EL GENERADOR SNCRONOPROBLEMA: Cmo determinar los parmetros del circuito equivalente del generador sincrnico?INFORMACIN TERICA Y FORMULACIN DE HIPTESIS El Generador Sncrono, o tambin llamado Alternador, es un tipo de mquina elctrica rotativa capaz de transformar energamecnica(en forma de rotacin) enenerga elctrica. Son los encargados de generar la mayor parte de la energa elctrica consumida en lared, y su respuestadinmicaresulta determinante para la estabilidad delsistemadespus de una perturbacin. Por ello, para simular la respuesta dinmica de un sistema elctrico es imprescindible modelar adecuadamente los generadores sncronos. Es capaz de convertir energamecnicaen elctrica cuando opera como generador y energa elctrica en mecnica cuando operada comomotor. Los GS funcionan bajo el principio de que en un conductor sometido a uncampo magnticovariable crea una tensin elctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y suvalordel flujo que lo atraviesa. La razn por la que se llama generador sncrono es laigualdadentre la frecuencia elctrica como la frecuencia angular es decir el generador girara a lavelocidaddel campo magntico a esta igualdad de frecuencias se le denomina sincronismo. Esta mquina funciona alimentando al rotor o circuito de campo por medio de una batera es decir por este devanado fluir CC. mientras q en el estator o circuito de armadura la corriente es alterna CA. Cuando un generador sncrono est sometido a carga, la tensin inducida sufre cambios por lo que se deber utilizar equipos auxiliares que garanticen una ptima operacin del mismo.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:El principio de funcionamiento de un G.S se basa en laleyde Faraday. Para crear tensin inducida en el circuito de armadura (estator), debemos crear un campo magntico en el rotor o circuito de campo, esto lo lograremos alimentado el rotor con una batera, este campo magntico inducir una tensin en el devanado de armadura por lo que tendremos unacorriente alternafluyendo a travs de el.Al operar como generador, laes suministrada a la mquina por la aplicacin de untorquey por la rotacin del eje de la misma, una fuente de energa mecnica puede ser, por ejemplo, unaturbina hidrulica, agaso avapor. Una vez estando el generador conectado a la red elctrica, su rotacin es dictada por la frecuencia de la red, pues lafrecuenciade latensin trifsicadepende directamente de la velocidad de la mquina.Para que la mquina sncrona sea capaz de efectivamente convertir energa mecnica aplicada a su eje, es necesario que elenrollamientodecampolocalizado en elrotorde la mquina sea alimentado por una fuente de tensincontinuade forma que al girar elcampo magnticogenerado por los polos del rotor tengan unmovimientorelativo a losconductoresde los enrollamientos del estator.Debido a ese movimiento relativo entre elcampo magnticode los polos del rotor, la intensidad del campo magntico que atraviesa los enrollamientos del estator ir a variar eltiempo, y as tendremos por laley de Faradayunainduccinde tensiones en las terminales de los enrollamientos del estator.Debido adistribuciny disposicin espacial del conjunto de enrollamientos del estator, las tensiones inducidas en sus terminales sernalternassenoidales trifsicas.Lacorriente elctricautilizada para alimentar el campo es denominada corriente de excitacin. Cuando el generador est funcionando aisladamente de un sistema elctrico (o sea, est en una isla depotencia), la excitacin del campo ir a controlar la tensin elctrica generada. Cuando el generador est conectado a un sistema elctrico que posee diversos generadores interligados, la excitacin del campo ir a controlar la potencia reactiva generada. PARTES DE UN GENERADOR SINCRONODe manera fundamental, el alternador est compuesto por las siguientes partes:a) Rotor o Campo del Generador Sncrono:Es la parte de la mquina que realiza elmovimientorotatorio, constituido de un materialenvuelto en un enrollamiento llamado de "enrollamientodecampo", que tiene comofuncinproducir uncampo magnticoconstante as como en el caso delgenerador de corriente continuapara interactuar con elcampoproducido por el enrollamiento del estator.Latensinaplicada en ese enrollamiento escontinuay la intensidad de lacorrientesoportada por ese enrollamiento es mucho ms pequeo que el enrollamiento del estator, adems de eso el rotor puede contener dos o msenrollamientos, siempre en nmeropary todos conectados enseriesiendo que cada enrollamiento ser responsable por laproduccinde uno de lospolosdelelectroimn.

