Facultad: Ingeniería Escuela: Ingeniería eléctrica Asignatura: Conversión de energía electromecánica II. Curvas V de los motores síncronos.

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1 Facultad: Ingeniería Escuela: Ingeniería eléctrica Asignatura: Conversión de energía electromecánica II Tema: Curvas V de los motores síncronos Contenidos Puntos de operación para el motor síncrono. Objetivos Específicos Utilizar los parámetros de corriente de armadura y corriente de campo para describir el efecto de la variación de la corriente de excitación sobre la corriente de armadura y el factor de potencia. Conectar adecuadamente una máquina síncrona como motor trifásico. Comprobar las curvas V características del motor síncrono para determinar puntos de operación adecuados para mejorar del factor de potencia de la red. Material y Equipo No Cantidad Descripción 1 1 Máquina síncrona trifásica 2 1 Unidad de control para freno magnético 3 1 Freno magnético 4 2 Medidores RMS S L 5 1 Medidor de factor de potencia SO5127-1M 6 1 Vatímetro SO5127-1R6 7 1 Acople para motores y freno 8 1 Cubierta de acople 9 1 Tacogenerador SE Z 10 X Cables de diversas medidas 11 1 Multímetro y pinza voltamperimétrica

2 3 Conversión de energía electromecánica II Introduccion Teorica Las curvas V tal como lo dice el nombre, es una representación gráfica de la conducta de la maquina síncrona, que dice como es la corriente de armadura a una determinada corriente de excitación, manteniendo constante un parámetro de carga al eje, es como una función de 2 variables en la cual se mantiene constante una de ellas, el resultado de la gráfica es la forma de una V. Las curvas V son ampliamente utilizadas para estudiar la estabilidad dinámica de los motores síncronos, determinar la reactancia sincrónica de una manera indirecta y de evaluar las condiciones de adelanto y atraso o sub excitación y sobre-excitación de la inyección de reactivos y corrección del factor de potencia con respecto a un sistema eléctrico. Procedimiento Parte I. Curvas Características V. a. Las curvas de corriente de armadura vrs. corriente de campo ó corriente de armadura contra voltaje de excitación son llamadas curvas V. Estas ilustran el efecto de diferentes valores de corriente de excitación sobre la corriente de armadura y factor de potencia para cargas especificas aplicadas al eje del motor. b. Encienda el motor síncrono siguiendo el procedimiento apropiado de la practica anterior; para ello sólo active SW1 de la figura 1 de los anexos: 1. Conecte el circuito de campo a un valor inicial de 100mA. 2. Presione el interruptor de arranque. 3. Suelte el interruptor y conecte a la red. c. Varíe la corriente de excitación de manera que no se supere 400 ma, o en su defecto lo que tiene indicada la placa de datos. d. Ajuste el torque aplicado a la máquina a un valor de 2.5 Nm después de arrancada la maquina sin carga al eje. e. Ajuste la corriente de excitación 10mA y tome datos de corriente de armadura y factor de potencia. Complete las tablas 1, 2 y 4. Por razones de tiempo sólo se completarán estas tablas de datos. Nota: Deberán ajustarse los valores de las corrientes de campo, de tal manera que el motor síncrono no presente vibraciones ni inestabilidad en su funcionamiento. Corresponde a los alumnos verificar y tomar en cuenta esta recomendación. f. Apague el motor con el interruptor de 4 polos SW1.

3 Conversión de energía electromecánica II 4 Considere M = 2.0 Nm Tabla 1. Considere M = 1.5 Nm Tabla 2.

4 5 Conversión de energía electromecánica II Considere M = 1.0 Nm Tabla 3. Considere M = 0.5 Nm Tabla 4.

