos o más fases, es esencial que el cor ocircui o puede aplicarse por me dio de un in errup or que cierra odas las fases en casi exac amen e el mismo in s an e, para evi ar errores causados por la fal a de arranque simul áneo del cor o circui o en las diferen es fases. No induc iva adecuado fís ulas o sensores sondas
Hall, en general, proporcionan resul ados más precisos que con ransformadores de corrien e de diseño convencional, sino de ransformadores de corrien e con una in usual sección de núcleo grande diseñado para ransformar las corrien es que con ienen grandes, decayendo len amen e los componen es de dc puede ser u ilizado con éxi o. Lleva desde el ransformador de corrien e o derivaciones secundarias deben man enerse jun os, orcidos o en un conduc o para minimizar ensiones inducidas en e l ablero de circui os. Al erna ivamen e, el uso de la ecnología de la fibra óp ica es muy recomendable. Jun o con la ransmisión de da os digi ales ins alaciones, e s as modernas carac erís icas vir ualmen e eliminar el efec o de ensiones inducid as en la grabación de formas de onda de corrien e de cor o circui o. 11.4.3 inducido rifásico conexiones en los siguien es subclauses, los resul ados de la prueba se basa en las corrien es de línea y, por lo an o, son aplicables a los es udios del sis ema si el equi po es á conec ado a Wye o del a-conec ado. 11.4.4 La in erpre ación de da os de prueba general de corrien es y ensiones deben ser leídos desde oscillograms odavía, los resul ados ambién suele expresarse como p.u. valores. Si la forma de onda sinusoidal o casi, como suele ocurrir en los circui os cor o s de res fases, la magni ud rms de la componen e al erna de la corrien e o ens ión en p.u. mejor se de ermina dividiendo la dis ancia ver ical de cres a a cres a en el oscillogram por la dis ancia de cres a a cres a de corrien e o vol aje rm s de base, según se requiera. Cuando el valor rms es á variando con el iempo, las c urvas de sobres puede ser dibujado a ravés de las cimas de las olas y la p.u. val or rms de la componen e de ca en cualquier momen o es omado como el cocien e de la dis ancia ver ical en re los sobres a la dis ancia correspondien e a la can idad de base. En la de erminación de valores de oscillograms era impor an e para p ermi ir correc amen e para el ancho de la línea o ras rear porque el ancho de la lín ea puede ser una fracción sus ancial de la dis ancia que se va a medir. Como se seña ló an eriormen e es os problemas son obviados en gran medida por las modernas écnic as de grabación de da os digi ales. 11.4.4.1 subsidios por la dis orsión en la prueba oscillographic resul ados si oscillograms monofásico de línea a línea, línea a neu ro, o dos-Línea de fase a neu ro a cor o circui os se u ilizan para evaluación de impedancias, Dis orsión de forma de onda pueden hacer que el mé odo de 11.4.4 inexac a, especialmen e para esas máquina s, como principales polos máquinas sin amor iguador con inua bobinados. Si la form a de onda es significa ivamen e dis orsionado de manera que un error apreciable sería el resul ado de la medición sólo los picos de la onda ac ual, un análisis de armónic os deben ser hechas. Si el decremen o de cualquier componen e sus ancial es muy rápida, ya que la acep ación de los mé odos de análisis de armónicos no dará resul ados exa os, y la separación de la onda en componen es sólo puede ser aproximada. Si las med iciones son calibrados con da os de es ado es acionario, el efec o de dis orsión d e la onda es eliminado. 11.4.4.2 Efec os de unsymme rical parcelas ac uales, o parcelas que con ienen ar mónicos cuando la corrien e de cor ocircui o es unsymme rical, pero el componen e al ern a sinusoidal o casi (o con iene sólo los armónicos impares), (decaden e) Componen e de dc puede ser fácilmen e encon rados en las parcelas dibujando una curva a medio camino en re los sobres (como se de ermina en la 11.4.4). Si el ac ual con iene incluso armónicos de magni ud apreciable, la línea que represen a el componen e de corrien e direc a no es á a mi ad de camino en re los sobres y se encuen ra sólo por onda- que de ermina la forma de análisis incluso armónicos y permi e el desplazamie n o resul an e desde mediados de la ubicación. Los úl imos mé odos de análisis más po en e y la con abilidad de las dis orsiones o dysy mme ry son discu idas en 11.12. Es o abarca el ema general del análisis compu arizado de las ac uales formas de o nda de decremen o. También se refiere a los procedimien os de grabación de la 11.7.1 .3 y de erminación de paráme ros analizados en 11,8 y 11,9 para reac ances y cons an es de iempo. 114 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 11.4.5 Medición y con rol del campo can idades pre-es ados ransi orios grabaciones deberían ser omadas de la ensión mínima de una fase (generalmen e, línea a línea, pero la línea a neu ro donde se indica en las secciones pos eriores), de la corrien e de inducido en cada fase de cor ocircui o, y an o de la corrien e de campo y campo de ensión. En unidades con exci adores sin escobillas, campo de inf ormación digi alizada ac ual puede ob enerse a par ir de un eje mon ado en derivac ión de corrien e leer median e anillos de deslizamien o emporal o eleme ría. La ar madura de ensión y corrien e de campo jus o an es de que la máquina es á en cor ocirc ui o debe ser leído por medio de indicar ins rumen os. El sis ema de exci ación no d ebería buck o aumen ar la ensión del campo duran e la prueba. Por ejemplo, una ro a ción de exci er AVR debería es ar en un manual o un exci ador es á ico disparando ángulo debe ser man enida cons an e. 11.4.6 Medición de can idades en es ado es able-pos -es ados ransi orios los valores de es ado es acionario del cor ocircui o inducido corrien es son nec esarios para el análisis de la reac ancia y cons an es de iempo (véase 11.6). Es os pueden ser ob enidos por con inuar el regis ro has a que se ha alcanzado el es ado es acionario. Porque la decadencia final de la corrien e del inducido es muy gradual, es difícil de de erminar, median e el examen de un regis ro que el es ad o es acionario ha sido efec ivamen e alcanzado. Como al erna iva, el esquele o d el es ado es able de las corrien es puede ob enerse de eniendo el regis ro después de los primeros segundos y reiniciándolo después ha alcanzado el es ado es acionari o. Las lec uras de la corrien e de inducido en es ado es acionario y la correspo ndien e corrien e de campo indicando ins rumen os pueden u ilizarse como una com probación o calibración del oscillogram. La corrien e de inducido en es ado es able ambién puede de erminarse a par ir de la sa uración de cor o circui o da os de prueba (véase 4.2.7) en el campo ac ual des pués de haber medido el es ado es acionario se alcanza. 11.5 Precauciones necesarias para la realización de pruebas de cor o circui o recomendaciones para las precauciones de seguridad ya han sido expues as en la s ección 8. Es as recomendaciones abarcan an o la in egridad mecánica y eléc rica de la máquina. Aspec os de seguridad ales implican el arrios ramien o de bobinas de inducido, cuando lo consideren necesario. También se incluyen los requisi os de pues a a ie rra para los devanados del inducido, así como para derivaciones de corrien e que m ida la corrien e del inducido. Un examen de los disposi ivos de pro ección que deb ería es ar inopera ivo duran e las pruebas, ambién es recomendable. 11.5.1 La velocidad y el campo de con rol de ensión an es y duran e las pruebas para evi ar errores, especialmen e en la de erminación de cons an es de iempo, y para evi ar los al os vol ajes ransi orios en el circui o de campo, la exci ación debe ser alimen ado por una ensión cons an e de la fuen e de baja impedancia. Es o puede requerir un emocionado por separado independien e e impulsada sin exci ador serie bobinado de campo. La corrien e de campo debe ajus arse por medio de campo exci ador con rol para evi ar la inserción de la resis encia en el circui o de campo de la máquina principal. Si la capacidad de el exci ador usado es al meno s an grande como el de el exci ador usado en servicio normal, y la impedancia a dicional no es á inser ado, la resis encia y la induc ancia del circui o ex erno a l ámbi o de la máquina bajo prueba generalmen e iene un efec o insignifican e sobre la exac i ud de la de erminación de las magni udes medidas duran e las pruebas de cor o circui o. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 115
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 11.6 an eceden es eóricos para la de erminación de la reac ancia de cor ocircui o y valores cons an es de iempo La reac ancia sincrónica (XD), la reac ancia ransi oria (X'D) y sub ransien reac ancia (X''d) y del ransi orio de cor a-circui o cons an e de iempo (τ'd) y sub ransien cor ocircui o cons an e de iempo (τ''d) que se u ilizan para describir e l compor amien o de la máquina y repen ino en cor ocircui o. Es o puede hacerse de acuerdo con la siguien e ecuación para la ac rms en componen es de corrien e rifás ica ras un cor o-circui o de no descuidar la carga del circui o del inducido re sis encias y asumir cons an es vol aje de exci ación. I ( )= E-------- XDS -T -T ------------- E E τ'd + + ----------------- ε E E τ''d ------------------ ε s X''d X'D (11-1) Dond I(t) s la CA rms d corrint d corto circuito, p.u. E s l voltaj CA rms ants d cortocircuito, p.u. t s l timpo n sgundos, mdido dsd l instant dl cortocircuito. Nota -Ractancs db star n p.u. n la máquina MVA rating. Xds y Xdu s discutn y dfinn n 10.3. Xds s utilizado para corto circuitos p robados n condicions normals d circuito abirto (tnsión nominal) ya qu habrá u n pquño grado d saturación d la máquina d j dircto. Xdu pud utilizars n lu gar d Xds si la pruba s raliza n torno al 0,4 p.u. d tnsión normal, o por d bajo d 0,4 p.u. X'D y τ'd es án definidos en la norma IEEE S d 100-1992,respec ivamen e. X''d y τ''d es án definidos en la norma IEEE S d 100-1992. En es a expresión, se supone que el ac ual se compone de un érmino cons an e y dos érminos exponenciales decaden e donde el ercer érmino de la ecuación decae mucho más rápido que el segundo. Res ando el primer plazo (cons an e) y razar el res o en p apel semilogarí mico en función del iempo, la curva aparecería como una línea rec a des pués de la rápida decadencia plazo disminuye a cero. La rápida decadencia par e de la curva es la porción sub ransien , mien ras que la línea rec a es la par e ransi ori a. Debido a varios fac ores, incluida la sa uración y efec os por corrien e de Foucau l , la corrien e de cor ocircui o no pueden seguir el formulario an erior de var iación precisamen e; las dos funciones exponenciales sólo aproximado el verdadero co mpor amien o ac ual. Por lo an o, la porción ransi oria de la parcela semi logarí mica puede realmen e ser ligeramen e curvos. Cualquier porción rela ivamen e cor o de es a línea curva puede ser aproximado por una línea rec a. Será apreciado, sin emb argo, que an o la pendien e de es a línea y su in ersección con el eje de iempo ce ro variará, dependiendo de en qué par e de la curva que se aproxima. Por lo an o, e l valor ob enido de la reac ancia ransi oria X'D (de erminado por la in ersección de iempo cero) es algo arbi rario, porque depende de cómo se in erpre an los da os de prueba. Es ablecer un procedimien o de prueba que producirá una reac ancia ransi oria def inida y, por lo an o, ransi oria y defini iva sub ransien cons an es de iemp o, el in ervalo de iempo para ser u ilizados en la fabricación de las semi-gráfico logarí mico es es ablecido como mínimo como el primer segundo ras el cor ocircui o, a menos que cualquier o ro valor es especificado para esa máquina en par icular, por el comprador. Circui o abier o valores de ransi oria (τ'do) y sub ransien (τ''do) cons an es de iempo puede calcularse a par ir de la prueba de cor ocircui o iempo valores co ns an es (véase la sección 6 de la norma IEEE S d 1110-1991). Pruebas especiales par a circui o abier o valores de τ'do y τ''do se explican más adelan e en es e capí ulo (véase 11.10). 116 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
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11.7 pruebas específicas para la de erminación de los ransien es y eje direc o sub ransien paráme ros (valores de reac ancia) 11.7.1 De erminación del eje direc o reac ancia paráme ros por repen ino cor ocircui o 11.7.1.1 Mé odo 1 El eje direc o reac ancia ransi oria se de ermina a par ir de las olas de la co rrien e rifásica de cor ocircui o de repen e aplicado a la máquina funcionando con un circui o abier o a la velocidad nominal. El eje de la reac ancia ransi oria direc a es igual a la relación de la ensión de circui o abier o con el valor de la corrien e de inducido ob enidas median e la ex rapolación de la envol ura de la co mponen e de CA del esquele o de la ola ac ual de la aplicación de la ins an ánea de cor ocircui o, descuidando la rápida variación de corrien e duran e los primeros cic los. Las figuras 11.1 y 11.2 ilus rar es e mé odo de de erminación de la reac ancia ransi oria del eje direc o. 3) ensión de inducido ras ros-B, D y G ;F 2) corrien e de inducido-huellas C, E y ;una Figura 11.1-Oscillogram de súbi o rifásico cor ocircui o 1) Dis ribución de ra za de onda para cada ejecución de la prueba, debe enerse oscillograms, al como se describe en el apar ado 11.4.2 a 11.4.4, mos rando la corrien e de cor ocircui o en cada fase y una ola de dis ribución independien e de frecuencia uniforme o un equivalen e de regis ro. Los regis ros del esquele o de ensiones y la corrien e de campo ambién son convenien es, pero no son esenciales para es a prueba si el inducido ensiones jus o an es de que el cor o-circui o y el es ado es able final es á de e rminado por la corrien e de campo indicando los ins rumen os. Un oscillogram de corrien e de campo es obliga orio si el mé odo 3 (véase 11.11.4) se usa para de ermi nar el cor ocircui o inducido cons an e de iempo. Las lec uras de ensión de las res fases deben es ar bien equilibrados. El valor de vol aje nominal del eje direc o sub ransien reac ancia ambién pueden ser ob enidas median e el mé odo 1 o Mé odo 2 (véase 11.7.1.2). Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 117
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas el eje direc o sub ransien reac ancia se de ermina a par ir de las mismas resfase repen inamen e aplicado como prueba de cor ocircui o u ilizado para la de e rminación de la reac ancia ransi oria. Para cada fase, los valores de la diferenc ia en re las coordenadas geográficas de la curva B y el componen e ransi orio (líne a C) como se de ermina en la 11.7.1.1, se represen an como una curva (en la mism a hoja) para dar la sub ransien componen e de la corrien e de cor ocircui o, co mo se mues ra en la figura 11.2. El resul ado esperado es muy cerca de una línea r ec a en la parcela semilogari hmic. Ex ender la línea rec a (línea D) preparado para colocar es os pun os a cero iempo da el valor inicial de la componen e sub ran sien de la corrien e de cor ocircui o. Preferencia en la localización de la línea D debe ser dado a los primeros pun os, correspondien es a los primeros ciclos des pués de la aplicación del cor o circui o, ya que normalmen e son los pun os que pued e de erminarse con mayor precisión. La suma de las primeras sub ransien componen e, el componen e ransi orio inicial, y el componen e de sos enido para cada fas e da el valor correspondien e de I''. Figura 11.2-Análisis de ac componen e de corrien e de cor ocircui o (para una de l as res fases) 11.7.1.2 Mé odo 2. Dirigir las corrien es de cor ocircui o repen ino de un segundo mé odo de evaluar el eje direc o desde el oscillograms sub ransien la reac ancia de las res fases a cor o circui o de prueba 11.7.1.1 puede u ilizars e como una comprobación de mé odo 1 cuando es sabido que el cor ocircui o de las re s fases es es ablecido en casi en el mismo ins an e, preferiblemen e den ro de c inco grados eléc ricos. (Mé odo 1 es preferido ya que es una prueba más direc a.) La m agni ud por unidad de la componen e de dc de cada fase se de ermina como se desc
ribe en 11.4.4.2 para varios valores de iempo. Los valores del componen e de dc para cada fase puede ahora ser razadas sobre una parcela semilogari hmic simil ar al u ilizado para los componen es de CA (véase la figura 11.5). Los valores ini ciales de la componen e de dc para las res fases se ob ienen ex rapolando las c urvas represen adas de corrien e de vuel a a iempo cero. 118 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 11.7.1.3 comen arios y sugerencias prác icas sobre procedimien os gráficos para in e rpre ar las formas de onda de cor ocircui o si no es posible proveer una ensión cons an e de la fuen e de baja impedancia de exci ación, mé odo 2 debe ser u ilizado. Si el campo ac ual, medido después el es ado es acionario se alcanza, difiere no ablemen e del valor an es del cor ocircui o, mé odo 2 debe ser considerado (ver 11.7.2). Los sobres de las ondas ac uales se dibujan como se mues ra en la figura 11.1. D ebido a posibles cambios de velocidad de la máquina duran e la prueba, odos los i n ervalos de iempo se de ermina a par ir del regis ro de dis ribución en lugar de una raza ac ual. In ervalos de iempo adecuados, desde el comienzo del cor oci rcui o, son despedidos en el eje de abscissas, como se mues ra en la figura. Par a los primeros ciclos, mediciones cada ciclo o cada medio ciclo son deseables, s ino como el cor ocircui o progresa, las mediciones a in ervalos de iempo crecie n e has a varios ciclos son adecuados. Los valores de la p.u. al ernando los com ponen es de las corrien es en cada valor de iempo puede ser ob enida de los sob res por el mé odo discu ido en 11.4.4 y 11.4.4.1. No es necesario para ob ener un valor de iempo cero por ex rapolación de los sobres. El es ado es acionario p.u. componen e de corrien e de cor ocircui o para cada f ase debería de erminarse de forma an precisa como sea posible desde el oscillogra ms, indicando los ins rumen os, o de ambos (ver 11.4.6). El componen e de es ado es acionario para cada e apa debe ser ahora res a del o al de la componen e al erna para ob ener la corrien e variable para cada fase, que debe represen arse en papel semilogarí mico, con corrien e en la escala logarí mica, como una función de iempo. Es as curvas será similar a la curva B en la figura 11.2. La corrien e deb e disminuir rápidamen e duran e los primeros ciclos y luego más len amen e, y luego la curva debe ser aproximadamen e una línea rec a, como se mues ra en la figura. L a parcela debe ex enderse duran e al menos 1 s, a menos que o ro iempo especifi cado (ver 11.6). La línea rec a (línea C), a la que más se aproxime a la curva descono ciendo el decaimien o rápido duran e los primeros ciclos, luego se oma y se remon a al iempo cero, y su in ersección con el eje de ordenadas da el componen e ran si orio inicial de la corrien e de cor ocircui o. A es a corrien e inicial para cada fase se añade el valor de la cons an e corrien e de cor ocircui o del es ado para esa fase para ob ener el correspondien e valor de I'. Es os res valores se promedian para ob ener el valor de I' para ser u ilizado en 11.8.1 y en la de e rminación de paráme ros secciones rela ivas a sub ransien can idades. En general, c uan o más largo es el iempo de las parcelas, más confiables serán los resul ados del análisis de la forma de onda ac ual. Es o se aplica especialmen e para el cálculo de ransi orios elec romagné icos reac ances y cons an es de iempo. 11.7.2 Descripción del mé odo 2 para de erminar los paráme ros de reac ancia de eje di rec o por repen inos cor a-circui o de res fases del inducido y el campo el eje direc o reac ancia ransi oria se de ermina a par ir de la corrien e de i nducido olas de un cor ocircui o rifásico repen inamen e aplicado al esquele o de una máquina simul áneamen e con un cor ocircui o en el bobinado de campo. An es del cor ocircui o, la máquina funciona a velocidad nominal con el inducido un circui o abier o y el campo en usiasmado con la ac ual correspondien e a la ensión desea da. Es e mé odo puede ser u ilizado cuando la exci ación no puede ser alimen ado por una ensión cons an e fuen e de baja impedancia. Es o puede ser el resul ado de l a necesidad de u ilizar un exci ador remo o, o si el efec o de las fuer es corri
en es de exci ación ransi oria Causas para cambiar el pun o de funcionamien o en su curva de his éresis, resul ando en un campo de corrien e significa ivamen e dif eren e después de que el es ado es acionario se alcanza desde el que exis ía an es d el cor ocircui o. Ecuación 11-1 se consideraría aplicable al ac ual en es a prueba si los dos E/Xds érm inos de la fórmula de la ecuación 11-1 son eliminados. Hay cero corrien e de inducid o en es ado es able. Por lo an o, la porción de la corrien e que decae según la con s an e de iempo ransi oria es mayor que en el mé odo 1. (ver 11.8.2) El diagrama de la figura 11.3 mues ra las conexiones que pueden ser u ilizados p ara es a prueba. Uno de los polos del cor ocircui o breaker puede u ilizarse par a cor ocircui ar el devanado de campo. Una resis encia de pro ección de amaño adecu ado se usa para prevenir cor o circui o el exci ador. Un exci ador disyun or es con rolada para abrir poco después del cor ocircui o breaker es cerrado. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 119
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas Figura 11.3-Diagrama para la prueba de cor ocircui o repen ino para eje direc o reac ancia ransi oria, mé odo 2 11.7.3 Descripción de mé odo 3 para de erminar los valores de reac ancia de eje dire c o por el vol aje de prueba de recuperación La reac ancia ransi oria del eje direc o puede ob enerse a par ir de un regis r o de la oscillographic línea a línea ensiones inducido ras una aper ura repen ina de un es ado es acionario rifásico cor ocircui o del esquele o cuando la máquina es á funcionando a velocidad nominal con un valor seleccionado de exci ación. Los valo res de corrien e de inducido en cada fase son medidos an es de la aper ura del c ircui o. El disyun or de circui o debe abrir las res fases simul áneamen e como s ea posible. Además del regis ro oscillographic del inducido ensiones duran e el ransi orio, el es ado es acionario ensiones deben ob enerse o de eniendo el osc illograph y luego reiniciarlo, o por ins rumen os. El vol aje diferencial (∆E) se ob iene a in ervalos frecuen es, res ando la media de las res ensiones rms (ob enido de la oscillogram) a par ir de la media de las res ensiones de es ado e s acionario de rms. Un semi-gráfico logarí mico de la ensión diferencial es hecha fre n e al iempo con la ensión del diferencial en el eje logarí mico (véase la curva B d e la figura 11.4). Los componen es ransi orios de ensión diferencial es la par e len a variación de la parcela y deben ser ex rapolados de vuel a al ins an e del circui o abier o, descuidando los primeros ciclos de cambio rápido (véase la línea C d e la figura 11.4). El valor de hora cero de es e diferencial de ensión ransi ori a es deno ado por el ∆E'o, como se mues ra en la figura. 120 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 Figura 11.4-prueba de recuperación de ensión ransi orios de la reac ancia y la con s an e de iempo 11.8 De erminación de ransi oria y la reac ancia sub ransien valores, basados en los mé odos 1, 2 y 3 de la reac ancia ransi oria 11.8.1 la de erminación de paráme ros de mé odo 1 ( res-fase-re pen ino cor ocircui o) El lec or debería referirse de nuevo al final de 11.7.1.3. Los valores de I' para cada una de las res corrien es de fase se promedian. I' es la magni ud de la corrien e ob enida, para cada una de las fases, median e la proyección de la parcela de iempo log-lineal de ales corrien es de vuel a a iempo cero.