Fig. 1: Rotor del Alternador

b) Estator o Armadura:Parte fija de la mquina, montada envuelta delrotorde forma que el mismo pueda girar en su interior, tambin constituido de un materialferromagnticoenvuelto en un conjunto deenrollamientosdistribuidos al largo de su circunferencia. Los enrollamientos del estator son alimentados por unsistemadetensiones alternadas trifsicas.Por el estator circula toda la energa elctrica generada, siendo que tanto la tensin en cuanto acorriente elctricaque circulan son bastante elevadas en relacin al campo, que tiene como funcin slo producir uncampo magnticopara "excitar" la mquina de forma que fuera posible lainduccinde tensiones en las terminales de los enrollamientos del estator.La mquina sncrona est compuesta bsicamente de una parte activa fija que se conoce como inducido o ESTATOR y de una parte giratoria coaxial que se conoce como inductor o ROTOR. El espacio comprendido entre el rotor y el estator, es conocido como entrehierro.Esta mquina tiene la particularidad depoderoperar ya sea como generador o comomotor.Su operacin como alternador se realiza cuando se aplica un voltaje de c-c en el campo de excitacin del rotor y a su vez ste es movido o desplazado por una fuente externa, que da lugar a tener uncampo magnticogiratorio que atraviesa o corta los conductores del estator, inducindose con esto un voltaje entre terminales del generador.

Fig. 2: Armadura del Alternadorc) Regulador de Tensin (Avr):El regulador automtico de voltaje, proporciona una extincin al rotor, el rotor debe tener un campo magntico constante en cuanto a ladireccinde sus lneas magnticas (no en cuanto a intensidad del campo) y este se logra excitndolo con corriente directa (alterna rectificada) lacorriente alternagenerada por el generador, debe ser de una frecuencia constante 60hz; y para eso el rotor siempre gira a la mismavelocidadindependientemente de que carga est produciendo (se mide en mega watts) no en voltaje, como los requerimientos de carga (consumode la energa producida) sonvariables, la generacin de mega watts es variable a frecuencia y voltaje constante, si no tienes un regulador automtico de voltaje (llamado AVR en ingls) esto no se puede lograr.d) Regulador de Velocidad (Ras):No hemos de confundir estos dispositivos con los reguladores de tensin de los alternadores, pues si bien actan al unsono sobre elgrupo, como elementos reguladores que son, susfunciones, aunque relacionadas, estn perfectamente delimitadas.Segn lo manifestado hasta el momento, deducimos que todo regulador de velocidad es el mecanismo, de distinta ndole, destinado a conseguir, en cualquier circunstancia, elequilibriode los trabajos motor y resistente presentes en una turbina, manteniendo, sensiblemente constante, la velocidad de sincronismo del grupo ante todas las cargas solicitadas, protegindole, adems, contra velocidades excesivas que pudieran surgir.Como dato significativo diremos que si dispusisemos de un motor Disel sobre el cual no actuase ningn regulador de velocidad, se fragmentara en pedazos, en el instante que quedase bruscamente sin carga.Es elevado el nmero de las distintasmarcasy tipos de reguladores automticos instalados en las centrales hidrulicas, por destacadas casas constructoras, especializadas en la fabricacin y montaje de los mismos.Estimamos que hacer un estudio detallado de cada uno de ellos sera una labor ardua por nuestra parte, y tediosa para el lector, al tener que seguir untextocon exhaustivas explicaciones descriptivas de los distintos elementos, componentes y los interminables, e inevitables, prrafos sobre el modo de operar de los mismos.Por ello recomendamos a las personas interesadas en el tema que una vez estudiado lo que aqu se expone, se informen y documenten en la central correspondiente, sobre el tipo de regulador que se encuentra instalado en la misma, y realicen el estudio oportuno siguiendo los planos descriptivos y lasnormasal respecto.Tengamos presente que determinadasindustrias, para el funcionamiento de sus complicadas instalaciones, requieren un suministro deenerga elctricacon unosvaloresmuy exactos de la frecuencia y de la tensin. Por lo tanto, los reguladores deben de responder a unas exigencias de sensibilidad, estabilidad yseguridadmuy precisas.

