LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC ?· laboratorio de maquinas electricas – fiee - unac…

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    31-Aug-2018

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<ul><li><p>LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC </p><p>MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 1 </p></li><li><p>LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC </p><p>MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 2 </p><p> I.- INTRODUCCION Reciben el nombre de maquinas sincronas todos aquellos convertidores electrome-cnicos rotativos capaces de transformar energa elctrica en mecnica. Los motores sncronos son usados como servo-controladores en aplicaciones como equipos perifricos de computadoras, robticos y como controladores de velocidad ajustables en una variedad de aplicaciones como: bombas de carga, grandes abanicos y compresores. Estos motores son a menudo referidos como motores "DC sin brocha" o motores con-mutados electrnicamente. </p><p> II.- OBJETIVOS DEL LABORATORIO </p><p>Los objetivos del presente trabajo son: </p><p> Hacer conocer la constitucin electromecnica de los GS. </p><p> Familiarizarse con la simbologa y conexionado de los GS de nuestro laboratorio en los ensayos segn las normas IEC y NEMA. </p><p> Conexin y puesta en servicio del GS. </p><p> Inversin de giro. </p><p> Determinar sus prdidas, eficiencia en funcin de la corriente de campo y armadura. </p><p> A partir de los ensayos realizados obtener el modelo de la mquina. </p><p> Registro de los valores caractersticos y curvas caractersticas de funcionamiento bajo carga de los GS. </p><p> Evaluacin de las mediciones realizadas y registradas. </p><p> Presentacin del protocolo de pruebas segn normas IEC, NEMA y IEEE. </p><p>III.- PRECAUCIONES Dado las circunstancias del laboratorio y teniendo en cuenta que los equipos son muy valiosos es que debemos tener muy en cuenta lo siguiente: </p><p>1. El alumno verificar el dimensionamiento de la instrumentacin a utilizarse, as mismo constatar que sus esquemas estn bien planteados. </p><p>2. Para evitar el deterioro y/o avera de los instrumentos y equipos, el alumno no debe accionarlos por ningn motivo, sin la aprobacin previa del profesor. </p><p>3. La escala de todos los instrumentos debe ser la mxima. 4. Al operar las cargas, comenzar con una carga mnima y aumentarlo en forma </p><p>gradual hasta llegar al mximo permisible. </p><p> IV.- EQUIPOS Y MAQUINAS ELECTRICAS A UTILIZAR </p><p> Fuente DC Voltmetro y Ampermetros AC y DC </p></li><li><p>LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC </p><p>MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 3 </p><p> Frecuencimetro y cables de conexin y accesorios. </p><p> Banco de cargas resistivas, inductivas y capacitivas. El presente laboratorio debe facilitar comprobar los conocimientos proporcionados en el curso de teora. Al concluir el presente laboratorio Ud habr aprendido el modo de funcionamiento, operacin y respuesta de las caractersticas de operacin en estado permanente. As mismo se demostrar las prcticas del control de tensin variando la corriente de excitacin y la velocidad del motor primo. </p><p>V.