Protocolo de pruebas para máquinas rotativas de baja ...dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/1762/12/UPS-CT002331.pdf · 1 universidad politecnica salesiana facultad de ingenier

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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

FACULTAD DE INGENIERIAS

CARRERA DE INGENIERIA ELECTRICA

“PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA MAQUINASROTATIVAS DE BAJA POTENCIA FUNDAMENTADAS

EN NORMAS IEEE”

Tesis previa a la obtencion del

Tıtulo de Ingeniero Electrico.

Autor:

Paul Santiago Ochoa Gutierrez.

Director:

Ing. Flavio Quizhpi Palomeque.

2011 - 2012

Cuenca – Ecuador

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Todos los conceptos desarrollados, analisis realizados y las conclusiones vertidas en el siguientetrabajo, son de exclusiva responsabilidad de los autores

Cuenca, Febrero 07 del 2012.

PAUL S OCHOA G.

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Ingeniero FLAVIO QUIZHPI PALOMEQUE Director de Tesis.

CERTIFICA: Que la tesis con el tıtulo “PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA MAQUINASROTATIVAS DE BAJA POTENCIA FUNDAMENTADAS EN NORMAS IEEE”, ha sido desa-rrollada por el estudiante Paul Santiago Ochoa Gutierrez, ha sido revisada y asesorada de acuerdo alos requerimientos establecidos en la propuesta inicial y al cronograma definido, por lo que despuesde reunir los requisitos estipulados en los Documentos Generales e Instructivos de Graduacion dela Universidad, autorizo su presentacion para los fines legales consiguientes.

Cuenca 07 de febrero del 2012.

Ing. Flavio Quizhpi P.

4

DEDICATORIA:

Quisiera dedicar, no solo este trabajo, si no toda esta

experiencia universitaria y las nuevas experiencias por ve-

nir a mi familia. Mi papa Luis, mi mama Rosa y a mis

hermanas Marıa y Diana. Gracias por todas sus ensenan-

zas, paciencia y sobre todo por el esfuerzo realizado para

desarrollar este proyecto.

5

RECONOCIMIENTO:

Quisiera dar un importante reconocimiento a todos los

profesores de la universidad por su apoyo y anuencia a

la colaboracion en la realizacion de este proyecto, pero en

especial al profesor Ing. Flavio Quizhpi que sin su invalua-

ble ayuda, apoyo y colaboracion nada de esto hubiera sido

posible

“PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA MAQUINAS

ROTATIVAS DE BAJA POTENCIA FUNDAMENTADAS

EN NORMAS IEEE”

PAUL SANTIAGO OCHOA GUTIERREZ

26 de marzo de 2012

1

FORMULACION DEL PROBLEMA.

No existe normalizacion en el paıs para realizar ensayos en las

maquinas rotativas de baja potencia, fundamentadas en normas es-

tandarizadas que den como resultado parametros que permitan deter-

minar el estado funcional de las mismas. El reciente organismo OAE

(Organismo de Acreditacion Ecuatoriano) no tiene un certificado de

procesos para ensayos de las maquinas electricas.

En la actualidad las maquinas de induccion rotativas estan experi-

mentando un cambio revolucionario, con la alta demanda que se tiene

de nuevos servicios y con la necesidad de satisfacer a los usuarios, y

facilitar un protocolo de pruebas en busca de evaluar la infraestructura

existente, con el objeto de adecuarla a nuestras necesidades y deter-

minar el estado de las maquinas rotativas realizando pruebas para

determinar en tiempo real las curvas caracterısticas de arranque, par,

transitorios etc. O en su defecto los ensayos propios de laboratorio.

En el Austro no se ha realizado ningun tipo de analisis tecnico para

tratar de seguir con un solo lineamiento en la ejecucion de los ensayos,

la utilizacion de equipos y normas para valoracion de las pruebas son

introducidas por cada organismo de ensenanza o unidades destinadas

al mantenimiento.

Indice general

I INTRODUCCION 14

1. MAQUINAS ROTATIVAS DE INDUCCION. 161.1. MEDICIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.1.1. ELECTRICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.1.1.1. VALORES RMS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.1.1.2. SUMINISTRO DE ENERGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.1.1.3. SELECCION DE INSTRUMENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . 161.1.1.4. INSTRUMENTOS DE TRANSFORMACION . . . . . . . . . . . 171.1.1.5. VOLTAJE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.1.1.6. CORRIENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.1.1.7. POTENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.1.2. RESISTENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.1.2.1. RESISTENCIA DE REFERENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.1.2.2. AMBIENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.1.2.3. CORRECCION PARA ESPECIFICAR LA TEMPERATURA . . 18

1.1.3. MECANICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.1.3.1. POTENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.1.3.2. VELOCIDAD Y DESLIZAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.1.4. PROCEDIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.1.5. SEGURIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.2. TIPOS DE PRUEBAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.2.1. PERDIDAS EN EL ESTATOR I2R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.2.1.1. TEMPERATURA ESPECIFICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.2.2. PERDIDAS EN EL ROTOR I2R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.2.3. PERDIDA EN EL HIERRO, POR FRICCION Y EFECTOS DEL VIENTO

(PRUEBA SIN CARGA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.2.3.1. CORRIENTE SIN CARGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.2.3.2. PERDIDAS SIN CARGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.2.3.3. SEPARACION DE PERDIDA DEL HIERRO DE LAS PERDI-

DAS POR FRICCION Y EFECTO DEL VIENTO . . . . . . . . 211.2.3.4. FRICCION Y EFECTO DEL VIENTO . . . . . . . . . . . . . . . 211.2.3.5. PERDIDAS EN EL HIERRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1.2.4. PERDIDAS PRODUCIDAS EN LA CARGA . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.2.4.1. MEDIDA INDIRECTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.2.4.2. MEDIDA DIRECTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.2.4.3. METODO DIRECTO ALTERNO PARA LOS MOTORES DE RO-

TOR BOBINADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.2.4.4. PRESUNTAS PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA . . . 25

1.2.5. PERDIDAS EN LOS SOPORTES DE LAS ESCOBILLAS . . . . . . . . . 251.3. DETERMINACION DE LA EFICIENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.3.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.3.2. METODOS DE PRUEBA PARA LA EFICIENCIA. . . . . . . . . . . . . . 26

1.3.2.1. GUIA PARA ESCOGER EL METODO DE LA PRUEBA DE EFI-CIENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.3.3. PRUEBA DEL METODO A - ENTRADA Y SALIDA . . . . . . . . . . . . 27

2

INDICE GENERAL 3

1.3.3.1. PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA . . . . . . . . . . . . . . . 271.3.3.2. FORMA DEL CALCULO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.3.4. PRUEBA DEL METODO B - ENTRADA Y SALIDA CON SEPARACIONDE LA PERDIDAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.3.4.1. PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA . . . . . . . . . . . . . . . 271.3.4.2. FORMA DEL CALCULO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281.3.4.3. CORRECCION DE LA PERDIDA Y DE LA EFICIENCIA TO-

TALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291.3.4.4. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR / GENERADOR . . . . . . 29

1.3.5. PRUEBA DEL METODO C - MAQUINAS DUPLICADAS . . . . . . . . . 301.3.5.1. METODO DE PRUEBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301.3.5.2. PERDIDA POR PERDIDA EN LA CARGA (METODO INDI-

RECTO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301.3.5.3. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR / GENERADOR . . . . . . 31

1.3.6. PRUEBA DEL METODO E O E1- MEDIDA DE POTENCIA ELECTRICACON LA SEGREGACION DE LAS PERDIDAS . . . . . . . . . . . . . . . 311.3.6.1. METODO DE PRUEBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311.3.6.2. PERDIDAS DEL ESTATOR I2R . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321.3.6.3. PERDIDAS EN EL ROTOR I2R . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321.3.6.4. PERDIDAS EN EL HIERRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321.3.6.5. FRICCION Y EFECTOS DEL VIENTO . . . . . . . . . . . . . . 321.3.6.6. PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA (MEDICION DI-

RECTA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321.3.7. PRUEBA DEL METODO F O F1 - CIRCUITO EQUIVALENTE . . . . . 32

1.3.7.1. METODO DE PRUEBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321.3.7.2. FORMA DEL CALCULO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361.3.7.3. CALCULO DEL TORQUE MAXIMO . . . . . . . . . . . . . . . 36

1.3.8. PRUEBA EL METODO C/F, E/F, O E1/F1 - CIRCUITO EQUIVALENTECALIBRADO EN UN PUNTO DE CARGA . . . . . . . . . . . . . . . . . 361.3.8.1. PERDIDA POR PERDIDA EN LA CARGA (METODO INDI-

RECTO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371.3.9. FACTOR DE POTENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

1.3.9.1. OBTENIDO INDIRECTAMENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . 371.3.9.2. OBTENIDO DIRECTAMENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381.3.9.3. CALCULO DEL CIRCUITO EQUIVALENTE (F-F1) . . . . . . 38

1.4. OTRAS PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381.4.1. VOLTAJE DEL ROTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381.4.2. PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

1.4.2.1. CORRIENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381.4.2.2. PAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381.4.2.3. POTENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

1.4.3. PRUEBAS PARA LAS CURVAS DE VELOCIDAD-PAR Y VELOCIDAD-CORRIENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391.4.3.1. DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391.4.3.2. PROCEDIMIENTO DE LA CURVA DE VELOCIDAD-PAR . . . 39

1.4.4. CORRECCION DE LOS DATOS PARA EL FUNCIONAMIENTO DE VELOCIDAD-PAR, VELOCIDAD-CORRIENTE, Y PRUEBAS DE ROTOR BLOQUEA-DO EN EL VOLTAJE REDUCIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2. MAQUINAS ROTATIVAS SINCRONAS 432.1. PRUEBAS DIVERSAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

2.1.1. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432.1.2. PRUEBAS DIELECTRICAS Y PARCIALES DE DESCARGA . . . . . . . 43

2.1.2.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432.1.2.2. PREPARACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432.1.2.3. METODO 1. PRUEBA DE VOLTAJE ALTERNO A LA FRE-

CUENCIA DE LA ENERGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

INDICE GENERAL 4

2.1.2.4. METODO 2. PRUEBA DE VOLTAJE DIRECTO EN LAS BOBI-NAS DEL ESTATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.1.2.5. METODO 3. PRUEBAS DE BAJA FRECUENCIA EN LAS BO-BINAS DEL ESTATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.1.2.6. METODO 4. PRUEBA PARCIAL DE LA DESCARGA . . . . . 442.1.3. MEDIDAS DE LA RESISTENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.1.3.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.1.3.2. CORRECCION A LA TEMPERATURA ESPECIFICA . . . . . . 452.1.3.3. REFERENCIA DE LA RESISTENCIA DE CAMPO . . . . . . . 452.1.3.4. REFERENCIA DE LA RESISTENCIA DEL CAMPO DESDE

UNA PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO . . . . . . . . . . . . . 452.1.3.5. PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO PARA LA TEMPERATURA

DE LA RESISTENCIA DEL CAMPO . . . . . . . . . . . . . . . 462.1.3.6. EFECTO DE LA CAIDA DE TENSION EN LAS ESCOBILLAS 46

2.2. PRUEBAS DE CORTOCIRCUITO DE CAMPO GIRATORIO . . . . . . . . . . 462.2.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.2.1.1. METODO 1. CAIDA DE VOLTAJE DE CORRIENTE CONTINUA 472.2.1.2. METODO 2. CAIDA DE VOLTAJE EN CORRIENTE ALTERNA 472.2.1.3. METODO 3. RESISTENCIA POR CORRIENTE CONTINUA . 472.2.1.4. METODO 4. EXCITACION DE LA BOBINA PARA ROTORES

CILINDRICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472.2.1.5. METODO V. DETECCION DE LA FORMA DE ONDA DEL RO-

TOR PARA ROTORES CILINDRICOS . . . . . . . . . . . . . . 482.3. PRUEBA DE LA POLARIDAD PARA LOS POLOS DE CAMPO . . . . . . . . . 482.4. CORRIENTE DE EJE Y AISLAMIENTO DEL COJINETE . . . . . . . . . . . . 48

2.4.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482.4.2. METODO 1. A TRAVES DE LOS EXTREMO DEL EJES . . . . . . . . . 482.4.3. METODO 2. A TRAVES DE UNA PELICULA DE ACEITE DEL COJI-

NETE, COJINETES SIN AISLAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482.4.4. METODO 3. A TRAVES DEL AISLAMIENTO DEL COJINETE . . . . . 492.4.5. METODO 4. AISLAMIENTO DEL COJINETE . . . . . . . . . . . . . . . 492.4.6. METODO 5. AISLAMIENTO DEL COJINETE . . . . . . . . . . . . . . . 492.4.7. METODO 6. DOBLE AISLAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.5. SECUENCIA DE FASE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492.5.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492.5.2. METODO 1. INDICADORES DE LA SECUENCIA DE FASE . . . . . . . 502.5.3. METODO 2. INDICACION DEL DIFERENCIAL DE VOLTAJE . . . . . 502.5.4. METODO 3. DIRECCION DE ROTACION PARA MOTORES . . . . . . 51

2.6. FACTOR DE INFLUENCIA TELEFONICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512.6.1. FACTOR DE INFLUENCIA TELEFONICA . . . . . . . . . . . . . . . . . 512.6.2. FACTORES DE PONDERACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522.6.3. CONSIDERACIONES POTENCIALES DEL TRANSFORMADOR . . . . 52

2.7. BALANCE DEL FACTOR DE INFLUENCIA TELEFONICA . . . . . . . . . . . 522.7.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

2.7.1.1. METODO 1. VOLTAJE LINEA A LINEA . . . . . . . . . . . . . 522.7.1.2. METODO 2. VOLTAJE DE FASE . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

2.8. COMPONENTE RESIDUAL DEL FACTOR DE INFLUENCIA TELEFONICA . 532.8.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532.8.2. METODO 1. MAQUINAS QUE PUEDEN SER CONECTADAS EN DELTA 532.8.3. METODO 2. MAQUINAS QUE NO PUEDEN CONECTARSE EN DELTA 532.8.4. METODO 3. PRUEBA LINEA - NEUTRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

