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Introducción
Introducción
Las máquinas de corriente continua y de Las máquinas de corriente continua y de inducción tienen un amplio rango de inducción tienen un amplio rango de apli- apli-caciones industriales tales como tracción, caciones industriales tales como tracción, bombeo, control y otros. Sin embargo, la bombeo, control y otros. Sin embargo, la operación del sistema eléctrico de operación del sistema eléctrico de poten-cia requiere la conversión de grandes cia requiere la conversión de grandes can-tidades de energía primaria (petróleo, gas tidades de energía primaria (petróleo, gas natural, agua, carbón, uranio), en energía natural, agua, carbón, uranio), en energía y potencia eléctrica. La energía eléctrica y potencia eléctrica. La energía eléctrica puede ser transportada y convertida en puede ser transportada y convertida en otras ormas de energía en orma limpia otras ormas de energía en orma limpia y económica. La máquina sincrónica es y económica. La máquina sincrónica es hoy por hoy, la más ampliamente hoy por hoy, la más ampliamente utiliza-da para convertir grandes cantiutiliza-dades de da para convertir grandes cantidades de energía eléctrica y mecánica.
energía eléctrica y mecánica.
Es por lo cual se realiza los estudios Es por lo cual se realiza los estudios res-pectivos a las
pectivos a las pruebas de circuito abier-pruebas de circuito abier-to y corabier-tocircuiabier-to a los
to y cortocircuito a los generadores sin-generadores sin-crónicos, están pruebas también son crónicos, están pruebas también son co-nocidas como ensayo, y sirven para nocidas como ensayo, y sirven para de-terminar la tensión interna generada por terminar la tensión interna generada por una corriente de campo dada.
una corriente de campo dada. La prueba en
La prueba en cortocircuito brinda inorma-cortocircuito brinda inorma-ción acerca de las potencialidades de ción acerca de las potencialidades de co-rriente de un generador síncrono. Se rriente de un generador síncrono. Se lle-va a cabo impulsando el generador a su va a cabo impulsando el generador a su velocidad nominal, con las terminales del velocidad nominal, con las terminales del devanado de la
devanado de la armadura en cortocircuito.armadura en cortocircuito. Por otra parte también se hace
Por otra parte también se hace reeren- reeren-cia grafca a los diagramas y circuitos cia grafca a los diagramas y circuitos
Pruebas de
Pruebas de
cir
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cuito abierto
cuito abierto
y cortocircuito en los generadores
y cortocircuito en los generadores
sincrónicos
sincrónicos
Elaborado por
Elaborado por Sergio Tirado
Sergio Tirado
ENTREGA 1
ENTREGA 1
equivalentes de estas dos importantes equivalentes de estas dos importantes pruebas que se le realizan a los pruebas que se le realizan a los genera-dores sincrónicos, como lo son la dores sincrónicos, como lo son la prue-ba de cortocircuito y de
ba de cortocircuito y de circuito abierto.circuito abierto.
Procedimiento para realizar la
Procedimiento para realizar la
prue-ba de circuito abierto y
ba de circuito abierto y
cortocircui-to de los generadores sincrónicos
to de los generadores sincrónicos
Prueba de Circuito Abierto
Prueba de Circuito Abierto
La prueba a circuito abierto, o prueba La prueba a circuito abierto, o prueba sin carga
sin carga consiste, consiste, en colocar en colocar el Ge-el Ge-nerador en vacío, es decir sin carga nerador en vacío, es decir sin carga al-guna en sus
guna en sus bornes, haciéndola girarbornes, haciéndola girar a su velocidad nominal y con corriente a su velocidad nominal y con corriente de campo igual a cero. Al ir de campo igual a cero. Al ir
aumentan-do gradualmente el valor de
do gradualmente el valor de la corrientela corriente de campo, se obtienen diversos valores de campo, se obtienen diversos valores de y ya que la corriente que circula por de y ya que la corriente que circula por la armadura siempre será cero debido la armadura siempre será cero debido que se encuentra en vacío, se
que se encuentra en vacío, se obtendráobtendrá que Gracias a ésta prueba, con los que Gracias a ésta prueba, con los valo-res obtenidos, se puede ormar “La res obtenidos, se puede ormar “La cur-va de Características de Vacío” que va de Características de Vacío” que per-mite encontrar la tensión interna mite encontrar la tensión interna gene-rada por una corriente de campo dada. rada por una corriente de campo dada. La prueba de circuito abierto se lleva a La prueba de circuito abierto se lleva a cabo con los terminales de la
cabo con los terminales de la máqui- máqui-na desconectada de cualquier circuito na desconectada de cualquier circuito externo. El procedimiento de la externo. El procedimiento de la
prue-La máquina sincrónica es hoy por
La máquina sincrónica es hoy por hoy
hoy, la más ampliamente utilizada para convertir grandes cantidades de
, la más ampliamente utilizada para convertir grandes cantidades de
energía eléctrica y mecánica.