- ENSAYOS NORMALIZADOS (IEC 34 - 2) </p><p>1.- CONEXIN DEL GENERADOR SINCRONO </p><p>2.- MEDICION DE LA RESISTENCIA DEL ESTATOR N0RMALIZADO (IEEE 112/1978 item 4.1) </p><p>VER APENDICE ADJUNTO A LAS GUIAS VER GUIA DEL GENERADOR SINCRONO </p><p>3.- MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO N0RMALIZADO (IEEE 112/1978 item 4.1) e (IEEE 43 / 1991) </p><p>A</p><p>A</p><p>V</p><p>V SW1 SW2</p><p>R</p><p>S</p><p>T</p><p>+</p><p>_</p><p>ESTATOR</p><p>FASE R</p><p>FASE S</p><p>FASE T</p><p>U1 U2</p><p>V1 V2</p><p>W2W1</p><p>F1 F2</p><p>Anillos rozantes</p><p>Juego de escobillas</p><p>Wm</p><p>V</p><p>MOBIL</p><p>ROTOR</p><p>Q ( MVAR )</p><p>Q ( MVAR )</p><p>+</p><p>-</p><p>SISTEMA</p><p>MW</p><p>SISTEMA</p><p>SISTEMA</p><p>SISTEMA</p><p>MW</p><p>+-</p><p>MS GP</p><p>Q</p><p>P P</p><p>P</p><p>Q</p><p>Q</p><p>MS G</p><p>OPERACION NORMAL</p><p>DEL GENERADOR </p><p>SINCRONO</p><p>OPERACION ANORMAL</p><p>DEL GENERADOR </p><p>SINCRONO</p><p>OPERACION NORMAL</p><p>DEL MOTOR SINCRONO </p><p> COMPENSADOR </p><p>DINAMICO</p><p>OPERACION NORMAL </p><p>DEL MOTOR </p><p>SINCRONO PARA </p><p>CARGAS PESADAS </p><p>AQUI</p><p>MODELO ELECTRICO DE UN MOTOR DE ANILLOS ROZANTES CON LA EXISRTENCIA DE LA JAULA DE ARDILLA UBICADA SOBRE EL PAQUETE MAGNETICO ROTORICO</p><p>OPERACION DINAMICA EN ESTADO ESTACIONARIO DE LAS MAQUINAS SINCRONAS PUDIENDO SER:</p><p>II COMPENSADOR DINAMICO III MOTOR PARA CARGAS PESADAS</p></li><li><p>LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC </p><p>MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 4 </p><p>VER APENDICE ADJUNTO A LAS GUIAS 4.- PRUEBA EN VACIO (IEEE 112 /1978 ITEM 4.6) </p><p>Unicamente para controlar las prdidas en el ncleo y las prdidas rotacionales. Manteniendo el circuito de campo con una excita mnima. </p><p>5.- PRUEBA CON CARGA (IEEE 112 /1978 ITEM 4.2 ) Para la prueba con carga se tendr que definir el tipo de motor sncrono a utilizar </p><p>esto es: Motor para cargas pesadas.- Potencia activa de ingreso superior a lo escrito en </p><p>la placa de datos(prdidas + potencia til); mientras que la potencia reactiva </p><p>depende del nivel de excitacin del campo del motor sncrono pudiendo ser entre factor de potencia 1 05 Inductivo. </p><p> Compensador dinmico.- La Potencia activa de ingreso es nicamente la necesaria para mover a la mquina a sus RPM sincronos (escrito en la placa de datos); mien-tras que la potencia reactiva depende del nivel de excitacin del </p><p>campo del motor sncrono pudiendo ser entre factor de potencia 1.0 capacitivo. </p><p> EF = P til / P ingreso 6.- ENSAYO DE TEMPERATURA ( IEEE 112 /1978 ITEM 5.3 MET. 3 ) VER GUIA DEL GENERADOR SINCRONO </p><p>Consiste el registrar la temperatura y el tiempo y tener la curva Temp. Vs Tiempo. El tiempo mnimo es 04 horas cuando la temperatura comienza a </p><p>disminuir en 02 grados centgrados durante las dos horas siguientes. 7.