2.9. FACTOR DE INFLUENCIA TELEFONICA LINEA - NEUTRO . . . . . . . . . 542.9.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.9.2. METODO DE PRUEBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.9.3. VERIFICACION DEL BALANCE, RESIDUAL Y EL TIF LINEA - NEU-

TRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

INDICE GENERAL 5

2.10. DESVIACION DE LA FORMA DE ONDA DEL VOLTAJE EN LOS TERMINA-LES DEL ESTATOR Y FACTORES DE DISTORSION . . . . . . . . . . . . . . 542.10.1. PROCEDIMIENTO PARA LA PRUEBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

2.11. PRUEBAS DE VELOCIDAD EXCESIVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552.11.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552.11.2. PROCEDIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

2.12. CAPACIDAD DE CARGA DE LINEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.12.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.12.2. METODO 1. COMO MOTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.12.3. METODO 2. COMO GENERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.12.4. METODO 3. COMO GENERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

2.13. RUIDO ACUSTICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.13.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.13.2. PROCEDIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

2.14. CURVAS DE LA SATURACION, PERDIDAS SEPARADAS, Y EFICIENCIA . . 572.14.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

2.14.1.1. EFICIENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572.14.1.2. METODOS DE MEDIDA DE LAS PERDIDAS . . . . . . . . . . 572.14.1.3. ELIMINACION DE LA ENTRADA DEL EXCITADOR . . . . . 572.14.1.4. EFECTO DE LA TEMPERATURA Y DE LA PRESION . . . . 582.14.1.5. MAQUINAS ACOPLADAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582.14.1.6. RECALENTAMIENTO DE LA TURBINA DE VAPOR . . . . . 582.14.1.7. TURBINAS HIDRAULICAS DE SECADO . . . . . . . . . . . . 582.14.1.8. ARRANQUE ELECTRICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

2.14.2. METODO DE ARRANQUE SEPARADO PARA LAS CURVAS Y LASPERDIDAS DE SATURACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592.14.2.1. MOTOR IMPULSOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592.14.2.2. PROCEDIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602.14.2.3. DINAMOMETRO COMO IMPULSOR . . . . . . . . . . . . . . . 602.14.2.4. ARRANCADOR MECANICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602.14.2.5. CURVA DE SATURACION EN CIRCUITO ABIERTO . . . . . 602.14.2.6. LINEA DEL ENTREHIERRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.14.2.7. PERDIDA EN EL HIERRO Y PERDIDA POR FRICCION Y

EFECTO DEL VIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.14.2.8. CURVA DE SATURACION EN CORTOCIRCUITO . . . . . . . 622.14.2.9. PERDIDA POR CORTOCIRCUITO Y PERDIDA POR PERDI-

DA EN LA CARGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.14.2.10.CURVA DE SATURACION CON FACTOR DE POTENCIA CERO 64

2.14.3. METODO DE ENTRADA ELECTRICA PARA LAS PERDIDAS Y LASCURVAS DE SATURACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642.14.3.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642.14.3.2. INSTRUMENTO DE TRANSFORMACION . . . . . . . . . . . 642.14.3.3. TRANSFORMADORES DE CORRIENTE . . . . . . . . . . . . 642.14.3.4. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL . . . . . . . . . . . . . 652.14.3.5. VOLTAJE EN LOS INSTRUMENTOS . . . . . . . . . . . . . . . 652.14.3.6. MEDIDA DE LA POTENCIA DE ENTRADA . . . . . . . . . . . 652.14.3.7. CONEXIONES DE APARATOS DE MEDICION . . . . . . . . . 652.14.3.8. METODO 1. MEDICION DE LA POTENCIA DE ENTRADA . 662.14.3.9. METODO 2. MEDICION DE LA POTENCIA DE ENTRADA . 662.14.3.10.METODO 3. MEDICION DE LA POTENCIA DE ENTRADA . 662.14.3.11.EXACTITUD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672.14.3.12.PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA . . . . . . . . . . . 672.14.3.13.PERDIDA EN CIRCUITO ABIERTO . . . . . . . . . . . . . . . 672.14.3.14.CURVA DE SATURACION EN CIRCUITO ABIERTO . . . . . 682.14.3.15.PERDIDAS POR CORTOCIRCUITO Y PERDIDAS POR PERDI-

DA EN LA CARGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682.14.3.16.CURVA DE LA PERDIDA TOTAL . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

INDICE GENERAL 6

2.14.3.17.CURVA DE SATURACION EN CORTOCIRCUITO . . . . . . . 692.14.4. METODO DE RETRASO PARA LAS PERDIDAS Y LAS CURVAS DE

LA SATURACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702.14.4.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702.14.4.2. PERDIDA POR FRICCION Y EFECTO DEL VIENTO . . . . . 702.14.4.3. PERDIDA EN EL HIERRO EN CIRCUITO ABIERTO . . . . . . 702.14.4.4. PERDIDAS POR CORTOCIRCUITO Y POR PERDIDA EN LA

CARGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702.14.4.5. EFECTO DEL APARATO CONECTADO . . . . . . . . . . . . . 712.14.4.6. PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA . . . . . . . . . . . . . . . 712.14.4.7. CUANDO LA VELOCIDAD EXCESIVA NO PUEDE SER OB-

TENIDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 722.14.4.8. CUANDO ES BAJA TENSION OMITE EL DISPOSITIVO DE

DISTRIBUCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 722.14.4.9. METODOS PARA MEDIR LA DESACELERACION . . . . . . 722.14.4.10.CURVAS DE SATURACION EN CIRCUITO ABIERTO Y COR-

TOCIRCUITO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762.14.4.11.DETERMINACION DEL METODO 1. DE J . . . . . . . . . . . 762.14.4.12.METODO 2. DETERMINACION DE J . . . . . . . . . . . . . . . 762.14.4.13.METODO 3. DETERMINACION DE J . . . . . . . . . . . . . . 762.14.4.14.METODO 4. DETERMINACION J . . . . . . . . . . . . . . . . 762.14.4.15.METODO 5. DETERMINACION J . . . . . . . . . . . . . . . . 76

2.14.5. EFICIENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772.14.6. METODO 1. PERDIDAS SEGREGADAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772.14.7. METODO 2. ENTRADA - SALIDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

2.15. EXCITACION DE LA CARGA Y REGULACION DE VOLTAJE . . . . . . . . . 782.15.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782.15.2. METODOS DE PRUEBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

2.15.2.1. REACTANCIA DE LA SALIDA DE LA ARMADURA (Xl) . . . 782.15.2.2. REACTANCIA DE POTIER DESDE LA PRUEBA DE FACTOR

DE POTENCIA CERO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792.15.2.3. DETERMINACION DE LA REACTANCIA DE POTIER BAJO

OPERACION NORMAL DE LA MAQUINA . . . . . . . . . . . 802.15.3. METODOS DE CALCULO DE LA EXCITACION DE LA CARGA PA-

RA ESPECIFICAR LAS CONDICIONES DE LOS TERMINALES DE LAMAQUINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 822.15.3.1. DETERMINACION DE LA EXCITACION DE LA CARGA EN

CONDICIONES ESPECIFICAS DE OPERACION . . . . . . . . 822.15.3.2. TERMINOLOGIA Y DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . 822.15.3.3. ANALISIS DEL DIAGRAMA FASOR - MAQUINAS DE POLOS

SALIENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 822.15.3.4. ANALISIS DEL DIAGRAMA FASOR PARA MAQUINAS DE

ROTOR CILINDRICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 842.15.3.5. CALCULOS GRAFICOS DE LA EXCITACION USANDO LA

REACTANCIA DE POTIER Y SIN PROTUBERANCIA DE LAMAQUINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

2.15.4. REGULACION DE VOLTAJE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872.15.4.1. DEFINICION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872.15.4.2. REGULACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

2.16. PRUEBAS DE TEMPERATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882.16.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882.16.2. METODOS DE CARGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

2.16.2.1. METODO 1. CARGA CONVENCIONAL . . . . . . . . . . . . . 882.16.2.2. METODO 2. REGENERACION SINCRONA . . . . . . . . . . . 882.16.2.3. METODO 3. FACTOR DE POTENCIA CERO . . . . . . . . . . 892.16.2.4. METODO 4. CARGA EN CIRCUITO ABIERTO Y CORTOCIR-

CUITO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

INDICE GENERAL 7

2.16.3. DURACION DE LA PRUEBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932.16.3.1. CARGA CONTINUO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932.16.3.2. VALORES A CORTO PLAZO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932.16.3.3. CARGAS INTERMITENTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

2.16.4. METODOS DE MEDIR TEMPERATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . 932.16.4.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932.16.4.2. METODO 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942.16.4.3. METODO 2. DETECTOR ENCAJADO . . . . . . . . . . . . . . 942.16.4.4. METODO 3. RESISTENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942.16.4.5. METODO 4. DETECTOR DE TEMPERATURA LOCAL . . . . 94

2.17. PRUEBA DEL PAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952.17.1. GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952.17.2. CORRIENTE Y PAR DE ROTOR BLOQUEADO. . . . . . . . . . . . . . 95

2.17.2.1. GENERAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952.17.2.2. DETERMINACION DE LA CORRIENTE DE ROTOR BLOQUEA-

DO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 962.17.2.3. METODO 1. PAR POR LA ESCALA Y LA VIGA. . . . . . . . 962.17.2.4. METODO 2. PAR POR LA ENTRADA ELECTRICA. . . . . . 972.17.2.5. PAR EN CONDICIONES ESPECIFICAS. . . . . . . . . . . . . . 972.17.2.6. DETERMINACION DE LA CORRIENTE O DEL VOLTAJE IN-

DUCIDO DE CAMPO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 972.17.3. PRUEBAS DE VELOCIDAD-PAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

2.17.3.1. GENERAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 972.17.3.2. METODO 1. MEDIDA A LA SALIDA . . . . . . . . . . . . . . . 982.17.3.3. METODO 2. ACELERACION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 982.17.3.4. PAR EN EL ENTREHIERRO, Tg, A CADA VELOCIDAD SE

CALCULA A PARTIR DE LA ACELERACION USANDO LAECUACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

2.17.4. METODO 3. ENTRADA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 992.17.5. METODO 4. MEDIDA DIRECTA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1002.17.6. CORRECCION PARA LOS EFECTOS DEL VOLTAJE . . . . . . . . . . 100

2.18. OBTENCION DEL PAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1022.18.1. METODO 1. MEDIDA DIRECTA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1022.18.2. METODO 2. CALCULO DESDE LAS CONSTANTES DE LA MAQUINA 102

3. MAQUINAS ROTATIVAS DE CORRIENTE CONTI-NUA. 1033.1. ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

3.1.1. VALOR DEL FACTOR DE RIPPLE PARA LAS PRUEBAS DE MOTO-RES Y GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA . . . . . . . . . . 103

3.1.2. DISENO DE LAS PRUEBAS DE LOS MOTORES C.C PARA EL USOCON FUENTES DE ALIMENTACION RECTIFICADAS. . . . . . . . . . 103

3.1.3. OTROS PROCEDIMIENTOS DE ENSAYO. . . . . . . . . . . . . . . . . 1033.2. PRUEBAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

3.2.1. GENERAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1033.2.1.1. PRUEBA ESTATICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1043.2.1.2. PRUEBA COMPLETA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1043.2.1.3. PRUEBA RUTINARIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

3.2.2. METODOS ALTERNATIVOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1043.3. MEDIDAS Y FUENTES DE ENERGIA ELECTRICAS PARA TODOS LOS PRO-

CEDIMIENTOS DE ENSAYO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1043.3.1. FACTORES DE LA SELECCION DEL INSTRUMENTO. . . . . . . . . . 104

3.3.1.1. EN POTENCIA RECTIFICADA. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1053.3.1.2. COMPONENTE DE C.A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

3.3.2. MEDIDA DEL VOLTAJE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1053.3.3. MEDIDA DE LA CORRIENTE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1063.3.4. MEDIDA DE LA POTENCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

INDICE GENERAL 8

3.3.4.1. POTENCIA DE ENTRADA DEL CIRCUITO DE LA ARMADU-RA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

3.3.4.2. POTENCIA DE ENTRADA DEL CAMPO-SHUNT. . . . . . . . 1063.3.5. FUENTES DE ENERGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

3.3.5.1. FUENTE DE CORRIENTE CONTINUA. . . . . . . . . . . . . . 1063.3.5.2. FUENTE RECTIFICADA DE CORRIENTE ALTERNA. . . . . 106

3.4. EXAMENES PRELIMINARES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073.4.1. CONDICIONES DE REFERENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

3.4.1.1. LOCALIZACION PARA LAS PRUEBAS. . . . . . . . . . . . . . 1073.4.1.2. AIRE AMBIENTE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073.4.1.3. MARCAS DE TERMINALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073.4.1.4. DIRECCION DE LA ROTACION. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073.4.1.5. PROBAR LA CAPACIDAD DE LA MAQUINA. . . . . . . . . . 107

3.4.2. MEDIDAS DE LA RESISTENCIA DEL ENROLLAMIENTO. . . . . . . . 1083.4.2.1. CORRECCION DE TEMPERATURA DE LAS RESISTENCIAS

DEL ENROLLAMIENTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1083.4.2.2. METODO DE MEDIDA DE LA RESISTENCIA. . . . . . . . . . 108

3.4.3. MEDIDAS DEL ENTREHIERRO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.4.3.1. TOMA DE DATOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

3.4.4. POLARIDAD Y CAIDA DE LA IMPEDANCIA DE LAS BOBINAS DECAMPO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.4.4.1. POLARIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.4.4.2. CAIDA DE LA IMPEDANCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

3.4.5. VIBRACION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.4.6. CONFIGURACION DE LAS ESCOBILLAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

3.4.6.1. DEFINICION DE UN BUEN AJUSTE DE LA ESCOBILLA. . . 1123.4.6.2. METODO DE INVERSION DE ROTACION (NEUTRO A PLE-

NA CARGA). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1123.4.6.3. MOVIMIENTO DE LA ARMADURA A TRAVES DE UN PE-

QUENO ANGULO (METODO DEL RETROCESO). . . . . . . 1123.4.6.4. ARMADURA ESTACIONARIA (METODO DEL RETROCESO) 112

3.4.7. RESISTENCIA DEL AISLANTE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1133.4.8. PRUEBAS DEL ALTO POTENCIAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

