Informe Practica N15 El Alternador

 

  PRACTICA N°15

MAQUINAS ELECTRICAS I COD. 8109252 26 DE JULIO DE 2019 Página 1

PRACTICA N°15 EL ALTERNADOR O GENERADOR SINCRONICO

MARIO ALEJANDRO GOMEZ CONTRERAS CÓD. 201521177 MILLER DANILO PINZON ORTIZ CÓD. 201520991

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD SECCIONAL DUITAMA ESCUELA DE INGENIERIA ELECTROMECÁNICA 2019

 

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PRACTICA N°15 EL ALTERNADOR O GENERADOR SINCRONICO

MARIO ALEJANDRO GOMEZ CONTRERAS CÓD. 201521177 MILLER DANILO PINZON ORTIZ CÓD. 201520991

Trabajo Presentado a: FERNANDO CONTRERAS GONZALEZ Docente UPTC

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD SECCIONAL DUITAMA ESCUELA DE INGENIERIA ELECTROMECÁNICA 2019

 

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1. INTRODUCCION

Por medio de esta práctica de laboratorio se buscará entender y comprender el funcionamiento del alternador o generador síncrono para obtener la curva de saturación en vacío, además se observará las características de corto circuito. La generación de corriente trifásica tiene lugar en los alternadores, en relación con un movimiento giratorio. Según este principio, existen tres arrollamientos iguales independientes entre sí, dispuestos de modo que se encuentran desplazados entre sí 120°. Según el principio, de la inducción, al dar vueltas en los motores se generan en los arrollamientos tensiones alternas senoidales y respectivamente corrientes alternas, desfasadas también 120° entre sí, por lo cual quedan desfasadas igualmente en cuanto a tiempo 2. OBJETIVOS

  Identificar los diferentes devanados del alternador y medir su resistencia.   Determinar experimentalmente el valor de la impedancia sincrónica Z s.

 

3. PROCEDIMIENTO

3.1 Marco teórico 3.1.1 Estudio dieléctricas.

de

las

partes

eléctricas,

mecánicas,

magnéticas

y

Una máquina síncrona es una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna cuya velocidad de rotación del eje y la frecuencia eléctrica están sincronizadas y son mutuamente dependientes, la máquina puede operar tanto como motor y generador. Como motor síncronodelconvierte la energía mecánica la velocidad de rotación eje dependerá de la eléctrica frecuenciaendeenergía la red eléctrica quey se le suministre o bien convierte energía mecánica en energía eléctrica, siendo en este caso utilizada como generador síncrono y la frecuencia entregada en las terminales dependerá de la velocidad en la que el eje esté girando. 3.1.2 Estator El estator, o parte estática, de una máquina síncrona es similar al de una máquina asíncrona. Contiene un devanado trifásico de corriente alterna, denominado devanado inducido y un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas. El campo magnético presente en el estator de una máquina sincrónica gira con una velocidad constante.

 

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La velocidad de giro en régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y el número de pares de polos. Dónde: n=60f/p=120f/p • f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz)   • P: Número de pares de polos que tien e la máquina

3.1.3 Rotor El rotor, o parte rotativa, de una máquina síncrona es bastante diferente al de una máquina asíncrona. Contiene un devanado de corriente continua, denominado devanado de campo y un devanado en cortocircuito, que impide el funcionamiento de la máquina a una velocidad distinta a la de sincronismo, denominado devanado amortiguador.  Además, contiene un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas de menor espesor que las del estator. El resto de las características del rotor están relacionadas con el objetivo de obtener un campo entre el rotor y el estator de carácter sinodal y dependen del tipo de máquina síncrona:   Máquina de polos sali salientes: entes: El rotor presenta expansiones polares que dan lugar a un entrehierro variable.



  Máquina de rotor liso: El devanado de campo está distribuido en varias bobinas situadas en diferentes ángulos.



