LAB N°5_ Generador Asíncrono

MÁQUINAS AC LABORATORIO 5 “GENERADOR ASÍNCRONO”

Informe 5 Integrantes: - Cuellar Navarro, Diego -Garcia Atao Elvis -Pilco Rojas, Oscar -Jesus Tanta, Wilmer Profesor: Cuba Anicama, Carlos Sección: C4-4-B Fecha de realización: 18 de Octubre Fecha de entrega: 7 de Noviembre 2017-II

ÍNDICE Contenido

1. Introducción ……………………………………………………………………… 3 2. Objetivos………………………………………………………………………… .4 3. Marco teórico…………………………………………………………………… .5 3.1. Generador asíncrono…………………………………………………… 5 3.2. Operación de manera aislada…………………………………………. 5 4. Equipo y materiales…………………………………………………………… ..6 5. Resultados obtenidos………………………………………………………… ...7 5.1. Generación de inducción aislada ……………………………………… 7 5.2. Operación de del generador de inducción conectada a una barra infinita …………………………………………………… ..10 6. Anexo…………………………………………………………………………… .13 7. Conclusión …………………………………………………………………… ....13 8. Bibliografía …………………………………………………………………… ...16 9. Rúbricas……………………………………………………………………… ....17

2

1. INTRODUCCIÓN Las máquinas asíncronas hoy en día son las máquinas más usadas para realizar procesos ya sea como un motor asíncrono o sea un generador asíncrono. En este caso veremos acerca de un generador asíncrono. Un generador asíncrono es aquel que transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Para que una máquina asíncrona trabaje como un generador la velocidad del rotor debe de ser más alta que la velocidad del campo magnético. Esta acción recíproca de dichos campos crea una fuerza que tiende a bajar lentamente la velocidad del rotor. En siguiente informe veremos acerca de los generadores asíncronos su funcionamiento y realizaremos conexiones para poder observar el comportamiento del generador asíncrono.

3

2. OBJETIVOS ●

Evaluar la operación de la máquina de inducción , jaula de ardilla como generador

●

Demostrar las principales características del funcionamiento de un generador asíncrono

●

Evaluar la aplicación de los generadores asíncronos

4

3. MARCO TEÓRICO 3.1. Generador Asíncrono Un motor asíncrono es un motor convencional y se utiliza el término asíncrono, porque teóricamente la velocidad del rotor nunca puede alcanzar a la velocidad del estator. Figura N°1: Generador asíncrono

Fuente: http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/41/tema18/tema18-5.htm

3.2. Operación de manera aislada Cuando el generador opera de manera aislada, la magnetización lo suministra un banco de condensadores en la máquina de inducción de rotor en cortocircuito. Para poder obtener la magnetización, se debe de cumplir con tener la cantidad suficiente de magnetización remanente. Esto genera una tension que aplica al banco de condensadores. Y las potencias no son constantes, estas son prestadas de una red, por ello el condensador está cargado. Figura N°2: Operación de manera aislada

Fuente: http://hrudnick.sitios.ing.uc.cl/alumno10/wind/index12.html

5

4. EQUIPOS Y MATERIALES ● ● ● ● ● ● ● ● ●

01 Máquina de inducción de rotor jaula de ardilla 01 Motor de impulsión o dinamómetro 01 Módulo de capacitores 01 Modulo de resistencias 01 Módulo de interfaz de adquisición de datos 01 PC personal Cable de conexión 01 Multímetro digital 01 Faja de acoplamiento

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5. RESULTADOS OBTENIDOS 5.1. GENERACIÓN DE INDUCCIÓN AISLADO CONEXIÓN: Efectuar las conexiones de las máquinas, la tarjeta de adquisición de datos, las cargas resistivas y el banco de condensadores según se muestra a continuación. Instale la faja de acoplamiento del motor impulsor. Figura N°3: Motor jaula de ardilla y motor impulsor

Fuente: Fuente propia Figura N°4: Conexión del motor jaula de ardilla y motor impulsor

Fuente: Fuente propia Mantener abiertos los conmutadores de las cargas resistivas y banco de condensadores. ● Verifique la conexión de la tarjeta al borne de tierra de protección. ● Conectar la alimentación CA de 24V a la interfase de adquisición y al motor impulsor/freno. ● Configurar el software LVDAM-EMS con los parámetros a medir. ●