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ba básica es:
1. Abra el circuito de los terminales del generador
2.Llevar la máquina a la velocidad sín-crona mediante un sistema mecáni-co externo
3.Poco a poco aumentar la intensidad de campo y medir la tensión abierta en los bornes
Como no hay corriente en la armadura, la tensión en los bornes de medida es la tensión inducida:
V
oc=E oc
Si la máquina está conectada en estre-lla, la tensión de medida será un volta- je línea a línea y la tensión inducida por
ase se puede encontrar en:
V
LLoc=
√
3 E ∞Técnicamente esta prueba se eectúa impulsando el generador a su velocidad nominal al tiempo que se deja abierto el devanado de la armadura. La corrien-te del campo se varía en pasos apro-piados y se registran los valores corres-pondientes del voltaje a circuito abierto entre dos pares cualesquiera de termi-nales de los devanados de la armadura. La corriente del campo puede aumen-tarse hasta que el voltaje a circuito abier-to sea el doble del valor especifcado. De los datos registrados para el voltaje a circuito abierto es posible calcular el voltaje por ase (circuito abierto). Cuan-do se grafca el voltaje por ase (circui-to abier(circui-to) como unción de la corriente de campo, se obtiene una gráfca llama-da característica (curva) de saturación a circuito abierto (CCA).
La CCA sigue una relación en línea rec-ta en rec-tanto el circuito magnético del ge-nerador síncrono no se sature. Debido a que en la región lineal el entrehierro con-sume la mayor parte de la FMM, la recta recibe el nombre de línea del entrehierro. A medida que la saturación se estable-ce, la CCA comienza a desviarse de la línea de entrehierro.
Prueba de Cortocircuito
Como su nombre indica, la prueba de corto circuito se lleva a cabo con los terminales de la máquina de un corto-circuito, consiste en llevar nuevamente la corriente de campo a cero, para lue-go cortocircuitar los bornes del genera-dor y proseguir a ir incrementando la co-rriente de campo. El procedimiento de ensayo básico es como sigue:
1.Establezca el campo actual a cero
2.Un cortocircuito en los terminales de la armadura
3. Acci onar el ge nerador a la ve loci-dad síncrona con el sistema mecá-nico externo
4.Poco a poco aumentar el devanado de campo en curso hasta que la co-rriente de corto circuito de la armadu-ra alcanza el valor nominal de diseño La prueba en cortocircuito brinda inor-mación acerca de las potencialidades de corriente de un generador síncrono. Se lleva a cabo impulsando el genera-dor a su velocidad nominal, con las ter-minales del devanado de la armadura en cortocircuito.
Técnicamente esta prueba se eectúa colocando un amperímetro en serie con una de las tres líneas en cortocircuito. Se
Nf ω s V f V A If a n c b Generador trifásico CCA CCC C o r r i e n t e d e c o r t o c i r c u i t o V o l t a j e s i n c a r g a ( p o r f a s e )
Línea del entrehierro
V anL In Ifr Nf V f A If Isc a n c b
Diagrama del circuito para realizar una prueba de circuito abierto.
Corriente De Campo
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incrementa gradualmente la corriente de campo y se registra el valor correspon-diente de la corriente a corriente máxima de la armadura en cortocircuito, no debe exceder el doble de la corriente especi-fcada del generador. Con base en los datos registrados se calcula la corrien-te por ase en el cortocircuito. Cuando esta última se grafca como unción de la corriente del campo, la gráfca se lla-ma característica en cortocircuito (CCC) de un generador. Por razones prácticas, la CCA y la CCC se trazan en la misma gráfca, Puesto que el voltaje en las ter-minales en condiciones de cortocircui-to es igual a cero, el voltaje por ase ge-nerado debe ser igual a la caída de vol-taje a través de la impedancia síncrona.
Características de la prueba de
cir-cuito abierto y cortocircir-cuito
Características de la Prueba de Circui- to Abierto
El primer dato se toma cuando la corrien-te de campo , que corresponde al va-lor de la tensión residual. Posteriormente la corriente de campo se va incremen-tando gradualmente y progresivamen-te con el reóstato R, tomando lecturas de la corriente de campo y del voltaje de armadura hasta llegar al 120% del voltaje nominal. Con esta inormación se construye la característica de satu-ración en vacío.
Se observa en la curva característica de vacío, la linealidad que se presenta para corrientes de campo bajas, pero a medida que la corriente de campo empieza a au-mentar se acerca a la zona de saturación.
Entre algunas ventajas que presenta este ensayo se encuentran: la acilidad en su implementación, además de ser una prue-ba que no ocasiona daños a la máquina.
Características de la Prueba de Prue- ba de Cortocircuito
Al encontrarse el generado sincronico gi-rando a velocidad nominal con los ter-minales cortocircuitados, a medida que
varia la resistencia de campo R, se to-ma en orto-ma simultanea, las lecturas
de las corrientes de armadura y de la corriente de campo. Normalmente se toman datos para el 25%, 50% 75%, 100% y el 125% de la corriente nomi-nal de armadura.
La prueba de circuito cortocirccuito pue-de realizarce acilmente, ya que para su implementacion no se necesitan equi-pos costosos ni de difcil consecusion.
Continuará...
Prueba de Circuito AbiertoCircuto Equivalente de la Prueba de Circuito Abierto Diagrama Fasorial de la Prueba de Circuito Abierto
Prueba de Cortocircuito
Circuto Equivalente de la Prueba de Cortocircuito Diagrama Fasorial de la Prueba de Cortocircuito
V f V a Ia Ia Ia Ia If If If V t Circuito de campo
Primo motor Generador síncrono
v o l t a j e d e a r m a d u r a corriente de campo V f If ω n R Circuito de campo
Primo motor Generador síncrono
c o r r i e n t e d e a r m a d u r a corriente de campo curva de cortocircuito