3.4.8.1. EL VOLTAJE DE LA PRUEBA DEL ALTO-POTENCIAL. . . . 1133.4.8.2. TERMINALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

3.5. DETERMINACION DEL FUNCIONAMIENTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1143.5.1. SATURACION MAGNETICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

3.5.1.1. ARRANQUE POR SEPARADO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1143.5.1.2. AUTOARRANQUE (EXCEPTO LOS MOTORES BOBINADOS

EN SERIE). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153.5.2. CONMUTACION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153.5.3. REGULACION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

3.5.3.1. REGULACION DE LA VELOCIDAD DE MOTORES. . . . . . 1153.5.3.2. REGULACION DE VOLTAJE DE GENERADORES. . . . . . . 1153.5.3.3. REGULACION DE VOLTAJE COMBINADA DEL GENERADOR

Y DEL MOTOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1163.5.4. EFICIENCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

3.5.4.1. CONDICIONES DE REFERENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . 1163.5.4.2. METODOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1173.5.4.3. MEDIDAS DE LA POTENCIA CONTINUA DE ENTRADA Y

SALIDA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1173.5.4.4. METODO DEL PUMP-BACK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1193.5.4.5. METODO DE LAS PERDIDAS SEGREGADO. . . . . . . . . . . 120

3.5.5. DESCRIPCION DE LAS PERDIDAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1203.5.5.1. PERDIDA DE LA ARMADURA I2R. . . . . . . . . . . . . . . . 1203.5.5.2. PERDIDA I2R DE LAS BOBINAS CONECTADAS EN SERIE. 1203.5.5.3. PERDIDAS POR CONTACTO DE LAS ESCOBILLAS. . . . . . 120

INDICE GENERAL 9

3.5.5.4. PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA. . . . . . . . . . . 1213.5.5.5. PERDIDA I2R DEL CAMPO SHUNT. . . . . . . . . . . . . . . 1213.5.5.6. PERDIDA DEL REOSTATO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1213.5.5.7. PERDIDA EN LA EXCITACION. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1223.5.5.8. PERDIDA ROTACIONALES EN LA CARCASA. . . . . . . . . 1223.5.5.9. PERDIDA POR FRICCION DE LAS ESCOBILLAS. . . . . . . . 1223.5.5.10. PERDIDA POR FRICCION Y EFECTOS DEL VIENTO. . . . . 1223.5.5.11. PERDIDAS POR VENTILACION. . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

3.5.6. MEDIDA DE PERDIDAS ROTATORIAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1233.5.6.1. METODO DE ENTRADA DE POTENCIA MECANICA. . . . . 1243.5.6.2. METODO DE LA POTENCIA ELECTRICA DE ENTRADA. . . 1253.5.6.3. METODO RETARDADO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

3.5.7. PRUEBA DE CARGA DE LOS MOTORES CON CABALLOS DE FUER-ZA FRACCIONARIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

3.5.8. PRUEBA DE CARGA DE LOS MOTORES CON CABALLOS DE FUER-ZA INTEGRAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1263.5.8.1. CARGA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1263.5.8.2. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1263.5.8.3. LECTURAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

3.6. PRUEBAS DE LA TEMPERATURA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1273.6.1. PROPOSITO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1273.6.2. INSTRUCCIONES GENERALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

3.6.2.1. INSTRUMENTACION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1273.6.3. METODOS DE MEDIDA DE LA TEMPERATURA. . . . . . . . . . . . . 127

3.6.3.1. MEDIDA DE LA TEMPERATURA POR RESISTENCIA DE LABOBINA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

3.6.3.2. MEDIDAS DE LA TEMPERATURA DE LOS COMPONENTESSUPERFICIALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

3.6.3.3. MEDIDA DE TEMPERATURAS AMBIENTE. . . . . . . . . . . 1293.6.4. PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

3.6.4.1. MAQUINAS CON VALORES NO CONTINUOS. . . . . . . . . . 1293.6.4.2. MAQUINAS CON VALORES CONTINUOS. . . . . . . . . . . . 1303.6.4.3. EN PRUEBAS CON CARGA CONTINUA. . . . . . . . . . . . . 1303.6.4.4. PRECAUCIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

3.6.5. DETERMINACION DE TEMPERATURA DE LA ARMADURA A LA PA-RADA DEL SISTEMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1303.6.5.1. MEDIDAS DE LA RESISTENCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1303.6.5.2. MEDIDAS SUPERFICIALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

3.6.6. SUBIDA DE TEMPERATURA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1313.7. PRUEBAS MISCELANEAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

3.7.1. PRUEBA DEL RUIDO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1323.7.2. PRUEBA DE INTERFERENCIA ELECTROMAGNETICA. . . . . . . . . 1323.7.3. FORMA DE ONDA DEL VOLTAJE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

3.7.3.1. METODO DEL OSCILOSCOPIO O DEL OSCILOGRAFO. . . 1323.7.3.2. METODO DEL VOLTIMETRO ELECTRONICO PARA LA LEC-

TURA DEL PICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1323.7.4. MEDIDA A LA RESPUESTA DE LA EXCITACION. . . . . . . . . . . . . 1333.7.5. MEDIDA DE LA INDUCTANCIA DEL BOBINADO. . . . . . . . . . . . . 133

3.7.5.1. PRUEBA DE LA INDUCTANCIA DEL CIRCUITO DE LA AR-MADURA DE LAS MAQUINAS SHUNT Y DE BOBINADO COM-PUESTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

3.7.5.2. PRUEBA DE LA INDUCTANCIA DEL CIRCUITO DE LA AR-MADURA DE MAQUINAS DE EXCITACION EN SERIE (IN-CLUYENDO EL CAMPO EN SERIE). . . . . . . . . . . . . . . . 134

3.7.5.3. PRUEBA DE LA INDUCTANCIA DEL CAMPO SHUNT. . . . . 1343.7.6. CORRIENTE DEL EJE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

3.7.6.1. CAUSAS DE LA CORRIENTE DE EJE. . . . . . . . . . . . . . . 136

INDICE GENERAL 10

3.7.6.2. PRUEBAS PARA LA CORRIENTE DEL EJE. . . . . . . . . . . 1363.7.7. MEDIDA DEL MOMENTO DE INERCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

3.7.7.1. METODO DE PRUEBA RETARDADA. . . . . . . . . . . . . . . 1373.7.7.2. PRUEBA DE OSCILACION ANGULAR. . . . . . . . . . . . . . 139

Indice de figuras

1.1. Resistor con cuatro terminales[2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.2. Determinacion de las perdidas por friccion y efecto del viento[4] . . . . . . . . . . . 221.3. Circuito Equivalente[4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321.4. Reactancia de la prueba sin carga[4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.1. Instrumento de una secuencia de fases[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502.2. Indicador de secuencia de fase con lamparas de neon [3] . . . . . . . . . . . . . . . 512.3. Diagrama de conexion para comparar la secuencia de fases de un generador con el

de un sistema para indicar el voltaje a traves de un interruptor de desconexion[3] . 512.4. Diagrama de la onda para el factor de la desviacion[3] . . . . . . . . . . . . . . . . 552.5. Curva de saturacion[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.6. Curva de las perdidas del hierro (perdida de potencia vs voltaje de armadura)[3] . 622.7. Curva de perdida por cortocircuito y perdidas por perdida en la carga[3] . . . . . . 632.8. Diagrama de las perdidas por efecto del viento vs temperatura[3] . . . . . . . . . . 632.9. Diagrama de conexion. Metodo de los tres vatımetros para medir la potencia[3] . . 662.10. Diagrama de conexion. Metodo de los dos vatımetros para medir la potencia[3] . . 662.11. Curva de saturacion en circuito abierto y perdidas en el hierro por el metodo de

entrada electrica[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682.12. Construccion de la curva para extrapolar la curva de perdida del metodo de la

entrada electrica [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682.13. Curva del metodo entrada electrica[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692.14. Curva tıpica de retraso[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732.15. Medicion de la velocidad para un generador DC[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742.16. Determinacion del voltaje de la reactancia de Potier[3] . . . . . . . . . . . . . . . . 802.17. Calculo de la magnitud de Ep − Ea[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812.18. Diagrama Fasor para el calculo del voltaje generado no saturado EGU para las

maquinas de polos salientes.Notacion del Generador[3] . . . . . . . . . . . . . . . . 832.19. Diagrama Fasor para el calculo del voltaje generado no saturado EGU para las

maquinas de polos salientes.Notacion del Motor[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 832.20. Tıpica curva de saturacion en circuito abierto para un generador de 2400 KVA[3] . 842.21. Diagrama para el voltaje posterior de la reactancia de Potier de un generador

sıncrono[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 862.22. Determinacion de la corriente de campo de la carga de un motor o generador en

operacion sobreexcitada[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 862.23. Determinacion de la corriente de campo de la carga de un motor o generador en

operacion de excitacion baja[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872.24. Diagrama tıpico de la subida de temperatura del bobinado del inducido vs la co-

rriente ajustada de la armadura [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 892.25. Tıpica curva de la temperatura de campo vs potencia de campo[3] . . . . . . . . . 912.26. Circuito de la bobina de campo para 2.16.2.4, carga en circuito abierto y cortocircuito[3] 932.27. Caracterısticas del par con rotor bloqueado[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 962.28. Correccion de los efectos del voltaje[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

3.1. Diagrama Esquematico de conexiones para la prueba Pump-Back[1] . . . . . . . . 1193.2. Diagrama de la armadura Tiempo vs Temperatura[1] . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

11

INDICE DE FIGURAS 12

3.3. Respuesta Nominal de la excitacion[1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1333.4. Prueba circuital para la medida de la inductancia del campo shunt[1] . . . . . . . . 1353.5. Pasos en la derivacion del momento de inercia por el metodo de retraso[1] . . . . . 1383.6. Prueba de la Oscilacion Angular wk2[1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

Indice de cuadros

1.1. Temperatura especifica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.2. PRESUNTAS PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA . . . . . . . . . . . . 25

2.1. Clasificacion de varias pruebas de Par . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

3.1. Tabla de compresion para motores de C.C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113.2. Metodo para las perdidas segun los HP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1173.4. Valor de la constante k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1183.3. Lecturas que se deben tomar en cada uno de los seis puntos de carga . . . . . . . . 1183.5. Metodo de las Perdidas Segregadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1203.6. Constante Relacionada al Tipo de Escobilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1223.7. Valor de la constante k por unidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1233.8. Valor de la constante c segun el sistema de medida utilizado . . . . . . . . . . . . 1263.9. Valor de Tiempo para tomar la primera temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . 1303.10. Valor de la constante c segun el sistema de medida utilizado . . . . . . . . . . . . . 1383.11. Valor de la constante c segun el sistema de unidades usado . . . . . . . . . . . . . 139

13

Parte I

INTRODUCCION

14

15

PRUEBAS GENERALES DE LAS MAQUINAS

TIPO DE PRUEBAS Normalmente las maquinas electricas rotativas estan sujetas a prue-bas de rutinaria, pero puede tambien estar sujeta a pruebas adicionales. Una forma caracterısticapara describir datos de una prueba de rutina y caracterısticas para describir una forma caracterısti-ca de pruebas adicionales para las maquinas rotativas se muestra mas adelante en el transcurso deltexto.

SELECCION DE LAS PRUEBAS Una completa lista de pruebas cubierta por estas nor-mas describe metodos alternos para realizar muchas de las pruebas convenientes para los diferentestamanos y tipos de maquinas en condiciones diferentes. El programa de pruebas de laboratorio quese pueden requerir esta normalmente detallado por las normas aplicadas.

USO DE ESTAS NORMAS Despues de que el metodo para la prueba es escogido, todos losdatos necesarios pueden obtenerse siguiendo las instrucciones y precauciones dadas en subclausulasque describe la prueba. Muchos de estas subclausulas incluyen los metodos alternos para obtenerlos datos necesarios. A menos que por otra parte especifica, el fabricante puede escoger el mejormetodo que satisface a los medios disponibles. Se preve que el desarrollo de practicas mejoradas yde nuevos equipos, como los dispositivos electronicos y automaticos, resultarıan un mejor metodopara llevar a cabo el procedimiento de pruebas.

PRUEBAS CON CARGA Las pruebas con carga es una forma para determinar la eficacia,factor de potencia, velocidad, corriente, y elevacion de temperatura. Para todas las pruebas concarga, la maquina debe estar propiamente alineada y sujetada firmemente. Para que las lecturassean utilizadas en base al rendimiento del funcionamiento, la subida de temperatura de la maquinasera un cierto valor entre el 50 % y 100 % de la subida de temperatura clasificada. El procedimientogeneralmente es tomar lecturas con cargas mas altas primero y en seguida seguir con las lecturascon cargas mas bajas.

PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO Debe reconocerse que las pruebas de las maqui-nas de induccion bajo las condiciones de rotor bloqueado con potencia polifasica involucran altastensiones mecanicas y altas probabilidades de calentarse. Por consiguiente, es necesario que: a)Los medios mecanicos de rotor bloqueado sean los adecuados para prevenir posibles lesiones alpersonal o danar los equipos. b) La direccion de rotacion esta establecida en la prueba anterior.c) La maquina debe estar a una temperatura ambiente aproximadamente antes de empezar con laprueba.

Se tomaran los valores de corriente y par tan rapidamente como sea posible; y para obtenervalores representativos, de la maquina no debe exceder la elevacion de temperatura tasado en masde 40°C. Se tomaran las lecturas para cualquier punto dentro de 5seg., despues de que el voltajesea aplicado.

PRECAUCIONES La actuacion de una maquina de induccion no solo depende del valorde voltaje y frecuencia sino tambien de la forma de onda y el equilibrio en la magnitud y angulode la fase de los voltajes, los datos correctos pueden ser obtenidos solo por la medida cuidadosa yempleando una fuente conveniente de poder.