PROCESO DE MAGNETIZACIÓN: ● La carga resistiva y los bancos de capacitores deben estar desconectados. ● Impulsar la máquina a una velocidad de 200 rpm. ● Anotar lecturas de 7

Figura N°5: Tensiones obtenidas

Fuente: Fuente propia

● ● ●

E1

E2

E3

0,190

0,192

0,257

EPROM 0,213

Conectar uno de los dos bancos capacitivos. Apreciar si se obtiene cambios en las lecturas anteriores. Anotar el valor de: Figura N°6: Corriente obtenidas

Fuente: Fuente propia I1 0,014 ●

I2

I3

0,011

0,008

De no llegar a la tensión nominal de la máquina incrementar de manera gradual el 2do banco. Es posible que exista una condición inestable, pero con incremento de tensión, esto es sinónimo que estamos en las vecindades de la reactancia crítica.

8

Figura N°7: Datos obtenidos

Fuente: Fuente propia E1

E2

366.7

370.6

E3

Eprom

372.7

370

I1

I2

I3

0.454

0.009

4.452

. De obtener la magnetización efectuar las lecturas siguientes: RL()

∞ 4400

E1

E2

E3

I1

366,7

370,6

372,7 0,454

304,0

308,7

308,1 0,376

I2

I3

P1

P2

P3

Q3

0,009 0,452

-0,252

0,020

143,4 -164,7

0.071 0,368

-21,29

10,82

97,78 -111,5

CUESTIONARIO. 1. ¿Cuáles son las condiciones que se deben de cumplir para lograr que la máquina de inducción trabaje como generador de inducción, en forma aislada? Que la potencia reactiva requerida por el generador para mantener los campos magnéticos, sea suministrada por un banco de condensadores conectados en los terminales de la máquina, además de esto es necesario que exista un flujo remanente en la máquina de lo contrario no se generará, la velocidad del rotor debe ser mayor a la velocidad del sincronismo y por último que la reactancia crítica sea la adecuada 2. ¿A qué se denomina reactancia capacitiva crítica? Es el valor de la reactancia del banco de condensadores que se requiere para proporcionar la corriente de magnetización con la que se logrará el nivel de tensión en el generador, si sucediera alguna variación de la reactancia generaría una inestabilidad en la tensión generada 9

3. ¿Cuál es el efecto del incremento de carga sobre la operación del generador de inducción? Dependiendo del tipo de carga que se conecte al generador, esté causará un efecto como por ejemplo una variación en la tensión que entrega el generador 4. ¿Qué dificultades presenta la operación del generador de inducción? No presenta un circuito independiente para su excitación, por lo que necesita una red que le proporcione potencia reactiva. 5. Describe por lo menos una aplicación de la operación del generador de inducción. Es utilizado en centrales eólicas, debido que no necesita regulación de tensión, también porque no necesita de una velocidad constante, sólo debe ser mayor que la velocidad síncrona, ya que la velocidad de las masas de aire son variables.

5.2. OPERACIÓN DEL GENERADOR DE INDUCCIÓN CONECTADA A UNA BARRA INFINITA . FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR ASÍNCRONO 1. Modifique las conexiones para que el equipamiento quede montado como lo muestra la figura N°5. No conecte todavía las líneas A, B y C de la fuente trifásica al circuito. Figura N°8: Circuito de funcionamiento del generador asincrónico

Fuente: Fuente propia 2. Conecte las líneas A, B y C de la fuente trifásica al circuito, como lo muestra en la figura N°5. 3. Encienda la fuente de alimentación y verifique que la máquina de inducción jaula de ardilla gire hacia la derecha. RPTA: Nuestra máquina gira al lado derecha

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4. En el motor de impulsor/ dinamómetro, regule la perilla CONTROL DE CARGA, para que el par indicado por el visualizador del módulo resulte 1,0 N.m (9,0 lbfplg). Para que la máquina de inducción jaula de ardill, anote las potencias activa P, reactiva Q y mecánica Pm, así como la velocidad y el par T (valores indicados por los medidores C, A Pm, N y T, respectivamente). Para ellos, utilice los siguientes espacios en blanco: P= 57.01 W Pm= 1745 W T= 10 N.m (lbf-plg)