3.1.4 como generador:  Una turbina acciona el rotor de la máquina sincrónica a la vez que se alimenta el devanado rotórico (devanado de campo) con corriente continua. El entrehierro variable (máquinas de polos salientes) o la distribución del devanado de campo (máquinas de rotor liso) contribuyen a crear un campo más o menos sinodal en el entrehierro, que hace aparecer en los bornes del devanado estatórico (devanado inducido) una tensión sinodal. Al conectar al devanado inducido una carga trifásica equilibrada aparece un sistema trifásico de corrientes y una fuerza magneto motriz sinodal. 3.2 Resumen practica realizada

 

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El alternador presenta dos devanados, el devanado del estator y el del rotor por el cual circula una corriente de excitación generando un campo magnético, al hacer girar este mediante un evento externo se induce un campo magnético en el estator generando una fuerza electromotriz (F.E.M). Por lo cual se realizará una medición de la resistencia en sus devanados para obtener la en impedancia sincrónica y la reactancia sincrónica, así como la curva característica vacío la cual se obtendrá aumentando la corriente de excitación y la tensión en sus terminales. Los generadores síncronos o alternadores son máquinas síncronas utilizadas para convertir potencia mecánica en potencia eléctrica de ca. Se procedió a verificar la conexión interna del alternador entre los puntos U, W, V y X, Z, Y por medio de continuidad se verifico qué puntos están conectado entre sí, para luego medir su respectiva resistencia se utilizó el puente de wheatstone, se observó que los puntos conectados entre y sus valores de resistencia sí son: UX con una resistencia de 0.716Ω.  WZ con una resistencia de 0.7 Ω.  VY con una resistencia de 0.716Ω.  Se tomó un promedio para hallar la resistencia el cual fue de 0.710 Ω.  Se verifico la resistencia en los cables usados para luego restarlos de la resistencia medida en los puntos. X1X 2 con una resistencia de 0.022Ω  Debido a que usamos dos cables la resistencia de estos será 0.044 Ω  

Dicha resistencia fue restada a la resistencia medida por el puente de wheatstone para obtener la resistencia verdadera de cada devanado del inducido. Resistencia de los devanados del inducido R=0.666 Ω.  Después se realizó la conexión en Y para los ensayos siguientes y para esto se cortocircuito los puntos U, W y Z quedando como punto neutro de la conexión y sus extremos X, Z y Y.

 

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Figura 1. Conexión en estrella de los devanados del estator del alternador. Para el obtener la corriente de cortocircuito se cortocircuito las tres fases del alternador y se midió dicha corriente. Se midió la temperatura antes de realizar el ensayo y se observó un dato de 22° C, luego de realizar el ensayo la temperatura observada fue de 24°C. 3.3 Equipos y materiales utilizados en la práctica

Figura 2. Multímetros utilizados en la práctica

Figura 3. Rectificador de onda.

 

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Figura 4. Fuente variable de tensión directa

Figura 6. Motor

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Figura 5. Amperímetro

Figura 7. Alternador

 

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Figura 8. Puente de

wheatstone 

4. ESQUEMA DE CONEXIONES

4.1 ensayo en vacío 

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Figura 9. Tacómetro

 

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Figura 1. Diagrama de Conexión shunt del motor

Figura 1. Conexión shunt del motor

4.1 ensayo en cortocircuito 

Figura 1. Diagrama de Conexión alternador ensayo en cortocircuito.

 

 

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Figura 1. Conexión alternador ensayo cortocircuito

5. TABLAS DE DATOS

Tabla 1. Toma de datos ensayo en vacío. Corriente de excitación Ie (Amp)

Voltaje de línea a línea VL (V)

Voltaje de fase x (V)

Velocidad Rpm

0

0

0,000

1800

0,25

39,4

22,748

1800

0,35

52

30,022

1800

0,45

64

36,950

1800

0,55

70

40,415

1800

0,575

81

46,765

1800

0,65

93,5

53,982

1800

0,75

104,6

60,391

1800

0,8

109

62,931

1800

0,85

120

69,282

1800

0,95

126

72,746

1800

1,05

140

80,829

1800

1,1

149

86,025

1800

 