AVISO Muchas de las pruebas descritas en estos procedimientos sujetas a maquinas termicasy/o mecanicas mas alla de los lımites normales de operacion, es minimizar el riesgo de dano a lamaquina, se recomienda que todas las pruebas se realicen bajo la vigilancia del fabricante o deacuerdo con las recomendaciones del fabricante.

Capıtulo 1

MAQUINAS ROTATIVAS DE INDUCCION.

1.1. MEDICIONES.

1.1.1. ELECTRICAS.

1.1.1.1. VALORES RMS.

Todos los valores medidos de voltaje y corriente son valores rms a menos que por otra parte seindique.

1.1.1.2. SUMINISTRO DE ENERGIA

El suministro de energıa debe proveer voltajes estrechos de fase balanceados que se asemejena una onda sinusoidal. La desviacion de la forma de onda de voltaje no debe exceder el 10 %. Lafrecuencia deberıa ser mantenida dentro de ±0.5 % del valor requerido para esta prueba a menosque por otra parte se indique. Cualquier desviacion de la frecuencia supuesta afectara la eficienciaobtenida por los metodos A y B (ver 1.3.3 y 1.3.4). Cuando se usa este metodo la frecuencia debeestar en un promedio de ±0.10 % del valor especificado.

1.1.1.2.1 ESTABILIDAD DE LA FRECUENCIA No pueden tolerarse cambios rapidos enla frecuencia durante la prueba, porque cada variacion no solo afecta a la maquina sino que tambienal rendimiento de los dispositivos de medicion. Variaciones en la frecuencia durante la prueba nodeberıan exceder 0.33 % de la frecuencia promedio.

1.1.1.3. SELECCION DE INSTRUMENTOS

Deberan usarse instrumentacion y equipos con accesorios de calibrado preciso. Los factores quealteran la precision, particularmente con instrumentos analogicos no electronicos, son:

a) Indicacion de la fuenteb) Adelanto de la calibracionc) Rango, condicion y calibracion del instrumento.Ya que la calibracion del instrumento generalmente es expresado como un porcentaje completo

de escala (clase del instrumento), el rango del instrumento escogido debera ser cercano al valor amedir en la practica.

El instrumento indicando debe llevar un registro de calibracion, dentro de 12 meses de prueba,indicando lımites de error no mayor que ±0.5 % de la escala para la comprobacion general o nomayor que ±0.2 % de la escala que se requiere por el Metodo B de la Prueba de Eficiencia paramantener la exactitud y la repetitividad de los resultados de la prueba. Cuando se conectan variosinstrumentos simultaneamente en el circuito, las correcciones adicionales de los instrumentos deindicacion pueden ser requeridas en funcion del instrumento de menor clase.

Los instrumentos electronicos son generalmente mas versatiles y tienen mucha mas alta im-pedancia pasiva de entrada que los instrumentos no electronicos. La alta impedancia de entradareduce la necesidad de hacer las correcciones para la corriente mostrada por el instrumento. Sin

16

CAPITULO 1. MAQUINAS ROTATIVAS DE INDUCCION. 17

embargo, los instrumentos de alta impedancia de entrada son mas susceptibles al ruido. Las fuentescomunes de ruido son:

1. a) Inductividad o acoplamiento electrostatico de la senal que tiene los sistemas de potencia.

2. b) Impedancia comun acoplada a la conexion a tierra.

3. c) El rechazo inadecuado del modo comun, aplicado a los ingresos de los amplificadoresoperacionales.

4. d) Interferencia conducida a traves de la lınea.

Una buena practica requiere el uso de pares torcidos protegidos para las senales conducidas, mien-tras se conectan a tierra en un solo punto, y manteniendo los cables de senal tan lejos como seaposible de los cables de poder.

Deben conectarse a tierra, todas las partes de metal expuestas de estos instrumentos, porseguridad. Los requisitos de calibracion de instrumento son similares a aquellos instrumentos noelectronicos. Cuando existen sistemas de adquisicion de datos automaticos o registradores de granvelocidad, estos pueden usarse. Con respecto al uso de instrumentos esta en IEEE Std 120-1989.(apartado 5)

1.1.1.4. INSTRUMENTOS DE TRANSFORMACION

Cuando se usan instrumentos de transformacion de corriente y voltaje, se deben hacer lascorrecciones de relacion para los errores de voltaje y corriente ası como los errores de angulo de faseen las medidas de potencia. Los errores de los transformadores usados no seran mayores que 0.5 %para la prueba general o no mayor que ±0.3 % que se requiere por el Metodo de Prueba de EficaciaB para mantener la exactitud y repetividad de resultados de la prueba. Cuando los instrumentosde transformacion e instrumentos para medir voltaje, corriente, o potencia son calibrados para unsistema, los errores del sistema no seran mayores que ±0.2 % de la escala que se requiere parael Metodo de Prueba de Eficacia B para mantener la exactitud y repetividad de resultados de laprueba.

1.1.1.5. VOLTAJE

Los voltajes de lınea deben ser medidos con la senal de entrada conectada a los terminales dela maquina. Si las condiciones locales no permiten tales conexiones el error presentado debe serevaluado y la lectura debe ser corregida. La prueba puede ser realizada donde el desequilibrio delvoltaje no exceda 0.5 %. El porcentaje de desequilibrio de voltaje es igual a 100 veces el desvıomaximo de voltaje promedio dividido para el voltaje promedio.

1.1.1.6. CORRIENTE

Las corrientes de lınea en cada fase del motor deberıan ser medidas y el valor de la mediaaritmetica debe ser usado en el calculo del rendimiento de la maquina desde los datos de la prueba.

1.1.1.7. POTENCIA

La potencia de ingreso para una maquina de tres fases puede ser medida por: el metodo delos dos vatımetros, utilizando un vatımetro polifasico, tambien se puede utilizar tres vatımetrosmonofasicos. La exactitud de la lectura de la potencia determinara las perdidas en las maquinas.

1.1.2. RESISTENCIA

1.1.2.1. RESISTENCIA DE REFERENCIA

Para obtener la medida de la resistencia del estator (rotor, en el caso de maquinas de rotorbobinado) el procedimiento esta en IEEE Std 118-1978.


1.1.2.1.1 MEDIDAS DE LA RESISTENCIA DE BAJO VALOR En una medicion deresistencia de bajo valor, las resistencias de contacto pueden limitar su exactitud; sin embargo,sus efectos pueden ser reducidos considerablemente usando el resistor con cuatro terminales. Unresistor de este tipo se demuestra en 1.1. La resistencia de cuatro terminales es la resistencia entrela union interna de J1 y J2 y se define como:

Rx =Ecd

Iab(1.1)

Donde Iab es la corriente entre el terminal A y la salida del terminal B Ecd es el potencial entreel terminal C y D (y por lo tanto entre la union J1 y J2)

Figura 1.1: Resistor con cuatro terminales[2]

Una caracterıstica muy util de un resistor de cuatro terminales, es que la resistencia de cuatroterminales es incambiable si los dos terminales potenciales (CD) se utilizan como terminales decorriente mientras que los dos terminales de corriente (AB) se utilizan como terminales potenciales.Es decir:

Ecd

Iab=Eab

Icd= Rx (1.2)

Este principio asume que los efectos de calentamiento, sı son significativos, siguen siendo igualescuando se invierten los terminales corriente y potencia. Esto no es siempre valido cuando se utilizanaltas corrientes y ocurre un calentamiento significativo en los terminales de las resistencias Ra, Rb,Rc, y Rd.

Algunos instrumentos y tecnicas de medida de la resistencia de cuatro terminales miden R(x)casi independiente de los valores en los terminales de las resistencias Ra, Rb, Rc, y Rd. Otrosinstrumentos y tecnicas de medida reducen solamente el efecto de estas resistencias pero poniendo-las en serie con resistencias en el circuito de medicion cuyos valores son mas altos que R(x) oconectandolo con otras partes menos sensibles del circuito de medicion.

El efecto de contacto de las cuatro resistencias puede ser eliminado o ser reducido su resistenciaeficientemente.

1.1.2.2. AMBIENTE

Toda la ejecucion de las pruebas debe ser ajustada para una temperatura ambiente de 25º C.

1.1.2.3. CORRECCION PARA ESPECIFICAR LA TEMPERATURA

Cuando la resistencia, Rt de la bobina es determinada por la prueba a una temperatura tt, laresistencia puede ser corregida para una temperatura especıfica, ts, por la siguiente ecuacion:

Rs =Rt (ts + k)

(tt + k)(1.3)

donde:


Rs.- Es la resistencia de la bobina, corregida a la temperatura especıfica, ts en Ω.ts.- Es la temperatura especıfica para la correccion de la resistencia, en °C.Rt.- Es el valor de la prueba de resistencia en la bobina, en Ω a temperatura tt.tt.- Es la temperatura de la bobina cuando fue medida la resistencia en ºC.k.- Es 234.5 para el cobre, 100 % de la conductividad del IACS (International Annealed Copper

Standard), o 225 para el aluminio, basado en una conductividad del volumen del 62 %.

1.1.3. MECANICO

1.1.3.1. POTENCIA

Las medidas de la energıa mecanica seran tomadas con cuidado y exactitud. Si se va a utilizarun freno mecanico, las perdidas, sera compensadas para determinar el valor real. Si las medidasde la salida del dinamometro son utilizadas, el acoplamiento, mas las perdidas de friccion delcojinete deben ser compensados. Los dinamometros a utilizar deben cumplir la condicion tal queel acoplamiento, la friccion, y las perdidas en la bobina medida por el dinamometro a la velocidadclasificada de la maquina no deben ser mayores del 15 % del valor de la salida de la maquina; ydeben ser sensibles a un cambio de esfuerzo del par de 0.25 % del esfuerzo del valor del par.

NOTA: Se define el dinamometro como un dispositivo de prueba para aplicar el esfuerzo detorsion al rotor de la maquina. Este equipo tiene los medios para indicar el esfuerzo de torsion y lavelocidad. Un transductor en lınea con el esfuerzo de torsion se puede utilizar para proporcionaruna medida directa del esfuerzo de torsion en el eje de la maquina.

Segun lo requerido por el metodo B de la prueba de eficacia es mantener exactitud y la capacidadde repeticion de los resultados de la prueba, los errores de la instrumentacion usada para medir elesfuerzo de torsion mecanico no seran mayores del ±0.2 %. Al usar un dinamometro, la energıa deleje del dinamometro, en vatios, se obtiene de la ecuacion siguiente:

Potencia (W ) = ωT =T · nk

(1.4)

donde:T .- Es el par.n.- es la velocidad de rotacion en r/min.k.- Es 9.549 si T esta en N ·mk.- Es 7.043 si T esta en lbf · pies

1.1.3.2. VELOCIDAD Y DESLIZAMIENTO

1.1.3.2.1 INSTRUMENTOS Los tacometros o los contadores analogicos de velocidad no sonsuficientemente exactos para medir el deslizamiento. Por lo tanto, se recomienda el metodo estro-boscopico o tacometros digitales. Cuando se utiliza un estroboscopio, la fuente de alimentacionpara el estroboscopio debe tener la misma frecuencia que la fuente de alimentacion del motor.

La instrumentacion usada para medir velocidad no debe tener un error mayor que ±1.0 r/minde la lectura, determinada por la prueba del metodo B de eficacia, para mantener exactitud y lacapacidad de repeticion de los resultados de la prueba.

La velocidad del deslizamiento es la diferencia entre la velocidad sıncrona y la velocidad medidaen r/min, pero el deslizamiento se expresa generalmente en valores por unidad.

S =velocidad medida (r/min)

velocidad sıncrona(r/min)(1.5)

1.1.3.2.2 CORRECCION DEL DESLIZAMIENTO POR LA TEMPERATURA Lasmedidas del deslizamiento se deben corregir a la temperatura especıfica del estator como sigue:

Ss =St(ts + k)

(tt + k)(1.6)

donde:Ss.- Es el deslizamiento corregido a temperatura especıfica del estator, ts.St.- Es el deslizamiento medido en la bobina del estator a la temperatura,tt.


ts.- Es la temperatura especıfica para la correccion de la resistencia, en el ºC.tt.- Es la temperatura observada de la bobina del estator durante la prueba con carga, en °C.k.- Es 234.5 para el cobre, 100 % de la conductividad del IACS o 225 para el aluminio, basado

en una conductividad del volumen del 62 % (basado en el material del conductor del rotor).

1.1.4. PROCEDIMIENTO

Siempre que se de una serie de crecimiento o decrecimiento de las lecturas de datos, cada casose debe tomar con cuidado para que no se altere el ajuste deseado.

1.1.5. SEGURIDAD

Las medidas de seguridad deben ser tomadas en cada uno de los procedimientos considerandoque las corrientes, los voltajes, y las fuerzas encontradas, en cada proceso son peligrosas. Sin embar-go, este estandar incluye las medidas de seguridad especiales aplicables a las pruebas particularesdescritas. Todas las pruebas se deben realizar por personal bien informado y experimentado.

1.2. TIPOS DE PRUEBAS

1.2.1. PERDIDAS EN EL ESTATOR I2R

Las perdidas en el estator I2R en (W) es igual a 1.5 I2R para maquinas trifasicas.I.- Es la corriente rms medida o calculada en el terminal de la lınea con carga especıfica.R.- Es la resistencia entre cualquiera de los dos terminales de la lınea corregidos a la temperatura

especıfica (vease 1.1.2.3)1.5.- Considerando la conexion estrella y la medicion realizada con los tres terminales.

1.2.1.1. TEMPERATURA ESPECIFICA

La temperatura especıfica usada en la correccion de la resistencia, se debe determinar por unade las siguientes razones:

a) La medida de la subida de temperatura por el valor de la resistencia de carga en la pruebade la temperatura especificada 25°C. La carga es un dato identificado en la placa de fabricacion enfactor de servicios 1.0.

b) Medicion de la subida de temperatura en la maquina duplicada conforme al inciso a).

Nota: La maquina duplicada debe ser una de la misma construccion y diseno electrico.c) Cuando la subida de temperatura de la carga no se ha medido, la resistencia de las bobinas sedebe corregir a la temperatura demostrada en el cuadro1.1

Clases de Aislamiento del sistema Temperatura en ºC

A 75B 95F 115H 130

Cuadro 1.1: Temperatura especifica

Esta temperatura de referencia se debe utilizar para determinar perdidas de I2R en todaslas cargas. Si el valor del incremento de la temperatura es especificada como la de una clase deaislamiento mas baja que la del sistema usada en la construccion, la temperatura para la correccionde la resistencia debe ser la de la clase de aislamiento mas baja.