Q= 4,343 vars n= 1662 r/min

¿Hay un flujo de potencia activa desde la fuente c.a a la máquina de inducción jaula de ardilla? Si hay flujo de potencia activa, porque entrega potencia eléctrica. ¿Qué indica lo anterior acerca el funcionamiento de este tipo de máquina? Trabaja como un motor, la potencia mecánica es positiva. 5. En el motor de impulsor/ Dinamómetro gire lentamente la perilla CONTROL DE CARGA completamente hacia la izquierda y luego coloque el selector MODO en la posición MOTOR DE IMPULSOR. Mientras realiza lo anterior, observe las potencias activa P, reactiva Q y mecánica Pm correspondientes a la máquinas de inducción jaula de ardilla. Para que la máquina de inducción jaula de ardilla, anotaremos las potencias activa P, reactiva Q y mecánica Pm, así como la velocidad (n) y el par T (valores indicados por los medidores C, A, Pm, N y T, respectivamente). P =46.83 W Pm = -3,967 W T = 0 N.m(lbf.plg)

Q = 21,37 vars n = 1800 r/min

¿Encuentra usted que fluye una cantidad importante de potencia activa entre la fuente c.a. y la máquina de inducción jaula de ardilla? NO 6. En la fuente de alimentación, gire lentamente la perilla de control de voltaje para que las máquinas roten con el 105% de la velocidad de sincronismo del Motor de inducción jaula de ardilla de cuatro polos. Para la máquina de inducción jaula de ardilla, anote las potencias activa P, reactiva Q y mecánica Pm, así como la velocidad n y el par T (valores indicados por los medidores C, A, Pm, N y T respectivamente) P =39,74 W Pm = -176.2 W T = -0,882 N.m(lbf.plg)

Q = 74,47 vars n = 1891 r/min 11

¿Hay un flujo de potencia activa desde la máquina de inducción jaula de ardilla a la fuente c.a? Si ¿Qué indica lo anterior acerca del funcionamiento de este tipo de máquina? ESTA MÁQUINA TRABAJA COMO GENERADOR 7. Encienda la fuente de alimentación y ajuste la perilla de control de voltaje para que el Motor de impulsión gire a una velocidad aproximadamente 1.000 r/min. Anote el voltaje de línea generado por el generador asincrónico (que aparece en el medido E1). Elínea= 1,024 V NO GENERA, LA VELOCIDAD TIENE QUE SER CERCA A 1800 ¿Confirma lo anterior que la máquina de inducción de jaula de ardilla no puede funcionar como generador salvo que se encuentre conectada a la red eléctrica c.a trifásica? NO

PREGUNTAS DE REVISIÓN. 1. Cuando un motor de inducción jaula de ardilla gira más rápido que la velocidad de sincronismo determinada por la red c.a. dicho motor? Rpta: Suministra potencias activas y reactivas. 2. Un motor de jaula de ardilla requiere. Rpta: Potencia reactiva para crear el campo magnético giratorio. 3. La velocidad de un motor de inducción jaula de ardilla que opera como un generador asincrónico. Rpta: Es mayor que la velocidad de sincronismo. 4. ¿Cuál será el voltaje de salida de un generador asincrónico que gira con velocidad de sincronismo, si el generador no se encuentra conectado a una fuente c.a.? Rpta: Será igual al voltaje nominal del generador.

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6. ANEXOS 6.1. USO DEL DINAMÓMETRO PARA ESTE LABORATORIO. Figura N°9: Módulos


6.2. GENERACIÓN DE INDUCCION AISLADO. Figura N°7: Conexión del motor jaula de ardilla y motor impulsor


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6.3. DATOS OBTENIDOS DEL MOTOR IMPULSOR/DINAMÓMETRO Figura N°10: Pm(W), velocidad(n) y el par T (N.m)


6.4. DATOS OBTENIDOS DEL MOTOR IMPULSOR/DINAMÓMETRO En este caso se giró la perilla de control de voltaje para que las máquinas roten al 105% de la velocidad de sincronismo del motor de inducción jaula de ardilla de cuatro polos. Figura N°11: Pm (w), velocidad(n) y el par T (N.m)


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6.5. DATOS OBTENIDOS DEL MOTOR IMPULSOR/DINAMÓMETRO Figura N°12: Pm (w), velocidad(n) y el par T (N.m)