CIRCUITO EQUIVALENTE MONOFASICO DE UN GENERADOR SINCRONOEl circuito monofsico equivalente de un Generador Sncrono viene representado en la siguiente figura:

Fig. 3: Circ. Equivalente Monofsico del GSDe este circuito, solo nos centraremos en el circuito de armadura, en la cual se tienen tres cantidades que son fundamentales en elcomportamientodel GS, las cuales son:

Para determinar estos valores se realizan principalmente trespruebas, la pruebaresistenciade armadura, la prueba de vaco y la prueba de cortocircuito.a) Prueba de Resistencia de Armadura:Esta prueba consiste en hacer uso de una fuente de corriente continua en cada fase de la armadura, aplicando elmtododel Voltio-Amperimtrico, como semuestraen la figura:

Fig. 4: Conexin de la Prueba de Resistencia de ArmaduraDe cuyas mediciones se obtiene que: para conexin Y. para conexin (.Cabe mencionar que si la prueba se realiza con corriente continua, elvalorde la resistencia obtenida debe ser ajustada, en primer lugar portemperatura(a temperatura detrabajo), y posteriormente por efecto skin, para finalmente obtener el valor de la resistencia n corriente alterna.b) Prueba de Vaco:Esta prueba consiste, como dice su nombre, 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 dey ya que la corriente que circula por la armadura siempre ser cerodebido que se encuentra en vaco, se obtendr queGracias a sta prueba, conlos valoresobtenidos, se puede formar "La curva de Caractersticas de Vaco"que permite encontrar la tensin interna generada por una corriente de campo dada.

Fig. 5: Curva de las Caractersticas de VacoSe debe notar que en un principio, la curva es prcticamente una recta, esto es debido a que al inicio lafuerzamagnetomotriz se ejerce en el entrehierro, y el incremento de la corriente de campo es casi lineal.c) Prueba de Cortocircuito:Finalmente se tiene la prueba de cortocircuito, el cual 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, obtenindose la siguiente grfica.

Fig. 6: Curva de Caractersticas de CortocircuitoSe observa que al contrario de la curva en vaco, en esta prueba se obtiene una recta, esto es debido a que los campos magnticos que se generan al conectar la armadura en cortocircuito, prcticamente se anulan, produciendo un campo neto pequeo como se muestra en eldiagramafasorial siguiente; provocando que la mquina no se sature, obteniendo as la recta de la grfica:

Fig. 7: Diagrama Fasorial de CamposPosteriormente, con losdatosde las dosgrficasobtenidas, para un valor de corriente de campo dada, se tiene que:

Entonces, haciendo uso del valor de la resistencia:; ya que generalmentese puede asumir quePor ltimo, hay que tener en cuenta que estasecuacionesson aplicables hasta el punto de saturacin de la curva d vaco, ya que despus, los valores obtenidos en las ecuaciones son aproximados.d) Otras Pruebas:Como complemento, es dable decir que a los GS se les debe someter a otras pruebas, entre las cuales tenemos: Prueba de Aislamiento:Mide el aislamiento entre las bobinas y, entre las bobinas y la carcasa. Prueba de Calentamiento:Mide la temperatura de trabajo del generador a plena carga. Pruebas bajo Carga Resistiva, Inductiva, Capacitiva y Mixta5. CARACTERISTICAS DE LOS GENERADORES SINCRONOS BAJO CARGALa diferencia de funcionamiento en vaco al de carga es que existe una composicin de flujos, debido a las corrientes que circulan en el inducido, stas alteran el valor y forma de la tensin inducida.Un incremento de carga es un incremento en lapotenciareal o la reactiva suministrada por el generador. Tal incremento de carga aumenta la corriente tomada del generador. Si no cambiamos la resistencia de campo, la corriente de campo se mantiene constante, y por tanto, el flujo(tambin es constante.Adems, si el motor primario mantuviera su velocidad(constante, la magnitud del voltaje interno generadotambin sera constante.

Fig. 8: Esquema del GS bajo cargaSupongamos un generador sncrono reducido a su mnima expresin: monofsico, bipolar, una espira, y en los siguientes estados de carga:a) Carga inductiva puraEn este caso los flujos aparecen en sentido contrario. Produciendo un efecto desmagnetizante, es decir que los flujos se restan; y adems produciendo que los polos inducidos de igual nombre estn enfrentados.

Fig. 9: Esquema del GS y resta de flujossupongamos que colocamos una carga con una f.d.p. en atraso y le adicionamos otra con el mismo f.d.p.; podemos observar que el valor deaumenta pero mantiene el mismo ngulo de desfase con respecto aentonces tenemos un incremento en el valor deque como ya dijimos antes, debe conservar el mismo ngulo de desfase con respecto ay ya que el valor dees constante, entonces se produce una disminucin en el valor detal como se muestra en el siguiente diagrama fasorial.