5 Conversión de energía electromecánica II 6 Considere M = 0.1 Nm Tabla 5. Considere M = 0.0 Nm Tabla 6.

6 7 Conversión de energía electromecánica II Parte II. Control del Factor de Potencia. a. Activando sólo SW2 de la figura 1 de los anexos, mida: i. VARs inductivos = Cos φ = b. Activando sólo SW1, con If=400mA arranque el motor síncrono y ajuste If hasta obtener el mismo valor de VARs (pero capacitivos) que se obtuvieron en el literal a. Mida: i. VARs capacitivos = ii. Cos φ = c. Mida los VARs y cos φ al activar simultáneamente SW1 y SW2, bajo las condiciones ajustadas anteriormente en el motor síncrono. Si el factor de potencia aún no es unitario, ajuste la If hasta obtener Cos φ = 1, anotando los VARs capacitivos que entrega el motor para obtener dicho parámetro. i. VARs = ii. Cos φ = Discusión de resultados 1. Con los datos obtenidos en las tablas obtener las curvas V para la maquina síncrona. Grafique I de campo contra I de armadura, y E de campo contra I de armadura. 2. Explique como se relacionan los términos de sobre-excitación y sub-excitación, para predecir el comportamiento del signo (sentido de flujo) de la potencia reactiva inductiva, y luego producir potencia reactiva capacitiva. 3. Para la parte II, dibuje esquemáticamente la red como fuente de potencia, y el motor síncrono y la carga inductiva como dos cargas conectadas a la red. Dibuje esquemáticamente el flujo de potencia reactiva para: d) Sólo operando SW2. e) Sólo operando SW1. f) Operando ambos SW1 y SW2. 7. Explique cómo mediante la variación de la corriente de campo de un motor síncrono se puede controlar el flujo de potencia reactiva de la máquina (justifique según las tablas). 8. Determine un procedimiento práctico para encontrar la curva de factor de potencia unitario. 9. Determine un método práctico para encontrar la reactancia síncrona de la máquina utilizada durante Investigacion complementaria 1. Cuál es la ecuación característica que define las curvas V, de los motores síncronos.? 2. Cuál es el rango de operación estable del motor síncrono con su corriente de excitación, para la condición del 50% de su carga nominal al eje? 3. Qué magnitud de corriente de armadura en el estator ocurre a factor de potencia unitario? 4. Qué condiciones se necesitan para obtener un factor de potencia igual a cero? Bibliografía Charles I. Hubert. Electric Machines. Second Edition. Prentice Hall, A. E. Fitzgerald/ Charles Kingsley. Máquinas Eléctricas. Quinta Edición. Jr. McGraw-Hill Stephen Chapman. Fundamentos de Máquinas Eléctricas. McGraw-Hill 1990.

7 Conversión de energía electromecánica II 8 Guía 2. Curva V del motor síncrono Hoja de cotejo: 2 Alumno: Puesto No: Docente: GL: Fecha: EVALUACION % /-10 Nota CONOCI- MIENTO Conocimiento deficiente de los fundamentos teóricos durante la evaluación previa de la práctica. Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos APLICA- CIÓN DEL CONOCI- MIENTO ACTITUD TOTAL 10% 10% 100% Un porcentaje de mediciones, entre el 0% y 45% son satisfactorias en términos de exactitud y precisión esperadas. La información brindada en los reportes, tareas e investigación complementaria es insuficiente. No interpreta correctamente todos los resultados obtenidos durante la práctica, aún con apoyo del docente. Se ha tardado un tiempo mucho mayor al esperado para realizar No tiene actitud proactiva para realizar las mediciones durante Un porcentaje de mediciones, entre el 45% y 75% son satisfactorias en términos de exactitud y precisión esperadas. La información brindada en los reportes, tareas e investigación complementaria contiene menos elementos de lo solicitado. Interpreta correctamente, aunque con apoyo docente, los resultados que se obtienen durante Se ha tardado un tiempo poco mayor al esperado para realizar Su actitud es parcialmente proactiva para realizar las mediciones durante la práctica. Un porcentaje de mediciones, entre el 75% y 100% son satisfactorias en términos de exactitud y precisión esperadas. La información brindada en los reportes, tareas e investigación complementaria es suficiente. Interpreta correctamente los resultados obtenidos durante El tiempo de realización de la práctica es mejor que el esperado. Muestra claramente una actitud proactiva para realizar las mediciones durante