- CLASIFICACION DE LOS GENERADORES SINCRONOS </p><p> Los motores sincronos presentan las siguientes caractersticas: El factor de potencia es elevado. </p><p> Trabaja a toda carga con f.P. = 1. </p><p>ENERGIA </p><p>ELECTRICA</p></li><li><p>LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC </p><p>MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 5 </p><p> La velocidad es constante a toda carga. </p><p> No admite variaciones bruscas de carga ya que pierde la velocidad del sincronismo. Deben ponerse en marcha con motores asncronos. </p><p> No se puede emplear motores sncronos cuando ha de arrancarse en carga. Gastos de instalacin mas elevados. </p><p> Los arranques de los motores sncronos </p><p> Para hacer la maniobra de conexin es preciso que se cumplan con exactitud estas </p><p>tres condiciones: Llevar el motor sncrono a la velocidad del sincronismo (con un motor auxiliar). Conectar el motor a la lnea en que la tensin de lnea o fuerza contra </p><p>electromotriz del motor se encuentren en oposicin. Cerrar el interruptor de alimentacin del motor una vez cumplida las anteriores </p><p>condiciones. </p><p> Cuando un generador tiene que alimentar una red de gran capacidad, sta le impone la frecuencia y la tensin. En el mismo instante en el que se acople a la red, </p><p>su frecuencia y su tensin deben coincidir con las de la red; la tensin debe coincidir no solo en lo que respecta a la magnitud, sino tambin en la fase. Esta condicin debe cumplirse en las tres ramas o fases. Implica la exigencia de que la sucesin </p><p>de las tensiones en las ramas o fases del arrollamiento de la maquina coincida con las de la red. </p><p>CURVAS V DE LOS MOTORES SINCRONOS </p><p>-0.5</p><p>0</p><p>0.5</p><p>1</p><p>1.5</p><p>2</p><p>2.5</p><p>0 50 100 150 200 250 300 350</p><p>CORRIENTE DE EXCITACION If ( p.u. )</p><p>CO</p><p>RR</p><p>IEN</p><p>TE</p><p>S </p><p>DE</p><p> CA</p><p>RG</p><p>A </p><p> ( </p><p>p.u</p><p>. )</p><p>I1</p><p>I2</p><p>I3</p><p>I.U.F.P.</p><p>F.P.UNITARIO</p><p>F.P.ADELANTO</p><p>F.P. ATRASO</p><p>400</p><p>300</p><p>200</p><p>100</p><p>0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100PORCENTAJE DE LA VELOCIDAD SINCRONA ( % )</p><p>TORQUE NOMINAL</p><p>ROTOR DEVANADO</p><p>CON CONTROL</p><p>DE RESISTENCIA</p><p>EXTERNA</p><p>ALTA RESISTENCIA</p><p>BAJA RESISTENCIA</p><p>ARRANQUE POR MOTOR PRIMO</p><p>TORQUE EN ( % ) </p><p>Carcateristicas del torque de arranque ( % ) vs velocidad ( % ) </p><p>Ws</p></li><li><p>LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC </p><p>MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 6 </p><p> Ventajas </p><p> El factor de potencia se puede variar como sea requerido. </p><p>ANILLOS </p><p>ROZANTES</p><p>T</p><p>S</p><p>R</p><p>CAMPO </p><p>DC</p><p>Radj.</p><p>SISTEMA DE CONTROL CON FUENTE DC ESTATICA </p><p>DE ESTADO SOLIDO PARA LOS MOTORES </p><p>SINCRONOS TRIFASICOS</p><p>RED </p><p>TRIFASICA </p><p>EXTERNA</p><p>CARGA</p><p>MECANICA</p><p>Supresor de </p><p>subidas VacFiltroRectificador</p><p>TRANSFORMADOR </p><p> - Y</p><p>ESTATOR DEL </p><p>MOTOR SINCRONO</p><p>Supresor de </p><p>subidas Vac</p><p>FUENTE DC </p><p>ROTOR + SISTEMA DE ARRANQUE ( MASA MOBIL ) ESTATOR ( MASA FIJA )</p><p>ANILLOS </p><p>ROZANTES</p><p>T</p><p>S</p><p>R</p><p>DEVANADO </p><p>TRIFASICO </p><p>AMORTIGUADOR</p><p>CAMPO </p><p>DC</p><p>Radj.