Fig. 10: Diagrama Fasorial del GS con Carga Inductivab) Carga resistivaEl flujo producido por los polos del rotory el producido por las corrientes del inducidoestn desfasados. Generando as una distorsin del campo resultante.

Fig 11: Esquema del GS y desfasaje de flujosSi tuviramos un generador sncrono con una carga resistiva, le aplicamos otra con el mismo f.d.p. (f.d.p.=1), y teniendo en cuenta las mismas restricciones que en el caso anterior, podemos observar en el diagrama fasorial que el valor dedecrece ligeramente.

Fig. 12: Diagrama fasorial del GS con Carga Resistivac) Carga capacitiva puraEn este caso los flujos tienen igual sentido. Dando como consecuencia un efecto magnetizante, es decir que los flujos se van a sumar; y los polos inducidos contrarios enfrentados.

Fig 13: Esquema del GS y suma de flujosDel mismo modo que en los casos anteriores, si colocamos una carga con f.d.p. en adelanto, y le agregamos otra con el mismo f.d.p. notamos que el valor dese incrementa realmente, es decir se produce un aumento de la tensin en sus terminales, tal como vemos en el diagrama fasorial.

Fig.14: Diagrama Fasorial del GS con Carga Capacitivad) Carga R-LEn este caso los flujos estn desfasados un ngulo que depende de la carga del generador; en consecuencia se produce un efecto desmagnetizante, la suma vectorial de los flujos es menor; y los polos de igual nombre enfrentados, se rechazan apareciendo un momento resistente.

Fig 15: Esquema del GS y suma vectorial de flujos6. REGULACION DE TENSION DE UN GENERADOR SINCRONOUna manera conveniente de comparar el comportamiento de los voltajes de los generadores sncronos es mediante su regulacin de voltaje, que viene definida por la ecuacin:

Dondees el voltaje del generado en vaco yes el voltaje a plena carga del generador. Un generador sncrono que opera con factor de potencia en atraso tiene una regulacin de tensin positiva muy grande; si opera con f.d.p. unitario, tiene una regulacin positiva muy pequea, y si opera a f.d.p. en adelanto tiene, regulacin de voltaje negativo.7. OPERACIN EN PARALELO:En la actualidad es raro encontrar la existencia de un alternador nico que de manera aislada alimente su propia carga. Esto slo se lo puede encontrar en aplicaciones tales como los generadores de emergencia.Con objeto de aumentar el rendimiento y fiabilidad del sistema, las diferentes centrales estn conectadas entre s en paralelo, por medio de lneas detransporteydistribucin. Laredas constituida representa un generador gigantesco en el que prcticamente la tensin y la frecuencia se mantienen constantes.Esto se debe a que sobre esta gran red, laintroduccinde un nuevo generador no altera los parmetros bsicos anteriores, por representar una potencia muy reducida frente al conjunto total.a) Resumen de Reglas para poner en paralelo a los GS:Tener varios generadores incrementa la confiabilidad del sistema de potencia, debido a que la falla de cualquiera de ellos no causa la perdida tola de potencia en la cargaTener varios generadores que operan en paralelo permite la remocin de uno o ms de ellos para cortes de potencia y mantenimientos preventivosSe utiliza un solo generador y este opera cerca de plena carga, entonces ser relativamente ineficiente. Con varias maquinas ms pequeas trabajando en paralelo, es posible operara solo una fraccin de ellas. Las que estn operando lo hacen casi a plena carga y por lo tanto de manera ms eficiente.La figura 16 muestra un generador sncrono G1 que suministrar potencia a una carga con otro generador G2 a punto de conectarse en paralelo con G1 por medio del cierre del interruptor S1.Si el interruptor se cierra de manera arbitraria en cualquier momento, es posible que los generadores se daen severamente y que la carga pierda potencia. Si los voltajes no son exactamente iguales en cada uno de los generadores que se conectan juntos, habr un flujo de corriente muy grande cuando se cierre el interruptor. Para evitar este problema, cada una de las tres fases debe tener exactamente la misma magnitud de voltaje y ngulo de fase que el conductor al que se conectara. En otras palabras, el voltaje de fase a debe ser exactamente igual al voltaje en la fase a" y as en forma sucesiva para las fases b-b` y c-c`. Para lograr esto se deben cumplir las siguientes condiciones de puesta en paralelo: Deben de ser iguales los voltajes de lnea rms. Los dos generadores deben tener la misma secuencia de fase. Los ngulos de fase de los dos fases deben de ser iguales. La frecuencia del generador nuevo, llamado generador en aproximacin, debe ser un poco mayor que la frecuencia delsistemaen operacin.