1.2.2. PERDIDAS EN EL ROTOR I2R

La perdida del rotor I2R, incluyendo las perdidas por el contacto de las escobillas para lasmaquinas de rotor bobinado, debe ser determinada con el deslizamiento s por unidad, siempre queel deslizamiento sea exactamente determinado, usando las ecuaciones 1.7 y 1.8 como sigue:

mot. I2R = (pot. de ingr. med. en el est.−perd. del est. I2R− per. en el hierro) · s (1.7)

gen. I2R = (pot. de sal. med. en el est. + perd. del est. I2R +perd. en el hierro) · s (1.8)

1.2.3. PERDIDA EN EL HIERRO, POR FRICCION Y EFECTOS DELVIENTO (PRUEBA SIN CARGA)

La prueba se realiza haciendo funcionar la maquina como un motor con en el voltaje y lafrecuencia clasificados sin carga conectada. Para asegurarse de que el valor correcto de la perdidade friccion es obtenido, la maquina debe funcionar hasta que la entrada se haya estabilizado.

1.2.3.1. CORRIENTE SIN CARGA

Es la corriente promedio de las corrientes medidas en cada lınea sin carga.

1.2.3.2. PERDIDAS SIN CARGA

La lectura de la potencia de entrada es el total de las perdidas en el motor sin carga. Reste laperdida de estator I2R (a la temperatura de esta prueba) dando la suma de perdidas de entradapor friccion (incluyendo las perdida en las escobillas en los motores del rotor bobinado), efecto delviento, y de perdidas del hierro.

1.2.3.3. SEPARACION DE PERDIDA DEL HIERRO DE LAS PERDIDAS PORFRICCION Y EFECTO DEL VIENTO

La separacion de la perdida del hierro de las perdidas de friccion y efecto del viento se puedeobtener por la lectura del voltaje, corriente, y la potencia de entrada, a valores de frecuencia yrangos bajos de voltajes a partir del 125 % del voltaje nominal a tal punto donde la reduccionadicional del voltaje aumenta la corriente.

1.2.3.4. FRICCION Y EFECTO DEL VIENTO

La potencia de entrada menos la perdida de estator I2R es inversamente proporcional al voltaje,y la curva de voltaje que se obtiene tiende a cero. La intercepcion con el eje cero del voltaje es laperdida de la friccion y efecto del viento. La interceptacion se puede determinar mas exactamentesi la perdida mınima de entrada del estator I2R se traza vs el voltaje ajustado para los valores enuna gama de tension inferior. Un ejemplo es la curva rayada demostrada en la Fig. 1.2.


Figura 1.2: Determinacion de las perdidas por friccion y efecto del viento[4]

1.2.3.5. PERDIDAS EN EL HIERRO

La perdida del hierro sin carga y el valor de voltaje se obtienen restando el valor de la perdidapor friccion y por efecto del viento (obtenida de 1.2.3.4) de la suma de la perdida por friccion ypor efecto del viento con la perdida en el hierro (obtenida de 1.2.3.2).

1.2.4. PERDIDAS PRODUCIDAS EN LA CARGA

Las perdidas producidas en la carga son proporcionales a la perdida total en una maquina sinconsiderar: la suma de las perdidas por friccion y efecto del viento, perdida del estator I2R, perdidadel rotor I2R, y la perdida en el hierro.

1.2.4.1. MEDIDA INDIRECTA

Las perdidas por perdida en la carga se determinan midiendo las perdidas totales, y restandola suma de las perdidas por friccion y efecto del viento, perdida en el hierro, perdida del estatorI2R, y perdida del rotor I2R. La medicion indirecta es usada en los metodos B, C, y C/F de laeficiencia (vease 1.3.4, 1.3.5, y 1.3.8).

El procedimiento para determinar la perdida por perdidas en la carga (el metodo B) sedescribe en 1.3.4.2.6.

El procedimiento para determinar la perdida por perdidas en la carga (el metodo C) sedescribe en 1.3.5.2.

El procedimiento para determinar la perdida por perdidas en la carga (el metodo C/F) sedescribe en 1.3.8.1.

1.2.4.2. MEDIDA DIRECTA

La medida directa se utiliza en los metodos E, F, y E/F de la eficiencia (vease 1.3.6, 1.3.7, y1.3.8).

1.2.4.2.1 COMPONENTE DE PERDIDA DEL ESTATOR POR PERDIDAS EN LACARGA. La perdida por perdidas en la carga a una frecuencia fundamental se determinan,aplicando voltajes equilibrados polifasicos a los terminales de la bobina del estator sin el rotor.La potencia de entrada menos la perdida del estator I2R a la temperatura de la prueba da comoresultado la perdida por perdidas en la carga a la frecuencia fundamental. Durante esta prueba, elsoporte de los cojinetes y otras piezas estructurales en los cuales la corriente puede ser inducidadebe estar en su lugar. Las corrientes usadas en esta prueba y que se describen en 1.2.4.2.2 se debenidentificar como It deben tener valores establecidos por la ecuacion 1.9 para las magnitudes que


cubren los valores de cargas a partir de la carga determinada para 1/4 o 1-1/2, segun lo indicadopor el metodo de prueba apropiado.

It =√

(I2 − I20 ) (1.9)

donde:It.- Es el valor de la corriente en la bobina del estator durante la prueba de perdida por perdidas

en la carga.I0.- Es el valor de la corriente sin carga (vea 1.2.3.1).I.- Es el valor de corriente de lınea para el funcionamiento del estator por lo cual la perdida

por perdidas en la carga debe ser determinada.

1.2.4.2.2 METODO PARA LA PRUEBA DE ROTACION INVERSA La perdida porperdida en la carga ocurre con altas frecuencias, determinada por una prueba de rotacion inversa.Con el motor montado totalmente, se aplica el voltaje polifasico equilibrado con la frecuenciaespecificada en los terminales de la bobina del estator. El rotor es conducido por medios externosa la velocidad sıncrona en la direccion opuesta a la del campo del estator. (La velocidad correctase puede determinar facilmente por el metodo estroboscopio o por un tacometro digital.) Midiendola potencia de entrada en la bobina del estator.

La potencia mecanica requerida para que gire el rotor se mide con y sin la corriente en la bobinadel estator. La magnitud de la corriente sera los mismos valores segun lo utilizado en 2.2.4.2.1.Para motores de rotor bobinado, los terminales del rotor deben estar cortocircuitados.

1.2.4.2.3 METODO DIRECTO PARA EL CALCULO DE PERDIDA POR PERDI-DAS EN LA CARGA La perdida por perdida en la carga WLL se calcula como sigue:

WLL = LLs + LLr (1.10)

En la Ecu. 1.10, los valores de LLs y LLr se calculan con los mismos valores de la corriente delınea It.

donde:LLss= Ws – perdidas en el estator I2R = frecuencia fundamental de perdidas por perdida en

la carga.La perdida en la bobina del estator I2R del estator sera el producto del numero de fases,I2tR

y r1, tomados en cada punto de carga.LLr=(Pr − Pf ) − (Wr–LLs – perdidas en el estator I2R) = frecuencia alta de perdidas por

perdida en la carga.La perdida en la bobina del estator I2R del estator sera el producto del numero de fases, I2tR

y r1, tomados en cada punto de carga.r1.- Es la resistencia de la fase del estator (para una maquina trifasica, esto es tomado como la

mitad de la resistencia entre los terminales).Pr.- Es la potencia mecanica requerida para impulsar el rotor con el voltaje aplicado en los

terminales de la bobina del estator.Pf .- Es la potencia mecanica requerida para impulsar el rotor sin el voltaje aplicado en los

terminales de la bobina del estator.Ws.- Es la entrada electrica a la bobina del estator sin el rotor.Wr.- Es la entrada electrica a la bobina del estator durante la prueba de rotacion inversa.

1.2.4.2.4 ANALISIS DE LOS DATOS DE LA PRUEBA Analizar los valores de la prueba,de(Pr–Pf ),Ws y Wr es usar un analisis anterior de la potencia vs el registro de la corriente.

(Pr − Pf ) = A1 (It)N1

(1.11)

Ws = A2(It)N2 (1.12)

Wr = A3(It)N3 (1.13)


donde:A.- Es la intercepcion dey en un diagrama con abscisas y ordenadas logarıtmicas (una constante)N .- Es la inclinacion en un diagrama con abscisas y ordenadas logarıtmicas (aproximadamente

2)I.- Es la corriente de lınea observada durante la prueba de perdidas por perdidas en la carga.Si los datos son exactos, cada curva se ajustara a una relacion de variacion cuadratica entre

la potencia y la corriente. Ası, el factor de correlacion anterior y el exponente para cada curvaserviran como indicadores de datos exactos.

NOTA: Los bajos factores de potencia encontrados durante las pruebas especifica-das en 1.2.4.2.1 y 1.2.4.2.2 hacen imprescindible que la correccion del error de fasesea aplicado a todas las lecturas del vatımetro. Referir a IEEE Std 120-1989.

1.2.4.2.5 CALCULO DE PERDIDAS POR PERDIDAS EN LA CARGA EN UNPUNTO ESPECIFICO Determinar un valor de aproximacion de corriente I2 en el rotor co-rresponde al valor dado de corriente de lınea, I del estator, como:

I′

2 = (I2 − I20 )12 (1.14)

donde:I.- Es el valor dado de corriente de lınea del estatorI0.- Es el valor de la corriente sin carga del estatorPara el valor de la corriente del rotorI ’2, se calcula un valor de perdidas por perdida en la carga

W ’LL para las maquinas trifasicas. como sigue:

W ′LL = A1Ö(I ′2)N1 + 2A2Ö(I ′2)N2 −A3Ö(I ′2)N3 − 3Ö(I ′2)2Ö(2Ör1s − r1r) (1.15)

donde:W ’LL.- Es el valor de perdidas por perdida en la carga por el valor de corriente aproximado del

rotor que corresponde a la carga dada.I’2.- Es el valor aproximado de la corriente del rotor correspondiente a la carga dada de la Ecu.

1.14.r1s.- Es la resistencia del estator por fase durante la prueba sin rotor a la temperatura de la

prueba (vease 1.2.4.2.1).r1r.- Es la resistencia del estator por fase durante prueba de rotacion inversa la temperatura

de la prueba (vease 1.2.4.2.2)El valor de las perdidas por perdida en la carga, dados corresponde a un valor de I ’2 calculado

usando la Ecu. 1.14.

WLL = W ′LL(I2I

′2

)2 (1.16)

donde:I2.- Es el valor de la corriente del rotor apropiado en el punto de carga para el cual las perdidas

por perdida en la carga es determinada.El valor de la corriente del rotor se calculada como:

I2 =√

(I2 − I20 ) (1.17)

donde:I.- Es el valor de la corriente de lınea para el funcionamiento del estator para el cual las perdidas

por perdida en la carga debe ser determinada.I0.- Es el valor de la corriente sin carga.


1.2.4.3. METODO DIRECTO ALTERNO PARA LOS MOTORES DE ROTOR BO-BINADO

Este metodo se utiliza con los metodos de eficiencia E, F, y E/F (vease 1.3.6, 1.3.7, y 1.3.8). Eneste metodo, el rotor se excita con corriente continua, y los terminales de la bobina del estator secortocircuitan, incluyendo un amperımetro para medir la corriente del estator. El rotor es excitadopor medios externos a la velocidad sıncrona. Se ajusta la excitacion del rotor hasta que la circulacionde corriente en la bobina del estator tenga el valor para poder determinar las perdidas por perdidaen la carga. La potencia mecanica requerida para girar el rotor, con la excitacion, (Pr), y sin laexcitacion, (Pf ), se puedan medir.

WLL = Pr − Pf − perdidas en el estator I2R a la temperatura durante la prueba (1.18)

Si se utilizan seis puntos de carga, la exactitud puede ser mejorada trazando las perdidas porperdida en la carga vs la corriente en el estator y siguiendo un procedimiento similar a ( vease1.2.4.2.4).

1.2.4.4. PRESUNTAS PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA

Esta medida se utiliza con los metodos de eficiencia E1, F1, y E1/F1 (vease 1.3.6, 1.3.7, y1.3.8). Si las perdidas por perdida en la carga no se miden, y es aceptada por estandares aplicadoso por especificaciones del fabricante, el valor de las perdidas por perdida en la carga, este valor dela carga se puede asumir por el valor dado en 1.2.

Valores de la maquina % del valor de salida de perdidaspor perdida en la carga

1-125 hp 1-90 kW 1.8 %126-500 hp 91-375 kW 1.5 %501-2499 hp 376-1850 kW 1.2 %

2500 hp en adelante 1851 kW en adelante 0.9 %

Cuadro 1.2: PRESUNTAS PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA

Para otros valores de carga dada,se debe asumir que las perdidas por perdida en la carga, WLL,es proporcional al cuadrado de la corriente del rotor, i.e. ,

WLL = W′

LL(I2I

′2

)2 (1.19)

donde:W

′

LL.- Es el valor de perdidas por perdida en la carga correspondiente al valor de corriente delrotor I2’.

I2.- Es el valor de la corriente del rotor apropiado en el punto de carga para el cual las perdidaspor perdida en la carga es determinada.

I ’2.- Es el valor de la corriente del rotor correspondiente a la carga dada.

1.2.5. PERDIDAS EN LOS SOPORTES DE LAS ESCOBILLAS

Esta medida se utiliza en los metodos de eficiencia F y F1 (vease 1.3.7). Para las maquinas derotor bobinado, las perdidas en los soportes de las escobillas se debe determinar por el calculo delproducto de la caıda de voltaje y la corriente secundaria. La caıda de voltaje en todas las escobillasde la misma fase (entre los anillos en una maquina trifasica) se puede asumir 1.0 V para el carbono las escobillas de grafito, y 0.3 V para los escobillas de metal-carbon.