 

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PRACTICA N°15

1,25

158

91,221

1800

1,3

162

93,531

1800

1,35

171

98,727

1800

1,4

174

100,459

1800

1,475

190,4

109,927

1800

1,5

194

112,006

1800

1,575

200

115,470

1800

1,65

206

118,934

1800

1,7

212

122,398

1800

1,8

216

124,708

1800

1,9

223

128,749

1800

1,95

226

130,481

1800

2

230

132,791

1800

2,1

233

134,523

1800

2,15 2,2

234 237

135,100 136,832

1800 1800

2,25

239

137,987

1800

2,3

242

139,719

1800

2,35

244

140,873

1800

2,4

246

142,028

1800

2,45

249

143,760

1800

2,55

250

144,338

1800

2,6

250,5

144,626

1800

2,65

252

145,492

1800

2,7

254

146,647

1800

2,75 2,8

255 258

147,224 148,956

1800 1800

2,85

259

149,534

1800

Tabla 2. Toma de datos ensayo en cortocircuito. Corriente de excitación Ie (Amp)

Corriente de cortocircuito Icc (Amp)

0

0

0,2 0,35

0,99

6. DESARROLLO DE LOS OBJETIVOS

1,57

 

 

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ENSAYO EN VACIO 300

   s    e     l    a 250    n    i    m    r    e 200    t    s    o     l 150    n    e    a    0     d   E 100    a    r     d    n 50    e    g    n    e 0    n    o    i 0    s    n    e    T

0.5

1

1.5

2

Corriente de excitacion Ie

Grafica 1. Ensayo en vacío

Grafica 2. Ensayo en cortocircuito

2.5

3

 

 

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PRACTICA N°15

De acuerdo a la ecuación de la recta obtenida de los datos tomados de la corriente de corto se hallan la totalidad de los datos de corriente de cortocircuito para todos los datos medidos de corriente de excitación. Calculando el Valor de la pendiente se obtiene el siguiente valor:

=

 1.577 − 0  2 − 1  1.5  = 4.4857   = 0.35 − 0  2 − 1 0.35  = 4.4857   = 4.4857   = 4.4857(0.2)   =0.89714

Tabla 3. Datos corrientes corrientes de cortocircuito Corriente de Corriente de excitación Ie cortocircuito Icc

(Amp)  0 0,25 0,35

(Amp) 

Voltaje de fase x (V)

0,000

0,000

1,121

22,748

1,570

30,022

0,45 0,55

2,019

36,950

2,467

40,415

0,575 0,65 0,75

2,579

46,765

2,916

53,982

3,364

60,391

0,8 0,85 0,95

3,589

62,931

3,813

69,282

4,261

72,746

1,05 1,1 1,25 1,3

4,710 4,934

80,829 86,025

5,607

91,221

5,831

93,531

1,35

6,056

98,727

1,4 1,475 1,5 1,575 1,65

6,280

100,459

6,616

109,927

6,729

112,006

7,065

115,470

7,401

118,934

1,7 1,8 1,9

7,626

122,398

8,074

124,708

8,523

128,749

 

 

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PRACTICA N°15

1,95

8,747

130,481

2 2,1

8,971

132,791

9,420

134,523

2,15

9,644

135,100

2,2 2,25

9,869 10,093

136,832 137,987

2,3 2,35 2,4 2,45

10,317

139,719

10,541

140,873

10,766

142,028

10,990

143,760

2,55

11,439

144,338

2,6 2,65 2,7

11,663

144,626

11,887

145,492

12,111

146,647

2,75 2,8

12,336

147,224

12,560

148,956

2,85

12,784

149,534

Para determinar impedancia sincrónica (Zs):

 =

    

 =

36.950   2.019

 = 18.301   para determinar la reactancia sincrónica (Xs):

  = √   −       = √ 18.301 18.301 − 0.666     =18.288

 

 