Fig. 16: Generador que se conecta en paralelo con un sistema de potencia en operacinEstas condiciones de puesta en paralelo requieren ciertas explicaciones. La condicin 1 es obvia: para de dosgruposde voltajes sean idnticos, deben tener la misma magnitud de voltaje rms.Los voltajes en las fases a y a" sern completamente idnticos en todo momento si ambas magnitudes y sus ngulos son iguales, lo que explica la condicin.

Fig. 17: Esquema de secuencia de fases.La condicin 2 asegura que la secuencia en la que el voltaje de fase llegue a su pico en los dos generadores sea la misma. Si la secuencia de fase es diferente en la figura 2a entonces aun cuando un par de voltajes (los de fase a) estn en fase, los otros dos pares de voltajes estarn desfasados por 120. Si se conectan los generadores de esta manera, no habr problema con la fase a, pero fluir enormes corrientes en las fases b y c, lo que daara ambas maquinas.b)Procedimientogeneral para conectar generador en paralelo: Primero:utilizando voltmetros se debe ajustar la corriente de campo del generador en aproximacin hasta que su voltaje en los terminales sea igual al voltaje en lnea del sistema en operacin. Segundo,la secuencia de fase del generador en aproximacin se debe comparar con la secuencia de fase del sistema en operacin.Existen muchas forma de comprobar esto una de ellas es conectar alternativamente un pequeo motor de induccin a los terminales de cada uno de los dos generadores. Si el motor gira en la misma direccin en ambas ocasiones, entonces, entonces la secuencia de fase es la misma en ambos generadores. Si el motor gira en direcciones opuestas, entonces las secuencias de fase son diferentes y se deben invertir dos de los conductores del generador en aproximacin.Otra manera simple es el mtodo de las tres lmparas incandescentes, la operacin comienza arrancando la maquina por medio del motor primario (turbina, diesel, etc.) teniendo en cuenta que deben prender y apagar al mismotiempolas tres lmparas esto indica que existe la misma secuencia de fase, si prenden y apagan muy rpido esto es debido a que tiene diferentes frecuencias esto se arregla subiendo la velocidad del primario motor, esto se hace aumentando el flujo con el restato de campo, si prenden y apagan en desorden esto indica que no tienen la misma frecuencia de fases esto se hace intercambiando la secuencia de fases del alternador hacia la red.

Fig. 18: Esquema de secuencia de fasesCURVAS DE CAPACIDAD DE UN GENERADOR SINCRONOLas curvas de capacidad son unas curvas de potencia que nos muestran loslmitesde calentamiento del rotor y del estator, asumiendo que la tensin en bornes se mantiene constante y quePara explicar cmo se que se obtienen estas curvas, tenemos el siguiente diagrama fasorial de un generador con FP en atraso y a tensin nominal.

Fig. 19: Diagrama FasorialEn primer lugar notese que se ha colocado unos ejes en el extremo deA continuacin multiplicamos estos valores por el factorcon la finalidad de cambiar laescalade los ejes a unidades de potencia, y de esta manera obtenemos un nuevo diagrama fasorial.

Fig. 20: Nuevo Diagrama FasorialEn este nuevo diagrama hay que notar que el origen del diagrama fasorial se encuentra en el puntoadems que la longitud correspondiente asobre el diagrama vine dado pory tambin que la proyeccin dees el valor deS.Por ltimo hay que sealar que la curva de capacidad, es undibujode P vs Q, en la cual el lmite del circuito de armadura viene dado por una circunferencia con centro en el origen y conradio"S"; y el lmite de campo es una circunferencia con centro enQ"y radio

Fig 21: Curvas de Capacidad del GS

HIPOTESIS

CONTRASTACIONDE HIPOTESISEQUIPO Generador sincrnico Fuente DC Ampermetro Restato Motor de induccin trifsica Tacmetro Voltmetro Osciloscopio