La reac ancia ransi oria para el valor ac ual de I' se ob iene median e la ecua ción 11-2 (véase ambién el cuadro 1). X'D = p.u. ---E I' (11-2), donde E es la p.u. de circui o abier o de vol aje inducido en condiciones normal es de frecuencia de erminada como la media de las res fases inmedia amen e an e s de cor ocircui o I' es la p.u. componen e ransi orio de corrien e en el momen o de cor ocircui o, además del componen e de es ado es acionario, como se de ermi nó en 11.7.1.3 (véase la figura 11.2 y la abla 1) Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 121
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas Tabla 1 Ejemplo de de erminación de ransi oria y la reac ancia sub ransien Fase 1 Fase 2 Fase 3Promedio (1) ensión inicial---0.994 (2) ac ual en es ado es able 1.4 1.4 1.4 (3) componen e ransi orio inicial (véase 11.7.1.1) 9.4 9.3 - 10.2 (4) I' = (2) + (3) 10.8 11.6 10.7 11.0 (5) de la reac ancia ransi oria X'D = (1) ÷ (4) (ver 11.8.1)---0.0904 (6) componen e sub ransien inicial (véase 11.7.1.1) 3.6 5.8 3.8 (7) I' = (4) + (6) 14.4 17.4 14.5 15.4 (8) Sub ransien reac ancia X''d = (1) ÷ (7) (ver 11.8.4.1)---0.0645 (9) Componen e de corrien e direc a inicial (véase 11.8.4.2) 11.0 25.0 13.6 iden ificado como fase: c a b i''(1) I'(2) I'(3) Promedio ponderado (10) (véase ecuaciones 17.7 17.7 17.4 17.6 11-8, 11-9, 11-10) (11) X - - - 0.0565 ''D = (1) ÷ (10) (véase la ecuación 11-12 y 11.8.4.2) No a: Todos los valores es án en p.u. 11.8.1.1 la corrección de errores para los cambios de velocidad el error resul an e de los cambios de velocidad menor es insignifican e, a condi ción que la máquina es á funcionando a velocidad nominal en el ins an e en el que las ensiones se miden, jus o an es de cor ocircui o. Si la velocidad inicial se apa r a ligeramen e de la velocidad nominal, la corrección se ob iene mul iplicando la ensión E por la relación de la velocidad nominal a la velocidad real. Como al erna iva, la ensión E puede de erminarse a par ir de una curva de sa uración de circui o abier o como la ensión correspondien e a la corrien e de campo inmedia amen e a n es del cor ocircui o. 122 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 11.8.1.2 Con abilización de los efec os de sa uración debido a fuer es corrien es o al a ensión erminal inicial el valor de reac ancia ransi oria es á influenciada por la sa uración y, por an o, por la ensión inicial an es del cor ocircui o es aplicada. Para ob ener el valor de corrien e nominal, pruebas de ensiones iniciales que ienen valores p.u. en las proximidades del valor calculado de X' de I d deben ser hechas. El valor de corrien e nominal se encuen ra razando los valo res de prueba de reac ancia ransi oria como una función ', y eniendo el valor de reac ancia correspondien e a I' igual a la p.u. valor de corrien e nominal. Un mé odo al erna ivo es razar X'D como una función de la ensión inicial, E y ome el v alor de X'D, que equivale al correspondien e E. Para ob ener el valor de ensión nominal de reac ancia ransi oria, pruebas con e
nsiones iniciales desde el 75% has a el 100% o 105%, al como se acordó, debe hace rse. El valor de vol aje nominal se encuen ra razando los valores de prueba de reac ancia ransi oria como una función de la ensión inicial, y eniendo el valor d e la reac ancia correspondien e a la ensión nominal. Cada prueba de cor ocircui o impone severas ensiones mecánicas en la máquina. Por l o an o, el número de pruebas debe limi arse a las necesarias para proporcionar la información requerida. 11.8.2 La de erminación de paráme ros de mé odo 2: cor ocircui o combinada del esquele o y de campo ecuación 11-1 se consideraría aplicable al ac ual en es a prueba, si d os de los érminos de las fórmulas (E/Xds) son eliminadas. Es o sucede porque hay ce ro corrien e de inducido en es ado es able. Por lo an o, la porción de la corrien e que decae según la cons an e de iempo ransi oria es mayor que la encon rada e n el mé odo 1. La prueba se realiza y analiza de manera similar al mé odo 1. En el semi-gráfico log arí mico de la figura 11.2, no es necesario res ar la corrien e de inducido en es ado es able, ya que es cero. El valor de I' de es e segundo mé odo, para ser u ilizados en la ecuación 11-2, es e l verdadero órgano ransi orio de corrien e de cor ocircui o. 11.8.3 La de erminación de paráme ros de mé odo 3 ( ensión de recuperación) El eje direc o la reac ancia ransi oria X'D se ob iene como X'D E∞ - E'∆s = p.u. reac ancia ------------------------ I (11-3) ¿dónde es á el componen e ransi orio inicial de ensión diferencial, p.u. es el cons an e es ado de ensión, p.u. E'∆Ο E∞ I es la corriente de inducido antes de abrir el circuito, p.u. Consultar de nuevo la figura 11.4. Si la velocidad de la máquina difiere de la velocidad nominal o varía durante la pru eba, es necesario corregir las tensiones medidas del oscillogram. Ecuación 11-4 da las correcciones aplicadas a E que varían con el tiempo, el valor de la tensión de la recuperación. Ecuación 11-5 da la velocidad correcciones al estado estacionario ( o final) de la recuperación de los valores de tensión CE = EnR------nT (11-4) Copright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 123
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas E∞c = E∞ (11-5) nR------n∞ Los pasos en este proceso de corrección son: a) La velocidad corregida de curva de recuperación de tensión debe ser redibuja, don de los valores de tensión a intervalos frecuentes pueden restarse del E∞c en el mism o punto en el tiempo determinado. b) una nueva curva de tensión diferencial similar al que se muestra en la figura 1 1.4 se dibuja proecta hacia atrás a tiempo cero para obtener un valor corregido de velocidad E'∆Ο, ahora llamado E'∆ΟC. Se trata de un semi-gráfico logarítmico. A continuación, X'D corregido para los cambios de velocidad es X'D (11-6) E∞c - E'∆oc = p.u. reac ancia ----------------------------- I donde E es el vol aje medido desde la oscillogram en cada pun o de iempo es el valor corregido de e es el es ado es acionario vol ajes c es el es ado es acionario corregida ensiones es la velocidad nominal CE E∞ E∞ nR
nT es la velocidad a la hora de E (aproximadamen e puede ob enerse por in erpola ción lineal de la velocidad inicial a la cons an e de velocidad de es ado) es la v elocidad correspondien e a la lec ura de vol aje en es ado es able n∞ I es la corrien e de inducido an es de abrir el circui o en p.u. Para ob ener un valor de reac ancia ransi oria que corresponden es rechamen e a una condición de carga especificada, la exci ación inicial debe corresponder aproxi madamen e a la ensión de reac ancia ransi oria sobre la línea de separación. 11.8.4 Cálculos específicos para reac ancia sub ransien de erminación de paráme ros de los mé odos 1 y 2 11.8.4.1 Mé odo 1 refiriéndose a 11.7.1, los valores de I'', de erminados de es a manera generalmen e son más precisos que los ob enidos por ex rapolación de los sobres de vuel a al co mienzo del cor ocircui o. De es a manera se aprovechan de odas las lec uras en derivar los valores de I''. Los res valores se promedian para ob ener el valor de I'' para ser u ilizado. La reac ancia sub ransien por el valor ac ual de I' se ob iene como sigue (véase el cuadro 1). X''d E = p.u. ----I'' (11-7), donde E es la p.u. ensión de circui o abier o en la frecuencia normal de ermina c omo el promedio de las res fases inmedia amen e an es de cor ocircui o I' es el componen e inicial de p.u. ac de corrien e de cor o circui o, según se de erminó en 11.7.1.1 (véase la figura 11.2 y la abla 1) 124 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 11.8.4.2 Mé odo 2 refiriéndose a 11.7.1.2, los valores absolu os de los primeros componen es de cc e n p.u. son designados (a), (b) y (c), donde (a) es el mayor valor y (b) y (c) so n más pequeñas. La abla 1 da un ejemplo y figura 11.5 debe ser examinado. Un promedio ponderado de los primeros componen es de ca de las res corrien es d e cor ocircui o se pueden encon rar median e el cálculo y yo"(1), I'(2), y yo".(3) eniendo un valor ponderado. La ponderación es algo arbi rario. Los res valores de la p.u. componen e de corrien e CA, I'', se ob ienen a par ir de las ecuacion es siguien es: I''( ) 1 = ( ) a2 + b2 - ab 2---3 (11-8) I''( ) 2 = ( ) a2 + C2 - ac 2---3 (11-15) I''( ) 3 = ( ) b2 + C2 - BC 2---3 (11-10) si los res valores de I'' son diferen es, un promedio ponderado debe u ilizarse , asignar las ponderaciones basadas en la es imación de la precisión de las medicion es ac uales. Desde corrien es mayores generalmen e puede de erminarse con mayor precisión sobre oscillograms, se sugiere que los pesos 3, 2 y 1 se u ilizará, en ese orden, dando mayor peso a la de erminación median e las corrien es mayores, salvo que las circuns ancias de la prueba podría sugerir o ra ponderación. Si se u ilizan es os pesos, Yo" sería omado como el siguien e valor: I' = 3I''( ) 1 + + 2I''( ) 2 I''( ) 3 --------------------------------------------------- 6 (11-11) I', la media ponderada, se sus i uye en la ecuación 11-12; y X''d E = p.u. ----I'' (11-12) donde E es el mismo que para la reac ancia ransi oria en 11.8.1 y la ecuación 112 I' es el componen e ca p.u. de corrien e, en el momen o de cor ocircui o es e segundo mé odo aprovecha el hecho de que el máximo valor posible de la dc offse o componen e de la corrien e de cor ocircui o es igual a la envol ura (es deci r, cero al res o de valor) de la componen e de ca, ex rapolado a recordar el mom en o de cor ocircui o. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 125
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas Figura 11.5-DC de los componen es de la fase corrien es 11,9 pruebas para ransi orios y cons an es de iempo de eje direc o sub ransien 11.9.1 De erminación del eje direc o cor ocircui os ransi orios cons an e de iem po (τ'd) 11.9.2 De erminación de probar el eje direc o cor ocircui os ransi orios cons an e de iempo se ob iene a par ir de la repen ina prueba de cor ocircui o da os u ilizados para de erminar el e je direc o reac ancia ransi oria (véase 11.7.1.1). Es el iempo, en segundos, nec esario para el componen e al erna ransi oria de la corrien e de cor ocircui o ( figura 11.2, línea C), para disminuir a 1/∈ o 0.368 veces su valor inicial. La de er minación del eje direc o cor ocircui os ransi orios cons an e de iempo se mues r a en la figura 11.2. Un valor de corrien e nominal de es a cons an e de iempo es el valor que es apl icable cuando el valor inicial del ransi orio más sos enida de los componen es de la corrien e de cor ocircui o, I' (véase 11.7.1.1) es igual a la corrien e nomina l. Un valor de vol aje nominal es el valor que es aplicable cuando el cor ocircu i o se aplica a la ensión nominal, la velocidad nominal, sin carga. Si en un ensa yo con la corrien e o vol aje requerido no se hizo, y la cons an e de iempo se encuen ra a variar sensiblemen e con la corrien e de prueba, los valores de las varias pruebas pueden represen arse como una función de I' y E (corregido por la v ariación de velocidad si es necesario), y el iempo requerido cons an e puede ser encon rada en es as curvas. 126 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 Corrección 11.9.2.1 a empera uras especificadas el eje direc o ransi orio iempo de cor ocircui o cons an e puede ser corregida a una empera ura especificada. El valor promedio de resis encia de campo, Rf, duran e la prueba se ob iene a par ir de las lec uras de vol aje y corrien e de campo omadas an es y después de la prueba de cor ocircui o. La empera ura, de l devanado de campo duran e la prueba se de ermina u ilizando 6.4.4 basado en la resis encia de campo, RFD. El eje direc o ransi orio iempo de cor ocircui o c ons an e puede ser corregida a la empera ura especificada median e el siguien e : τ'd (11-13) k + = s τ' d -----------k + s donde es el eje direc o ransi oria cons an e de iempo cor o circui o a la empera ur a especificada es el eje direc o ransi oria cons an e de iempo cor o circui o a probar la empera ura es el promedio de empera ura del devanado de campo dura n e la prueba, °C es la empera ura especificada, °C τ'd τ'd s k es el fac or definido en 6.4.4, que depende de los ma eriales conduc ores de c orrien e (cobre, aluminio, e c.) 11.9.3 De erminación del eje direc o sub ransien cor ocircui o cons an e de iemp o (τ''d) 11.9.4 De erminación de pruebas el eje direc o, sub ransien cor ocircui o cons an e de iempo τ''d, se ob iene a
par ir de la prueba de cor ocircui o Los da os u ilizados para de erminar el eje direc o sub ransien reac ancia, mé odo 1 (véase 11.8.4.1). Es el iempo, en segund os, necesario para la sub ransien al ernando componen e de la corrien e de cor ocircui o (ver Figura 11.2, la línea D), para disminuir has a 0.368 veces su valor inicial. La de erminación de es a cons an e de iempo se mues ra en la figura 11. 2. El valor de corrien e nominal del eje direc o sub- ransien cor ocircui o cons a n e de iempo es el valor que se aplica cuando el valor inicial del ransi orio más sos enida de los componen es de la corrien e de cor ocircui o, I' (véase 11.7.1. 1), es igual a la corrien e nominal. El valor de vol aje nominal de es a cons an e de iempo es el valor que es aplicable cuando el cor ocircui o se aplica a la ensión nominal, la velocidad nominal, sin carga. Si en un ensayo con la corrien e o vol aje requerido no fue hecho y la cons an e de iempo se encuen ra a varia r sensiblemen e con la prueba ac ual, los valores de las varias pruebas pueden r epresen arse como una función de I'' o de E (corregido por la variación de velocidad si es necesario), y los valores de ensión nominal puede ser encon rada en las cu rvas. Sin corrección de empera ura es incluido porque el carác er incier o de la corrección . 11.10 Prueba de de erminación del eje direc o y circui o abier o sub ransien ran si orios cons an es de iempo (τ'do, τ''do) 11.10.1 para la definición general de τ'do ver IEEE S d 100-1992. 11.10.1.1 el Mé odo 1. Cor o circui o de campo se hace funcionar la máquina a la velocidad nominal y la ensión especificada con el inducido con un circui o abier o. El campo es á en usiasmado de un exci ador o eq uivalen e de origen a ravés de un disyun or de circui o de campo u ilizando las c onexiones de la figura 11.6. El resis or en serie se usa cuando es necesario par a pro eger el exci ador de un cor ocircui o momen áneo duran e la superposición del campo con ac os del disyun or. La disposición normal es "hacer an es de romper." E n es e caso, el campo Con ac o descarga se cierra jus o an es de la principal co rrien e de campo breaker se abre. Cuando es necesario para pro eger el exci ador , pero imprac icable usar un resis or en serie a causa del calor, los cuales en drían que ser disipado, o porque el exci ador usado en es a prueba endría que ser d emasiado grande, debe u ilizarse el mé odo 2. Es e úl imo es el mé odo preferido. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 127
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas el campo de corrien e y ensión debe primero ser medidos simul áneamen e por ins rum en os para ob ener la empera ura de campo por resis encia (véase 6.4.4) en el mom en o de la prueba. Inmedia amen e después, el disyun or se abre campo para cor oci rcui ar el devanado de campo, y la ensión de inducido de una fase, la corrien e d e campo y campo vol aje son grabadas por oscillograph. Figura 11.6-field-sinuoso circui o para eje direc o de circui o abier o ransi o ria cons an e de iempo, mé odo 1 11.10.1.2 Mé odo 2. Conexión de resis encias de descarga El procedimien o para realizar es a prueba es similar a la del mé odo 1. Las conex iones de la figura 11.7. Disyun or de un campo de amaño adecuado y una resis enci a de descarga lineal son necesarias, como se mues ra en la figura. La resis enci a de descarga se u iliza para impedir que un cor ocircui o momen áneo de la fuen e de exci ación duran e la superposición del campo disyun or con ac os con el campo C on ac o descarga. Duran e el período de in erés, una resis encia de descarga de mayor disipación de calo r o de menos ma eriales sensibles a la empera ura debe ser u ilizado. %5 El cam po de ensión y corrien e debe de erminarse a par ir de la oscillogram en varios i ns an es de iempo duran e la porción del ransi orio que se u ilizará en el análisis. La relación de ensión a corrien e es la resis encia de la resis encia de descarga
y debe calcularse para cada uno de esos ins an es, de modo que la variación en el valor de la resis encia duran e la prueba puede ser examinado. Si la suma de la resis encia de descarga y resis encia de campo varía más que la sus i ución de un diodo semiconduc or adecuado en lugar de la resis encia de desca rga pueden ser hechas. En es e caso, el RD puede ser bas an e pequeña después de abr ir el exci ador disyun or y pueden considerarse cero si es á jus ificada por la r aza del campo de ensión. Se debe ener cuidado en la selección de diodos para asegu rar que su capacidad de ranspor e de corrien e es equivalen e a la espera de ca mpo corrien es de descarga. 128 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 Figura 11.7-field-sinuoso circui o para eje direc o de circui o abier o ransi o ria cons an e de iempo, mé odo 2 11.10.2 de erminación de paráme ros de τ'do de mé odo 1 Campo de cor ocircui o la ensión de inducido residual rms se de ermina con el devanado de campo abier o y con la máquina funciona a la velocidad nominal. Es a ensión residual se res a de la media cuadrá ica (rms) de la ensión de inducido ob enida del oscillogram en de e rminados momen os. Los dis in os componen es de la ensión resul an e es conspirad o con ra el iempo en semilogari hmic papel con el vol aje inducido en la escala logarí mica, como se mues ra en la figura 11.8. Normalmen e, la curva es aproxima damen e una línea rec a si los pocos pun os iniciales de decaimien o rápido son aban donados. La ex rapolación de la curva, descuidando los primeros ciclos, de vuel a al momen o de cerrar el campo de con ac o descarga eficaz, da a la ensión inicial . El iempo en segundos para la ensión de inducido para decaer 1/∈ o 0.368 veces la inicial efec iva es la ensión de circui o abier o cons an e de iempo ransi ori a τ'do. La cons an e de iempo τ'do puede ser corregida a una empera ura especificada, s , usando el siguien e algori mo simple: τ'do k + = s τ' do -----------k + s (11-14) donde es el eje direc o de circui o abier o ransi oria cons an e de iempo de pruebas , s es la empera ura del bobinado de campo duran e la prueba (ob enido según el p un o 6.4.4), °C es la empera ura especificada, °C τ'do s k es el fac or definido en 6.4.4 en la Par e I (ma erial) del devanado de campo para el campo oscillogram de ensión puede u ilizarse como una comprobación para de ermin ar si el campo es efec ivamen e un cor ocircui o duran e los ransi orios. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 129
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas El oscillogram de corrien e de campo se puede u ilizar para ob ener un valor de con rol del eje direc o de circui o abier o ransi oria cons an e de iempo u il izando el mé odo 3 (véase 11.10.4). Figura 11.8-de erminación del eje direc o de circui o abier o ransi oria cons an e de iempo para la de erminación de paráme ros 11.10.3 τ'do de mé odo 2-Resis encia de descarga de una conexión semilogari hmic parcela de la componen e de iempo variable de vol aj
e inducido se ob iene como se describe en el mé odo 1. El iempo requerido para lo s componen es ransi orios de ensión a las caries 1/∈, o 0.368, de su valor inicial efec iva descuidar los pocos pun os iniciales de rápido cambio es una modificación del eje direc o de circui o abier o ransi oria cons an e de iempo τ'do, incluido s los efec os del campo ex erno de la resis encia del circui o. La modificación de la cons an e de iempo debería ser corregida a una aparen e eje d irec o de circui o abier o ransi oria cons an e de iempo a una empera ura esp ecificada sin resis encia ex erna. La resis encia de campo, Rfd, es ob enido (véas e 3.3.5) en el campo de corrien e y ensión, y se mide jus o an es del campo el di syun or es á abier o. La resis encia de campo, Rfds, a una empera ura específica (g eneralmen e 75 °C) se de erminó por el mé odo de la 3.3.2 u ilizando un valor de refer encia previamen e de erminado de resis encia de campo a una empera ura conocida (véase 3.3.3 de la par e I). El aparen e eje direc o ransi oria cons an e de iempo de circui o abier o, cor regida a la empera ura especificada, se calcula median e la ecuación 11-15 como s igue: τ'doA Rfd + RD = s τ'doR --------------------Rfds (11-15) 130 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 donde τ'doA es el aparen e eje direc o de circui o abier o cons an e de iempo ra nsi oria (que ha sido corregido para eliminar el efec o resis ivo de la resis en cia de descarga), s τ'do la modificación de la cons an e de iempo ob enida de parce la semilogari hmic resis iva (que incluye el efec o de la resis encia de descarg a), s es la medida de la resis encia de campo, Ω es la resis encia de campo a una empera ura especificada, Ω Rfd Rfds RD es la resis encia de mediana resis encia de descarga Duran e el período de anális is, Ω 11.10.3.1 Uso de los correcciones para permi ir la presencia de resis encia de d escarga (mé odo 2) La resis encia de descarga en la figura 11.7 pueden ener un efec o que no puede ser comple amen e con abilizadas por el mé odo de 11.10.3. Es o es porque la apar en e ransi oria cons an e de iempo de circui o abier o puede ser afec ada por corrien es inducidas en los devanados del amor iguador o de hierro sólido ru as ma gné ico del ro or. El efec o de es as corrien es depende de la asa de desin egrac ión de corrien e de campo que, a su vez, se ve afec ada por la resis encia de desc arga. Pruebas realizadas con diferen es valores de resis encias de descarga deben ser hechas. Si la aparen e cons an e de iempo iene el mismo valor, cuando se calcu la a par ir de los resul ados de la prueba u ilizando diferen es resis encias de descarga. El valor aparen e de la ecuación 11-15 es el eje direc o de circui o ab ier o ransi oria cons an e de iempo corregida a la empera ura especificada. Si la cons an e de iempo aparen e varía con el valor de la resis encia de descarg a, una parcela debe hacerse aparen es de cons an e de iempo como una función de l a resis encia de descarga. Ex rapolando los da os para el valor correspondien e al ver ido cero resis encia, un valor del eje direc o ransi oria cons an e de iempo de circui o abier o puede ser ob enido. 11.10.4 De erminación de τ'do-Mé odo 3: corrien e de campo un valor aproximado del eje direc o de circui o abier o ransi oria cons an e de iempo puede ob enerse razando la corrien e de campo, ob enida por el mé odo osc illograph en 1 o 2, en función del iempo en semilogari hmic papel con corrien e d e campo sobre el eje logarí mico. La cons an e de iempo se ob iene de es a parcel a de la misma manera que en el mé odo 1 (o 2). La cons an e de iempo así ob enido g eneralmen e aproximados que se ob iene a par ir de la ensión de inducido. Mé odo 3