1.3. DETERMINACION DE LA EFICIENCIA

1.3.1. GENERAL

La eficiencia es el cociente de la potencia de salida por la potencia de entrada total. La potenciade salida es igual a la energıa de entrada menos las perdidas. Por lo tanto, si dos de las tres variables(salida, entrada, o perdidas) se saben, la eficiencia se puede determinar por una de las ecuacionessiguientes:

Para motores

eficiencia =(potencia de salida)

(potencia de entrada)(1.20)

eficiencia =(potencia de entrada -perdidas)

(potencia de entrada)(1.21)

Para generadores

eficiencia =(potencia de salida)

(potencia de salida +perdidas)(1.22)

Salvo que se especifique lo contrario, la eficiencia debe ser resuelta para el voltaje y la frecuenciadeterminados. La eficiencia se puede determinar lo mas exactamente posible con los resultados dela prueba cuando el voltaje no se desvıa perceptiblemente de voltaje determinado y el desequilibriodel voltaje no excede el 0.5 % (vease 1.1.1.5). Cuando en un punto de la carga se tiene otro valordel voltaje clasificado, puede ser combinado con el circuito equivalente (metodos F y F1) paracalcular el funcionamiento a valor de voltaje determinado (vease 1.3.8).

1.3.2. METODOS DE PRUEBA PARA LA EFICIENCIA.

Los varios metodos para la determinacion de la eficiencia y las perdidas, se identifican comosigue:

a) Metodo A: A la entrada y salidab) Metodo B: A la entrada y salida, con la separacion de las perdidas y la medida indirecta de

las perdidas por perdida en la carga.c) Metodo C: Maquinas duplicados, con la separacion de las perdidas y la medida indirecta de

las perdidas por perdida en la carga.d) Metodo E: Medida de la energıa electrica, bajo carga con la separacion de las perdidas y la

medida directa de las perdidas por perdida en la carga.e) Metodo E1: Medida de la energıa electrica bajo carga con la separacion de perdidas y el valor

presunto de la perdidas por perdida en la carga.f) Metodo F: Circuito equivalente, con la medida directa de las perdidas por perdida en la

carga.g) Metodo F1: Circuito equivalente con el presunto valor de las perdidas por perdida en la

carga.h) Metodo C/F: Circuito equivalente ajustado al metodo C en un punto de carga con la medida

indirecta de las perdidas por perdida en la carga.i) Metodo E/F: Circuito equivalente ajustado al metodo E en un punto de carga con la medida

directa de las perdidas por perdida en la carga.j) Metodo E1/F1: Circuito equivalente ajustado al metodo E en un punto de carga con el

presunto valor de las perdidas por perdida en la carga.

1.3.2.1. GUIA PARA ESCOGER EL METODO DE LA PRUEBA DE EFICIENCIA

Generalmente el metodo de entrada y salida (metodo A) se debe limitar a las maquinas concaballos de potencia fraccionarios.

Salvo que de lo contrario se especifiquen, motores horizontales, polifasicos, jaula de ardilla convalores de 1-250 Hp, (1-190 kilovatios) se deben probar por el metodo de entrada y salida conla separacion de las perdidas (metodo B). El metodo B se debe seleccionar cuando el valor para


cada uno de los componentes de las perdidas en el motor esta dada o cuando la precision y lacapacidad de repeticion de este metodo se requiere, por ejemplo por el programa de EEM (NISTHandbook 150-10. Efficiency of Electric Motors). Los motores verticales en el rango de 1-250 Hp,(1-190 kilovatios) se deben tambien probar por el Metodo B. Si por la construccion de los cojinetesno se permite los motores verticales en este rango de Hp se pueden probar por Metodo E, E1, F,o F1. Los motores polifasicos en gran parte son de 250 Hp, (190 kilovatios) se pueden probar porMetodo B, C, E, E1, F, o F1 dependiendo de la disponibilidad y la facilidad de prueba requerida.

1.3.3. PRUEBA DEL METODO A - ENTRADA Y SALIDA

Para este metodo, la eficiencia se calcula con el valor de la potencia de salida medida y lapotencia de entrada medida, despues de la correccion de la temperatura y del dinamometro (sifuera aplicable).

1.3.3.1. PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA

La maquina es colocada por medio de un freno o de un dinamometro mecanico (vease 1.1.3.1).Las lecturas de la potencia, corriente, voltaje, frecuencia, deslizamiento, par, temperatura am-

biente, y de la temperatura de la bobina del estator o de la resistencia de la bobina del estatorseran obtenidas para cuatro puntos de carga aproximadamente equidistantes entre no menos queel 25 % incluyendo la carga del 100 %, y dos puntos de carga elegidos convenientemente sobre lacarga del 100 % pero no exceder la carga el 150 %. Para la carga de la maquina, comenzar en elvalor mas alto de la carga y moverse en orden decreciente al mas bajo.

1.3.3.2. FORMA DEL CALCULO

El funcionamiento se calcula segun las indicaciones de la forma A. La correccion del dinamome-tro se debe hacer, si fuera aplicable, segun lo explicado. La perdida del estator debe ser corregidapara la temperatura segun lo indicado.

La correccion del dinamometro se debe hacer con la misma direccion de rotacion que se utilizadurante la prueba con carga.

1.3.4. PRUEBA DEL METODO B - ENTRADA Y SALIDA CON SE-PARACION DE LA PERDIDAS

Este metodo consiste en varios pasos. Todos los datos se toman con la maquina en funcio-namiento como motor o como generador, dependiendo de la region de operacion para la cual serequieren los datos de la eficiencia.

La perdida total evidente (entrada menos salida) esta separada en varios componentes, con laperdida por perdida en la carga definida como la diferencia entre la perdida total evidente y lasuma de las perdidas convencionales (perdida del estator y del rotor, perdida en el hierro, y perdidade friccion y por efecto del viento). Ası el valor de la perdida por perdida en la carga determinadoes trazado vs el cuadro del par, y una regresion lineal se utiliza para reducir el efecto de erroresal azar, en las medidas de la prueba. Los datos tomados de la perdida por perdida en la carga seutilizan para calcular el valor final de la perdidas totales y de la eficiencia.


Las pruebas secundarias que componen el procedimiento de prueba del metodo B deben serrealizados en el orden enumerado. No es necesario que los pruebas secundarias sean realizadassucesivas inmediatamente despues la anterior.

Las pruebas secundarias pueden ser realizadas individualmente si la temperatura de funcio-namiento del motor se establece cerca de su temperatura de funcionamiento normal a la cargadeterminada para obtener los datos de prueba.


1.3.4.1.1 PRUEBA DE TEMPERATURA A LA CARGA DETERMINADA Lamaquina se acopla a un dinamometro y funciona a la carga determinada. Esta prueba no serequiere cuando una prueba a la temperatura de la carga determinada se ha realizado previamenteen una maquina similar.

1.3.4.1.2 PRUEBA BAJO CARGA La maquina es cargada por un dinamometro, ver 1.1.3.1.La temperatura de la bobina del estator estara dentro de 10°C de la lectura de temperatura mascaliente registrada durante la prueba de temperatura a la carga determinada. El metodo de pruebade 1.3.3.1 se utiliza, en esta prueba siendo realizada lo mas rapidamente posible para reducir almınimo cambios de temperatura en la maquina durante la prueba. La correccion del dinamometrodebera ser hecha en ala misma direccion de rotacion que es usada durante la prueba con carga.

1.3.4.1.3 PRUEBA SIN CARGA Ver 1.2.3 incluyendo 1.2.3.3, la separacion de las perdida enel hierro, friccion y la perdida por el viento. Antes de hacer esta prueba, la maquina debe funcionarsin carga hasta que la temperatura y los valores de entrada se hayan estabilizado.


Para calcular el funcionamiento del motor o del generador se usa la forma B, que incluye lacorreccion de temperatura y la separacion de las perdidas. El valor para la perdida por perdidasen la carga es determinado por el metodo indirecto.

1.3.4.2.1 FRICCION Y PERDIDAS POR EL VIENTO Ver 1.2.3.4.

1.3.4.2.2 PERDIDA EN EL HIERRO Ver 1.2.3.5.

1.3.4.2.3 PERDIDA DEL ESTATOR I2R Ver 1.2.1.Si la resistencia del estator no se mide directamente durante la prueba, la resistencia para cada

punto de carga sera determinada segun la 1.4.2.3 con el valor para la temperatura especificada yfijada a la de la temperatura medida durante la prueba en cada punto de carga.

1.3.4.2.4 PERDIDA DEL ROTOR I2R Ver 1.2.2.

1.3.4.2.5 PERDIDA APARENTE TOTAL La perdida total evidente sera calculada porseparado para cada punto de carga restando la medida de salida en vatios de la medida de entradaen vatios.

1.3.4.2.6 DETERMINACION DE LAS PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA(METODO INDIRECTO) Las perdidas por perdida en la carga seran calculada por separadopara cada punto de carga restando la perdida total evidente, la perdida del estator a la temperaturade la prueba, la perdida en el hierro, la perdida por friccion y del viento, y la perdida del rotor quecorresponde al valor medido del deslizamiento. La perdida por perdida en la carga sera calculadapara cada uno de los seis puntos de carga aproximadamente espaciados equitativamente (vease1.3.3.1).

1.3.4.2.7 ALISAMIENTO DE LAS PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGALos datos alisados de la perdida por perdida en la carga usando un analisis de regresion linearbasado en la expresion de la perdida por perdida en la carga en funcion del cuadro del esfuerzo detorsion de la carga.

WLL = AT 2 +B (1.23)

donde:WLL.- Es la perdida por perdida en la carga segun lo trazado con el esfuerzo de torsion ajustado.T .- Es el parA.- Es la inclinacionB.- Es la intercepcion con la lınea cero del esfuerzo de torsion.


Si la inclinacion es negativa, o si el factor de correlacion,r, es menor a 0.9, suprima el punto peory repita la regresion. Si esto aumentar a 0.9 o mas, utilice la segunda regresion; si la inclinacionsigue siendo negativa, la prueba es insatisfactoria. Si los errores en las lecturas de la instrumentaciono de la prueba, se indican, la fuente del error debe ser investigada y ser corregida, y la prueba debeser repetida.

Los errores por la friccion del cojinete o del dinamometro, pueden hacer que las lecturas delesfuerzo de torsion sean diferentes para el mismo valor de la potencia, dependiendo de si la cargaes cada vez mayor o decreciente antes de la lectura.

Cuando el factor de correlacion, r, es menor de 0.9, este se obtiene despues en el segundocalculo, se debe hacer un promedio de dos sistemas de lecturas. El primer sistema debe ser tomadomientras gradualmente aumenta la carga, el segundo sistema mientras disminuye la carga. Lascurvas del esfuerzo de torsion vs la potencia se deben trazar para cada sistema de lecturas, y elvalor promedio de A basado en las dos curvas es el que debe usarse.

1.3.4.3. CORRECCION DE LA PERDIDA Y DE LA EFICIENCIA TOTALES.

1.3.4.3.1 CORRECCION DE LAS PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA Elvalor corregido de la perdida por perdida en la carga es:

WLLAT2 (1.24)

1.3.4.3.2 CORRECCION DE LA TEMPERATURA AMBIENTE PARA LA PERDI-DA EN EL ESTATOR I2R Una perdida corregida del estator para cada uno de los seis puntosde carga se calcula usar el valor comun de la resistencia del estator obtenido de la prueba de tem-peratura a carga determinada corregida a un ambiente de 25°C. En 1.1.2.3, la resistencia Rt esla resistencia medida en conclusion con la prueba de la temperatura a carga clasificada; tt es latemperatura mas caliente de la bobina medida durante la prueba de temperatura, y ts es igual altt corregido a un ambiente de 25°C.

1.3.4.3.3 CORRECCION DE LA TEMPERATURA AMBIENTE PARA LA PERDI-DA EN EL ROTOR I2R Una perdida corregida del rotor I2R para cada uno de los seis puntosde carga se calcula segun lo dado 1.2.2 usando el valor del deslizamiento para cada uno de los pun-tos corregidos a un ambiente de 25°C y usando el valor corregido del ambiente de la perdida delestatorI2R para cada punto de carga. En 1.1.3.2.2, el deslizamiento st es la medida del desliza-miento para el punto particular de carga, tt es la temperatura mas caliente de la bobina medidapara el punto particular; y ts es la temperatura mas caliente de la bobina durante la prueba detemperatura corregida a un ambiente de 25°C.

1.3.4.3.4 CORRECCION DE LAS PERDIDAS TOTALES Una perdida total corregidapara cada uno de los seis puntos de carga se determina por la suma de la perdida de la fricciony del viento (vease 1.3.4.2.1), la perdida del hierro (vease 1.3.4.2.2), la perdida corregida para laperdida en la carga (vease 1.3.4.3.1), la perdida con temperatura corregida del estatorI2R (vease1.3.4.3.2), y la perdida con temperatura corregida del rotor I2R (vease 1.3.4.3.3).

1.3.4.3.5 CORRECCION DE LA POTENCIA MECANICA La energıa mecanica corre-gida para cada uno de los seis puntos de carga es igual a la diferencia entre la potencia de entradamedida y la perdida total corregida para un motor. La potencia de entrada corregida es igual a lasuma de la potencia de salida y la suma de la perdida total corregida para un generador.

1.3.4.3.6 EFICIENCIA Ver 2.3.1. Utilizar la corriente electrica medida y la energıa mecanicacorregida de 1.3.4.3.5.

1.3.4.4. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR / GENERADOR

Calcular el funcionamiento del motor o del generador, que incluye la correccion de temperatura.


1.3.5. PRUEBA DEL METODO C - MAQUINAS DUPLICADAS

Este metodo para determinar la eficiencia puede ser utilizado cuando las maquinas disponiblesson duplicadas. Las dos maquinas se juntan y se conectan electricamente con dos fuentes de energıa,la frecuencia debe ser ajustada.

1.3.5.1. METODO DE PRUEBA

1.3.5.1.1 PRUEBAS SIN CARGA DE LAS DOS MAQUINAS Ver 1.2.3.

1.3.5.1.2 PRUEBA BAJO CARGA Una maquina funciona como motor a voltaje y frecuenciadeterminados, y la otra es dada como generador a valores de voltaje y frecuencia determinados,para condiciones de frecuencias menores para alcanzar la carga deseada. Las lecturas se debentomar a la entrada y la salida electrica, ademas de la temperatura de la bobina del estator oresistencia de la bobina del estator y el deslizamiento de cada maquina.

