INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICALABORATORIOS DE INGENIERA ELCTRICACONVERSION DE LA ENERGIA IINGENIERA ELCTRICA

GRUPO: 5EV1 EQUIPO: 2

PRACTICA No.: 5 CALIFICACIN:

NOMBRE DE LA PRCTICA: CURVAS CARACTERISTICAS Y PERDIDAD DEL ATERNADOR SINCRONO

ALUMNOS:Aguilar Lpez Luis Andrs 2012300024Camarena Medina Christian 2008301681Morales Ibez Jess Alberto 2012301468Ochoa Ramrez Benjamn 2012301552Prez Gil Jorge Arturo 2012301678Fecha de Entrega: 10/02/2015PROFESOR: Romero Bermdez ngel PROFESOR AUXILIAR: Rodrguez Fidel RobertoOBSERVACIONES:

OBJETIVOConocer las caractersticas y prdidas del alternador.

MARCO TERICOEn los generadores elctricos trifsicos, la tensin entre fases se determina por la forma de las conexiones que se aplican. Los alternadores pueden estar constituidos por un bobinado con 6 terminales de salida, o por 12 terminales de salida. Los alternadores de 6 terminales tienen solo la posibilidad de salida de dos tensiones trifsicas, segn la combinacin de conexionado que se realice. En contra y por lo general, los alternadores de los generadores elctricos se suministran con 12 terminales de bobinas inducidas, y pueden ser conectadas de forma que puedan generar tensiones diversas (760/440-380/220-440/220-220-660/380 y monofsica 220V). La tensin entre fase y neutro es el cociente de la divisin de la tensin entre fases por la raz cuadrada de 3 (1,78). Los distintos posibles valores de tensin son el resultado de la disposicin de las bobinas, que se construyen en grupos, lo que en cada fase de un conjunto de 2 se pueden conectar como se muestra en las siguientes cifras:A continuacin hacemos referencia de conexin en estrella al alternador de 12 polos con placa de 12 bornes. Esta forma de placa es poco usual a nivel comercial.CONEXION EN ESTRELLA:

CONEXIONES EN DELTA:

El esquema anterior es correspondiente a un alternador comercial de generador elctrico, en el que se observa en primer lugar los alternadores de 6 terminales y como se combinan sus bobinas.En segundo lugar tenemos la exposicin de los alternadores de 12 terminales, con todas sus combinaciones de voltaje, tanto para frecuencias de 50 Hz (alternadores de 4 polos girando a 1.500 r.p.m.) como para alternadores de 60 Hz (4 polos girando a 1.800 r.p.m.)Las mquinas de corriente continua y de induccin tienen un amplio rango de aplicaciones industriales tales como traccin, bombeo control y otros. Sin embargo, la operacin del sistema elctrico de potencia requiere la conversin de grandes cantidades de energa primaria (petrleo, gas natural, agua, carbn, uranio) en energa y potencia elctrica.La energa elctrica puede ser transportada y convertida en otras formas de energa en forma limpia y econmica. La mquina sncrona es por hoy, la ms ampliamente utilizada para convertir grandes cantidades de energa elctrica y mecnica. Es por lo cual se realiza los estudios respectivos a las pruebas de circuito abierto y cortocircuito a los generadores sncronos, estas pruebas tambin son conocidas como ensayo, y sirven para determinar la tensin interna generada por una corriente de campo dada.La prueba en cortocircuito brinda informacin acerca de las potencialidades de corriente de un generador sncrono. Se lleva acabo impulsando el generador a su velocidad nominal, con las terminales del devanado de la armadura en cortocircuito.PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR LA PRUEBA DE CORTO CIRCUITO ABIERTO Y CORTOCIRCUITO DE LOS ALTRNADORESPrueba de Circuito AbiertoLa prueba a circuito abierto, o prueba sin carga consiste, en colocar el generador en vaco, es decir sin carga alguna en sus bornes, hacindola girar a su velocidad nominal y con corriente de campo igual a cero. Al ir aumentando gradualmente el valor de la corriente de campo, se obtienen diversos valores de Eaf y ya que la corriente que circula por la armadura siempre ser cero Ia=0 debido que se encuentra en vaco, se obtendr que Eaf=Vo. Gracias a esta prueba, con los valores obtenidos, se puede formar la curva de caractersticas de vaco Eaf VS If que permite encontrar la tensin interna generada por una corriente de campo dada.La prueba de circuito abierto se lleva a cabo con los terminales de la maquina desconectada de cualquier circuito externo. El procedimiento de la prueba bsica es: Abra el circuito de las terminales del generador. Llevar la maquina a la velocidad sncrona mediante un sistema mecnico externo. Poco a poco aumentar la intensidad de campo y medir la tensin abierta en los bornes.Como no hay corriente en la armadura, la tensin en los bornes de medida es la tensin inducida: Voc=Eoc.Si la maquina est conectada en estrella, la tensin de medida ser un voltaje lnea a lnea y la tensin inducida por fase se puede encontrar en: VLLoc= 31/2 Eoc.Tcnicamente esta prueba se efecta impulsando el generador a su velocidad nominal al tiempo que se deja abierto el devanado de la armadura. La corriente del campo se varia en pasos apropiados y se registran los valores correspondientes del voltaje a circuito abierto entre dos pares cualesquiera de terminales de los devanados de la armadura.