sólo debería u ilizarse para comprobar el resul ado del mé odo 1 (o 2) y uno de los úl i mos mé odos deben u ilizarse como el resul ado de la prueba. 11.10.5 De erminación de τ'do por el mé odo 4: Recuperación de ensión ransi oria de eje direc o de circui o abier o cons an e de iempo se ob iene a par ir de la ensión de prueba de recuperación de da os u ilizados para de erminar e l eje direc o reac ancia ransi oria. Es el iempo, en segundos, necesario para el vol aje diferencial para disminuir a 1/∈ o 0.368 veces el iempo cero la in ers ección de la línea rec a semilogari hmic par e de la parcela. Corrección de empera ur a puede ser hecha como en el mé odo 1 (ver Figura 11.4.) 11.10.6 de erminar el eje direc o sub ransien de circui o abier o (cons an e de iempo τ''do) 11.10.6.1 General para la definición de eje direc o de circui o abier o sub ransien cons an e de i empo, consul e IEEE S d 100-1992. 11.10.6.2 De erminación direc amen e desde probar el eje direc o de circui o abier o sub ransien cons an e de iempo se de ermina a par ir de la ensión de prueba de recuperación de da os u ilizados para de ermina r el eje direc o reac ancia ransi oria, mé odo 3 (ver 11.7.3). La ensión sub ransi en (curva A de la figura 11.9) se ob iene res ando los componen es ransi orios de ensión diferencial (línea C) a par ir del diferencial de ensión (curva B). No a: la línea C y el B de la curva se redibuja la figura 11.4 para ob ener una me jor escala de iempo. Una parcela de la sub ran semilogari hmic sien ensión es h echo vs. iempo con la ensión sobre el eje logarí mico. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 131
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas Figura 11.9-Vol aje de prueba de recuperación para eje direc o sub ransien cons a n e de iempo de circui o abier o una línea rec a (línea D de la figura 11.9) es á ins alado en es a parcela, dando pref erencia a los primeros pun os si no siguen una endencia lineal. El eje direc o de circui o abier o sub ransien cons an e de iempo es el iempo, en segundos, en la línea rec a correspondien e a 1/∈ o 0.368 veces, la ordenada de la línea en el m omen o de la aper ura del circui o. 11.11 de erminar el cor ocircui o inducido cons an e de iempo (τa) 11.11.1 para la definición general de cor ocircui o la cons an e de iempo del devanado de l inducido, consul e IEEE S d 100-1992. El cor o-circui o inducido cons an e de iempo se ob iene a par ir de la repen i na cor ocircui o pruebas u ilizadas para de erminar el eje direc o sub ransien reac ancia, mé odo 2 (véase 11.7.1.2). Los siguien es mé odos pueden u ilizarse para o b ener la cons an e de iempo de los da os de prueba. 11.11.2 De erminación de τa de resolverse la componen e de dc-Mé odo 1 valores de los componen es de cc para las res corrien es de fase se ob ienen a par ir de las parcelas descri as en 11.8.4.2 para varios en p.u. se calcula para cada valor de iempo, usando la ecuación valores de iempo. Un valor resuel o de los componen es de cc, IDC 11-16. Idc 4 4 = p.u. ------( ) a2 + b2 4 - ab + + ------( ) a2 + C2 - CA ------( ) b2 + bc + c2 27 27 27 (11-16) 132 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 donde es el mayor valor del componen e de dc de las res corrien es de fase a la hora seleccionada, p.u. (ver 11.4.4.2) b es el segundo valor de la componen e d e dc, p.u. c es el menor valor de la componen e de dc, p.u. Los valores de resolver en la ecuación ac ual 11-16 son represen adas como una fun ción del iempo en semilogari hmic papel con corrien e en el eje logarí mico. Ex rap olando la curva de vuel a al momen o del cor ocircui o, el efec o de la corrien e inicial es ob enida. El cor o-circui o inducido cons an e de iempo se de ermi na como el iempo, en segundos, necesario para resolver la ac ual para alcanzar 1/∈ o 0.368 veces su valor inicial. De erminación de 11.11.3 τa desde dc de los componen es de la fase 2 del mé odo de cor rien es de las parcelas de la dc los componen es de las corrien es en las res fases, prorr ogó has a el inicio del cor ocircui o, son descri os en 11.7.1.2. Un valor de cor ocircui o inducido cons an e de iempo para cada fase se ob iene el iempo, en s egundos, necesario para que la corrien e alcance 1/∈ o 0.368 de su valor inicial. La cons an e de iempo es omado como el promedio de los valores para cada fase. Si el primer componen e de dc de cualquier fase es inferior a 0,4 veces el valo r resuel o inicial, la cons an e de iempo para esa fase debería ignorarse porque ese pequeño valor de frecuencia ac ual produce resul ados inconsis en es debido a efec os ex ernos (observe la curva de la fase 1 en la figura 11.5). Mé odo 1 es pr eferible porque hace un mejor uso de los da os. 11.11.4 De erminación de τa desde el campo Respues a ac ual-Mé odo 3 valores de los componen es de CA de corrien e de campo son ob enidos a in ervalo s frecuen es a par ir de un regis ro de campo oscillographic ac uales (véase 11.7. 1.1). Una parcela semilogari hmic es á hecha de la ampli ud de la componen e al er na de la corrien e de campo como una función del iempo con la al ernancia de corr ien e de campo sobre el eje logarí mico. El inducido cons an e de iempo es el ie mpo requerido para la ampli ud has a alcanzar 1/ 0.368∈ o de su valor inicial. Corrien e nominal de 11.11.5 y valores de vol aje nominal τa-efec os de sa uración el valor de corrien e nominal de cor ocircui o inducido cons an e de iempo es e l valor que es aplicable cuando el valor inicial del ransi orio más sos enida de los componen es de la corrien e de cor ocircui o I' (véase 11.7.1.1) es igual a la corrien e nominal. El valor de vol aje nominal de cor ocircui o inducido cons an e de iempo es el valor que se aplica cuando el cor ocircui o se aplica a la ensión nominal, la vel ocidad nominal, sin carga. Si en un ensayo con la corrien e o vol aje requerido, o lo suficien emen e cerca de ella, no se hizo y la cons an e de iempo se encu en ra a variar sensiblemen e con la corrien e de prueba, los valores de la cons an e de iempo de varias pruebas pueden represen arse como una función de I' o E ( corregido por la variación de velocidad si es necesario), y los valores nominales de corrien e o ensión nominal puede ser encon rada en las curvas. Corrección de τa 11.11.6 a una empera ura especificada para corregir el cor ocircui o inducido cons an e de iempo a una empera ura es pecífica (generalmen e 75 °C), es necesario medir la empera ura inducido, , prefe riblemen e por el de ec or incorporado an es de la repen ina prueba de cor ocirc ui o. El cor o-circui o inducido cons an e de iempo, τa es corregida a la empera ura especificada median e las siguien es fórmulas sencillas: τa = τ k + en ------------ s k + s (11-17) donde τa es el cor ocircui o inducido cons an e de iempo en probar la empera ur a, s es la empera ura de bobinado inducido por el de ec or an es de la prueba, °C es la empera ura especificada, °C TT s k se define en 6.4.4 (Par e I) para campo devanado ma erial Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 133
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 11.12 Implemen ación compu acional de los procedimien os generales se observó en 11. 7, 11.8, 11.9 y 11.10 Es e procedimien o au oma izado es á basado principalmen e en documen os de IEEE E numerados como ejemplos en la bibliografía que figura en el Anexo El Anexo C (VERB 5, B6, B7). La pasajera y sub ransien reac ances discu idos en las secciones an eriores se basan fundamen almen e en mé odos gráficos muy u ilizados. Lo mismo se a plica a la ransi oria y sub ransien cons an es de iempo que derivan en subcla uses de 11.9 y 11.10. Prueba de cor ocircui o corrien es( ) Ia, Ib y Ic( )( ) se mues rean simul áneamen e a una velocidad de al menos 2 kHz, con los ins rumen os en cero y no sa urado . Los da os se almacenan digi almen e en kA valores, jun o con las especificacio nes de la placa nominal de la máquina Vnom (fase a fase rms en kV (rms) y en la fa se ac ual en kiloamperes). Es os son los valores de la ensión nominal habi ual y valores ac uales en máquinas de 5 MVA o mayor. Para máquinas mucho más pequeñas podrían se r Vnom en vol ios y podría es ar en amperios. A efec os de comprobación, una longi u d de regis ro de Nf ciclos es asumido. El valor de la Nf dependerá de la cons an e de iempo ransi oria de la máquina y sin duda debería ser mayor que 120 (2 s a 60 Hz de frecuencia), desde T 'd es generalmen e mayor que 0,5 s para la mayoría de l as grandes máquinas síncronas. Una ecuación similar a la ecuación 11-1 es elegido, pero incluidos, así como el efec o de la Ta, el esquele o cor ocircui o cons an e de i empo. Sin embargo, es a nueva ecuación excluye cualquier sub ransien prominencia e igno ra cualquier posible de segundo armónico en érminos de las formas de onda de la cor rien e. 11.12.1 búsqueda de Pico u ilizando un algori mo simple para la de ección local de ex rema (llamado pico de ru ina de búsqueda), en el iempo ac ual (T-I) las coordenadas de la par e superi or e inferior de los sobres de cada forma de onda (T en o al la longi ud de la ven ana de la upp, Nf Iapp) y (Tbaja, Ilow) es án de erminadas por los ciclos. El iempo y la co rrien e son respec ivamen e en segundos y kiloamperes. 11.12.2 sincronización sobres generalmen e los da os componiendo la par e superior e inferior de los sobres, o b enidos a par ir de la búsqueda de picos paso no corresponden a pun os de iempo idén icos. Por lo an o, no se pueden usar simples sumas y res as para derivar la unidireccional y dc los componen es de la fase inicial de corrien e. Para evi ar es e problema, dos enfoques diferen es pueden ser aplicados. 11.12.2.1 polinomio apenas el primer enfoque consis e en la colocación de cada uno de los sobres con un polin omio de orden superior. Si el mismo orden se u iliza para ambos sobres, en onces odas las necesarias operaciones algebraicas puede realizarse u ilizando los do s modelos polinomiales Pupp y arado. Por ejemplo, si el orden elegido es de 10, los dos polinomios puede expresarse d e la siguien e manera: 10 Pupp( ) = Aupp0 + Aupp1 + ... + Arado Aupp10 ( ) = "Baja0 + "Baja1 + ... + "Baja10 10 de ahí, por un de erminado iempo de rabajo coordinar T por sus i ución direc a de Tup p en P o al( ) = P upp, el valor correspondien e a la suma de los sobres se ob iene de la upp( ) + Arado( ), dando el siguien e resul ado: P o al( ) = ( ) Aupp Tupp0 + "Baja0 + ( ) Aupp1 + "Baja1 Tupp + + ... ( ) Aupp10 + "Baja10 T10upp que es realmen e dos veces el componen e de dc en el momen o Tupp. El componen e simé rica se calcula del mismo modo, sobre la base de la mi ad de la diferencia d e la base de polinomios expresados como sigue: P o al( ) = (Pupp( ) - Arado( ))/2. 134 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 11.12.2.2 Aplicación de in erpolación Spline funciones Spline buen rendimien o in erpolar curvas que son menos propensos a pr esen ar las grandes oscilaciones, carac erís ica de al o grado polinomios B26. Hab lando brevemen e, una spline cúbico cons a de polinomios cúbicos ensambladas de al forma que sus valores y los de sus dos primeros derivados coinciden con las mues ras de sobres I( i) en los nudos del i, i=1,2,..., Nf. Por ejemplo, una curva spline represen ación de un envolven e permi e calcular i( ), para odos 0&l ;
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: TEST PROCEDURES FOR SYNCHRONOUS MACHINES 11.12.3 Compu a ion of symme rical and dc componen s Once he upper and lower envelopes have been conver ed o he same ime-coordin a es, he symme rical componen is de ermined by (11-18) [ ] Iupp( ) – Ilo ( ) t Iss i t ( )= p.u. A ------------------------------------------- – ------ 2 2I I n n
hr is th stady-stat currnt finally rachd aftr short circuit Iss In is th normal (or bas) currnt of th machin in kiloamprs Th dc componnt is calculatd as follo s: i [ ] Iupp( ) t + Ilo ( ) t dc( ) t = p.u. A -------------------------------------------- 2 2In (11-19) Th factor convrts th pak amplitud into rms valu. Symmtrical and dirct c urrnt componnts obtaind from 2 splin intrpolation of quations 11-18 and 11-19 ar illustratd in figur 11. 10. 11.12.4 Transint straight-lin rprsntation In addition to th hypothss usd in th scond paragraph of 11.12, assum tha t aftr about 10–20 cycls, both th subtransint and armatur inding ffcts hav compltly disappard or bn rducd to insignificant lvls. Thrfor, th signal i(t) from about 20 cycls up to say, 150 to 200 cycls co nsists of on tim-constant only, hich prsumably corrsponds to transint ff cts. A straight-lin logarithmic modl can b fittd to this data, using standar d polynomial-rgrssion procdurs as follo s: ln ∆i′( ) = = ln i ( ) A′ B + ′ (11-20) for in he range beyond 20 cycles. No e han ln is a na ural logari hm o he base ∈, where ∈ = 2.71828. Applying his model o he da a in figure 11.10, be ween 10 cycles and abou 160 cycles, we o b ain he following parame ers: A′ = -0.6661 and B′ = -0.5471 The fi of his linear regression model be ween 10 cycles and 160 cycles, compa red wi h he original da a, is illus ra ed in figure 11-11a). The ac ual ransien parame ers can be de ermined in as follows using: τ′d
1 = s –-----A′ (11-21) ∆i′( ) ε 0 = p.u. A B′ (11-22) X′d (11-23) V0 ⁄ Vn = p.u. ractanc ----------------------------------------- [ ] ∆i′( ) 0 + Iss ⁄ In where V0 is he erminal phase-vol age prior o he shor -circui in rms kilovo l values 136 Copyrigh © 1998 IEEE All Righ s Reserved
IEEE GUIDE: TEST PROCEDURE FOR SYNCHRONOUS MACHINES IEEE S d 115-1995 Figure 11.11—Decoupled ime-scales analysis Copyrigh © 1998 IEEE All Righ s Reserved 137
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: TEST PROCEDURES FOR SYNCHRONOUS MACHINES 11.12.5 Sub ransien s raigh -line represen a ion Since he ransien behavior is now well known from he preceding s ep, i s eff ec can be elimina ed from he original da a, prior o subsequen analyses as fo llows: ∆i′′( ) = = i ( ) ∆ – i′( ) t i t ( ) ε – A′t B + ′ (11-24) Assuming that th subtransint ffcts prdominat ovr th armatur dirct cur rnt offst ffcts for th first f (3– 4) cycls, a singl tim-constant modl can b fittd to ∆i′′( ) as follows: ln ∆ ′′( ) = A′′ B + ′′ (11-25) for in he range from zero o 3-4 cycles. For example n he envelope da a in figure 11.10, for 3 cycles, one can ob ain he following regression parame ers: A′′ = −13.9119 and B′′ = −0.0050. The closeness of fit of this linea model for ∆i′′( ) is assessed in figure 11-11b). The ac ual sub ransien parame ers are hen derived in p.u. and seconds using τ′d 1 = s – A′′ (11 26) ∆i′′( ) ε 0 =p.u. A B′′ (11-27) X′′d V0 ⁄ Vn = p.u. ractanc --------------------------------------------------------------- [ ] ∆i′′( ) ∆ 0 + + i′( ) 0 Iss ⁄ In (11-28) 11.12.6 Direc -curren (dc) componen s raigh -line represen a ion Having assumed ha he sub ransien and ransien effec domina e respec ively in he ranges 0 o 4 cycles and 20 o 150 cycles, i is reasonable o conclude ha arma ure effec s, which de ermine he main behavior of he dc componen , ( ), in he are mos ac ive be ween abou 4 and 20 cycles. I follows ha a singl e ime-cons an model can be fi ed o idc following linear logari hmic form: ln abs i( ) dc( ) = Adc B + dc (11-29) for in he range 4 o abou 20 cycl es. For he idc da a in figure 11.10, he s a is ical analysis leads o Adc = −3.9 532 and 0.8961. From figure 11 11c) this single exponential model compares quite well with the original data in the Bdc = − same interval. The dc parameters in p. u. and seconds are finally computed from τ′a = s – 1 Adc (11 30) i B dc( ) ε 0 = p.u. A dc (11-31) 11.12.7 Avraging Stps 11.12.1 to 11.12.6 ar applid to ach phas-currnt, lading to thr s parat sts of transint, subtransint and dc paramtrs. Th nominal valus of transint and subtransint paramtrs ar obtaind by a dirct avraging of th thr lmntary phas valus. 138 Copyright © 1998 IEEE All Rights Rsrvd
IEEE GUIDE: TEST PROCEDURE FOR SYNCHRONOUS MACHINES IEEE Std 115-1995 11.13 Stationary or unbalancd tsts for dtrmining X′′d, X2 or X′′q 11.13.1 Spcific tsts and data gathring for a stationary tst for dtrmining X′′d 11.13.1.1 Applid voltag tst—Mthod 3 For this tst th rotor is stationary and th fild inding is short-circuitd through a suitabl ac ammtr or currnt transformr supplying an ammtr. Singl -phas voltag of ratd frquncy is applid to any t o stator trminals, th t hird bing isolatd. Th connctions ar sho n in figur 11.12. Th armatur vol tag and currnt and th fild currnt ar rcordd. To avoid possibl injurious rotor hating during th tst, rducd voltag is normally usd (particularly f or cylindrical-rotor machins) and th limitations of voltag, fild currnt and duration of tst spcifid by th manufacturr should not b xcdd. A quantity "X" can b obtaind from th radings of currnt and voltag using t h follo ing quation: X E = p.u. ---I (11-32) hr E is th applid lin-to-lin voltag, in p.u. of bas lin-to-nutral voltag I is th lin currnt, in p.u. of bas lin currn t As quickly as possibl th tst voltag is rmovd and th sam voltag is appl id to anothr pair of trminals in th sam ay. A quantity "Y" is dtrmind f rom ths radings by th mthod of quation 11-32. Thn th tst voltag is app lid to th third pair of trminals, from hich "Z" is obtaind in a similar man nr. Th ordr in hich th trminal pairs ar slctd is immatrial. It is imp ortant that th rotor position rmain th sam throughout this tst. Blocking of th rotor to prvnt turning should b usd if ncssary. Figur 11.12—Diagram for dtrmination of dirct-axis subtransint ractanc by m thod 3 Copyright © 1998 IEEE All Rights Rsrvd 139
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: TEST PROCEDURES FOR SYNCHRONOUS MACHINES 11.13.1.2 Paramtr dtrmination for mthod 3 It is assumd that th singl-phas stationary rotor ractanc, dtrmind for any on pair of trminals as in 11.13.1.1, ould vary if th rotor r turnd, as a constant trm plus a sinusoidal function of rotor angular position. If th thr phass ar symmtrical, th rsults X, Y, and Z ar thn qual to thr va lus of th stationary rotor impdanc, for on pair of trminals, at positions of th rotor diffring by 120 lctrical dgrs. Basd upon ths assumptions, th constant trm is givn by K = X Y Z ---------------------- + +- 3 (11-33) and th amplitud of th sinusoidal componnt of voltag ractanc variation is givn by M = + ( ) Z X – 2 ( ) Y K – 2 + -------------------- 3 (11-34) If any t o of th valus, X, Y, or Z ar qual, th valus may b rassignd so that Z and X ar th t o qual valus and M thn bcoms simply Y-K. Th sign o f M is slctd as positiv. Th dirct-axis subtransint ractanc is thn giv n by quation 11-35. Usually, th dirct-axis ractanc corrsponds to th small st possibl stationary-rotor ractanc. For this cas, th us of th ngativ sign in quation 11-35 is suggstd. X′′d K M = p.u. ---------------- 2 (11-35) For solid-stl cylindrical-rotor machins undr crtain conditions, th dirct -axis ractanc may corrspond to th maximum stationary-rotor ractanc. If thi
s is th cas, th maximum masurd fild currnt corrsponds to th largst of th thr masurd singl-phas ractancs (in 11.13.1.1) and th plus sign shou ld b usd in quation 11-35. NOTE —This ill not normally b th cas. Th tsts may b rpatd ith th rotor turnd to any n position, and th sa m valus of K and M should b obtaind. Thus, th first tsts may b chckd by a scond sris of tsts. For solid-stl cylindrical-rotor machins and for salint-pol machins ith d ampr indings connctd bt n pols, th valu of M is xpctd to b vry sm all compard ith that of K. Whn th ractanc is to b dtrmind corrsponding to a spcifid currnt, t