La prueba se debe repetir con la direccion del flujo de energıa invertida. La frecuencia de laprimera maquina sigue estando sin cambios mientras que la del segundo se eleva para producir lacarga deseada. La localizacion de los instrumentos y los transformadores no deben ser cambiados.Por esta anulacion del flujo de energıa, los errores ordinarios de calibracion de todos los instrumen-tos son reducidos al mınimo. Los errores del angulo de fase de los transformadores son acumulativospara las pruebas de motores y generadores. Es importante hacer las correcciones exactas para loserrores del angulo de fase, porque haran que las perdidas aparezcan mas pequenas que el valorverdadero (vease 1.1.1.4).

1.3.5.2. PERDIDA POR PERDIDA EN LA CARGA (METODO INDIRECTO)

Se obtiene las perdidas por perdida en la carga como sigue:

Las perdidas en el estator I2R a la temperatura de la prueba es calculada por cada maquinausando la corriente observada.

Las perdidas en el rotor del motor I2R es:

desliz. motor · (poten. de ingre. motor− perd. del estator I2R− perd. en el hierro) (1.25)

Usando el deslizamiento del motor observado en por unidad a la velocidad sıncrona.

Las perdida combinada por perdida en la carga es determinada restando de la perdida medidatotal (diferencia entre la entrada y la salida) la suma de las perdidas del estator I2R, perdidasdel rotor I2R, perdidas en el hierro, y perdidas por friccion y del viento de las dos maquinas.

Las perdidas por perdida en la carga se asumen para ser proporcionales al cuadrado de lacorriente del rotor. Se toman las perdidas por perdida en la carga como:

perd. carga mot. = perd. est. I2R(perd. carga combinada)

(perd. rotor mot. I2R+ perd. rotor gen. I2R)(1.26)

perd. carga gene = (perd. carga combinada)− (perd. carga motor) (1.27)

El promedio de los resultados obtenidos con las dos direcciones del flujo de energıa (motor ygenerador) se toma como el valor medio de las perdidas por perdida en la carga.

1.3.5.2.1 DATOS DE LAS PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA USANDOUN ANALISIS DE REGRESION LINEAR

WLLave = A(I2ave)2 +B (1.28)

donde:WLLave.- Es el valor medio de las perdidas por perdida en la carga segun lo trazado vs la

corriente aproximada del rotor.A.- es el deslizamientoB.- Es la intercepcion con la lınea actual cero.


I2ave.- Es el valor medio de la corriente del rotor.El valor de la corriente del rotor, I2, para cada direccion del flujo de potencia (motor y gene-

rador) se toma como:

I2 =√

(I2 − I20 ) (1.29)

donde:I.- Es el valor de la corriente de lınea observado del estator (motor o generador) para el cual

las perdidas por perdida en la carga es determinada.I0.- Es el valor de la corriente sin carga.El valor corregido de las perdidas por perdida en la carga es:

WLLc = A(I2)2 (1.30)

1.3.5.3. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR / GENERADOR

Calcular el funcionamiento del motor o del generador la cual incluyendo la correccion de tem-peratura. Determinar WLLc basado en el deslizamiento, A, y el valor de la corriente del rotor, I2,apropiada para el punto de carga para el cual las perdidas por perdida en la carga es determinada.

El valor de la corriente del rotor para cada punto de carga se calcula como:

I2 =√

(I2 − I20 ) (1.31)

donde:I.- Es el valor de operacion de la corriente de lınea del estator para el cual las perdidas por

perdida en la carga es determinada.I0.- Es el valor de la corriente sin carga.

1.3.6. PRUEBA DEL METODO E O E1- MEDIDA DE POTENCIAELECTRICA CON LA SEGREGACION DE LAS PERDIDAS

La entrada se debe medir segun lo resumido despues. La salida debe ser determinada restandoel total de las perdidas de entrada. Las perdidas totales son iguales a la suma de las perdidas delestator y del rotor corregidas a la temperatura especıfica para la correccion de la resistencia, laperdida del hierro, la perdida de friccion y del viento, y las perdidas por perdida en la carga.


1.3.6.1.1 PRUEBA SIN CARGA Ver 1.2.3.

1.3.6.1.2 PRUEBA BAJO CARGA Para obtener los datos requeridos, es necesario juntar,cenir, o engranar la maquina a una carga variable. El mismo arreglo que se utiliza para la pruebade la temperatura puede ser empleado. Para cada uno de seis puntos aproximadamente espaciadosequitativamente, las lecturas de la potencia, corriente, voltaje, deslizamiento, temperatura am-biente, y resistencia de la bobina del estator deben ser registradas. La resistencia de la bobina delestator para cada punto de carga puede ser calculada comparando la subida de temperatura medi-da por un detector de temperatura, un sensor de temperatura situado en el extremo de bobina delestator, o la subida de temperatura al aire libre, con las medidas correspondientes de la subida detemperatura obtenidas como valores en estado estacionario durante una prueba de la temperatura.

1.3.6.1.3 PRUEBA DE LAS PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA

1.3.6.1.3.1 PRUEBA DEL METODO E Ver 1.2.4.2 o 1.2.4.3.

1.3.6.1.3.2 PRUEBA DEL METODO E1 Ver 1.2.4.4.


1.3.6.2. PERDIDAS DEL ESTATOR I2R

Ver 1.2.1.

1.3.6.3. PERDIDAS EN EL ROTOR I2R

Ver 1.2.2.

1.3.6.4. PERDIDAS EN EL HIERRO

Ver 1.2.3.5

1.3.6.5. FRICCION Y EFECTOS DEL VIENTO

Ver 1.2.3.4

1.3.6.6. PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA (MEDICION DIRECTA)

1.3.6.6.1 CORRIENTE DEL ROTOR I2 El valor de la corriente del rotor debe ser calculadocomo:

I′

2 =√

(I2 − I20 ) (1.32)

donde:I.- Es el valor de operacion de la corriente de lınea del estator para el cual las perdidas por

perdida en la carga es determinada.I0.- Es el valor de la corriente sin carga.El valor de las perdidas por perdida en la carga, W ’

LL, correspondera a un valor de la co-rriente del rotor, I ’2, segun lo calculado de la Ecu. 32 para un valor de I que corresponde al valordeterminado de la corriente de lınea del estator.

1.3.7. PRUEBA DEL METODO F O F1 - CIRCUITO EQUIVALENTE

Cuando las pruebas bajo carga no se hacen, las caracterısticas de funcionamiento (eficacia, factorde energıa, esfuerzo de torsion, etc.) se calculan basadas sobre el circuito equivalente demostradoen el Fig. 1.3. Los parametros de la maquina en el circuito equivalente se derivan de los datos deprueba registrados durante una prueba sin carga y una prueba de impedancia. La prediccion exactade las caracterısticas de la maquina en el rango de operacion normal dependera sobre todo de laproximidad por la cual r2 representa la resistencia real del rotor a corrientes de baja frecuencia y,x2 representa la reactancia real de la salida del rotor a corrientes de baja frecuencia.


1.3.7.1.1 PRUEBA SIN CARGA Ver 1.2.3

1.3.7.1.2 PRUEBA DE LA IMPEDANCIA Las lecturas del voltaje, corriente, potencia deentrada, y de la resistencia del estator o de la temperatura de la bobina del estator deben sertomadas en uno o mas frecuencias, voltajes, y/o cargas. Si la maquina que es probada tiene unrotor bobinado, el rotor debe estar cortocircuitado para la prueba.

Figura 1.3: Circuito Equivalente[4]


La reactancia sera medida con la corriente de la carga determinada. Es importante que el valorde la reactancia usado en el calculo del circuito equivalente sea un valor correcto de saturacion ydel efecto de la barra; si no, el factor de potencia calculado serıa un valor mas alto que el valorverdadero.

Los datos de la impedancia seran resueltos a partir del uno de los metodos siguientes:Metodo 1.- Prueba de impedancia trifasica de rotor bloqueado a maximo 25 % de frecuencia

y corriente determinada., ver 1.3.7.1.2.1Metodo 2.- Prueba de impedancia trifasica de rotor bloqueado a frecuencia, aproximadamente

50 % de la frecuencia determinada, y en un maximo de 25 % de frecuencia determinada, todocon corriente determinada. Las curvas deben ser desarrolladas desde estos tres puntos de pruebautilizados para determinar los valores de la reactancia total y la resistencia del rotor requeridapara reducir la frecuencia., ver 1.3.7.1.2.1

Metodo 3.- Para una prueba de la impedancia sobre la velocidad del punto de ruptura proxi-ma a la velocidad de deslizamiento debe reducir la frecuencia del rotor. Este metodo, se hace conel motor desacoplado o se acopla a una carga reducida, y el voltaje se reduce para dar aproxima-damente una carga completa de deslizamiento. El deslizamiento sera medido cuidadosamente. Ver1.3.7.1.2.2

Metodo 4.- Cuando ninguno de los metodos antes dicho son practicos, la prueba siguientepuede ser utilizada: trifasico, prueba de la impedancia de rotor bloqueado a voltaje reducido yfrecuencia determinada dando por resultado una corriente aproximada y una prueba bajo carga.Ver 1.3.7.1.2.3.

1.3.7.1.2.1 PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO (METODO 1 Y METODO 2) Elrotor de un motor jaula de ardilla es una bobina simetrica de la barra; por lo tanto, la impedanciadel motor es practicamente igual para cualquier posicion del rotor relativa al estator.

La impedancia de un motor de rotor bobinado varıa con la posicion del rotor concernienteal estator. Es por lo tanto necesario realizar una prueba de la impedancia de rotor bloqueadopara determinar la posicion del rotor que resulta de un valor medio de la impedancia. Antesde tomar lecturas en las maquinas del rotor bobinado, el rotor deberıa estar cortocircuitado. Ladistancia angular con la cual es necesario observar la variacion de la corriente debe ser determinada,permitiendo que el rotor gire lentamente y observando la corriente del estator, observando ladistancia el rotor que deben moverse para que la corriente del estator termine un ciclo. Para lasmaquinas que tienen un numero integral de ranuras por polo, por fase en el rotor y estator, estadistancia debe ser igual a dos tercios de un polo para las maquinas trifasicas. Para las maquinasque tienen ranuras para bobinas fraccionarias, la distancia angular puede ser tanto como un polocompleto.

El rotor debe ser bloqueado de modo que no pueda moverse; y la diferencia de voltaje sera au-mentado gradualmente hasta obtener una corriente de valor especificado. El voltaje y la corrienteen todas las fases seran leıdos y registrados, y el voltaje en las diversas fases debe ser equilibrado.Con el mismo voltaje, el rotor debe ser girado lentamente y los valores maximos y mınimos dela corriente durante un ciclo completo seran registrados. El rotor entonces sera bloqueado parala prueba de la impedancia en la posicion que da una corriente igual al promedio de los valoresmaximos y mınimos registrados previamente.

a) Tomar las lecturas simultaneas de voltaje y corriente en todas las fases y la potencia deentrada en varios niveles de voltaje para establecer el valor con cuidado de la corriente a plenacarga. La temperatura de la bobina del estator o la resistencia de la bobina del estator tambiensera registrada. Se debe tener cuidado para no recalentar las bobinas. Tomar los registros maselevados primero y luego las lecturas mas bajas ayudaran a mantener la temperatura.

b) Trazar las curvas usando los voltios como abscisas y los amperios y la suma algebraica delas lecturas del vatımetro como ordenadas. La curva de amperios contra voltios es generalmenteuna lınea recta, curvando levemente hacia arriba en los valores mas altos. En los rotores de ranuracerrada, sin embargo, hay tambien una curva distinta hacia arriba en baja tension. Derivar el valorde voltaje y la potencia de entrada para determinar la reactancia total y la resistencia del rotor enel nivel requerido de corriente.

c) Determinar la resistencia del rotor,r2, y la reactancia total de salida, X1 + X2, de estosdatos. Al usar el metodo 2 en 1.3.7.1.2, las curvas de los valores de la resistencia del rotor y de


la reactancia total de la salida vs la frecuencia se deben utilizar para determinar el valor en lafrecuencia de funcionamiento deseada.

1.3.7.1.2.2 PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO PARA VER LA IMPEDANCIA AVOLTAJE REDUCIDO, CARGA REDUCIDA (METODO 3) La resistencia del rotor,r2, y la reactancia de la salida, X2, a la frecuencia reducida se pueden obtener las lecturas (voltios,vatios, amperios, deslizamiento, temperatura de la bobina del estator, o resistencia de la bobina delestator) a una velocidad y deslizamiento que se aproxime a la frecuencia reducida deseada del rotor.En este metodo, se hace funcionar la maquina desacoplada o se acopla a una carga reducida y aun voltaje que de la velocidad y el deslizamiento deseado. El deslizamiento sera medido utilizandoel procedimiento siguiente.

Cuando los datos de la prueba de saturacion sin carga estan disponibles (vease 1.2.3), la reac-tancia total por fase para cada punto de prueba debe ser calculada y la curva de la reactancia totalpor fase vs voltios sin carga por fase debe ser dibujada (vease el ejemplo en Fig. 1.4). El puntomas alto en esta curva se debe utilizar como la reactancia total por fase sin carga, X1 +Xm, en elcalculo del deslizamiento en baja tension.

Cuando una prueba completa sin carga no se ha realizado, la reactancia total por fase al voltajedeterminado y sin carga se puede utilizar como la reactancia sin carga total por fase, X1 +Xm, encalculos de la prueba de deslizamiento de baja tension. De los datos de prueba de baja tension delresbalon, calcular la impedancia por fase, Z, la resistencia por fase, R, y la reactancia por la fase,X.

Si los detalles del diseno estan disponibles, utilizar el cociente calculado X1/X2.

X1 = X · X1/X2

1 +X1/X2(1.33)

Utilizando de la reactancia total sin carga, X1 +Xm, determinada anteriormente el valor de lareactancia de magnetizacion, Xm, puede ser aproximadamente:

X1 = (X1 +Xm)−X1 (1.34)

Figura 1.4: Reactancia de la prueba sin carga[4]

A.- Es valor de voltaje.B.- Es voltaje en la prueba del deslizamiento en baja tension.CDE.- Es la curva de la reactancia total en la prueba sin carga.F.- Es la reactancia que correspondiente al punto mas alto, D, en la prueba de la curva CDE.

