LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS FIEE - UNAC .laboratorio de maquinas electricas – fiee - unac

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    MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 1

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    MOTORES SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES - HUBER MURILLO M 2

    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.

    II.- OBJETIVOS DEL LABORATORIO

    Los objetivos del presente trabajo son:

    Hacer conocer la constitucin electromecnica de los GS.

    Familiarizarse con la simbologa y conexionado de los GS de nuestro laboratorio en los ensayos segn las normas IEC y NEMA.

    Conexin y puesta en servicio del GS.

    Inversin de giro.

    Determinar sus prdidas, eficiencia en funcin de la corriente de campo y armadura.

    A partir de los ensayos realizados obtener el modelo de la mquina.

    Registro de los valores caractersticos y curvas caractersticas de funcionamiento bajo carga de los GS.

    Evaluacin de las mediciones realizadas y registradas.

    Presentacin del protocolo de pruebas segn normas IEC, NEMA y IEEE.

    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:

    1. El alumno verificar el dimensionamiento de la instrumentacin a utilizarse, as mismo constatar que sus esquemas estn bien planteados.

    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.

    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

    gradual hasta llegar al mximo permisible.

    IV.- EQUIPOS Y MAQUINAS ELECTRICAS A UTILIZAR

    Fuente DC Voltmetro y Ampermetros AC y DC

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    Frecuencimetro y cables de conexin y accesorios.

    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.

    V.- ENSAYOS NORMALIZADOS (IEC 34 - 2)

    1.- CONEXIN DEL GENERADOR SINCRONO

    2.- MEDICION DE LA RESISTENCIA DEL ESTATOR N0RMALIZADO (IEEE 112/1978 item 4.1)

    VER APENDICE ADJUNTO A LAS GUIAS VER GUIA DEL GENERADOR SINCRONO

    3.- MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO N0RMALIZADO (IEEE 112/1978 item 4.1) e (IEEE 43 / 1991)

    A

    A

    V

    V SW1 SW2

    R

    S

    T

    +

    _

    ESTATOR

    FASE R

    FASE S

    FASE T

    U1 U2

    V1 V2

    W2W1

    F1 F2

    Anillos rozantes

    Juego de escobillas

    Wm

    V

    MOBIL

    ROTOR

    Q ( MVAR )

    Q ( MVAR )

    +

    -

    SISTEMA

    MW

    SISTEMA

    SISTEMA

    SISTEMA

    MW

    +-

    MS GP

    Q

    P P

    P

    Q

    Q

    MS G

    OPERACION NORMAL

    DEL GENERADOR

    SINCRONO

    OPERACION ANORMAL

    DEL GENERADOR

    SINCRONO

    OPERACION NORMAL

    DEL MOTOR SINCRONO

    COMPENSADOR

    DINAMICO

    OPERACION NORMAL

    DEL MOTOR

    SINCRONO PARA

    CARGAS PESADAS

    AQUI

    MODELO ELECTRICO DE UN MOTOR DE ANILLOS ROZANTES CON LA EXISRTENCIA DE LA JAULA DE ARDILLA UBICADA SOBRE EL PAQUETE MAGNETICO ROTORICO

    OPERACION DINAMICA EN ESTADO ESTACIONARIO DE LAS MAQUINAS SINCRONAS PUDIENDO SER:

    II COMPENSADOR DINAMICO III MOTOR PARA CARGAS PESADAS

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    VER APENDICE ADJUNTO A LAS GUIAS 4.- PRUEBA EN VACIO (IEEE 112 /1978 ITEM 4.6)

    Unicamente para controlar las prdidas en el ncleo y las prdidas rotacionales. Manteniendo el circuito de campo con una excita mnima.

    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

    esto es: Motor para cargas pesadas.- Potencia activa de ingreso superior a lo escrito en

    la placa de datos(prdidas + potencia til); mientras que la potencia reactiva

    depende del nivel de excitacin del campo del motor sncrono pudiendo ser entre factor de potencia 1 05 Inductivo.

    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

    campo del motor sncrono pudiendo ser entre factor de potencia 1.0 capacitivo.

    EF = P til / P ingreso 6.- ENSAYO DE TEMPERATURA ( IEEE 112 /1978 ITEM 5.3 MET. 3 ) VER GUIA DEL GENERADOR SINCRONO

    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

    disminuir en 02 grados centgrados durante las dos horas siguientes. 7.- CLASIFICACION DE LOS GENERADORES SINCRONOS

    Los motores sincronos presentan las siguientes caractersticas: El factor de potencia es elevado.

    Trabaja a toda carga con f.P. = 1.

    ENERGIA

    ELECTRICA

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    La velocidad es constante a toda carga.

    No admite variaciones bruscas de carga ya que pierde la velocidad del sincronismo. Deben ponerse en marcha con motores asncronos.

    No se puede emplear motores sncronos cuando ha de arrancarse en carga. Gastos de instalacin mas elevados.

    Los arranques de los motores sncronos

    Para hacer la maniobra de conexin es preciso que se cumplan con exactitud estas

    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

    electromotriz del motor se encuentren en oposicin. Cerrar el interruptor de alimentacin del motor una vez cumplida las anteriores

    condiciones.

    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,

    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

    de las tensiones en las ramas o fases del arrollamiento de la maquina coincida con las de la red.

    CURVAS V DE LOS MOTORES SINCRONOS

    -0.5

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    0 50 100 150 200 250 300 350

    CORRIENTE DE EXCITACION If ( p.u. )

    CO

    RR

    IEN

    TE

    S

    DE

    CA

    RG

    A

    (

    p.u

    . )

    I1

    I2

    I3

    I.U.F.P.

    F.P.UNITARIO

    F.P.ADELANTO

    F.P. ATRASO

    400

    300

    200

    100

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100PORCENTAJE DE LA VELOCIDAD SINCRONA ( % )

    TORQUE NOMINAL

    ROTOR DEVANADO

    CON CONTROL

    DE RESISTENCIA

    EXTERNA

    ALTA RESISTENCIA

    BAJA RESISTENCIA

    ARRANQUE POR MOTOR PRIMO

    TORQUE EN ( % )

    Carcateristicas del torque de arranque ( % ) vs velocidad ( % )

    Ws

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    Ventajas

    El factor de potencia se puede variar como sea requerido.

    ANILLOS

    ROZANTES

    T

    S

    R

    CAMPO

    DC

    Radj.

    SISTEMA DE CONTROL CON FUENTE DC ESTATICA

    DE ESTADO SOLIDO PARA LOS MOTORES

    SINCRONOS TRIFASICOS

    RED

    TRIFASICA

    EXTERNA

    CARGA

    MECANICA

    Supresor de

    subidas VacFiltroRectificador

    TRANSFORMADOR

    - Y

    ESTATOR DEL

    MOTOR SINCRONO

    Supresor de

    subidas Vac

    FUENTE DC

    ROTOR + SISTEMA DE ARRANQUE ( MASA MOBIL ) ESTATOR ( MASA FIJA )

    ANILLOS

    ROZANTES

    T

    S

    R

    DEVANADO

    TRIFASICO

    AMORTIGUADOR

    CAMPO

    DC

    Radj.

    Banco externo

    de resistencias

    SISTEMA DE ARRANQUE CON DEVANADO AMORTIGUADOR

    PARA MOTORES SINCRONOS TRIFASICOS

    RED

    TRIFASICA

    EXTERNA

    ESCOBILLAS

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    Puede dar velocidad constante en c