DIAGRAMA DEL CIRCUITO PARA REALIZAR LA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO.La corriente del campo puede aumentarse hasta que el voltaje a circuito abierto sea el doble del valor especificado. De los datos registrados para el voltaje a circuito abierto es posible calcular el voltaje por fase (circuito abierto). Cuando se grafica el voltaje por fase caracterstica de saturacin a circuito abierto (CCA).La CCA sigue una relacin en lnea recta en tanto del circuito magntico del generador sncrono no se sature. Debido a que en la regin lineal el entrehierro consume la mayor parte de la FMM, la recta recibe el nombre de lnea del entrehierro. A medida que la saturacin se establece, la CCA comienza a desviarse de la lnea de entrehierro.CORRIENTE DE CAMPO

Prueba de CortocircuitoComo su nombre indica, la prueba de cortocircuito se lleva acabo con los terminales de la mquina de un cortocircuito, consiste en llevar nuevamente la corriente de campo a cero, para luego cortocircuitar los bornes del generador y proseguir a ir incrementando la corriente de campo. El procedimiento es: Establezca el campo actual a cero. Un cortocircuito en las terminales de la armadura. Accionar el generador a la velocidad sncrona con el sistema mecnico externo. Poco a poco aumentar el devanado de campo en curso hasta que la corriente de cortocircuito de la armadura alcanza el valor nominal de diseo.La prueba en cortocircuito brinda informacin acerca de las potencialidades de corriente de un generador sncrono. Se lleva acabo impulsando el generador a su velocidad nominal, con las terminales del devanado de la armadura en cortocircuito.Tcnicamente esta prueba se efecta colocando un amprmetro en serie con una de las tres lneas en cortocircuito. Se incrementa gradualmente la corriente de campo y se registra el valor correspondiente de la corriente mxima de la armadura en cortocircuito, no debe de exceder el doble de la corriente especificada del generador. Con base en los datos registrados se calcula la corriente por fase en el cortocircuito. Cuando esta ltima se grafica como funcin de la corriente de campo, la grfica se llama caracterstica en cortocircuito (CCC) de un generador. Por razones prcticas, la CCA y la CCC se trazan en la misma grfica, puesto que el voltaje en las terminales en condiciones de cortocircuito es igual a cero, el voltaje por fase generado debe ser igual a la cada de voltaje atraves de la impedancia sncrona. Caractersticas de la prueba de corto circuito y circuito abierto. Caractersticas de la prueba de circuito abierto primer dato se toma cuando la corriente de campo corresponde al valor de la tensin residual. Posteriormente la corriente de campo se va incrementando gradualmente y progresivamente con el restato R, tomando lecturas de la corriente de campo If=0 y del voltaje de armadura If hasta llegar al 120% del voltaje nominal. Con esta informacin se construye la caracterstica de saturacin de vaco.Se observa en la curva de vaco, la linealidad que se presenta para corrientes de campo If bajas, pero a medida que la corriente de campo Va empieza a aumentar se acerca a la zona de saturacin. Entre algunas ventajas que presenta este ensayo son: la facilidad en su implementacin, adems de ser una prueba que no ocasiona daos a la mquina.

Caracterstica de la Prueba de cortocircuitoAl encontrarse el generador sncrono girando a la velocidad nominal con las terminales cortocircuitadas, a medida que vara la resistencia de campo, se toma en forma simultnea, las lecturas de las corrientes de armadura If y de la corriente de campo. Normalmente se toman datos para el 25%, 50%, 75%, 100% y el 125% de la corriente nominal de armadura.La prueba de circuito cortocircuitado puede realizarse fcilmente, ya que para su implementacin, no se necesitan equipos costosos.