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7. CONCLUSIONES 





Se concluyó que en la operación de la máquina de inducción como generador, está necesita cumplir una serie de condiciones para poder generar como son tener un flujo remanente, la velocidad del rotor debe ser mayor que la velocidad síncrona y la capacidad de los condensadores cerca a la capacidad de la reactancia critica. Se concluyó que la máquina de inducción es muy sencilla por no tener circuito de excitación aunque necesite de potencia reactiva y además que no necesita girar a una velocidad constante para generar, sólo debe ser mayor a la velocidad síncrona. Se concluyó que la máquina de inducción puede operar de manera aislada o conectada a una red en estos casos se le debe proporcionar potencia reactiva y además no necesita de regulación de tensión porque viene impuesta por la red en el caso que esté conectada a una o en el otro caso esta impuesta por la capacidad del banco de condensadores.

8. BIBLIOGRAFIA  

http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/41/tema18/tema18-5.htm http://hrudnick.sitios.ing.uc.cl/alumno10/wind/index12.html

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9. RÚBRICA ELECTROTECNIA Rúbrica

c: Los estudiantes conducen pruebas y mediciones, analizan e interpretan sus resultados para evaluar y mejoras sistemas. c2: Interpreta y analiza resultados de pruebas y/o mediciones para optimizar el funcionamiento de equipos y sistemas eléctricos.

Resultado: Criterio de desempeño:

MAQUINAS AC Generador Asíncrono

Curso: Actividad:

Elvis Raúl Garcia Atao

Nombre y apellido del alumno: Sección:

B

Hoja de trabajo:

18/11/17

Fecha: Informe Técnico:

x

4

Ciclo: Semana:

9-10

Periodo:

2017-II

Carlos Cuba Anicama

Docente: Proyecto

Otros:

Documentos de evaluación

2

Requiere mejora 1

No aceptable 0

2

1,5

1

0

Elaborar gráficos de ensayos con cargas del motor

2

1,5

1

0

Interpreta, analiza y explica los resultados de las pruebas.

4

3

1

0

Presentación de informe

3

2

1

0

6-5

4-3

2-1

0

CRITERIOS DE EVALUACION

Excelente

Bueno

Realizar la conexión de los circuitos con criterios de seguridad y calidad.

3

Mide parámetro eléctrico según la guía

Conocimiento teórico Puntaje total Comentario al alumno:

DESCRIPCION DE LA EVALUACION Excelente Bueno Requiere mejora No aceptable

Completo entendimiento y realización de la actividad, cumpliendo todos los requerimientos Entiende y realiza la actividad cumpliendo la mayoría de los requerimientos Bajo entendimiento de la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos No demuestra entendimiento de la actividad

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ELECTROTECNIA Rúbrica



Actividad:



Wilmer Edmundo, Jesús Tanta 18/11/17 Fecha:

Curso:

B

Hoja de trabajo:

Informe Técnico:

x

4

Ciclo: Semana:

9-10

Periodo:

2017-II

Carlos Cuba Anicama

Docente: Proyecto

Otros:


2

Requiere mejora 1

No aceptable 0

2

1,5

1

0


2

1,5

1

0


4

3

1

0


3

2

1

0

6-5

4-3

2-1

0


Excelente

Bueno


3





18




Actividad:



Diego, Cuellar Navarro 18/11/17 Fecha:

Curso:

B

Hoja de trabajo:

Informe Técnico:

x

4

Ciclo: Semana:

9-10

Periodo:

2017-II

Carlos Cuba Anicama

Docente: Proyecto

Otros:


2

Requiere mejora 1

No aceptable 0

2

1,5

1

0


2

1,5

1

0


4

3

1

0


3

2

1

0

6-5

4-3

2-1

0


Excelente

Bueno


3





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Actividad:



Oscar. Manuel, Pilco Rojas 18/11/17 Fecha:

Curso:

B

Hoja de trabajo:

Informe Técnico:

x

4

Ciclo: Semana:

9-10

Periodo:

2017-II

Carlos Cuba Anicama

Docente: Proyecto

Otros:


2

Requiere mejora 1

No aceptable 0

2

1,5

1

0


2

1,5

1

0


4

3

1

0


3

2

1

0

6-5

4-3

2-1

0


Excelente

Bueno


3





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LAB N°5_ Generador Asíncrono

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