</p><p>Banco externo </p><p>de resistencias</p><p>SISTEMA DE ARRANQUE CON DEVANADO AMORTIGUADOR </p><p>PARA MOTORES SINCRONOS TRIFASICOS</p><p>RED </p><p>TRIFASICA </p><p>EXTERNA</p><p>ESCOBILLAS</p></li><li><p>LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC </p><p>MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 7 </p><p>Puede dar velocidad constante en condiciones de vaco a condiciones de plena </p><p>carga carga parcial. La Potencia vara linealmente con la tensin. </p><p>Desventajas </p><p>No tiene aplicaciones donde la velocidad sea variable. </p><p>Requiere de excitacin de corriente continua, proveer en algunos casos de una fuente externa. </p><p>No puede arrancar bajo carga ya que su par de arranque es cero. Requiere de anillos colectores y escobillas Puede salir del sincronismo y parar cuando se sobrecarga. </p><p> 8.- PARAMETROS NOMINALES DE LOS GENERADORES SINCRONOS </p><p>Para poder seleccionar adecuadamente los alternadores es conveniente tener la siguiente informacin en forma clara, precisa y correcta: </p><p>a.- Potencia nominal KVA. b.- Factor de potencia cos. c.- Nmero de polos. d.- Frecuencia (Hz) e.- Temperatura ambiente C. f.- Altitud (msnm) </p><p>g.- Proteccin trmica. h.- Tensin de armadura (DC). i.- Tipo de excitacin. j.- Grado de proteccin de la mquina. k.- Tipo de aplicacin. l.- Caractersticas de la carga. </p><p>m.- Rango de ajuste de tensin. n.- Tipos de regulacin: V y F ctes. </p><p>9.- APLICACIONES INDUSTRIALES Su aplicacin es muy diversa siendo las ms importantes: </p><p> En Centrales Elctricas y en las Subestaciones en paralelo a las barras mejorando el factor de potencia. </p><p>Industrias que tienen un elevado nmero de motores de induccin trifsicos para mejorar el factor de potencia. Al final de algunas lneas de transmisin para controlar la tensin mediante el </p><p>procedimiento de variar la excitacin para optimizar el factor de potencia. Como elemento de accionamiento de grandes cargas: molinos de cemento, industria minera, molinos textiles, etc. </p><p>Operan en forma continua y velocidad constante tal como bombas centrifugas compresores de aire, grupos motor generador, etc. </p><p>10.- CUESTIONARIO 1.- Enumere y defina las caractersticas de funcionamiento nominales del MS. </p><p> Tome los datos de placa del motor primo y del M.S. utilizados en sus ensayos. 2.- De los ensayos de vaco graficar tomar datos de las prdidas rotacionales. </p><p> Haga una demostracin terica de sus resultados. </p></li><li><p>LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC </p><p>MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 8 </p><p>3.- Del ensayo con carga graficar las siguientes curvas. </p><p> V vs Ia, Pot vs Wm., EF vs Wm, EF vs Pot. , Pot. vs Ia. 4.- Del ensayo con carga graficar Icarga vs Iexcitacin. 5.- Como verificara si el sistema de escobillas est calibrado correctamente haqa un </p><p> esquema. En caso de no estar bien calibrado, este efecto, como afectara en el trabajo normal del GS? Explique detalladamente su respuesta. 6.- Recomendaciones y conclusiones. </p><p> PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA MOTORES SINCRONOS </p><p>DE ANILLOS ROZANTES </p><p> TABLA N 1.- RESISTENCIA DE AISLAMIENTO </p><p>DEVANADO TERMINALES Raisl. ( M ) OBSERVACIONES </p><p>ROTOR F1 vs MASA </p><p> ESTATOR </p><p>U1 - Masa </p><p>V1 - Masa </p><p>W1 - Masa </p><p> TABLA N 2.