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Tabla 4. Datos de impedancia y reactancia síncrona Corriente Corriente de Voltaje Impedancia Reactancia de cortocircuito de síncrona síncrona excitación Icc (Amp)  fase x Zs Xs

Ie (Amp) 

(V)

0

0,000

0,000

0,25

1,121

22,748

20,285

20,274

0,35

1,570

30,022

19,122

19,111

0,45

2,019

36,950

18,305

18,293

0,55

2,467

40,415

16,381

16,368

0,575

2,579

46,765

18,131

18,119

0,65

2,916

53,982

18,514

18,502

0,75

3,364

60,391

17,951

17,938

0,8

3,589

62,931

17,537

17,524

0,85

3,813

69,282

18,171

18,158

0,95 1,05

4,261 4,710

72,746 80,829

17,071 17,161

17,058 17,148

1,1

4,934

86,025

17,434

17,422

1,25

5,607

91,221

16,269

16,255

1,3

5,831

93,531

16,039

16,025

1,35

6,056

98,727

16,303

16,290

1,4

6,280

100,459

15,997

15,983

1,475

6,616

109,927

16,614

16,601

1,5

6,729

112,006

16,646

16,633

1,575

7,065

115,470

16,344

16,330

1,65

7,401

118,934

16,069

16,055

1,7 1,8

7,626 8,074

122,398 124,708

16,051 15,445

16,037 15,431

1,9

8,523

128,749

15,106

15,092

1,95

8,747

130,481

14,917

14,902

2

8,971

132,791

14,802

14,787

2,1

9,420

134,523

14,281

14,265

2,15

9,644

135,100

14,008

13,992

2,2

9,869

136,832

13,865

13,849

2,25

10,093

137,987

13,672

13,656

2,3

10,317

139,719

13,542

13,526

2,35

10,541

140,873

13,364

13,347

 

 

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PRACTICA N°15

2,4

10,766

142,028

13,193

13,176

2,45

10,990

143,760

13,081

13,064

2,55

11,439

144,338

12,619

12,601

2,6

11,663

144,626

12,401

12,383

2,65

11,887

145,492

12,240

12,221

2,7

12,111

146,647

12,108

12,090

2,75

12,336

147,224

11,935

11,916

2,8

12,560

148,956

11,860

11,841

2,85

12,784

149,534

11,697

11,678

Curvas de saturación en vacío, corriente de cortocircuito. 160     )    V     (    o    i    c    a    v    n    e    e    s    a     f    e     d    n    o    i    s    n    e    T

14

    )    A 12     (    o    t    i 10    u    c    r    i    c 8    o    t    r    o    c 6    e     d    e 4    t    n    e    i    r 2    r    o    C

140 120 100 80 60 40 20 0

tension de fase en vacio corriente de cortocircuito

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

corriente de excitacion ie (A)

Grafica 3. Curvas de saturación en vacío, corriente de cortocircuito.

7. CONCLUSIONES

  Se concluye que se cumplió con los objeti objetivos vos de la práctica los cual cuales es eran Identificar los diferentes devanados del alternador y medir su resistencia y Determinar experimentalmente el valor de la impedancia sincrónica Z s.



  Como se cortocircuitaron las tres fases, la corriente en cada fase es igual por lo que solo fue necesario medir una de ella y se observó que para



 

  PRACTICA N°15

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obtener la curva en cortocircuito el alternador experimento un pequeño sobrecalentamiento aumentado la temperatura inicial en 2°C.   Se deduce que lla a reactancia de sincronismo disminuye cuando se aumenta la corriente de excitación pues es un efecto de saturación magnética.



Bibliografía  ALEXANDER GRAY, G. W. (s.f.). ELECTROTECNIA FUNDAMENTOS TEORICOS Y APLICACIONES PRACTICAS.

CHAPMAN, S. J. (s.f.). MAQUINAS ELECTRICAS. MC GRAW HILL.

 _________________________

Mario Alejandro Gómez contreras COD 201521177  _________________________ Miller Danilo Pinzón Ortiz COD 201520991