o or mor sris of tsts may b ndd at diffrnt voltags (s 11.13.3). For currnts up to ratd currnt, th variation of th subtransint ractanc is us ually small and dtrmination at th prcis currnt may oftn not b ncssary. For crtain typs of machins, such as solid-stl cylindrical-rotor machins, th valus of ractanc obtaind from this tst may not agr ith valus obtain d from suddn short-circuit tsts. For such machins this mthod cannot b xp ctd to giv valus of ratd-currnt or ratd-voltag ractancs, and mthod 1 s hould b usd. 11.13.2 Indirct mthod for dtrmining X′′d—Mthod 4 This mthod is applicabl only to cylindrical-rotor machins and to salint-pol machins having continuous amortissur indings (connctd bt n pols). For such machins th dirct-axis subtransint ractanc is vry ), and may b tak n qual to th ngativ-squnc ractanc as narly qual to th ngativ-squ nc ractanc (X2 dtrmind by 10.5.4. 140 Copyright © 1998 IEEE All Rights Rsrvd
IEEE GUIDE: TEST PROCEDURE FOR SYNCHRONOUS MACHINES IEEE Std 115-1995 11.13.3 Ratd-currnt and ratd-voltag valus—Effcts of saturation on dtrmini ng X′′d Bcaus th dirct-axis subtransint ractanc varis ith armatur currnt, th rsult of any tst should b associatd ith th appropriat valu of currnt or voltag. It should b notd that th ratd-currnt valu is, by dfinition, t h valu applicabl hn th sum of th initial transint and sustaind componn ts of currnt (s I′ of 11.7.1.3) has ratd valu. Th corrsponding total ac com ponnt (s I′′ of 11.7.1.1) including th subtransint componnt ould thrfor b som hat gratr. In mthods 1 and 2, (s 11.8.4) th dirct-axis subtransint ractanc is dtrmind from th sam tsts that ar usd for th dtrmination of transint ractanc (s 11.7.1.1). Th ratd-currnt valu of dirct-axis s ubtransint ractanc may thrfor b dtrmind in th sam ay as th ratd-c urrnt valu of transint ractanc by plotting it as a function of th sam cur rnt (I′) and taking th valu of subtransint ractanc corrsponding to ratd cu rrnt. If th transint ractanc as plottd as a function of voltag according to 11.8.1.2, X′′d may also b plottd on th sam papr. Th ratd-currnt valu of subtransint ractanc corrsponds to th sam voltag as X′d. Th ratd-voltag valu is dtrmind from a suddn short-circuit tst mad at ratd voltag, no load (s mthod 1 or 2). Whn mthod 3 or 4 is usd, thr is nithr dirct association of th tst rs ults ith a corrsponding transint plus sustaind componnt of currnt (I′), nor is it assurd that th ractanc ill b th sam during a lin-to-lin tst as it ould b for a thr-phas tst at th sam tst currnt. Probably th bst valuation of th ratd-currnt valu of dirct-axis subtransint ractanc (if t h ractanc varis apprciably ith currnt in th rgion nar ratd currnt) i s to assum that during a lin-to-lin tst th ractanc by mthod 3 or 4 is th
valu dtrmind from a tst (or by graphical intrpolation of data from a sr is of tsts at diffrnt currnts) in hich th lin-to-lin tst currnt, mult iplid by (2X′′di / 3 X′di) is qual to th ratd currnt. (X′di and X′′di ar th ratd-cu rnt valus of dirct-axis transint and subtransint ractancs, rspctivly.) S also 6.3 of IEEE Std 1110-1991. To prmit this dtrmination, th approxima t ratio of th ratd-currnt dirct-axis transint ractanc to th ratd-curr nt dirct-axis subtransint ractanc must b kno n. Th forgoing is basd on c onsidring saturation ffcts to b dtrmind by th sum of th positiv-squn c and ngativ-squnc currnts during th tst. It is improbabl that mthods 3 or 4 can b safly usd at sufficintly high cu rrnts to prmit dirct dtrmination of th ratd-voltag valu. Thrfor, mp irical or calculatd corrction factors should b usd to dtrmin th approxim at ratd-voltag valu. 11.13.4 Additional lin-to-lin suddn short circuit tst for dtrmining X2—Mth od 4 11.13.4.1 Mthodology Th data availabl may b dtrmind from th oscillogram of a singl-phas, li n-to-lin short circuit, suddnly applid to a synchronous machin oprating at no load, opn circuit, and at ratd spd. 11.13.4.2 Dtrmining th paramtr X2 Th opn-circuit voltag, E, in p.u. of ratd voltag is as masurd bfor th short circuit, and th rms valu of th initial ac componnt of armatur currn t, I′′, in p.u. of ratd currnt, is dtrmind as for a thr-phas short circuit ( s 11.7.1 and 11.8.2). Thn th lin-to-lin valu of ngativ-squnc ractan c is obtaind by th follo ing: X′′2LL 3 = p.u. ----------E- – X′′ I′′ d (11-36) hr X′′d is th dirct-axis subtransin anc corrsponding to a thr-phas short circuit at th sam initial voltag as th lin-to-lin short circuit. Copyright © 1998 IEEE All Rights Rsrvd 141
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: TEST PROCEDURES FOR SYNCHRONOUS MACHINES Th corrction of th lin-to-lin valu of ngativ-squnc ractanc is mad as in 10.5.4.3. To dtrmin th ratd-currnt valu, a sris of tsts may b ndd at diffr nt valus of opn-circuit voltag. I′′ If th valus of ractanc X2 ar plottd as a function of ngativ-squnc cu rrnt ( hich quals ), th ratd- ------currnt valu is th valu corrsponding to ratd currnt. 3 Th ratd-voltag valu is th valu dtrmind from tsts at ratd voltag, no load. 11.13.5 Quadratur-axis subtransint ractanc (X′′q) 11.13.5.1 Gnral For th dfinition of quadratur-axis subtransint ractanc, s IEEE Std 1001992. Th ratd-currnt valu of quadratur-axis subtransint ractanc may b obtain d using mthod 1 and an approximation to th ratd-voltag valu from mthod 2. Sinc th dscription of both mthods is short, th paramtr dtrmination fol lo s in th sam subclaus as in mthods 1 and 2. 11.13.5.2 Mthod 1. Applid voltag Th quadratur-axis subtransint ractanc is dtrmind from th data obtaind in th dtrmination of th dirct-axis subtransint ractanc by mthod 3. In trms of th quantitis dfind in 11.13.1.2, th quadratur-axis subtransint r actanc is obtaind by quation 11-37. Usually, th quadratur-axis ractanc c orrsponds to th largst stationary- rotor ractanc. For this cas, th us of th positiv sign is suggstd. X′′q
K M = p.u. ---------------- 2 (11-37)
hr K and M ar dtrmind from quations 11-33 and 11-34, rspctivly. For solid-stl cylindrical-rotor machins undr crtain conditions, th quadra tur-axis subtransint ractanc may corrspond to th minimum stationary-rotor ractanc. If this is th cas, th maximum masurd fild currnt corrsponds t o th largst of th thr masurd singl-phas ractancs (in 11.1.1) and th minus sign should b usd in quation 11-37. Th tst currnt to b usd for dtrmining th ratd-currnt valu of quadratu r-axis subtransint ractanc is th sam as for th dtrmination of th ratd -currnt valu of dirct-axis subtransint ractanc, as givn in 11.13.3. If th valus of X ′′ ar plottd on th sam graph as thos of X′′d, th ratd-currnt valu can b rad from th curv at th q sam currnt. 11.13.5.3 Mthod 2. Suddn short circuit A valu of quadratur-axis subtransint ractanc can b obtaind from t o sudd n short-circuit tsts takn from no- load conditions at th sam voltag and at ratd spd on thr-phas short circuit (s 11.7.1) and on suddn singl-pha s lin-to-lin short circuit (s 11.13.4). Th dirct-axis subtransint racta nc obtaind from th thr- phas tst is dsignatd as X′′ d3. For th singl-phas tst (s 11.13.4), th opn-circuit voltag, E, and th initial ac componnt of armatur currnt (I′′ by th mthod of 11.7.1.1) ar obtaind and usd in th fol lo ing quation: XLL 3E = p.u. ----------- I′′ (11-38) 142 Copyright © 1998 IEEE All Rights Rsrvd
IEEE GUIDE: TEST PROCEDURE FOR SYNCHRONOUS MACHINES IEEE Std 115-1995 Th quadratur-axis subtransint ractanc is obtaind using th follo ing qua tion: X′′q ( ) XLL – X′′ 2 d3 = p.u. ---------------------------------- X′′d3 (11-39) 11.13.6 Effct of saturation in dtrmining ratd currnt or ratd voltag valu s of th paramtr X′′q Bcaus of saturation ffcts, particularly on solid-stl cylindrical-rotor ma chins, th valus of machin subtransint ractancs ill vary dpnding on th actual conditions of opration. Thrfor, this mthod is approximat bcaus t h currnt lvl on a singl-phas lin-to-lin suddn short circuit is substant ially lss than on a thr-phas suddn short circuit from th sam voltag hil th flux lvl in th machin for th t o conditions is th sam. Thr ill b a crtain mismatch in th saturation pattrn in th machin undr ths t o t st conditions (as ll as undr any othr combination of initial voltags). A valu of ratd-voltag quadratur-axis subtransint ractanc can b obtaind by this mthod basd on suddn short- circuit tsts from ratd voltag. Bcaus of th situation discussd abov, this can b considrd only as an approximati on to th ratd voltag valu, but a mor prcis mthod has not bn invstigat d. Annx 11A (informativ) Quadratur axis transint or subtransint tsts 11.A.1 Gnral As notd in th introduction to sction 11 (11.1–11.3 inclusiv), suddn short-ci rcuit procdurs for dtrmining transint and subtransint charactristic quant itis rsult only in dirct axis valus. Such tst procdurs ar undrtakn fro m machin opn circuit conditions, ith dirct-axis fild currnt xcitation adj ustd to produc a rang of stator trminal voltag (Ea) from lo valus up to a round 1.0 p.u.
Although th follo ing tsts ar not at all prvalnt in North Amrica, it as suggstd that crtain tsts, publishd in IEC 34A (1985), b notd hr. Th on s to b brifly dscribd ar usd in dtrmining transint and subtransint qu adratur axis synchronous machin charactristic valus—both ractancs and tim c onstants. Annx A of IEC 34- 4 (1985) dscribs such tsts and is titld "Unconf irmd tst mthods for dtrmining synchronous machin quantitis." 11.A.2 Dscription of tsts for quadratur axis valus Th mthodology for th abov-notd quadratur axis valus involv oprating th synchronous machin at a lo voltag, at lo po r and connctd synchronously (or asynchronously) to a po r systm sourc. Thr procdurs (t o of thm rl atd) ar notd blo . Th dscriptions hav bn summarizd in th intrsts of brvity, but ar intndd to gnrally indicat th mthodology. 11.A.2.1 Disconncting applid lo armatur voltag at a vry lo -slip tst Th suddn disconnction of th applid lo armatur voltag during a lo -slip tst is prformd on a machin running at a slip considrably lss than 0.01 p.u . ith th armatur (primary) inding connctd to a ratd frquncy symmtrical thr-phas lo -voltag supply (5 to 10 of normal voltag). NOTE — Th xcitation inding is short-circuitd for dirct-axis quantitis. Whn dtrmining quantitis in th quadratur ax is th xcitation inding may b op n-circuitd. Copyright © 1998 IEEE All Rights Rsrvd 143
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: TEST PROCEDURES FOR SYNCHRONOUS MACHINES Th applid voltag is suddnly disconnctd hn th rotor is magntizd in th quadratur axis. Th rotor position is chckd by masuring th intrnal angl s bt n th armatur voltag and th quadratur magntic rotor axis. Armatur currnt and voltag, and rotor position indication ar masurd and r cordd. At th instant of s itching off th machin from th lo voltag supply, th ar matur (primary) inding voltag suddnly drops to a particular valu and thn g radually dcays. This initial voltag drop is indpndnt of th rsidual voltag. In dtrminin g tim constants, th rsidual voltag must b lss than 0.2 of th applid volt ag, and accordingly its valu nd not b takn into account for dtrmining ti m constants along th q-axis ith th rquird accuracy. NOTE — In many typs of machins it is difficult to sgrgat transint and subtr ansint voltag componnts along th q-axis bcaus th high dcrmnt componnt s may not b clarly sparatd from th rmaindr. 11.A.2.2 Disconncting applid lo armatur voltag tst—Th machin running asyn chronously on load Th disconncting applid lo armatur voltag tst, th machin running asynch ronously on load, is prformd ith th armatur (primary) inding connctd to a ratd frquncy symmtrical thr-phas lo -voltag supply to avoid influnc of saturation, and th xcitation inding is short-circuitd. By mans of positioning signals on th shaft, th dirct- and quadratur-axis c omponnts of voltag and currnt ar dtrmind. Th positioning signals ar st to corrspond to th quadratur (magntic axis) by mans of a lin-to-lin voltag at no load. Th transmittr producing th positioning signal should b displacd round th shaft until its signal coincids ith th instant hn th lin-to-lin voltag E12 passs through zro. At this position th signal ill coincid ith th maxi mum of phas voltag E3 hich, at no load, corrsponds to a q-axis voltag. at th instant Whn th machin is loadd, th instantanous valus of th phas voltag E3, and of th phas currnt I3 of th signal coincid ith th q-axis componnts of this voltag and currnt. Aftr adjusting th rcordrs, th tst masurmnts ar prformd. Whn th ma
chin has rachd an intrnal angl approaching 90 20 lctrical dgrs, an oscil logram is takn of th lin-to-lin voltag E th 12, th phas currnt I3 and q-axis signal, sho ing a tim intrval that includ s s itching off. Bfor disconncting th applid voltag, th currnt Iq(0) an d th voltag Ed(0) ar masurd. Th squnc voltags aftr s itching off ar dtrmind from an oscillogram. Ths voltags, ar plottd on a logarithmic sca l against tim and th initial transint and subtransint componnts ar found in th usual ay. Rsidual voltags ar subtractd bfor th plotting. 11.A.2.3 Suddn short-circuiting of machin, running on load at lo -voltag—Tst Th suddn short-circuiting of th machin is prformd hil it is running on load ith th armatur inding connctd to a ratd-frquncy symmtrical thrphas lo -voltag supply, at about 10 of normal. Th xcitation inding is shortcircuitd. Car has to b takn in choosing th propr voltag to nsur that th machin can b loadd up to 90 20 lctrical dgrs, and also that no damag is don hn short-circuiting th machin. Th voltag supply is disconnctd aftr short-ci rcuiting th machin. 144 Copyright © 1998 IEEE All Rights Rsrvd
IEEE GUIDE: TEST PROCEDURE FOR SYNCHRONOUS MACHINES IEEE Std 115-1995 Th positioning signals on th shaft ar adjustd in a similar ay to that dsc ribd in 11.A.2.2. Th q-axis currnt is masurd using th currnt in phas 3 a t th tim of th q-axis signal. Th d-axis voltag may b masurd at th sam tim as th lin-to-lin E12 voltag. Th tst is prformd by short-circuiting th machin aftr it has rachd an angl approaching 90 lctrical dgrs (t=0 ). It may also slip vry slo ly. Valus of Iq(0), and Ed(0), and aftr th short circuit Iq1, Iq2, tc., ar masurd on an oscillograph. Th plot of currnt va lu against tim on a natural tim scal is to b obtaind from th oscillogram t h initial valus ∆I′q(0) and ∆I′′q(0) and varia ions of ransien ∆I′q and sub ransien ∆I n componen s wi h respec o ime are de ermined and drawn on a semi-log scale. 11.A.3 Terminology and defini ions for ransien and sub ransien reac ances 11.A.3.1 Descrip ion of es s for reac ances The defini ions lis ed in annex A of IEC 34-4 (1985) for X′q (quadra ure axis ra nsien reac ance) and X′′q (quadra ure axis sub ransien reac ance) are essen ially he same, and conform in principle and heory o hose lis ed in IEEE S d 100-19 92. The es -derived descrip ions of X′q and X′′q in IEC 34-4(1985) (annex Annex A) are, for prac ical purposes as follows: a) X′q—The quo ien of he ini ial value of a sudden change in ha fundamen al ac componen of arma ure vol age, which is produced by he o al quadra ure-axis fl ux, and he value of he simul aneous change in he fundamen al ac componen of quadra ure-axis arma ure curren , he machine running a ra ed speed, and high-d ecremen componen s during he firs cycles being excluded. b) X′′q—The es derived descrip ion for his quan i y is essen ially ha described in a) excep ha he high- decremen componen s during he firs cycles are inc luded. NOTE —See 11.A.2.3 above for ac ual me hodology. 11.A.3.2 Parame er de ermina ion from es s Parame er de ermina ion for X′q and X′′q is based on he es procedures de ailed in 11.A.2.3. a) X′q Ed( ) 0 = (all quan i ies in p.u.) -------------------------------------------{ } Iq( ) ∆ 0 + I′q( ) 0 where Ed(0) and Eq(0)are he componen s of he vol age and curren a he ime of shor circui . b) X′′q
Ed( ) 0 = (all quan i ies in p.u.) --------------------------------------------------------------------- { } Iq( ) ∆ 0 + + I′q( ) ∆ 0 I′′q( ) 0 NOTE — ∆I′q(0) and ∆I′′q(0) are he sudden changes in he quadra ure axis curren a he me of shor circui . The deriva ion of X′q and X′′q by he me hods of 11.A.2.1 and 11.A.2.2 are no de ail ed in his annex, bu can be found in IEC 34-4 , annex Annex A. The above deriva ion is given as a ypical example. 11.A.4 Terminology and defini ions for quadra ure axis ransien and sub ransie n shor - circui ime cons an Terminology and defini ions for quadra ure axis ransien and sub ransien shor -circui ime cons an (τ′q and τ′′q). Copyrigh © 1998 IEEE All Righ s Reserved 145
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: TEST PROCEDURES FOR SYNCHRONOUS MACHINES 11.A.4.1 Descrip ion of es s for shor -circui ime cons an s The quadra ure axis ransien shor circui ime cons an is summarized below. The ime required for he slowly changing componen of quadra ure-axis shor -ci rcui arma ure winding curren following a sudden change in opera ing condi ions , o decrease o 1/∈, or o 0.368 of i s ini ial values, he machine running a ra ed speed. The es procedure for he quadra ure axis sub ransien shor -circui ime cons an is summarized below. The ime required for he rapidly changing componen , presen during he firs few cycles in he quadra ure-axis shor - circui arma ure winding curren follow ing a sudden change in opera ing condi ions, o decrease o 1/∈ or o 0.368 of i s ini ial value, he machine running a ra ed speed. The above wo quan i ies can be also derived following he es procedures desc ribed in 11.A.2.3. 11.A.5 Terminology and defini ions for quadra ure axis ransien and sub ransie n open circui ime cons an (τ′qo and τ′′qo) The procedures described in 11.A.2.2 are quo ed in annex A of IEC 34-4 (1985), as one of he wo ways of de ermining values of open circui ime cons an s. Thi s procedure basically involves suddenly disconnec ing he synchronous machine wh en opera ing asynchronously a a low value of power and low value of s a or erm inal vol age. 11.A.5.1 ττ′ττ′′′qo Quadra ure axis open circui ransien ime cons an This is he ime required for he slowly changing componen of he open-circui arma ure winding vol age winding vol age ha is due o he quadra ure-axis flu x, following a sudden change in opera ing condi ions, o decrease o 1/∈ or o 0.368 of i s ini ial value, he machine running a ra ed speed. 11.A.5.2 ττ′′ττ′′′′′′qo Quadra ure axis open circui sub ransien ime cons an This is he ime required for he rapidly changing componen presen during he firs few cycles in he open-circui arma ure winding vol age ha is due o h e quadra ure-axis flux, following a sudden change in opera ing condi ions, o de crease o 1/∈ or o 0.368 of i s ini ial value, he machine running a ra ed speed . 11.A.6 Bibliography for Annex 11A [11A1] Canay, I. M., "A new me hod of de ermining q-axis quan i ies of a synchr onous machine," ETZ A, vol. 86, 1965, pp. 561–568. [11A2] IEC 34 4 (1985), Rotating electrical machines—Part 4: Methods for determin ing synchronous machine quantities from tests. 146 Copyright © 1998 IEEE All Rights Reserved
IEEE GUIDE: TEST PROCEDURE FOR SYNCHRONOUS MACHINES IEEE Std 115 1995 12. Standstill frequency response testing 12.1 General considerations and basic theory 12.1.1 Purpose of this form of testing In section 8 and in the introduction to section 11, the reasons for short circu it tests were presented. One reason is to show that the mechanical design of the synchronous generator (or motor) is adequate to withstand the mechanical stress es arising from short circuit currents, which can be many, many times the normal stator stresses due to operating currents. A second and equally important reaso n is to facilitate the determination of various synchronous machine characterist ics such as transient or subtransient reactances and time constants. Such charac teristic values enable one to predict the machine's dynamic performance under tr ansient or changing conditions. Two direct axis transient and subtransient reactances, and two corresponding sh ort circuit time constants have historically been determined from the short circ uit testing procedures described in section 11. Accordingly, it has been customa ry to assume a two rotor circuit direct axis model to represent the synchronous machine in stability simulations and other related analyses. The assumed quadrat ure axis equivalent circuit is similar in structure, except that the field windi ng is replaced by a second (equivalent) amortisseur circuit, representing damper bars or slot wedges. It is also possible to derive corresponding quadrature axis quantities by resor ting to special procedures with a synchronous machine at low load and connected at low voltage to a power network. These quadrature axis tests are summarized in Annex 11A. It is widely accepted that present day stability studies require bot h direct and quadrature axis synchronous machine characteristics for adequate si mulation of power system dynamic responses. An alternative exists to the above tests covered in section 11, and these alter nate procedures are called Standstill Frequency Response (SSFR) testing. An IEEE Committee Report B8 covers the theoretical background, including the Laplace tr ansform analysis of a synchronous machine (see 12.1.3). Generally speaking, stab ility parameters can be obtained by performing frequency response tests, with a synchronous machine preferably at standstill. Such responses describe the rates of change of various stator or field quantities over a range of sinusoidal excit ations from very low frequencies up to and considerably beyond nominal 50 Hz or 60 Hz values. 12.1.2 Advantages of SSFR test procedures One noteworthy advantage as to why SSFR testing has become an acceptable altern ative to short circuit testing is that identification of field responses is poss ible. This is described more fully in the two port direct axis concept discussed further in 12.1.3. Another specific advantage of frequency response methods is that they can be pe rformed, and with relatively modest expense, either in the factory, or on site. They pose a low probability of risk to the machine(s) being tested, and data in both direct and quadrature axes are available, with little change in the test se t up, and without resorting to special short circuit and/or low voltage tests. In general it would seem logical that a frequency domain approach in describing the dynamic performance of machine models is preferable (at times) to a time do main or step response approach. The latter is inherent in most forms of current decrement testing and identification of two time constants and two inductances l imits the decrement approach to models of second order. However machine dynamic models of higher order (rather than second) are available from the frequency dom ain approach, since testing embraces more than three decades, from about 0.01 Hz through to well over 100 Hz. Copyright © 1998 IEEE All Rights Reserved 147