- RESISTENCIA OHMICA POR FASE </p><p>DEVANADO TERMINALES R fase Ohmios </p><p>Reactancia Ohmios </p><p>Inductancia Henry </p><p>Tamb. ( C ) </p><p>ROTOR F1 - F2 </p><p> ESTATOR </p><p>U1 - U2 </p><p>V1 - V2 </p><p>W1 - W2 </p><p>* * Utilizando un puente Wheatstone. Observaciones : * Utilizando una bateria, voltmetro y ampermetro. </p><p> TABLA N 3.- PRUEBA DE CORTO CIRCUITO </p><p>MOTOR DC GENERADOR SINCRONO TRIFASICO DE ANILLOS ROZANTES </p><p>V f ( VOLT ) </p><p>I f ( AMPER ) </p><p>I R (AMP ) </p><p>I F ( AMP ) </p><p>S ( VA ) </p><p>P VATIOS </p><p>Q ( VARS ) </p><p>COS OBSERVACIONES </p><p> TABLA N 4.- PRUEBA DE VACIO </p><p>MOTOR DC GENERADOR SINCRONO TRIFASICO DE ANILLOS ROZANTES </p><p>V a ( VOLT ) </p><p>I a ( AMP ) </p><p>V f ( VOLT ) </p><p>I f ( AMP ) </p><p>V RS ( VOLTIOS) </p><p>ICAMPO ( AMP) </p><p>VELOC. RPM </p><p>OBSERBACIONES </p></li><li><p>LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC </p><p>MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 9 </p><p> TABLA N 5.- PRUEBA CON CARGA </p><p>MOTOR DC MOTOR SINCRONO TRIFASICO DE ANILLOS ROZANTES </p><p>VDC VOL. </p><p>IDC AMP. </p><p>VRS VOLT. </p><p>IR AMP. </p><p>ICAMPO AMP. </p><p>PTOTAL VATIOS </p><p>QTOTAL VARS </p><p>S V - A </p><p>VELOC RPM </p><p>COS EF % </p><p>MOTOR SINCRONO DE </p><p>ANILLOS ROZANTES</p><p>GENERADOR TRIFASICO </p><p>DE ANILLOS ROZANTES</p><p>FRENO </p><p>MAGNETICO</p><p>TACO - GENERADOR DC TIPO 731 - 09</p><p>G</p><p>DC</p><p> -</p><p>A1</p><p>A2</p><p>PANEL DE CONEXIONES - LEYBOLT DIDACTIC GMBH</p><p> N S</p><p>D T</p><p>S P E E D T O R Q U E</p><p>M in u t -1</p><p>6</p><p>N - m</p><p>8</p><p>3</p><p>1 0</p><p>0</p><p>2</p><p>4</p><p>12</p><p>3</p><p>1</p><p>21</p><p>0</p><p>0</p><p>0 . 5</p><p>3 0 0 0 S T A R T</p><p>6 0 0 01 5 0 0</p><p>R A M P .</p><p>x 1 0 0 0</p><p>01 .</p><p>22 0</p><p>M A N . / E X T</p><p>3 1 0</p><p>N m</p><p>7 08 0</p><p>9 0</p><p>1 0 0M m a x . %</p><p>6 0</p><p>4 05 0</p><p>3 0</p><p>4 0</p><p>2</p><p>1 0 5 06 00</p><p>N m i n %</p><p>B R A K E</p><p>1 .</p><p>0</p><p>7</p><p>9</p><p>3</p><p>1</p><p>5</p><p>A U T O MR E S E T</p><p>O F F</p><p>M A N</p><p>O U T P U T</p><p>T E M P - A L A R ME X T E R N</p><p>T A C H O O U T P U T P E N - L I F T</p><p>1 1 0 V 1 1 0 V 1 1 0 V</p><p>B R A K E+</p><p>_</p><p>U N I D A D D E C O N T R O L T I P O 7 3 1 8 5</p><p>D O W N</p><p>MONTAJE DE MAQUINAS ELECTRICAS Y EQUIPOS DE MEDICION</p><p>GENERADOR - MOTOR TRIFASICO SINCRONO TIPO 732-36</p><p> U1 V1 W1</p><p> U2 V2 W2</p><p> -</p><p> W2 U2 V2</p><p> F1 F2</p><p>&gt; T</p><p>PANEL DE CONEXIONES - LEYBOLT DIDACTIC GMBH</p><p> U1 V1 W1</p><p> F1 F2</p><p>E E</p><p>PANEL DE CONEXIONES - LEYBOLT DIDACTIC</p><p>BANCO TRIFASICO DE RESISTENCIAS 731 - 69</p><p>BANCO REGULABLE TRIFASICODE RESISTENCIAS</p><p>R1</p><p>S2</p><p>T1</p><p>R2</p><p>S2</p><p>T2</p><p>-</p><p>+</p><p>SALIDA</p><p>LEYBOLT DIDACTIC380 Vcc.</p><p>FUENTE REGULADA DECORRIENTE CONTINUA</p><p>FIJA</p><p>+</p><p>-</p><p>REGULABLE</p><p>E E</p><p>GENERADOR - MOTOR TRIFASICO SINCRONO TIPO 732-36</p><p> U1 V1 W1</p><p> U2 V2 W2</p><p> -</p><p> W2 U2 V2</p><p> F1 F2</p><p>&gt; T</p><p>PANEL DE CONEXIONES - LEYBOLT DIDACTIC GMBH</p><p> U1 V1 W1</p><p> F1 F2</p></li><li><p>LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC </p><p>MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 10 </p></li></ul>