Restato

Tacmetro

DISEO EXPERIMENTAL

REALZACION DE EXPERIMENTO Y OBTENCION DE DATOS MEDICION DE RESISTENCIA DEL ESTATOR

Como este mtodo no es exacto, puesto que la resistencia de CA es ligeramente mayor que la resistencia de CC (como resultado del efecto superficial de frecuencias altas), para corregir se debe multiplicar el valor dado por el ohmmetro por el factor 1.5 Tabla 1 RA sin correccin () RA corregida ()

ENSAYO EN UN CIRCUITO ABIERTO

. Instalar el circuito de la fig. 5, desconectar todas las cargas de los terminales del generador, y poner la corriente de campo If . Poner a funcionar el generador en su velocidad nominal . Aumentar la corriente de campo If Paulatinamente y en cada paso medir el voltaje en los terminales del generador EA . Controlando con el tacmetro que la velocidad del generador se mantenga constante. Tabla2

ENSAYO EN CORTOCIRCUITO

Tabla 3

ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS 1- GRAFICA DE CIRCUITO ABIERTO Y CORTOCIRCUITO2- DETERMINACION DEDEL VALOR DE IMPEDANCIA SINCRONICA 3- DIBUJO DEL CIRCUITO EQUIVALENTE POR FASE DEL GENERADOR DE ENSAYO INDICANDO LOS VALORES DE TODOS SUS PARAMETROS EN CONDICUIONES NOMINALES 4- CALCULO DE LA TENSION EN LOS TERMINALES CUANDO ESTA CARGADO A LA CORRIENTE NOMINAL CON EL FACTOR DE POTENCIA UNIDAD, COMO CON EL FACTOR DE POTENCIA 0.8 EN ATRASO

CONCLUSIONES Un generador sncrono es un dispositivo que convierte potenciamecnicade unmotorprimario en potencia elctrica de ca con un voltaje y frecuencias especficos El termino sncrono se refiere al hecho de la frecuencia elctrica de la maquina esta confinada, o sincronizada con, la tasa mecnica de rotacin del eje. Los generadores sncronos se utilizan para producir la mayor parte de la potencia elctrica que se utiliza en todo el mundo. Lavelocidaddel eje depende de la frecuencia dealimentaciny el nmero de polos. Controlando la alimentacin del rotor, la mquina puede operar absorbiendo o inyectando reactivos a lared(reactor o condensador sncrono, respectivamente). Esto se podra usar para mejorar el factor de potencia delsistemaelctrico. La habilidad de un generador sncrono para producir potencia elctrica est limitada principalmente por el calentamiento dentro de la mquina.

TRANSFERENCIARadiador (Cambiador de calor aire agua).El calor generado por las prdidas del generador es removido, en la su mayor parte, a travs de los cambiadores de calor aire-agua. El generador tiene 6 cambiadores de calor aire-agua instalados en el dimetro externo de la carcasa, por donde pasa el aire de ventilacin en circuito cerrado. El circuito de enfriamiento es formado por la tubera principal de entrada y salida de agua, y por la tubera de distribucin de agua en los cambiadores de calor y coleta o retorno del agua por la tubera principal de salida de agua. El circuito de agua de enfriamiento es abierto, despus del pasaje por los cambiadores de calorel aguade enfriamiento es eliminada en el nivel Aguas Abajo. Los cambiadores de calor son montados en el dimetro externo de la carcasa del estator. Cada cambiador de calor est provisto de una vlvula para eliminacin de aire que pueda quedar dentro del cambiador.El cambiador de calor es compuesto, en lneas generales, de dos cmaras de agua acopladas al cuerpo formado por un conjunto de tubos con aletas de enfriamiento.

Prueba de Circuito Abierto y Cortocircuito de los Generadores SincrnicosEnviado porSergio Rafael Tirado Prez

1. Introduccin2. Caractersticas de la prueba de circuito abierto y cortocircuito3. Relacin de cortocircuito y circuito abierto4. Conclusin5. Bibliografa