IEEE Std 115 1995 IEEE GUIDE: TEST PROCEDURES FOR SYNCHRONOUS MACHINES 12.1.3 Theoretical background The IEEE Committee Report B8 published in 1980 provided the basic theory for fr equency response testing. In that report, equations were given describing the co ncept of an operational approach to synchronous machine dynamics. This concept describes the electrical responses of a synchronous machine to sma ll perturbations. Such perturbations of stator and rotor quantities about some o perating point involve basic transfer function parameters noted below in the dir ect and quadrature axes of a machine. Thus ∆ψd( ) s = G s ( )∆efd( ) s – Ld( ) s ⋅ ∆id( ) s ∆ψd( ) s = – Ld( ) s ⋅ ∆id( ) s (12-1) wh e direct or uadrature axis stator flux linkages id and i are corresponding sta tor currents, at some operating point efdis t e mac ine field voltage at a parti cular operating point ∆ is a small per urba ion around some opera ing poin Ld(s), Lq(s) and G(s) (or sG(s)) are described below. These equa ions also lead o he concep of a wo por ne work for he direc a xis, and one por for he quadra ure axis. Figure 12.1 is a block diagram represen a ion of equa ion 12-1. No e ha a sec ond "por " has been drawn for he quadra ure axis for comple eness, bu i , in f ac , is inaccessible. Figure 12.1—Two-por direc and quadra ure axis represen a ion based on equa ion 12-1 148 Copyrigh © 1998 IEEE All Righ s Reserved
IEEE GUIDE: TEST PROCEDURE FOR SYNCHRONOUS MACHINES IEEE S d 115-1995 12.1.3.1 Defini ion of opera ional parame ers for he direc and quadra ure axe s The defini ions below are he principal ones which power sys em analys s have f ound convenien when describing he response of synchronous machines B8. No e h a func ions of s are complex quan i ies, where s = jω = j2π rad/s. Ld(s) The direct-axis oerational inductance. It is the Lalace transorm o th e ratio o the direct-axis armature lux linkages to the direct-axis current, wi th the ield winding short-circuited. Lq(s) The quadrature-axis oerational inductance. It is the Lalace transorm o the ratio o the quadrature-axis armature lux linkages to the quadrature-axis current. G(s) The armature to ield transer unction. It is the Lalace transorm o th e ratio o the direct-axis armature lux linkages to the ield voltage, with the armature oen-circuited. An alternative way o describing the armature to ield transer unction ollow s. sG(s) is the Lalace transorm o the ratio o the direct-axis stator current to the Lalace transorm o the ield current, with the ield winding short- ci rcuited. Another useul transer unction is Zao(s) It is ratio o the Lalace transorm o the ield voltage to the direct -axis stator current, with the ield circuit winding oen. 12.1.4 Model reresentation ossible rom this orm o testing Reerence B9 is an original aer that describes how the above noted transer unctions may be develoed into seciic models. In that aer, second order mode ls are chosen and a closed orm set o equations are listed which describe the r otor model elements o igure 2. Although the values o Lad and Laq in igure 2 can be derived rom measurements described in section 10, they are oten taken rom generator design data. Ll is almost always taken rom design data. Note that in igure 12.2, on the direct axis, an additional inductance is shown (Lld). This inductance has been identiied in recent literature as a dierent
ial leakage inductance. In Reerence B9 by Canay it was shown that Lld equals t he dierence between the relatively large mutual inductances. Lmld is the mutu al inductance rom the ield winding to an equivalent rotor iron circuit or roto r damer bar circuit. Lad is the mutual inductance between the ield winding and the stator. Thus Lld = Lmld − Lad. In turbine generators Lmfld is slightly grea ter than Lad, and thus Lfld usually has a positive value. In hydrogenerators the opposite is true and Lfld often has a negative value. Reference B9 also shows t hat ignoring Lfld, by assuming Lmfld equals Lad, results in inaccurate calculati on of field current responses, under generator transient conditions. This omissi on of Lfld is permissible if stator responses to generator transient conditions are only of importance, and if field excitation is held constant. Alternate forms of model representation are available in transfer function form , or in inductance matrix form. These are discussed in 6.5 of IEEE Std 1110 1991 . Copyright © 1998 IEEE All Rights Reserved 149
IEEE Std 115 1995 IEEE GUIDE: TEST PROCEDURES FOR SYNCHRONOUS MACHINES Figure 12.2—Complete direct axis equivalent and quadrature axis equivalent (secon d order model) 12.1.5 Additional comments on application of operational methods to a synchrono us machine As noted above, in considering appropriate models of a synchronous machine deri ved from SSFR test data, a synchronous machine is basically equivalent to a one port network in the q axis and a two port network in the d axis. Some implications of this equivalency are a) For a complete mathematical description of the direct axis device, three tra nsfer functions are needed. The set (Ld(s), sG(s), and Zafo(s)) as determined in subsequent clauses appears to constitute a useful group. b) When focusing on stator voltage perturbations, the third transfer function Z afo(s) is not generally used. This is the basis for using only Ld(s) and sG(s) i n determining models for stability studies. As long as the excitation source imp edance is unimportant (low) during excitation system voltage excursions, and the c) In the q excitation source voltage is constant, there is no pressing need for matching Z afo(s) in the higher frequency ranges beyond 1–10 Hz. The use of Zafo(s) in determ ining the effective stator to rotor turns ratio is important, and is discussed i n subclauses of 12.5. axis, just one transfer function, Lq(s) is sufficient to fully characterize th e machine stator terminal behavior. The SSFR test described in following clauses requires that magnitude and phase of the various transfer functions be measured at several frequencies. The analys is procedure then consists of deriving from these measurements, the characterist ic parameters that, as known for many decades, can be given in terms of either t ime constants with their associated transient and subtransient reactances, or ca n be derived as equivalent circuits. 150 Copyright © 1998 IEEE All Rights Reserved
IEEE GUIDE: TEST PROCEDURE FOR SYNCHRONOUS MACHINES IEEE Std 115 1995 Characteristic quantities such as reactances and time constants are fundamental parameters helpful for describing a synchronous machine. The utilization of SSF R frequency response data will provide time constants and reactances in transfer function form. Alternatively, there exist direct axis and quadrature axis model
structures that also have a realistic relationship to the physical or operating processes of synchronous machines. Such relationships are usually described in terms of stator and rotor flux linkages and currents. From these model structure s consisting of resistances and reactances, the corresponding transient, subtran sient or sub subtransient quantities follows. See B19 for a detailed exposition of the above comments. Aspects of standstill frequency response testing that are different from the sh ort circuit current testing procedures in section 11 are the measurement accurac y requirements and the complexity of the data reduction techniques. Instrumentation capable of resolving magnitudes and phase angles of fundamental components of ac signals at low frequencies (possibly down to 0.001 Hz or 0.002 Hz) is required. In addition, accurate and reliable procedures for translating the test data into synchronous machine stability study constants virtually requi res some form of computerized curve fitting technique. Illustrative examples wil l be shown in 12.5.3 and 12.5.4. Users of these test methods are urged to compare, where possible, the simulated performance of the standstill models with actual generator or system responses under loaded conditions. In some instances, it is quite likely that on line or o pen circuit rated speed, frequency response testing, or line switching tests, ar e needed either to confirm the validity of the standstill models, or to adjust t heir rotor equivalent circuit parameters to reflect loaded conditions at rated s peed. The effect of centrifugal forces on slot wedge characteristics in cylindrical r otor machines or the construction of retaining rings are examples of possible el ectrical or magnetic rotor circuit changes under operating loaded conditions, as is the effect of saturation in both the direct and quadrature axes. References B10, B11, B12, B13, and B14 discuss the theory of developing SSFR mo dels, and some of the applications of such models to turbogenerator dynamic perf ormance. Work is currently underway (1995) in an exploratory stage in applying these tec hniques to machines of salient pole construction. When the measurement technique s described in 12.2 and 12.3 have been successfully applied to several salient p ole machines, they will be included in future revisions to this document. Locati ng one of the many direct axis field positions, and then moving the standstill m ulti pole rotor through 90 electrical degrees may prove to be time consuming. U sers should also be cautioned that fractional slots/pole/ phase machines may req uire repeating the d and q axis test for various pole positions. 12.2 Testing conditions for SSFR procedures and instrumentation requirements 12.2.1 Machine conditions for standstill frequency response tests for turbine g enerators The machine shall be shut down, disconnected from its turning gear, and electri cally isolated. The unit transformer shall be disconnected from the armature ter minals and any armature winding grounds removed. Also all connections to the fie ld terminals shall be taken off. This can be done by removing the brushgear or, in the case of a brushless exciter, electrically disconnecting the complete exci ter from the generator field windings. It is important to maintain the armature winding temperature at a constant valu e during the measurements since the low frequency test points are very sensitive to the armature resistance. To this end, the machine should be cooled as close to ambient temperature as possible, and any stator heat exchangers should be tur ned off. Circulation of the water through the stator winding should be maintained to ens ure that stagnation does not cause the water conductivity to change. It must be possible to turn the machine rotor to a precise position prior to th e tests. This is most easily done by hand cranking the turning gear. If this is not possible, a hydraulic jack can be used against a coupling bolt. Although a g antry crane may be helpful in making large movements, it is not precise enough f or the final positioning of the shaft. Copyright © 1998 IEEE All Rights Reserved 151
IEEE Std 115 1995 IEEE GUIDE: TEST PROCEDURES FOR SYNCHRONOUS MACHINES 12.2.2 Instrumentation and connections The frequency response measurements are performed, most conveniently, with a lo w frequency, dual channel spectrum analyzer. This type of instrument will measur e the magnitudes and relative phase angle of two signals and extract only the fu ndamental components from any distorted waveforms. The basic specifications of t he analyzer should include frequency measurement in the range 0.001 Hz to 1 kHz, phase resolution down to at least 0.1 degrees and differential inputs capable o f up to 100 V input signals. Some programming capability within the analyzer wou ld permit unattended operation of parts of the frequency response test, especial ly during the time consuming sweep of the low frequency decade from 0.01 Hz down to 0.001 Hz. 12.2.3 Typical test setups (see figure 12.3) The relationship between the measured quantities and the desired variables is g iven in 12.2.6. An oscillator, sometimes an integral part of the above mentioned analyzer, provides the test signal. This goes to a power amplifier, the output of which is connected to two terminals of the generator armature winding. The me tering error of any measured transfer function should not exceed one percent at any point in the frequency range. Refer also to 12.3.1. Several variations in the testing procedures are shown in figures 12.3 a), b), c), and d). The power amplifier must create readily measurable signal levels for the armatu re and field winding voltages and currents. For example, signals of up to 40 A r ms and 15 V rms are required for machines in the 500–900 MW range. of rated armature current (see 12.2.5). 1 Test currents should be small enough t o avoid temperature changes in the armature, field, or damper circuits during th e test. Voltages at the armature or field winding terminals shall not exceed rat ed voltage levels. As a general guide, test currents would not be expected to ex ceed one half of Normal precautions to avoid overloading inputs and outputs of instruments shoul d be observed. The impedance measured at the armature terminals at very low freq uencies will be approximately twice the armature phase resistance. The maximum measured impedance will be approximately 2(R2 + jωL2) hr R2 and L2 ar th ngativ squnc rsistanc and inductanc and ω is th highst angular frquncy usd for th tst. Both th po r amplifir and th masuring instrum nt must b suitabl for this impdanc rang. 152 Copyright © 1998 IEEE All Rights Rsrvd
IEEE GUIDE: TEST PROCEDURE FOR SYNCHRONOUS MACHINES IEEE Std 115-1995 Figur 12.3—Tst stup for dirct-axis masurmnts Copyright © 1998 IEEE All Rights Rsrvd 153
IEEE Std 115-1995 IEEE GUIDE: TEST PROCEDURES FOR SYNCHRONOUS MACHINES 12.2.4 Masurmnt accuracy Rducing or liminating th ffct of contact rsistancs is vry important to th accuracy of th masurmnts, particularly on th armatur inding. Th curr nt mtring shunt for th armatur should b boltd dirctly to th conductor i n th isolatd phas bus, as clos to th gnrator trminals as possibl conduct
ing gras should b usd to nhanc th contact. As notd in 12.2.2, an instrum nt having diffrntial inputs is prfrrd for making th masurmnts. Figur 12.4 sho s th propr connction of th tst lads for such a dvic. If an inst rumnt ith singl ndd inputs (common lo sid) is usd, thn th connctions in figur 12.5 ar appropriat. Currnt mtring shunts ar usd to masur th tst currnt supplid to th ar matur inding and th inducd fild currnt. Shunt rating should b matchd to th maximum and minimum currnts to appar in th rspctiv indings. For th tst schmatics in this spcification, th inducd fild currnt ill n ot xcd 3Is( ) Ifd( ) bas ⁄ ia( ) bas
hr Ifd(bas) is th fild currnt rquird for ratd armatur voltag on th air gap lin is is th pak valu of th largst armatur currnt usd during t h tst ia(bas) is th pak valu of th ratd armatur currnt All currnts ar xprssd in A. Th rsistanc of th fild inding shunt should not mak th total dc rsistan c of th fild circuit significantly gratr than th fild rsistanc at ratd oprating tmpratur. Figur 12.4—Connctions for diffrntial inputs 154 Copyright © 1998 IEEE All Rights Rsrvd
IEEE GUIDE: TEST PROCEDURE FOR SYNCHRONOUS MACHINES IEEE Std 115-1995 Figur 12.5—Connctions for singl-ndd inputs 12.2.5 Prcautions and ancillary mattrs rlating to machin safty It shall b rcognizd that during standstill frquncy-rspons tsts, th th rmal capability of th gnrator ill b rducd ith rspct to its capability at normal oprating conditions. Thrfor, tst lvls of currnts and voltags must b maintaind sufficintly lo to avoid any possibl damag to ithr stato r or rotor componnts. This can b achivd by limiting th maximum output of th po r sourc to lvls qual to or lss than th standstill capability of th gnrator. Th manufacturr should b consultd to idntify th applicabl limit s. 12.2.6 parámtros mnsurabls disponibls durant la parada las prubas Los siguints cinco magnituds opracionals ha sido útil n l dsarrollo d las funcions d transfrncia dircta o su quivalnt- j o js d cuadratura m odlos para máquinas síncronas. Las cantidads antriors pudn obtnrs d otros parámtros mnsurabls con la máquina parada. Las primras obras qu incluyn discus ions sobr los concptos d máquina giratoria d impdancias opracional y, por nd, inductancs opracionals han sido snador por Concordia y Adkins, ntr ot ros. Los trs parámtros principals indicados a continuación s rfirn a las trs dfi nicions qu figuran n l punto 12.1.3.1. a) Zd(s). Las máquinas sincrónicas j dircto s igual a la impdancia d funcionam into ra+sLd(s), dond Ra s la rsistncia dl inducido por fas. El valor dc d RA s utiliza porqu no s mnsurabl y, como s vrá n l jmplo numérico n 12 .5.4, su contribución a la impdancia total sólo s significativa n las bajas frcu ncias. Asimismo, Zd ∆e ( ) s = D( ) s ---------------- ∆efd 0 Ω ∆id( ) s (12-2) Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 155
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas b) Zd(s) en érminos físicos se mide como una magni ud compleja rms de una proporción de señales de en rada y salida. En la erminología u ilizada aquí, el numerador es sie mpre la señal de en rada. Es as observaciones se aplican ambién a las can idades de scri as en las ecuaciones 12-3 a 12-7. No a La barra ver ical a la derecha de la función de ransferencia de expresión, jun o con la no ación en el la eral de la barra. Es o indica el es a or o campo conex ión física duran e la prueba. Así ∆efd = 0 significa que el campo es á cor ocircui ado dur an e la prueba, por ejemplo, mediciones en la ecuación 12-2. ∆ifd = 0 en la ecuación 1 2-6 significa que el campo es á abier o duran e es a prueba medición. c) Z + sLq(s) donde Ra es q(s). Las máquinas sincrónicas operacional del eje en cuad ra ura de impedancia es igual a R la resis encia dc inducido por fase. Zq( ) s = -∆eq( ) s ---------------- Ω ∆iq( ) s (12-3) una ercera máquina can idad viene dada por la relación (12-4) ∆e ( ) S G S ( )= = d --------------------- ∆id 0 s∆EFD( ) es un mé odo al erna ivo de medición de es e paráme ro se sugiere como sigue: ∆I sG s( )= = fd( ) s ----------------- ∆efd ∆0 id( ) s (12-5) La ven aja de la an erior forma de medición en la ecuación 12-5 es que puede ser med ido al mismo iempo como Zd(s). Un cuar o paráme ro máquinas sincrónicas mensurables en reposo es el esquele o de impe dancia de ransferencia de campo como sigue: Zafo ∆e ( ) ( ) s = = fd ------------------ ∆ifd 0 Ω ∆id( ) s (12-6) un quin o paráme ro máquinas sincrónicas mensurables en reposo puede ob enerse median e la exci ación del campo con el inducido abier a. Se le ha llamado el campo induc ido la impedancia de ransferencia. Zfao ∆e ( ) ( ) s = d ----------------- ∆id 0 Ω ∆ifd( ) s (12-7) La aplicación limi ada de es a úl ima función se discu en en B16. 12.3 Los procedimien os de prueba 12.3.1 mediciones necesarias, la magni ud y el ángulo de fase de Zd(s), sG(s), y Z q(s) deberá medirse en una gama de frecuencias. La frecuencia mínima (fmin) debe ser de al menos un orden de magni ud menor que la correspondien e a los ransi orio s de circui o abier o de la cons an e de iempo del generador, es decir, fmin ≅ 0.016 ------------- T '(12-8) 156 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 La frecuencia máxima de la prueba se si úa en re dos y res veces superior a la frec uencia nominal del generador es án probando, quizá 200 Hz para una máquina de 60 Hz. A proximadamen e 10 pun os de prueba espaciados logarí micamen e, por década de frecue ncia, es una medición sa isfac oria densidad. A par ir de la experiencia prác ica de mediciones de respues a de frecuencia de urbo-generadores, diez pasos/Decenio ofrecerá una resolución suficien e en el rango de 0,01 Hz a 200 Hz. Sin embargo, por la baja frecuencia de es a or, mediciones de impedancia (Zd(s) y Zq(s)), en el rango de 0,01 Hz a 0.001 Hz, con una resolución de medición de 40 pasos por década es preferible. La diferencia de ángulo de fase en re la ensión y la corrien e de señales es muy pequeño y la frecuencia disminuye, la magni ud se acerque al doble de la r esis encia del es a or de un valor rela ivamen e pequeño. Por lo an o, un mayor núm ero de pun os/decenio es necesaria para lograr una medición exac a de la resis enc ia del es a or efec iva, Ra, en el momen o de la prueba de respues a de frecuenc ia. La induc ancia mu ua en re el campo y los devanados del inducido, Lafd, ambién se rán medidos, donde Lafd = lim 2---3 1---s s → 0[ ] Zafo( ) s (12-9)