La reaccin no saturada de eje directo Xd se obtienen tomando el voltaje nominal de armadura de la curva caracterstica de circuito abierto para una corriente de campo Xds= Va/Ia y la corriente de armadura de la curva caracterstica de cortocircuito, para esta misma corriente.Para determinar la reactancia saturada de eje directo se parte de la saturacin de vaco y de la caracterstica de cortocircuito.La reactancia saturada de eje directo se obtiene tomando el valor de corriente de campo que corresponde a la corriente de campo que corresponde al voltaje nominal de la curva de vaco.

PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO Y CORTOCIRCUITO (diagrama fasorial).

PROCEDIMIENTOSe conecta la maquina conforme al diagrama

DIAGRAMA 1 Conexin del Primo Motor del Alternador

DIAGRAMA 2 Conexin del Alternador para la Obtencin de la Curva en Vaco

LECTURAVolts (V)Amperes(I)WattsTensin De InducidoCorriente de CampoPerdidas MEC + MAGPerdidas Magnticas

12071.2250200.1419.720.03

22071.5311400.2919.820.12

32071.8373600.4219.960.26

42072414800.5620.170.47

52072.34761000.720.430.735

62072.44971200.820.660.96

72072.55181401.0421.321.62

82072.55181601.2321.962.26

92072.65381801.4722.943.24

102072.85802001.7824.454.75

112072.96002202.1726.767.06

CALCULOS DE LAS PRDIDASPVACIO= (217)(0.9A)= 195.3 W.PACOPLADO= (215V)(1A)= 215 WPMEC=PACOPLADO PVACIO= 215W 195.3W = 19.7 W.Perdidas Magnticas= Wa= m Ra Ia2CURVA DE VACO

PRUEBA DE CORTOCIRCUITO

DIAGRAMA 3 CONEXIN EN CORTOCIRCUITOVmin = 12.86 VVmax = 11.47 VI excitacin (A)I Cortocircuito (A)

0.30.3

0.51

12

23

2.54

45

CURVA DE CORTOCIRCUITO

CONCLUSIONESAguilar Lpez Luis Andres La curva de saturacin de circuito abierto se obtiene cuando se conduce el GS a la velocidad nominal, en circuito abierto y la adquisicin de la tensin de la terminal del GS, la frecuencia y la corriente de campo. El ncleo agregado, la friccin y las prdidas de fricion con el aire se pueden medir como la potencia de entrada. La curva de saturacin de cortocircuito se obtiene cuando el GS es accionado a velocidad nominal pero cortocircuitando todas las fases y la corriente no debe de pasar de 5 A. La curva de saturacin de cortocircuito es una lnea ms recta, porque la maquina esta instaurado en el estado de equilibrio de cortocircuito.Camarena medina Cristhian Se llev al alternador a condiciones operativas, en primer lugar, colocando un ampermetro en la rueda polar para determinar la corriente de excitacin, y un Vltmetro. Se tomaron lecturas del alternador en operacin determinando la cantidad de prdidas al no tener ninguna carga el alternador se considera que son solo perdidas. Al desacoplar el alternador, determinamos la cantidad de prdidas de vaco.Morales Ibez Jess AlbertoPara esta prctica, se conectan ampermetros en cada fase y se cortocircuitan las 3 fases mandndolas a tierra. La mquina se lleva a la velocidad sincrnica, se vara la corriente de campo y se registra su valor, La variacin de esta corriente respecto de la corriente de campo representa la caracterstica de cortocircuito de la mquina. En cortocircuito el flujo presente en la mquina es bajo, por lo que no entra en saturacin. La corriente de armadura atrasa al voltaje Ef en casi 90. Por lo tanto la FMM de reaccin de armadura, Fa, se opone a la FMM de campo Ff , por lo que la FMM resultante es muy pequea, Por lo tanto, el circuito magntico permanece con bajo nivel de flujo. En las condiciones que se efecta la prueba.Ochoa Ramrez Benjamn GabinoEn esta prctica se determinaron las prdidas tanto mecnicas y magnticas y elctricas del alternador, tambin se desacoplo el alternador para obtener las perdidas y tambin se cortocircuitaron las fases para determinar la corriente de cortocircuito y se trazaron las curvas caractersticas en vaco y de cortocircuito.Prez Gil Jorge ArturoMediante el desarrollo de esta prctica fue posible trazar las curvas caractersticas de vaco y de corto circuito primero para la curva de vaco en con el alternador acoplado se tomaron las mediciones de la corriente de excitacin de la rueda polar y la tensin inducida, las cuales representan la potencia de salida .Posteriormente con el alternador desacoplado se tomaron las mismas mediciones de Iexc y Eo y que representan las perdidas en vaco. De esta forma fue posible conocer el valor de la potencia total.Para la curva de corto circuito mediante la medicin de la corriente de excitacin y la tensin inducida, de esta manera fue posible conocer la impedancia sncrona del alternador.