IntroduccinLasmquinasde corriente continua y deinduccintienen un amplio rango de aplicaciones industriales tales como traccin, bombeo,controly otros. Sin embargo, la operacin delsistemaelctrico depotenciarequiere la conversin de grandes cantidades de energa primaria (petrleo,gas natural,agua, carbn, uranio), en energa y potencia elctrica. Laenerga elctricapuede ser transportada y convertida en otras formas de energa en forma limpia y econmica. La mquina sincrnica es hoy por hoy, la ms ampliamente utilizada para convertir grandes cantidades de energa elctrica ymecnica.Es por lo cual se realiza los estudios respectivos a laspruebasde circuito abierto y cortocircuito a los generadores sincrnicos, estn pruebas tambin son conocidas comoensayo, y sirven para determinar la tensin interna generada por una corriente de campo dada.La prueba en cortocircuito brindainformacinacerca de las potencialidades de corriente de un generador sncrono. Se lleva a cabo impulsando el generador a suvelocidadnominal, con las terminales del devanado de la armadura en cortocircuito.Por otra parte tambin se hace referencia grafica a losdiagramasycircuitosequivalentes de estas dos importantes pruebas que se le realizan a los generadores sincrnicos, como lo son la prueba de cortocircuito y de circuito abierto.PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR LA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO Y CORTOCIRCUITO DE LOS GENERADORES SINCRNICOS Prueba 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 elvalorde la corriente de campo, se obtienen diversosvaloresdey ya que la corriente que circula por la armadura siempre ser cerodebido que se encuentra en vaco, se obtendr queGracias a sta prueba, conlos valoresobtenidos, se puede formar "La curva de Caractersticas de Vaco"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 mquina desconectada de cualquier circuito externo.Elprocedimientode la prueba bsica es: Abra el circuito de los terminales del generador Llevar la mquina a la velocidad sncrona mediante un sistema mecnico externo Poco a poco aumentar la intensidad de campo y medir la tensin abierta en los bornesComo no hay corriente en la armadura, la tensin en los bornes de medida es la tensin inducida:

Si la mquina est conectada en estrella, la tensin de medida ser un voltaje lnea a lnea y la tensin inducida por fase se puede encontrar en:

Tcnicamente esta prueba se efecta impulsando el generador a su velocidad nominal altiempoque se deja abierto el devanado de la armadura. La corriente del campo se vara 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 una prueba de circuito abierto.La corriente del campo puede aumentarse hasta que el voltaje a circuito abierto sea el doble del valor especificado. De losdatosregistrados para el voltaje a circuito abierto es posible calcular el voltaje por fase (circuito abierto). Cuando se grafica el voltaje por fase (circuito abierto) comofuncinde la corriente de campo, se obtiene una grfica llamada caracterstica (curva) de saturacin a circuito abierto (CCA).La CCA sigue una relacin en lnea recta en tanto el 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 corto circuito se lleva a cabo 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 de ensayo bsico es como sigue: Establezca el campo actual a cero Un cortocircuito en los 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 corto circuito de la armadura alcanza el valor nominal de diseoLa prueba en cortocircuito brinda informacin acerca de las potencialidades de corriente de un generador sncrono. Se lleva a cabo impulsando el generador a su velocidad nominal, con las terminales del devanado de la armadura en cortocircuito.

Diagrama del circuito para ejecutar una prueba de cortocircuito.Tcnicamente esta prueba se efecta colocando un ampermetro 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 a corriente mxima de la armadura en cortocircuito, no debe 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 del 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 a travs de la impedancia sncrona.Caractersticas de la prueba de circuito abierto y cortocircuito Caractersticas de la Prueba de Circuito AbiertoEl primer dato se toma cuando la corriente de campoque corresponde al valor de la tensin residual. Posteriormente la corriente de campose va incrementando gradualmente y progresivamente con el restatoR,tomando lecturas de la corriente de campoy del votaje de almadurahasta llegar al 120% del voltaje nominal. Con esta informacin se construye la caracterstica de saturacin en vaco.Se observa en la curva caracterstica de vaco, la linealidad que se presenta para corrientes de campobajas, pero a medida que la corriente de campoempieza a aumentar se acerca a la zona de saturacin.Entre algunas ventajas que presenta este ensayo se encuentran: la facilidad en su implementacin, adems de ser una prueba que no ocasiona daos a la mquina. Caractersticas de la Prueba de Prueba de CortocircuitoAl encontrarse el generado sincronico girando a velocidad nominal con los terminales cortocircuitados, a medida que varia laresistenciade campoR, se toma en forma simultanea, las lecturas de las corrientes de armaduray de la corriente de campoNormalmente se toman datos para el 25%, 50% 75%, 100% y el 125% de la corriente nominal de armaduraLa prueba de circuito cortocirccuito puede realizarce facilmente, ya que para su implementacion no se necesitan equipos costosos ni de dificil consecusion.CIRCUITO EQUIVALENTE YDIAGRAMAFASORIAL DE LA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO Y CORTOCIRCUITO Prueba de Circuito Abierto