es el camino más direc o para ob ener la magni ud de la asín o a de baja frecuencia de la función de ransferencia ∆efd(s)/∆ID(s), que se mide en el eje direc o pruebas c on el campo abier o. Al erna ivamen e, puede calcularse mul iplicando la asín o a de baja frecuencia de la magni ud del ∆ duran e la medición de ∆ifd/∆ ifd id(s)/∆ID(s) por el rfd. rfd es la resis encia o al del circui o del devanado de campo (s), es decir, el campo de la resis encia shun dosificación plus plus y un cable de conexión de las resis encias de con ac o. 12.3.2 posicionando el ro or para d- es s Es e eje se realiza conec ando emporalmen e el amplificador de po encia como en la figura 12.6. Conducir el amplificador con una señal sinusoidal de aproximadame n e 100 Hz, y medir la ensión inducida por el campo con un osciloscopio. Gire el ro or generador len amen e has a que el campo inducido ensión observada en el osc iloscopio es nulo. En es e pun o, el eje magné ico del devanado de campo es á alinea da con la de la conexión en serie de las fases a y b que se u ilizará para las prueb as del eje direc o. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 157
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas Figura 12.6-posicionando el ro or de eje direc o pruebas direc as 12.3.3.1 12.3.3 pruebas eje Zd(s) al como se define an eriormen e, y la resis e ncia del es a or Ra refiriéndose a la figura 12-3a), conec ar el amplificador de po encia a los ermin ales A y B del bobinado inducido a ravés de la derivación de medición. El devanado de campo cor o a ravés de un shun de dosificación no induc ivo, haciendo conexiones sólidas para el devanado de campo. Es o puede ser hecho por bandas de cobre enroll ado alrededor de los anillos de deslizamien o, eniendo cuidado de no dañar los an illos de deslizamien o, y a ornillar el shun a las bandas. En el caso de una ex ci ación sin escobillas, puede ser posible para a ornillar el shun direc amen e a los erminales de campo. Consul ar de nuevo a cualquiera de las cua ro configuraciones de medición de señal a ) a c) de la figura 12.3. Las no aciones siguien es se u ilizan para dis inguir en re los cocien es en ecuaciones ma emá icas 12-2 a 12-7, y la armadura real y me diciones de campo que se es á ins rumen ando. Así, Varm es proporcional a ed y iarm es proporcional a id. Can idades de campo efd y ifd puede u ilizarse direc amen e. Comenzar con las mediciones reales, conec e el iarm Varm y señales para el ins rum en o de medición de respues a de frecuencia, de modo que se mida Zarmd(s) = ∆Varmd(s )/∆iarmd(s). Realizar es a medición en el rango de frecuencias de 0.001 Hz a 200 Hz. Las lec uras de los ins rumen os ob enidos de la prueba de la figura 12-3a) perm i ir el es a or eje direc o impedancia operacional y la resis encia del es a or se ob iene como sigue: Zd( ) s = Z ( ) s Ω (12-10) 1---2 armd 158 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 (12-11) Ra = 1---2 Zarmd lim [ ]( ) s Ω s → 0 Zd(s) las can idades se represen an en la figura 12.7 y figura 12.8. Figura 12.7-d-axis (campo de impedancia de cor ocircui o) Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 159
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas Figura 12.8-resis ivo de Zarmd componen e(s) para ob ener Ra, el razado real, o resis en e, componen e de impedancia inducid o Zarmd(s) como una función de la frecuencia, y ex rapolar a frecuencia cero para ob ener la resis encia dc de las dos fases de la armadura bobinado en serie, 2ra . Debe enerse cuidado para ob ener es a resis encia con an a precisión y resoluc ión posible; de lo con rario, grandes errores en la baja frecuencia de los valores de induc ancia operacional será el resul ado. Normalmen e, una resolución de medición de 1 par e en 1000 se requiere en las frecuencias muy bajas. Si el ins rumen o u ilizado no puede lograr es o, pueden ob enerse resul ados sa isfac orios espac iando las mediciones cerca de 10 por década y dibujar una línea a ravés de la dispers ión de los pun os de prueba. Tenga en cuen a que Ra ob enida por es e mé odo debe es ar cerca del valor de la r esis encia ci ada inducido por el fabrican e. Zd(s) Ra se u ilizarán para calcular Ld(s), donde Ld Zd( ) s - Ra ( ) s = henries ------------------------- s (12-12) s se define en el pun o 12.1.3.1. In erpre ación y U ilización de LD(s) de da os, que se represen an en la figura 12.9 , son considerados en de alle en 12.5. 160 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 12.3.3.2 sG(s) fd(s)/ Ahora, conec e el ins rumen o a la IFD y Varm cables de señal, figura 12-3b ), y medir la función de ransferencia ∆i ∆iarm(s) sobre el rango de frecuencia como s e describe en 12.3.3.3. A con inuación, calcule el ∆ifd( ) s ∆ifd( ) s 0.86603∆ifd( ) s ----------------- = --------------------------------------------------------------------------------- ∆id( ) s ∆iarm( ) s ⁄ cos 30° ∆iarm( ) s (12-13) que llevará a una parcela similar a la figura 12.10. El coseno de 30° en las ecuacio nes de fac or de 12-13, 12-14 y 12-15 reconoce el físico o eléc rico en re el campo de desplazamien o de fase (como alineado encima en 12.3.2) y las fases b o c. 12.3.3.3 Zafo(s) Finalmen e, abrir el devanado de campo qui ando el campo medidor de corrien e sh un , y conec e el IFD y iarm cables de señal al ins rumen o de medición, la figura 1 2-3C). Mien ras diez mediciones por década son la norma, mediciones adicionales en re 0.001 Hz y 0,01 Hz son recomendadas para ob ener un ajus e perfec o a cualqu ier asumió la función de ransferencia. Véase 12.3.1. Medir ∆efd/∆iarm al número necesario e frecuencias y calcular Zafo ∆EFD( ) s ∆EFD( ) s ( ) s = = = -------------------------------------------------------------- ∆id( ) s ∆iarm( ) s ⁄ cos 30° 0.86603∆EFD( ) s -------------------------------------- Ω ∆iarm( ) s (12-14) Figura 12.9-d-axis induc ancia operacional (campo-cor o) Cuando se razan, es os pun os será similar al que se mues ra en la figura 12.11. Es o comple a las pruebas del eje direc o que usualmen e se realizan. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 161
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 12.3.3.4 Zfao(s) Es e campo de medición de impedancia de ransferencia del es a or ocasionalmen e e s requerida. Para ello, la configuración de la prueba de la figura 12-3C) puede se r modificado para que de la figura 12-3d). El iarm conduce es aría relacionada con el campo de la derivación. El efd conduce de la figura 12-3C) es aría conec ado en re los erminales A y B del es a or ras la ex racción del amplificador de po enci a y lleva el shun del es a or. El amplificador de po encia conduce conec aría a u n erminal de campo y el ex remo abier o de la derivación conec ada al campo, que se mues ra en la figura 12-3d). Luego Zfao(s) se de ermina como Zfao ∆ed( ) s 1 ∆varm( ) s ⁄ cos 30° 0,577∆varm( ) s ( ) s = = = ------------------------------------------------------------- ∆ifd( ) s 2 -----------------------------------Ω ∆ifd( ) s ∆ifd( ) s (12-15) cuando el eje Z pruebas podrán realizarse alineando el ro or con una fase de la fao(s) medición no es necesaria, la q . Es o se describe en la siguien e sección. Figura 12.10-S ands ill inducido al campo ransfer func ion = sG(s) 162 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 Figura 12.11-S ands ill inducido al campo la impedancia de ransferencia 12.3.4 posicionando el ro or para q-eje pruebas conec ar los amplificadores de po encia a ravés de las fases a y b en la figura 1 2.3 para las mediciones del eje direc o. Re ire el medidor de corrien e shun , y es ablecer la frecuencia del oscilador aproximadamen e a 100 Hz. Observar el ca mpo vol aje inducido en un osciloscopio y gire el ro or generador len amen e has a un valor null en el campo vol aje inducido es alcanzado. La posición del ro or visible será cambiado 90 grados mecánico para una máquina de dos polos y 45 grados mecán ico para una máquina de cua ro pos es. El ro or es á colocado para el eje en cuadra ura de pruebas. 12.3.5 ensayos de eje en cuadra ura conec ar el V armq(s) = ∆varm(s)/∆iarm(s), como se hizo en el brazo y la señal iarm co nduce al ins rumen o para medir el eje Z-direc o en la figura 12-3A). Las lec uras de los ins rumen os sobre oda la gama de frecuencias ob enidas de la nueva prueba de la figura 12-3a) permi ir el funcionamien o del eje en cuadra ura del es a or la impedancia y la resis encia del es a or se ob iene como sigu e: Zq( ) s = Z ( ) s Ω 1---2 armq (12-16) Ra = 1---2 Zarmq lim [ ]( ) s Ω s → 0 (12-17) Zq(s) las can idades se represen an en la figura 12.12. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 163
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas No a que ra, la resis encia cc de una fase del devanado del inducido, debe ser n ominalmen e la misma ob enidos duran e las pruebas del eje direc o. Sin embargo, debido a la sensibilidad de los resul ados a es e valor, debe ob enerse de nuev o con el q-Eje de da os y las écnicas en 12.3.3.1 en caso de un cambio en la emp era ura del bobinado ha al erado su valor desde el d-axis pruebas. Zq(s) Ra se u ilizarán para calcular Lq(s) donde Lq
Zq( ) s - Ra ( ) s = henries ------------------------- s (12-18) s se define en el pun o 12.1.3.1. In erpre ación y U ilización de Lq(s) de da os, que se represen an en la Figura 12.1 3, se consideran en de alle en 12.5. Figura 12.12-q impedancia axis 164 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 Figura 12.13-q-eje induc ancia operacionales 12.4 in erpre ación de da os de prueba es e ema es uno de los problemas prác icos en la colocación de los da os de la prue ba operacional a un de erminado modelo elegido red. Se ha sos enido que la prese ncia de "ruido", especialmen e en la gama de frecuencias por debajo de 0.01 Hz, iene un efec o de "corromper" en el proceso de coincidencia por debajo de esa f recuencia. Es e podría ser el caso con frecuencia, pero la experiencia recien e de los usuarios indica que puede haber varias cues iones que in ervienen en el pro ceso de colocación. Algunos de ellos se enumeran a con inuación: 1) Es ruc ura: d-eje para la red, es posible elegir en re las es ruc uras propue s as por IEEE S d 1110- 1991 y las propues as recien emen e por Bissig e .al. B2 0. Las figuras 12-14a), b), c) o d) del eje direc o y las figuras 12-15a), b) o c) del eje en cuadra ura son represen a ivos de los modelos comúnmen e u ilizados para el mon aje de SSFR da os de prueba, como se recomienda en el IEEE S d 11101991. Para cada uno de los modelos de eje direc o en la Figura 12.14, ya sean de prime ra, segunda o ercera orden, los da os de prueba debe in erpre arse como un conj un o comple o. Lo mismo se aplica a los modelos de eje en cuadra ura de la figur a 12.15. Por coherencia, si un modelo de ercer orden es elegido para el eje dir ec o, un modelo de ercer orden es ambién recomendado para el eje en cuadra ura. No se considera un procedimien o válido para desarrollar una segunda orden de un m odelo de da os modelo ajus ada de ercer orden por reducción de la red, y es e ar ificio es considerado obsole o. 2) por cada unidad de sis ema: Es bien sabido que las diferen es opciones del si s ema p.u. y/o reac ancia de fuga del esquele o puede llevar a redes con marcada men e diferen es valores para los paráme ros. En par icular, una red con o sin L 3 ) fld Lfl2d o Lf2d puede ser cons ruido para la misma máquina B17. Modelado incomple a: desde la máquina de d-axis es una red de dos puer os, el uso de sólo dos funciones de ransferencia en el mon aje lleva a especificación incomple a de la red. Por lo an o, incluso con una de erminada opología, habrá un número de modelos coincidir dos funciones de ransferencia, pero no la ercera. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 165
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas Figura 12.14-Direc -eje circui os equivalen es 166 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 Figura 12.15-eje en cuadra ura circui os equivalen es
para resumir, el mon aje direc o de circui os equivalen es (aunque es o implica posibles soluciones que no son únicos), conduce a un simple problema de raducción; las magni udes carac erís icas; es decir, las cons an es de iempo y reac ances, s on fácilmen e derivados de circui os equivalen es mien ras el re roceso es básicamen e un problema no lineal B18, y difícil de resolver en el caso general de dos func iones de ransferencia [Ld(s), sG(s)], especialmen e de ercer orden o superior. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 167
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas 12.4.1 de erminación de paráme ros basados en los resul ados de la prueba SSFR 12.4.1.1 comen arios generales en IEEE S d 115A-1987, las sugerencias para el modelado, basándose en pruebas SSFR , propuso que un de erminado modelo de es abilidad se asume para ambos el direc o- y de un eje en cuadra ura urbogenera or. Es e enfoque fue modelado en con ra s e a la larga acep ó la reac ancia y la cons an e de iempo enfoque u ilizado por ejemplo en IEEE S d 115-1985. Alrededor de es e iempo, Umans, e . al. B15 señaló q ue o ros enfoques para u ilizar los da os de prueba disponibles. B19 dos documen os publicados en 1993, documen ó un enfoque al erna ivo para la colocación SSFR da os. En la primera e apa, reac ances y cons an es de iempo formaron las bases pa ra la ob ención de las funciones de ransferencia, que coinciden con los resul ado s de la prueba SSFR. A con inuación, los da os carac erís icos (X'D, X''d, T'DS, e c .) se raducen en un equivalen e direc o del circui o del eje. Es e proceso de raducción a par ir de los valores de las carac erís icas de los elemen os del modelo es lineal en los casos de uso jus o Xd(s) o Xq(s) de valores. Deja de ser linea l cuando sG(s) se considera al mismo iempo como xd(s). 12.4.1.2 Modelos y paráme ros vs. las magni udes carac erís icas aunque las magni udes carac erís icas son los paráme ros más descrip iva del "fil rado " o función de ransferencia de las propiedades de una máquina sincrónica, la represen ación de la red ambién ha sido u ilizada por dos razones principales de in erpre a ción física y eficiencia compu acional. Se mues ra en la B19 cómo los paráme ros del modelo de red convencionales es ruc ura s pueden in erpre arse a la luz de las principales ru as magné ico física de una máqui na. Si se cambia la es ruc ura de la red, la física, la in erpre ación puede ser per dido. Si la descripción in erna del ro or y del es a or de flujo de dis ribución ac ual es deseada por cualquier razón, un modelo de red similar a uno de los propues os en el IEEE S d 1110-1991 o en la figura 12.14 debería man enerse. En general, el modelo de red convencional es compu acionalmen e más eficien es que cualquier posible modelo basado en magni udes carac erís icas, aunque no se corre sponden en re sí ma emá icamen e. No es fácil es ablecer el diagrama de flujo de la si mulación en érminos de iempo cons an es y reac ances para modelos con más de dos amo r iguadores en el d-axis. Cuando el modelo de espacio de es ado de los ejes d y q ne works es conocida, cualquier ransferencia única función es derivado fácilmen e. Una vez que la ma riz de admi ancia de la máquina en reposo se evalúa usando herrami en as de álgebra lineal convencional, odas las impedancias pueden ser compu ados, seguida por la dinámica asociada reac ances y cons an es de iempo. La cues ión de la elección de iempo cons an es y reac ances, en con raposición a los modelos de red equivalen e, es básicamen e la opción de ampliar la po encia de anali s a de sis emas. Los comen arios deben ser de cier a u ilidad a la hora de decid ir sobre la es ruc ura compu acional de la máquina sincrónica desde el pun o de vis a de su respues a dinámica a diversos ras ornos del sis ema de alimen ación. 12.5 procedimien o sugerido para el desarrollo de un modelo de ercer orden como se discu ió en general 12.5.1 12.4, hay un número de posibles modelos y procedi mien os para reducir aún espera respues a de frecuencia de los paráme ros del modelo de da os. Así, la SSFR da os ob enidos de las pruebas descri as en el 12.3 se pue de u ilizar para ob ener una amplia gama de modelos en función de los deseos y cap
acidades del usuario. No es in ención del 12,5 al prescribir cualquiera de los mod elos específicos, es ruc uras o mé odos de ob ención de los paráme ros del modelo de la SSFR da os. Es a subcláusula ilus ra una posible vía para la ob ención de modelos de g enerador de un de erminado conjun o de da os. Es o no es ni el único mé odo ni es ne cesariamen e el mejor. El enfoque seguido conduce a un circui o equivalen e modelo lineal es un modelo de paráme ros agrupados han seleccionado para la misma frecuencia, y por lo an o, carac erís ico en el dominio del iempo como el generador. Para evi ar confusione s, los cálculos se realizan en vol ios, amperios, ohmios, y henries. A con inuación, los elemen os de circui o equivalen e resul an e se normalizan en p.u. valores dividiendo la base o impedancia induc ancia de la máquina, según corresponda. 168 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 12.5.2 rasfondo ma emá ico los pasos para el eje direc o son: a) asumir la mejor es imación disponible para la induc ancia de fuga del es a or L l. Típicamen e, es os podrían ser el valor suminis rado por el fabrican e. b) Ld(o) es el lími e de baja frecuencia de LD(s). Lad( ) o = Ld( ) o - Ll henries (12-19) No a : es e valor de Lad(o) es apropiada para los niveles de flujo que exis ió dur an e la prueba; en general, será inferior al valor insa urados asociado con la línea de separación. Es o se analiza en mayor de alle en el Anexo El Anexo 12A. c) Cuando la información en b) se ha de erminado, u ilice la Zafo(s) ransferir la función definida en la ecuación 12-14 para encon rar un campo inducido a proporción d e giros de la siguien e manera: N (12-20) af( ) o = ------------------ 1 ∆EFD( ) s - lim -----------------Sal ) o s o → ∆id( ) s la le ra (o) se refiere a la baja frecuencia de lími e de cada variable. En el deba e y en la u ilización de es a proporción de giros, la proporción de vuel as físico real de la máquina es el número o al de vuel as en el campo dividido por la a rmadura gira por fase. Al presen ar es os concep os, Rankin B25 observó que la proporción de vuel as física d ebe ajus arse por varios fac ores. En re es os fac ores es án el bobinado inducido pi ch y fac ores de dis ribución, el fac or de forma de flujo de campo y o ros. E s as pueden combinarse para los fines de es a discusión en un solo fac or K. La re lación en re la física y la proporción de vuel as efec iva (o base) Proporción de giros como dijo Rankin puede ser formulado como sigue: P N ⋅ fd 3 ( ) ia base ----------------[ ] K = ---------------------------- N ( ) ( ) Na 2 base base ifd af (12-21) donde P es el número de polos del campo es el número de vuel as del devanado de camp o por polo es el número de vuel as del es a or (en paralelo) por fase Nfd Na K es la combinación de diseño y fac ores físicos, como se señaló an eriormen e d) la resis encia de campo, se refirió a la armadura bobinado, es ia(base) es el Pico de corrien e de inducido por fase, un ifd(base) es el IFD(ba se) · (Ladu), donde Ifd(base) es la excitación en un (DC) para producir inducido nom inal V en la línea de separación de aire y Ladu está en p.u. Cabe señalar que el Naf Naf y(o)(base) son generalmente muy cerca uno del otro en su valor. En la siguiente d- Eje de desarrollo modelo Naf(o) será usado. El uso de ambos Naf Naf y(o)(base) se discutirán en anexo el Anexo 12B. Rfd = alad( ) o -----------------------------------------------------------(12-22) lim s → 0 ohmios ∆ifd( ) s 2 --------------------( ) af N 3( ) o ∆id( ) s No a: Es e mé odo se u iliza en lugar de medición direc a para dar cuen a de la resi
s encia de la derivación de medición y cables de conexión que forman par e del circui o de campo duran e las pruebas. Sin embargo, una medición direc a de la resis enci a de campo, además de la medición de la resis encia de derivación es un ú il de con rol. Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 169
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas e) Elegir un circui o equivalen e de es ruc ura para el eje direc o. f) U ilizar una écnica i era iva (ver 12.5.3) para encon rar los valores de los e lemen os del circui o desconocido que producen el mejor ajus e para las dos func iones del eje direc o Ld(s) y sG(s). No a - Ll y Rfd ya se de erminan a par ir de los cálculos preceden es. g) Ajus e Lad calculado en el apar ado b) an erior a su valor Ladu insa urados ( véase el anexo 12A). h) Medir la resis encia del bobinado de campo en los erminales de campo, conver irlo a la empera ura de funcionamien o deseada y consul e con el es a or. Por ejemplo, considere la posibilidad de un bobinado de cobre conver idos a 100 °C: R (12-23) fd a 100°C = 100 234.5 ohmios + ---------------------------- 234.5 + Tf 3 [ ] rfd ---2 1 2 ---------------- Naf( ) o donde r i) normalizar los elemen os de circui o equivalen e a valores p.u.. fd es el campo de la resis encia se mide en los erminales de campo Tf es el bob inado de campo promedio de empera ura en °C duran e la medición sus i uir es e valo r para Rfd en el circui o equivalen e. Para el bobinado de campo con ma eriales dis in os del cobre, los valores apropiados de los coeficien es de empera ura ( 234.5 para el cobre) será usada. j) para de erminar como un valor inicial, la can idad ifd(base) en el sis ema re cíproco B25, refiérase a la ecuación 21. ifd i3 base = ( ) --- 2 a 1 ( ) base ---------------- amperios (dc) Naf( ) o (12-24) No a El uso de Naf(o) en lugar de Naf(base). Los pasos para el eje en cuadra ura son 1) asume el mismo valor para el esquele o de la induc ancia de fuga que fue u il izado en la d-axis. 2) Lq(o) es el lími e de baja frecuencia Lq(s). Laq( ) o = henries Lq( ) o - Ll (12-25) de nuevo, es e valor es correc o para la s condiciones de la prueba, pero puede ser diferen e en las densidades de flujo opera ivo. 3) Elija un circui o equivalen e de es ruc ura para el eje en cuadra ura. 4) U ilizar una écnica i era iva para encon rar los valores de los elemen os del circui o desconocido que producen el mejor ajus e para Lq(s). Ll y Laq(o) son conocidos. 5) Conver ir Laq(o) a su valor Laqu insa urados (véase el anexo 12A). 6) normalizar el circui o equivalen e elemen os para p.u. valores. 12.5.3 los procedimien os de curvas de valores numéricos de los paráme ros del circui o equivalen e se derivan de las prueb as de respues a de frecuencia de parada por curvas de écnicas aplicables a las fu nciones no lineales ( ambién conocido como análisis de regresión no lineal). No ípicas curvas lineales algori mos incluyen la Levenberg-Marquad , Maximum-Likelihood Pa ern-Search, y "mé odos". Los programas de ordenador adecuado para es a aplicación suele adop ar dos formas. En un formulario, el usuario sólo deberá calcular el valor de una de erminada varia ble dependien e-Lq(s), por ejemplo para cualquier conjun o de paráme ros desconoci dos. Los paráme ros desconocidos podría ser cualquiera de las cons an es que aparece n la modalidad opera iva para la variable dependien e; por ejemplo Lq( ) s=LQ( ) o ( ) 1 + sT1 ( ) 1 + sT2 ( ) 1 + sT3 ---------------------------------------------------------------------------------- ( ) 1 + sT4 ( ) 1 + sT5
( ) 1 + sT6 (12-26) para la cuadra ura del eje, o el circui o equivalen e real elemen os [véase la fig ura 12-15C), por ejemplo]. 170 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 exis e una endencia por par e de algunos analis as para asignar, por ejemplo, l as cons an es de iempo-eje en cuadra ura a las can idades en la ecuación 12-26 B1 9. Por lo an o T1 será considerado como represen an e de T'q y T4 para ser repres en an e de T'qo, y así sucesivamen e. Esas cons an es de iempo derivada de la ecu ación 12-26 puede ser razonablemen e cerca en el valor del eje en cuadra ura cons an es de iempo descri o en el Anexo 11A, pero no son exac amen e lo mismo. Come n arios similares se aplican a las funciones de ransferencia desarrollada a par ir d-Eje de da os de prueba. La función de ransferencia direc a de ejes las expr esiones no son idén icos en el iempo , T''d, valores cons an es a los desarrollad os en la sección 11 desde diversos cor ocircui o o ensión pruebas de recuperación, a les como T'D T'DS, e c. El segundo (CIRCUITO EQUIVALENTE) formulario requiere el cálculo de ambas derivada s parciales de la variable dependien e con respec o a cada uno de los paráme ros d esconocidos y el valor de la variable independien e elegida. Cualquiera de es as écnicas podrían ser u ilizadas para la curva se adap a a la direc a- y las funcion es del eje en cuadra ura. Programas o procedimien os que podrían ser adecuados par a curvas de los resul ados se describen en B21, B22, B23 y B24. Consul e ambién e l anexo 12B. Un enfoque consis e en u ilizar una écnica de "pa rón de búsqueda". Brevemen e, el "p a rón de búsqueda", la écnica es un mé odo general para lineales y no-lineales paráme ro mon aje u ilizando un conjun o de pun os de da os con funciones de ponderación ind ividual [Ld(s), sG(s) y Lq(s), por ejemplo] de los paráme ros es á equipado. Para es e mé odo, no es necesario proporcionar funciones derivada parcial con respec o a cada uno de los paráme ros. Dado un vec or de paráme ros del circui o equivalen e in icial, γ0, calcular su error, e0, como la suma de los cuadrados ponderados SSFR di ferencias entre los puntos de datos y las respuestas calculadas utilizando los p arámetros γ0. El jth elemento de esta suma para la función de transferencia, respuesta de frecuencia FRi, sería γ0 = jωLl, jωLaq( ) o , jωL1q, r1q... ...jωL (12-27) ad( ) o , jωL jωLf12D1D, R1d... ...jωLfd, Rfd, 1 ---------------- Naf( ) o la letra (o) se refiere a la baja frecuencia de límite de cada variable. Γo = [ ] γ1 y γ2,......γn , (28-12), donde n es el número de elementos del vector ωiωj Eij =[ ] FRi datos( ) = 2Ω πrj - FR calc{ } ( ) = 2Ω πj , Γ 2 i 0 (29-12) , 2 punto cada frecuencia πj tiene un actor de onderación, ωj, asociado con ella. L os datos SSFR eneralmente en la ama de frecuencias de 0,5 Hz a 5 Hz se da mayo r ponderación para obtener un circuito equivalente modelo ideal para estudios de e stabilidad. Cada función de transferencia, FRi, [(es decir, Ld(s), s(s) y Lq(s), por ejemplo)] también tiene una ponderación, ωi. Es necesario asi nar las ponderacione s para cada función, ya que las funciones de transferencia como s(s) contienen me nos información sobre el circuito del estator debido al estator a campo de transfo rmación. Como resultado s(s) debe darse una ponderación de quizás 1 mientras L (s) y LD(s) que cada uno se le asi na un peso de 10. El error E0, para el parámetro dete rminado vector, Γ Q 0, se expresa como e0 = ∑eij ∀ij (12-30) NOTA- es un símbolo indicando que la suma se ejecuta para todos los valores de ∀ i y j como se indica en la ecuación 29-12.
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IEEE Std 115-1995 IEEE UIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas cambiar cada parámetro no fijos, γk, por un importe fijo +∆γk y lue o -∆γk en vuelta y calc lar el error. Retener los cambios que reducen el error (es decir, γk + ∆γk, γk - ∆γk o γk) un parámetro nuevo vector, γ1, con un mensaje de error E1. Si e1 es mayor o i ual a e0, a continuación, disminuir el ∆γk por al ún factor y modificar cada parámetro en turno. Esto se llama el "explorar" la fase del al oritmo. Si e1
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 comenzando con el eje direc o y siguiendo los pasos indicados en 12.5.2
a) Ll = 0.795; mH = 0,178 p.u. · base de inductancia mH 4.469 b) de la figura 12.9 Ld(o) = 1.779 o 7.950 p.u. mH Lad(o) = (7.950 - 0.795) mH = 7.155 mH c) según la ecuación 12-20, y la información de la figura 12.11 N 1 ∆EFD( ) s 1 af( ) o = = ------------------- lim -----------------------------------------------{ } 0.0862 s Salad( ) o s o → ∆id( ) s s( ) Luego 0.007155 Naf 0.0862 ( ) o = = ---------------------- 12,05 0.007155 el lími e de baja frecuencia u ilizado por encima de 0.0862 pueden ser ob enidas m edian e la colocación de una simple función de ransferencia de primer orden Ks/1+sT a la baja frecuencia de pun os de prueba en la figura 12.10. Es a función es, en el lími e, KS, como s(=jω) se aproxima a cero. Esta es la recta de la línea punteada ( 0.0862)s en la fi ura 12.11. Una línea recta similar aproximación también se utiliza a continuación para encontrar los valores de frecuencia baja de s(s). d) en la ecuación 12-22 y la información en la fi ura 12.9: Rfd Salad( ) 0 s( ) = 0.007155 = -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ∆I ( ) s lim fd ---------------2---N ( ) o ( ) 0.3375s 2--- ( ) 12,05 s → 0 ∆id( ) s 3 af Rfd 3 , se refirió al es a or = 0.007155 = ---------------------- 0.002643 2.70233 Ω así, un valor de la RFD puede ser ob enida direc amen e de los da os de prueba (pa rada a 20 °C). Es e es un mé odo al erna ivo para ob ener la resis encia de campo. e) La es ruc ura del circui o equivalen e en la figura 12-14D) se u ilizarán para de erminar el eje direc o los valores de los paráme ros. Los valores de ll Lad(o), NAF(o), y se han es ablecido ahora Rfd, y son, por lo an o, fijas en el proces o de colocación de paráme ros del modelo. f) La curva de ajus e i era ivo descri o al final de 12.5.3 arroja los siguien e s valores para las incógni as: L L L f12d = 0.267 mH f2d = 0 mH 1d = 0 mH R1d = 0.0263 Ω L2d = 2,82 mH R2d = 0.006574 Lfd ω = 0,726 mH ) al ré imen n ominal de voltaje inducido en el entrehierro de la línea de circuito abierto de la curva de saturación, Ifd(base) = 590 Un dc Ladu 3 1 18000 2 = = ------------------------------------------------------------ 8.2 25 mH contemplado el esqueleto 2 12.05 3 ( ) ( ) 120π ( ) 590 sustituye 8.225 MH ara el valor anterior de 7.155 mH en el eje directo circuito equivalente. h) La medida de la resistencia del devanado de camo, rd ue 0.2045 Ω a 20 °C. A 10 0 °C, rfd 234.5 100 + = ---------------------------- [ ] 0.2045 0.2688 Ω 234.5 20 + Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 173
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas a con inuación, se refirió a la armadura a 100 °C Rfd 3 2 3 1 2 = = = 0.2688 ------------------ 1 - 0.2688 --- ------------- 0.002777 Ω 2 2 12.05 i) Los valores de los elemen os desconocidos enumerados en f) an eriores es án en ohms y millihenries y odos han sido mencionados al esquele o. Señalando nuevamen e Z L
base (inducido) = 1.685 Ω base (inducido) = 4.469 mH La p.u. valores de odos los elemen os deseados son 0.795 Ll = = ------------- 0.178 p.u. 4.469 8.225 Ladu = = ------------- 1.840 p.u. 4.469 Lf12d = 0.267 ------------- 0.060 p.u. 4.469 L1d = 0 R1d = 0.0263 = ---------------- 0.0156 p.u. 1.685 Lf2d = 0 L2d = 2.282 ------------- 0.511 p.u. 4.469 r2d = 0.006574 = ---------------------- 0.00390 p.u. 1.685 Lfd 0,726 = = ------------- 0,162 p.u. 4.469 Rfd = 0.002777 = ---------------------- 0.00165 p.u. 1.685 j) el pico de base corrien e de inducido, y el campo base corrien es ahora será es ablecido para verificar el valor de Naf(base). Pico de base corrien e de inducido ia(base) 192.3 MVA = = ---------------------------- 2 Un 8722.9 18 3 (usar la ecuación 12-21, pero sus i uyendo el valor de 12,05 para n u ilizar n af(s) de erminado en el paso c) supra, en lugar de af(base). Un valor de campo de base puede ser ac ual se aproximan bas an e). ifd 3 1 ( ) base = = ---( ) 8722.9 ------------- 1085.8 un DC 2 12,05 K) sabiendo ifd(base) y ia(base), una verificación cruzada de la Naf(base) puede o b enerse a par ir de la ecuación 12-21: N 3( ) 8722.9 af( ) base = = ------------------------ 12,05 2 Naf 1085.8(o) fue u ilizado en odos los cálculos an eriores, ya que la baja frecu encia de valores Zafo(s) es aban disponibles. 174 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 l) i fd(base) · Ladu donde Ifd(base) es dada en (7)=590 Un dc. Por lo tanto, ifd(b ase) = 590 fd(base) equivale también a I 1,84 = 1086 A. Zbase para el campo, se refirió a la máquina nominal del estator voltamperes 192.3 106 = == ------------------------------------------------------------------------------------------- ⋅ ( ) i 2 Ω ( ) 10 86 2 163.05 nuevo fdbase DRF DRF p.u.( ) corregida a 100°C = 0.2688 == ------------------------------------------------------------------------ 0.00168 p.u. 163.05 163.05 que coincide es rechamen e con el cálculo en i) supra. La cuadra ura eje es considerada la próxima. a) Ll = 0.795 mH b) de la figura 12.12 Lq(o) = 7.950 mH Laq(o) = (7.950 - 0.795) mH = 7.155 mH el hecho de que el valor de prueba de laq(o) es igual al valor de Lad(o), es dec ir, 7.155 mH, es digna de no a. Normalmen e, exis e un cier o grado de prominenc ia en la ronda de máquinas con ro or debido a la diferencia en el de alle de la co ns rucción del polo de cara, en con raposición a la zona donde el campo gire las ran uras es án ubicados. En general &g ; Laq Lad (sa urados o insa urados). c) El circui o equivalen e del eje en cuadra ura de es ruc ura se mues ra en la figura 12-15C); ll y Laq(o) son conocidos. d) un procedimien o i era ivo, idén ico al descri o an eriormen e, mon ada en el e je en cuadra ura induc ancia operacional, dio el siguien e elemen o modelo valor es: L Laq( ) o = Lqa 8.225 ------------= 7.155 7.155 8.225 -------------
1q = 6.045 7.155 mH R1p = 0.01355 Ω L2p = 0.735 mH R2q = 0.01525Ω L3p = 0.1578 ω = 8.2 25 mH e) conversión a valores p.u., ll 0.795 = = ------------- 0.178 p.u. Laqu 4.469 = 8.225 ------------- 1.840 p.u . 4.469 L1q = = 6.045 ------------- 1.353 p.u. 4.469 r1p = 0.01355 = ------------------ 0.00804 p.u. 1.685 L2p = 0.01525 = ------------------- 0.00905 p.u. 1.685 L3p 0,453 = = ------------- 0.101 p.u. 4.469 r3p = 0.1578 = ---------------- 0.0936 p.u. 1.685 Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 175
IEEE Std 115-1995 IEEE UIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas estos valores constituyen un eje en cuadratura insaturado modelo para la máquina. En el ejemplo anterior, los datos de prueba se instalaron en los modelos más compl ejos se muestra en las fi uras 12-14D) y 12-15C). Además, como resultado de los cálculos, todos los elementos de los modelos fueron as i nados valores específicos. Cabe subrayar que si los modelos más simples con un númer o menor de elementos son ele idos, un conjunto completamente nuevo de cálculos es necesario para colocar los elementos de los modelos más sencillos para los datos. En la mayoría de los casos, un menor ajuste exacto será obtenida, pero los valores c alculados para la estructura del modelo más sencillo suele ser bastante adecuada p ara las prescripciones de estabilidad del usuario. 12.5.5 Consideraciones enerales y nomenclatura las pruebas anteriores y se han realizado cálculos basados en el campo están alinead as en una forma particular para el directo o eje en cuadratura de pruebas. Esto se hace para simplificar la transformación de estator y mediciones de campo de tre s fases para la máquina sincrónica directa apropiada del eje en cuadratura y cantida des. Las transformaciones matemáticas y otras expresiones de tales d y q-eje canti dades fi uran en detalle (véase B10). Esta referencia también relaciona las medicion es obtenidas a partir de las ecuaciones anteriores (véase la ecuación 12-8 a través de la ecuación 12-17) a una particular complejidad del modelo. Como se indica en 12. 5.1, así como en la B10, d y q modelo eje estructuras pueden ser ele idos también, d e mayor o menor orden. La aplicación de la nomenclatura de las secciones 5, 9, 10, 11 y 12 está en el anexo A. 176 Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE UIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Anexo 12A (Informativo) no linealidad ma nético 12.A.1 eneral, hay un número de maneras de definir la inductancia comenzando desde el punto de vi sta de la vinculación de flujo, ener ía, co- ener ía o tensión inducida en un circuito. Para sistemas lineales, todas estas definiciones son equivalentes. Para sistemas no lineales, no existe una sola manera de definir la inductancia y el valor apr opiado depende de su utilización final. La dificultad radica en las características materiales de acero ma nético. Esto se ilustra en la fi ura 12A-1. La fi ura muest ra una familia de lazos de histéresis como serían medidos con instrumentos tales com o un ráfico de histéresis. La curva de ma netización normal, que a menudo usamos en r epresentación del campo estático, es la curva que pasa a través de las puntas de estos bucles de histéresis. Esta curva representa, por lo tanto, las propiedades ma nétic as sólo en un sentido aproximado. Vemos en la curva de ma netización normal de la fi
ura 12A-2 que la permeabilidad es definido como
µ = B----H (12A-1), donde B es la densidad de flujo ma nético en T H es la intensida d del campo ma nético en A/m la permeabilidad µ, es pequeña para valores bajos de densidad de flujo, sube y lue o cae a valores altos de densidad de flujo (saturación). Una inductancia basados en esta permeabilidad sería, por tanto, baja en ambos valores altos y bajos de la de nsidad de flujo y alcanzar un máximo en al ún punto intermedio. Una definición alterna tiva de inductancia utiliza la pendiente de la curva de ma netización normal, tale s como la curva de saturación de circuito abierto de un enerador. La pendiente se llama la permeabilidad incremental µinc = ∂B-------∂H (12A-2) y la inductancia basado en este valor se denomina inductancia incremental. Este valor se utiliza a menudo en cálculos de circuito. La inductancia incremental es b aja en tanto altas como bajas densidades de flujo y podría alcanza un máximo en al ún punto intermedio. Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 177
IEEE Std 115-1995 IEEE UIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas Fi ura 12A-1 -no linealidad ma nético de hierro-B-H bucles Fi ura 12A-2 -no linealidad ma nético de hierro-Locus de punta de B-H desde parada bucles de respuesta en frecuencia se hacen pruebas con corrientes m uy bajas (normalmente 40), frente a una corriente de inducido nominal, el bajo n ivel de hierro no linealidad no puede ser i norada. En definitiva, los valores d e inductancia dependiente de hierro medido durante la parada respuesta en frecue ncia pruebas serán inferiores a los valores no saturados en la línea de separación. Po r lo tanto, Lad y Laq en los circuitos equivalentes derivados para coincidir con parada datos necesitan ser ajustadas para lo rar un modelo insaturados de la máqu ina. Por lo eneral, el tamaño de las adaptaciones de Lad y Laq en los circuitos e quivalentes derivados para coincidir con parada datos necesitan ser ajustadas pa ra lo rar un modelo insaturados de la máquina. Por lo eneral, el tamaño de las adap taciones de Lad y Laq será menor si se utilizan corrientes de prueba mayor. Estos conceptos han sido discutidos con más detalle por S.H. Minnich en la referencia ci tada en 12A.2. 178 Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE UIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Un valor insaturados de Lad en H puede calcularse a partir de la velocidad nomin al de circuito abierto: curva de saturación (véase el punto ) en 12.5.4.) Ladu = 3--1 Vt -------------------------------- , H se refirió al estator f( ) o ωo ⋅ Ifd el valor de Naf(o) puede determinarse como se muestra en el paso c) del ejemplo 12.5.4. Vt y el Ifd definen un punto de la línea de separación del aire, y ω0 es la ve locidad del rotor o nominal de base eléctrica en radianes por se undo. Ten a en cu enta que VT es el voltaje pico, línea a neutro y el IFD está en dc A. Lad(o) es sust ituido por Lad(s) determinado en el paso b) de 12.5.2 en el eje directo circuito equivalente. Del mismo modo, en el eje de cuadratura circuito equivalente, Laq( o), tal como se determina en la 12.5.2, debe ajustarse a su valor insaturado. Un enfoque posible es multiplicar por Ladu/Lad(o), el mismo factor que se utiliza directamente en el eje. 12.A.2 Biblio rafía Anexo Anexo 12A Minnich, S. H., "pequeñas señales, randes señales y saturación en modelado enerador", IEEE Transactions on Ener y Conversion, vol. CE-1, pá s. 94-102, marzo de 1986. Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 179
IEEE Std 115-1995 IEEE UIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas Anexo 12B (Informativo) enfoque alternativo al modelo de desarrollo 12.B.1 Introducción En los comentarios enerales en 12.4.1, se afirma que el procedimiento su erido para el desarrollo de un modelo de tercer orden, fue uno de los muchos caminos p osibles. Esto se aplica en particular para modelos turbo enerator en el eje dire cto para determinar los parámetros del modelo a partir de un conjunto de datos de prueba SSFR. En este anexo, un procedimiento alternativo está documentado aunque al o similar a la 12.4.2 y 12.4.3. El ejemplo se basa en el trabajo por el primer autor mencio nado en B18. La máquina ele ida para el análisis es una alternativa, pero idéntico en MVA ratin , factor de potencia y la tensión del terminal a uno de las ocho máquinas similares mencionadas en B11. El rotor amortisseur detalles en la máquina que está s iendo analizado en el presente anexo son mucho más simples que la máquina ori inal r eportado y analizado en B11. 12.B.2 detalles técnicos de la máquina La máquina constantes necesarios para iniciar un análisis de los datos SSFR son como si ue: base de MVA 588 kV = 22 base ( ) SN∆ = ( ) en∆ Zbase ( ) E 2 N∆ inducido ( ) = = ----------------- 0.8231 Ω∆ SN (12B-1) ia (base) del es a or de pico de 6 588 10 2 = ---------------------------------- 3 21823 un 2210 3 (12B-2) Ifd(base) es el 1001 dc A, necesaria para inducir a la linea de 22 kV en el circ ui o abier o de la línea de separación de aire Ldu es el 2.348 p.u. por prueba de co r ocircui o sos enida Ll es el 0.190 p.u. de cálculo por el fabrican e una pre-e apa de procesamien o se realiza en la SSFR da os de prueba De erminar los valores de l medido decibelios) y L d(s) en ohmios (así como en los ángulos de fase correspondien e en cada pun o de pru eba. El esquele o de la función de ransferencia de campo d(s) da os sG(s) se da d e prueba como amperios/amperios, y Zafo(s) la armadura de impedancia de ransfer encia de campo (de Lafo(s) la induc ancia de ransferencia) es dada como vol ios /amperios. Un ex rac o de los da os disponibles para el análisis se mues ra en la abla 12B-1 . 180 Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimien o de prueba para máquinas síncronas IEEE S d 115-1995 Cuadro 12B-1 -Las mues ras de da os de respues a de frecuencia de 588 MVA urbin a-generador de frecuencia L afo d(s) sG(s) Z (s) Hz Mag. (p.u. Ω) grados UN/A (Ω) grados Mag. (Ω) grados 0.001126 86.65 -3.82 1.7532 0.00355 0.01966 0.00399 -3.88 0.001413 1.7400 25,54 86,15 25,54 0.001586 1.7384 0.01966 0.00447 0.00378 -4.03 85.73 62.89 85.39 -4.5 0 0.001778 1.7343 0.00499 0.00073 un 99.86 12.B.3 es ablecer un campo para la siguien e proporción de vuel as inducido efec iva (o base) convier e la relación en re el campo y un esquele o fase puede calcularse u ilizando fórmulas del Rankin B25. El enfoque se cen ra en de erminar el campo base amperios en el Rankin (o recíproco).