Circuto 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 CortocircuitoRelacin de cortocircuito y circuito abiertoCon la prueba de vaco y cortocircuito se pueden determinar las reactancias saturadas de eje directoy la reaccin no saturada de eje directoPara determinar las reactancias saturadas de eje directose utiliza la siguiente ecuacin:

Segn la ecuacin anterior, la reaccin no saturada de eje directose obtiene tomando el voltaje nominal de armadurade la curva caracterstica de circuito abierto para una corriente de campoy la corriente de armadurade la curva de caracterstica de cortocircuito, para esta misma corriente

Para determinar la reactancia saturada de eje directose parte de la caracterstica de saturacin de vaco y de la caracterstica en cortocircuito tal como semuestraen la siguiente ecuacin:

Segn la ecuacin anterior, la reactancia saturada de eje directose obtiene tomando el valor de corriente de campoque corresponde a la corriente nominal de armaduraen la curva de cortocircuito y la corriente de campoque corresponde al voltaje nominal de armadurade la curva de vaco.EJEMPLO DE LA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO Y CORTOCIRCUITO.(Circuito Equivalente y Diagrama Fasorial)Un generador sincrnico trifsico de 36KVA, 220/380V, 50Hz, 1000rpm, cuya resistencia de inducido vale 0,19 W y su IN=52,1A. Se ensaya en vaco y cortocircuito, obteniendo los siguientes resultados:01.01.52.02.53.03.54.05.8

4888126163196224245260280

815.123.531.540.047.555.063.0

a) Trazar aescalalas curvas de vaco y de cortocircuito.b) Calcular la impedancia sincrnica Zs y trazar la curva correspondiente.c) Calcular la relacin de cortocircuito saturada y no saturada.d) Calcular las impedancias y reactancias sincrnicas saturada y no saturada nominales.e) Calcular la regulacin para cosf = 0,8.

Nota: La escala de Zs es un dcimo de la de Icc.Ecuacin de Zs:

Relacin de Cortocircuito:

Impedancia y reactancia sincrnica

Nota: Ya que la resistencia provoca slo un 1 2% de las cadas de tensin, frente al 12 a 18% de cada de tensin que provoca la reactancia inductiva, es que se desprecia. De esta forma la impedancia sincrnica queda:

Regulacin para cosf = 0,8.

Los siguientes son valores obtenidos en sentido ascendente

La combinacin de ambas curvas nos determina el punto detrabajo. Que se visualiza en la interseccin de ambas curvas, como vemos en la grfica.

ConclusinLos generadores son accionados por turbinas, ruedas hidrulicas ymotoresdiesel u otros tipos de motores principales.Cuando se produce un cortocircuito en el sistema accionado por un generador, el generador sigue para producir tensin en los terminales del generador como la excitacin del campo se mantiene y el primermotoracciona el generador a velocidad normal.El voltaje generado produce un flujo de magnitud gran falla corriente desde el generador a la corriente de cortocircuito.El flujo de corriente de defecto est limitado solamente por la impedancia del generador y la impedancia del circuito entre el generador y el circuito corto.En el caso de un cortocircuito en los terminales del generador, la corriente de defecto est limitada por la impedancia del generador solamente.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 del terminal GS, la frecuencia y la corriente de campo.El ncleo agregado, la friccin y las prdidas de friccin con elairese pueden medir como la potencia de entrada para cadalecturade la tensin de circuito abierto nivel.A medida que la velocidad se mantiene constante, las prdidas de friccin con el aire y la friccin son constantes.Slo las prdidas en el ncleo aumentan aproximadamente con el voltaje al cuadrado.La curva de saturacin de cortocircuito se obtiene cuando el Generador Sincrnico es accionado a velocidad nominal con inducido en cortocircuito, mientras que la adquisicin del estator y el campo valores corrientes deben leerse en nominal 25%, 50%, 75% y 100%.Los datos en un 125% la corriente nominal debe ser dada por el fabricante, para evitar el sobrecalentamiento del estator.Los puntos de alta corriente se deben tomar primero para que latemperaturadurante la prueba se mantenga casi constante.La curva de saturacin de cortocircuito es una lnea ms recta, porque la mquina est insaturado enel estadodeequilibriode cortocircuito.

Leer ms:http://www.monografias.com/trabajos93/prueba-circuito-abierto-y-cortocircuito-generadores-sincronicos/prueba-circuito-abierto-y-cortocircuito-generadores-sincronicos.shtml#ixzz2j5zcFZMC