Así ifd (base) = == Ifd (base) ⋅ Ladu 1001 2,158 ( )2160 Un dc (12B-3) Naf (base) es á omado de la ecuación 12-21 de Nfd 12.5.2 (base) = 1,5( ) ia (base) pico amperios ------------------------------------------------------------------ ifd (base) (12B-4) 1.5 21823 ( ) = 15.155 --------------------------- = 2160 12.B.4 Enfoque de modelo de desarrollo en el presen e ejemplo, vamos a considerar sólo el d-red axis para ilus rar los es quemas al erna ivos para u ilizar los paráme ros relacionados con el campo de frec uencia en la cons rucción de la red equivalen e. Se puede aprovechar el campo-a-in ducido la función de ransferencia de da os basados en las siguien es dos fases: 1) Realizar una colocación precisa de la baja frecuencia de asín o as de las res fu nciones de ransferencia [Z Z d(s), sG(s) . Para es e fin, sólo los da os en el rango de frecuencias de afo(s)] para ob ener los valores correc os de LD(o), NAF(o) y Rfd decir 0 a 0.5 Hz son u ilizados en un procedimien o i era ivo similar a 12.5.3, con el fin de definir mejor las asín o as de es as funciones. 2) Man ener Ld(o), NAF(o) y Rfd fijo. Variando los paráme ros de red res an es (véas e 2.5.3) Realizar global i era ivamen e, colocar las dos funciones de ransferen cia [Ld(s), sG(s)], basado en odos los da os de prueba en el rango de frecuenci a de in erés. Es e rango es á normalmen e, en es e enfoque, de aproximadamen e 0,001 6 Hz a 160-200 Hz. Aunque los da os, como se ilus ra en el cuadro 12B.1, se da e n ohmios, un paso que aquí se sugiere es u ilizar el LD(s) magni udes en decibelio s. Algunos analizadores de función de ransferencia imprimir dicha información en de cibelios o ohmios. sG(s) y Zafo(s) los da os se miden como se observa en el cuad ro 12B.1. En con raposición con el modelo elegido en el ejemplo de la 12.5.4, una ercera or den eje direc o el modelo elegido con sólo un diferencial de induc ancia de fuga, Lf12d, como se mues ra en la Figura 12.14(c). Copyrigh © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 181
IEEE S d 115-1995 IEEE GUIDE: Procedimien os de prueba para máquinas síncronas Además, las ampli udes se escalan en decibelios de manera que se mos rará, a lo larg o de oda la gama de frecuencias, una ex ensión comparable con aquella de la fase da os expresados en grados. Con al enfoque, la ponderación de frecuencia (ωj en 12. 4.3) rara vez es necesaria, ya que la ma nitud y fase de errores son bastante bi en distribuida de frecuencias bajas a altas (véase 12.B.8). Sin embar o, la función de transferencia de ponderación es todavía útil (ωi en 12.4.3) desde LD(s) por la intuic ión es más informativo sobre la estabilidad de los parámetros de s(s). La experiencia su iere que los errores de peso en LD(s) por 2 o 3, cuando s(s) se le da un pe so de 1. Los parámetros en la tabla 12B-2 fueron esco idos para iniciar la primera etapa de identificación mencionados anteriormente. Los valores atribuidos a esta etapa de los parámetros de red para ajustarse durante el montaje son relativamente de poca importancia. Sólo la fu a inducido necesita un valor pertinente (tomada aquí como i ual al valor del fabricante de 0,19 p.u.). Será en etapas posteriores mantiene con stante. Otros valores de red son al o arbitrariamente esco ido, utilizando datos típicos (desde la literatura existente d se supone, por ejemplo) o desde antes del conocimiento in terno. Un valor de cero de la fu a del diferencial Lf2 a lo lar o de este análisis. Cuadro 12B-2 -parámetros de red inicial (p.u.) ll = 0,19 = 1.853 Lad Lld = 0,110 DLR = 0.090 Lfd = 0,154 Rfd = 0.00097 L2d = 0, 110 R2d = 0,38 Lfl2d = 0.0 Lf2d = 0.0 Naf Naf(o) =(base) = 15.173 12.B.5 Primera etapa de colocación
en la primera etapa de colocación, los datos de los tres transfer function {Ld(s), s(s), Zafo(s)} entre 0,0016 y 0.3548 Hz se utilizan simultáneamente y los si uie ntes parámetros desconocidos son ajustados para minimizar la sume de errores cuadr ados sobre la ma nitud (dB) y fase ( rados): γ = [ ] Rfd, ,,,, R1D R2D L1d L2d Lad( ) o , lf12d Naf( ) o (12B-5) Este adaptador utiliza proceso experiencial 2 factores de ponderación para Ld(s), 1 Para s(s) y 1 para Zafo(s), y entre la red resultante de valores de parámetro, sólo aquellos asociados con la baja frecuencia de asíntotas de las tres funciones de transferencia son relevantes. Estos son Lad( ) o = 1.9273 p.u.; Naf( ) o = 15.111; Rfd = 0.0011435 p.u. No todos los dí itos indicados anteriormente son importantes, pero se mantienen en esta etapa para limitar los errores de redondeo en el posterior procesamiento n umérico. Desde Lad(o), NAF(o) y Rfd simplemente reflejan un conjunto coherente de limitac iones definiendo el Rankin "Xad" p.u. sistema basado en datos de prueba real B23 , es razonable para mantenerlos constantes, mientras que el ajuste fino de la re d lobal en el ran o de frecuencias útiles (0,0016 Hz a 177,8 Hz. Además, con el énfas is en modelos para estudios de estabilidad (véase el punto 12.1), esta última afinac ión hace uso de LD(s) y s(s) de datos, utilizando factores de ponderación 3 y 1, re spectivamente. De una manera similar a la del ejemplo 12.5.4, el si uiente subconjunto de parámet ros desconocidos se ajusta entonces iterativamente: γ = [ ] R1D, ,,,, R2d Lfd L1d L2d Lf12d (12B-6) los parámetros óptimos obtenidos en el proceso de colocación de conver encia están dados en la tabla 12B-3. Los mínimos cuadrados la inferencia estadística realizada en los correspondientes residuos da áspero, eneralmente pesimista, límites en la estimación de los parámetros de red en la tabla de abajo. 182 Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE UIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Cuadro 12B-3 - parámetros de red final basado en una medida Rankin "XAD-base" (ll = 0.19 p.u.) resistencias y inductances en p.u. en la máquina ratin = 0.15152 Lfd ±0.009 (5,9%) Rfd = 0.0011435 ±0,00004 (3,9%) Lld = 1.2672 ±0,20 (15%) = 0.0026787 Rld de ±0,0002 (7,1%) L2d =0.052634 ±0.003 (5,6%) R2d =0.031599 ±0.001 (5,6 %) Lf12d = 0.009477 ±0,006 (64%) Lf2d = 0,0 ±0,0 (0%) Lad(o) = 1.9273 ±0,05 (2,5%) Naf (o) = 15.111 ±0,5 (3,8%) resistencia de campo no han corre ido para la temperatura nominal. 12.B.6 etapa de colocación final del enfoque en este ejemplo es interesante porque utiliza el inducido a campo pa ra establecer la función de transferencia de un sistema p.u. coherente basada en d atos reales. Sin embar o, si esta tercera función de transferencia no está disponibl e para el análisis, un procedimiento alternativo es utilizar el sistema p.u. nomin al definida por el Naf(base) = 15.155. Los parámetros desconocidos lue o cambia de la si uiente manera: γ = [ ] Rfd, ,,,,, , R1D R2d Lfd L1d L2d Lad( ) o LF12 d (12B-7), donde se observa que la proporción de iros ya no es un parámetro ajustable. El razo namiento detrás de esta elección es que, sin una tercera función transferencia actuand o como una limitación, un útil valor pertinente de Naf(o) coherente con mediciones d e circuito abierto es difícil de alcanzar debido al azar y/o errores de medición sis temática, que eneralmente vinculado al proceso de montaje iterativo espuria a la conver encia. Los resultados obtenidos de este modo con factores de ponderación 3 y 1 para Ld(s) y s(s), respectivamente, fi uran en el cuadro 12B-4. Para ilustrar los resultados obtenidos por los distintos modelos de este ejemplo si uiente, la suma de los residuos ha sido calculada para Ld(s) y s(s) en el r
an o de frecuencia de 0,0016 Hz a 177,8 Hz: modelo inicial (Tabla 12B-2): 6922 modelo final con medido en "XAD-base" (Tabla 12B-3): 841.3 modelo final con la calificación de "XAD-base" (Tabla 12B-4): 774.1 Se observa que el modelo con el mejor rendimiento desde el punto de vista de la in eniería (Tabla 12B-3) no es necesariamente el uno con la menor cantidad de erro res residuales. De hecho, el modelo en el cuadro 12B-4 utiliza su exceso de rad os de libertad para minimizar aún más una función de error, pero la red resultante no es precisamente coherente con valores de circuito abierto de las mediciones Zafo en frecuencias bajas. Esta observación se ilustra ráficamente en las fi uras 12B-1 y 12B- 2 donde los tres modelos son comparados con los datos de prueba. Zafo(s) no ha sido trazada. Ten a en cuenta que las parcelas de al unos de los modelos están cerca unos de otros en valor, o tienden a solaparse en las fi uras 12B-1 y 1 2B-2. Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 183
IEEE Std 115-1995 IEEE UIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas cuadro 12B-4 - parámetros de red final basado en Rankin nominal "XAD-base" resistencias y inductances en p.u. en la máquina ratin Ll = 0,19 Lad(o) = 1.8804 1.6633 L1d = R1d = 0.0030316 = 0.14379 Lfd Rfd = 0.001 0473 L2d = 0.051548 R2d = 0.031105 Lf12d = 0.006369 Lf2d = 0.0 Naf Naf(o) =(base ) = 15.173 resistencia de campo no han corre ido para la temperatura nominal. 12.B.7 Presentación de datos para estudios de estabilidad el último paso del análisis consiste en informática características constantes de estabi lidad (X'D, T'd, T'd, etc.) basándose en el modelo preferido (Tabla 12B-3). Antes de realizar esta tarea, el campo resistencia es corre ida para un rotor operativ o temperatura de 100 °C, y lad(o) se sustituye en la red basada en SSFR por su val or insaturados a nivel de flujo normal, Ladu, obtenida de un estándar de medición en estado estable de la reactancia sincrónica Ldu. Alternativamente Ladu puede calcu larse a partir de un conocimiento de Ifd(base) a la tensión nominal de la línea de s eparación de aire (sin ular), además de un conocimiento de Naf(o). Esta última Proporción de iros se utiliza para referirse Lafdu en henries, Ladu en henries [véase 12.4.4h)]. Consulte las definiciones asociadas con la ecuación 12-21. Para esta máquina, dos po los Nfd=120, y Na=14. Entonces el PNfd/na porción de ecuación 12-21 se calcula 2(120 )/14 = 17,14. Esta proporción de vueltas "ideal" puede compararse con el NAF(base) = 15.155 o Na f(o) = 15.173, obtenidos a partir de los análisis descritos en 12.B.3 a 12.B.6. 12.B.8 Biblio rafía Anexo Anexo 12B Sidman, M., DeAn elis, F. E., Ver hese, . C., "Identificación del sistema paramétri co en respuesta de frecuencia lo arítmica de datos", IEEE Transactions on Control Automático, vol. 36 (9), pp. 1065-1070, 1991. 184 Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE UIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Fi ura 12B-1 -parcelas de ma nitud y án ulo de fase del eje directo operacional pa ra una inductancia de 588 MVA turbo enerador Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 185
IEEE Std 115-1995 IEEE UIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas fi ura 12B-2 -parcelas de ma nitud y án ulo de fase del esqueleto para una función d e transferencia de campo 588 MVA turbo enerador de 186 Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE UIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE Std 115-1995 Anexo A (Informativo) Nomenclatura direct-eje de tensión de inducido tensión campo eje en cuadratura de tensión de induci do efd ed EQ (s) inducido a función de transferencia del campo valor instantáneo de corriente de inducido durante Prueba de valor nominal de pico de corriente de inducido por f ase eje directo corriente de inducido la corriente de campo campo de corriente n ominal de voltaje inducido en el entrehierro de la línea de circuito abierto de la curva de saturación de cuadratura de corriente de inducido eje eje directo al rot or inducido inductancia mutua (insaturados) eje en cuadratura al rotor inducido inductancia mutua (insaturados) iao id ifdo iarm ifd iq Ladu Laqu Lfkd inductances fu a diferencial proporcional a los flujos que vinculan a uno o más devanados amorti uador y el terreno, pero que no vinculan el esqueleto; k=1,2 ,...,n, donde k es una lista de los devanados del amorti uador para que estos fl ujos de campo son mutuos. En al unos casos, por ejemplo, k=12 indica una i ualda d de acoplamiento entre el campo y la #1 y el #2 circuitos de rotor equivalente. Lmfkd inductancia mutua entre campo y circuitos de amorti uador, donde k=1,2,n c omo anteriormente. Por ejemplo, = Lmfld Lfld- L LL ad. inducido Lfd inductancia de fu a campo devanado Inductancia de fu as Lkd devanad o amorti uador de eje directo de inductancia de fu a; k=1,2,..., N L bobinado am orti uador de eje en cuadratura de inductancia de fu a; k=1,2,...,n L DIRECT-eje operacional L eje en cuadratura de inductancia inductancia de funcionamiento núme ro de vueltas en una fase del devanado inducido número de vueltas en el devanado d e campo/por polo resistencia de campo medido directamente en ohmios de resistenc ia física de campo se refiere a la armadura del eje directo de resistencia del dev anado amorti uador; k=1,2,...,n kq d(s) pre unta(s) Na Nfd DRF DRF Rkd s=jω Laplace operador activa la tensión entre los dos terminales del inducido durant e la parada parada pruebas de respuesta de frecuencia de campo inducido la imped ancia de transferencia operacional mide la impedancia entre dos terminales induc ido durante las pruebas del eje directo operacional mide la impedancia entre dos
terminales de inducido Durante las pruebas del eje en cuadratura eje directo op eracional del eje en cuadratura de impedancia impedancia operacionales Naf varm Zarmd Zafo(s)(s) Zarmq(s) Zd(s) Zq(s) ∆ un pequeño cambio ω la frecuencia eléctrica en r ad/s (s) o la base efectiva de Zafo ira ratio determinada(s) Naf(base) efectivo o base ira ratio determinada por el estator y el actual camp o de bases (sistema recíproco). Nota - Lfd Lfkd Lkq,,,, y Rkq Rkd: Estos cinco símbolos representan rotor capitali zado los parámetros a que se refiere el esqueleto; valores suelen cotizar en p.u. en el esqueleto base de impedancia. Copyri ht © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE 187
IEEE Std 115-1995 IEEE UIDE: Procedimientos de prueba para máquinas síncronas anexo B (Informativo) Tabla de conversión de la tabla B-1 -Conversión de SI para el sistema in lés de unidades, cantidad equivalente al sistema internacional de unidades del sistema in lés de 1 metro de lon itud (m) = 3,281 pies = 39,37 de masa 1 kilo ramo (k ) = 2.205 lb (masa) la fuerza de 1 Ne ton (N) = 0,225 lb (fu erza) par de 1 Ne ton metro (N · · m) = 0,738 lb-ft Energy 1 Joule (J) = 0,738 lb-ft -2 Power 1 Watt (W) = 1.341 10 cv velocidad angular 1 rad/s = 9.549 rev/min 2 -4 2 Presión 1 Pa (1 N/m ) =1.451 10 lb/in 2 2 Momento de inercia 1 kg · M = 23,7 lb · ft 188 Copyright © 1998 Todos Los Derechos Reservados IEEE
IEEE GUIDE: Procedimiento de prueba para máquinas síncronas IEEE td 115-1995 Anexo C (Informativo) Bibliografía C.1 ección 10 [B1] Duesterhoeft, W. C. "La reactancia Negative-equence ideal de una máquina sin crónica", transacciones de la AIEE, vol. 68, parte 1, 1947, pp. 510-514. [Discusión por W. A. Lewis, págs. 513, 514.] C.2 ección 11 [B5] Harrington, D. y Whittlesey, J. I., "El análisis de Corto-circuito Oscillogra ms repentina de los generadores de la turbina de vapor", transacciones de la AIE E, vol. 78, 79, págs. 551-565, 1959. [B6] Marxsen, A. L. y Morsztyn, K., "Análisis de transitorios de máquinas sincrónicas pruebas utilizando una microcomputadora", Actuaciones de IEE, 124(4), págs. 377-38 0, 1977. [B7] Kamwa, I., Viarouge, P. y Mahfoudi, R., "modelos fenomenológica de grandes máqu inas síncronas de Corto-Circuito de pruebas durante la puesta en marcha de una clási ca/enfoque moderno", IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. CE-9, no. 1, pág s. 85-97, marzo de 1994. [B26] de Boor, C., una guía práctica para las estrías, New York: pringer-Verlag (1978 ). [Fortran programas incluidos en este libro están ahora disponibles en MATLAB p line Toolbox.] C.3 de la ección 12 [B8] Informe del comité IEEE (P. L. Dandeno, Presidente) "Las definiciones supleme
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