Este valor se utiliza como la reactancia total, X1 +Xm, en el calculo de la prueba de deslizamientode baja tension.

G.- Es la reactancia total, X1 +Xm, para ser utilizado en la determinacion de Xm para el usoen los calculos del circuito equivalente despues de X1, X2, y R2 son resueltos de los calculos de laprueba de deslizamiento en baja tension.


De los datos obtenidos de la prueba de deslizamiento en baja tension, calculamos:

v2 =

[V1 − I1X1 sin θ1±R1 cos θ1]2 + [I1 −X1 cos θ1mR1 sin θ1]2

(1.35)

θ2 = arctanI1(X1· cos θ1mR1 sin θ1)

V1 − I1(X1 sin θ1 ±R1 cos θ1)(1.36)

Ie =V2Xm

(1.37)

rfe =V 22

(Wn/m)(1.38)

gfe =1

rfe(1.39)

Ife =(Wn/m)

V2(1.40)

Calculamos:

I2 = [(I1 cos θ1 + Ie sin θ2mIfe cos θ2)2 + (I1 sin θ1 − Ie cos θ1 ± Ie cos θ2 ± Ife sin θ2)2]1/2 (1.41)

NOTAS:

1. Para induccion del generador, utilizamos alternadamente las ecuaciones 1.351.361.41 y 50.

2. R1corregida a la temperatura durante prueba.

3. cos θ1igual al factor de potencia durante la prueba del motor o generador.

X2 =(V1I1 sin θ1 − I21X1 − I0V2)

I22(1.42)

X = X1 +X2 (1.43)

Repetir las ecuaciones 1.33 a 1.43 usando el cociente inicial de X1/X2 de la ecuacion 1.33 yel nuevo valor de X de la ecuacion 1.40hasta alcanzar los valores estables para X1 yX2 dentro de0.1 %.

X1 = X · X1/X2

1 +X1/X2(1.44)

X2 = X −X1 (1.45)

Z2 =V2I2

(1.46)

R2 = s√

(Z22 −X2

2 ) (1.47)

Entonces, del punto de prueba sin carga a voltaje determinado, calcular:

Xm = X −X1 (1.48)

− bm =1

Xm(1.49)

v2 =

[V1 − I1X1 sin θ1 ±R1 cos θ1]2 + [I1(X1 cos θ1mR1 sin θ1)]21/2

(1.50)

gfe =Wn

(mV 22 )

(1.51)

Los valores obtenidos en las ecuaciones, 1.451.44, 1.49 y 1.51 son usados en el calculo del circuitoequivalente la resistencia del rotor, R2, de la ecuacion 1.47 y la resistencia del estator, R1, deberıaser corregida para una temperatura especıfica.


1.3.7.1.2.3 PRUEBA EN UN PUNTO DE CARGA CON ROTOR BLOQUEADO(METODO 4) Los valores de X1, X2, Xm, y Rfe pueden ser determinados de las pruebas sincarga y de rotor bloqueado a frecuencia determinada despues del procedimiento en 1.3.7.1.2.1. Elvalor de R2 a la frecuencia reducida se puede obtener de las lecturas (voltios, vatios, amperios,deslizamiento, resistencia de la bobina del estator, o temperatura de la bobina del estator) en unpunto de carga usando el voltaje determinado o menor. El deslizamiento debe ser medido cuida-dosamente. R2 puede ser obtenido por el procedimiento siguiente despues de que otros parametrosdel motor se hayan determinado de las pruebas sin carga y de rotor bloqueado. Para este metodo,se hace funcionar la maquina desacoplada (o acoplada a una cierta carga reducida), el voltaje esreducido para tener un deslizamiento aproximadamente a plena carga, y el deslizamiento. DespuesX1, tiene que ser determinado de las pruebas de impedancia de rotor bloqueado (vease 1.3.7.1.2),el valor se obtiene como sigue:

a) Calcular V2 con la ecuacion 1.35.b) Calcular θ2 con la ecuacion 1.36.c) Calcular Ife y Ie con las ecuaciones 1.37 y 1.40.d) Calcular I2 con la ecuacion 1.41.e) Calcular la impedancia del rotor, Z2 con la ecuacion 1.46.f) Calcular R2con la ecuacion 1.47:

R2

s=√

(Z22 −X2

2 )

g) Obtener R2 por la multiplicacion de X1/s por el valor medido del deslizamiento por unidada velocidad sıncrona. Corregir R2a la temperatura determinada.

1.3.7.1.3 PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA (METODO DIRECTO).

1.3.7.1.3.1 PRUEBA DEL METODO F Ver 1.2.4.2 o 1.2.4.3.

1.3.7.1.3.2 PRUEBA DEL METODO F1 Ver 2.2.4.4.


La forma F-F1 se utiliza para determinar el valor de la reactancia total de la resistencia delrotor (a menos que si la prueba alternativa en 2.3.7.1.2.3 sea realizada) basada en los valores devoltaje, corriente, y la potencia de entrada obtenida de las pruebas de impedancia sin carga yde rotor bloqueado. Esto se arregla en base a y permaneciendo constante a traves del rango deoperacion de la maquina. Si la curva de la corriente de rotor bloqueado vs voltaje sale de una lınearecta en el rango de corrientes consideradas, cada columna de calculos debe utilizar los valoresde la reactancia obtenidos de esta curva para el valor de calculo en la columna. Los resultadosdel calculo se pueden trazar en forma de curva, de la cual el resumen de caracterısticas puede serresuelto, o los calculos iterativos se pueden hacer para determinar el deslizamiento que correspondea los puntos de carga deseados.

1.3.7.3. CALCULO DEL TORQUE MAXIMO

El par maximo o la averıa en un motor son determinados usando el siguiente valor de desliza-miento:

s =R2√

R1 + (X1 +X2)2(1.52)

1.3.8. PRUEBA EL METODO C/F, E/F, O E1/F1 - CIRCUITO EQUI-VALENTE CALIBRADO EN UN PUNTO DE CARGA

Cuando un punto de corriente el deslizamiento bajo carga con una temperatura de la bobinadel estator tt esta disponible, del metodo F o del metodo F1 puede ser utilizada para determinarlas caracterısticas de la maquina con otras cargas. En tales casos, R2, no es resuelto de la pruebade impedancia a baja frecuencia. Se utiliza el procedimiento siguiente:


1. Utilizar la Forma F3, pero comenzar con la lınea 2 con un valor presunto de R2/s para delpunto de carga de la prueba y el valor de R1 basado en la temperatura de la bobina delestator tt, comprobar el valor calculado de la corriente de entrada y la potencia de entradavs los valores medidos de la corriente de entrada y de la energıa de entrada.

2. AjustarR2/s y, Xm e iterar hasta el valor calculado de la potencia de entrada y la corriente deentrada ambas deben concordar con el valor medido de la corriente de entrada y la potenciade entrada dentro del 1 %. Otros parametros del circuito no deben ser ajustados. (La potenciade entrada es sobre todo una funcion de R2/s)

3. Obtener R2multiplicando el valor presunto final de R2/s por del valor medido del desliza-miento por unidad a velocidad sıncrona. Este procedimiento establece el valor de R2 (sin lacorreccion de temperatura) que se utilizara en el calculo de las caracterısticas de funciona-miento de la carga.

4. Corregir R1 y R2 a la temperatura determinada, ts, de acuerdo con 1.2.1.1, y determinar elfuncionamiento en los puntos de carga deseados.

1.3.8.1. PERDIDA POR PERDIDA EN LA CARGA (METODO INDIRECTO)

1.3.8.1.1 METODO DE PRUEBA Para el metodo C/F, las perdidas por perdida en la cargase determina como:

1. Para el punto de carga del motor y del generador, determinar el valor promedio de las perdidaspor perdida en la carga, WLLave, despues del procedimiento en 1.3.5.2, los pasos 1 a 5.

2. Para el punto de carga del motor y del generador, determinar el valor promedio de la corrientedel rotor, I2ave usando la ecuacion 1.26.

3. El valor de las perdidas por perdida en la carga, para cualquier punto de carga se calculacomo:

WLL = W′

LL

(I2I

′2

)2

(1.53)

donde:W ’

LL.- Es el valor promedio de las perdidas por perdida en la carga, WLL del paso 1).I2.- Es la corriente del rotor determinada por la solucion del circuito equivalente para el punto

de carga apropiado.I

′

2.- Es el valor promedio de la corriente del rotor I2ave, del paso 2.El valor de las perdidas por perdida en la carga W ’

LL, debe corresponder al valor de I′

2, igualal valor promedio de la corriente del rotor determinada en el paso 2.

1.3.8.1.2 PRUEBA DEL METODO E/F Ver 1.2.4.2 o 1.2.4.3

1.3.8.1.3 PRUEBA DEL METODO E1/F1 Ver 1.2.4.4

1.3.9. FACTOR DE POTENCIA

1.3.9.1. OBTENIDO INDIRECTAMENTE

El factor de potencia es el cociente de vatios para voltamperios. Para las maquinas trifasicas

factor de potencia =potencia√

3voltaje linea a lineacorriente de linea(1.54)


1.3.9.2. OBTENIDO DIRECTAMENTE

Para maquinas trifasicas, el factor de potencia se puede comprobar por la ecuacion 1.55 cuandose utiliza el metodo del dos-vatımetro.

factor de potencia =1√

1 + 3(

W1−W2

W1+W2

)2

(1.55)

donde:W1.- Es la lectura mas altaW2.- Es la lectura mas bajaSi W2 da una lectura negativa, debe ser considerado una cantidad negativa.Si se utiliza un vatımetro polifasico, los valores de las lecturas monofasicas del vatımetro pueden

ser obtenidos por separado abriendo cada uno de los circuitos de la bobina de voltaje del vatımetropolifasico. Con las cargas pulsantes, el factor de potencia obtenido por el metodo directo puede sermas alto que la obtenida por el metodo indirecto. El valor mas alto sera tomado como la lecturacorrecta. La diferencia es debido a la inclusion en los voltamperios de la componente de la corrientede pulsacion, que esta en funcion de la carga. El factor de potencia determinado del cociente delas lecturas del vatımetro no es afectado por la presencia de corriente de pulsacion.

1.3.9.3. CALCULO DEL CIRCUITO EQUIVALENTE (F-F1)

El factor de potencia puede ser resuelto del circuito equivalente dividiendo la resistencia totalpor la impedancia total. Esta determinacion se demuestra en la forma F-F1.

1.4. OTRAS PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

1.4.1. VOLTAJE DEL ROTOR

En las maquinas rotor bobinado, los voltajes seran medidos entre todos los terminales delrotor, con el rotor bloqueado y sus bobinas en circuito abierto y con el voltaje especificado que esaplicado al estator. Eventualmente el desequilibrio es detectado, esta es una practica generalmentepara tomar lecturas determinando un promedio con varias posiciones del rotor.

1.4.2. PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO

1.4.2.1. CORRIENTE

Esta prueba se puede realizar para comprobar y para saber si hay calidad o para determinarel funcionamiento. Cuando son posibles, las lecturas seran tomadas en el voltaje y la frecuenciaespecificados puesto que la corriente no es directamente proporcional al voltaje debido a cambiosen la reactancia causada por la saturacion de las trayectorias de la salida. Cuando la prueba sehace para comprobar la calidad de las maquinas jaula de ardilla, es posible omitir los mediosmecanicos para bloquear el rotor aplicando potencia monofasica a valores de voltaje y frecuenciaespecificados a cualquiera de las dos terminales de lınea de la maquina de una maquina trifasica.Con una maquina trifasica, la corriente de lınea sera aproximadamente 86 % y la entrada de potenciasera aproximadamente 50 % de los valores correspondientes obtenidos con potencia polifasica. Losvalores ası obtenidos pueden ser comparados con los medidos en una duplicada unidad que debeestar sujetado a una prueba completa.

1.4.2.2. PAR

El esfuerzo de par de rotor bloqueado se toma como el esfuerzo de par mınimo desarrollado porla maquina detenida en todas las posiciones angulares del rotor. El esfuerzo de torsion se puedemedir con una cuerda y una polea, o con un freno o una viga. Los motores del rotor bobinadoestan siempre conforme a variaciones en el esfuerzo de torsion del rotor bloqueado, dependiendo dela posicion angular del rotor con respecto al estator. Para los motores jaula de ardilla, es practicausual trabar el rotor en cualquier posicion conveniente.


Si el esfuerzo de torsion a rotor bloqueado no se mide directamente segun lo mencionadoanteriormente, el esfuerzo de par aproximado de rotor bloqueado puede ser calculado como sigue:

T =k · (Psi − Pcu − Pc) · C1

ns(1.56)

donde:Psi.- Es la potencia de entrada del estator en W.Pcu.- Es la perdida en el estator I2R en W, a la corriente de prueba (ver 2.2.1)Pc.- Es la perdida en el hierro en W, al voltaje de prueba ver (2.2.3.5)ns.- Es la velocidad sıncrona en r/min.C1.- Es el factor de reduccion (variando entre 0.9 y 1.0) para explicar perdidas no fundamentales.k.- Es 9.549 para T , en N ·mk.- Es 7.043 para T , en lbf · ft

1.4.2.3. POTENCIA

Las lecturas de la potencia de entrada seran tomadas simultaneamente con las de la corrientey del par.

1.4.3. PRUEBAS PARA LAS CURVAS DE VELOCIDAD-PAR Y VELOCIDAD-CORRIENTE

1.4.3.1. DEFINICIONES

1.4.3.1.1 CARACTERISTICA DEL VELOCIDAD-PAR La caracterıstica de la velocidad-par es la relacion entre el esfuerzo de torsion y la velocidad, abarcando un rango a partir de ceroa la velocidad sıncrona para un motor y desde la velocidad sıncrona a la velocidad extraıble paraun generador de induccion.

Para los motores del rotor bobinado, el esfuerzo de torsion y la corriente seran medidos entrela velocidad sıncrona y la velocidad a las cuales el esfuerzo de torsion maximo ocurre. Los anilloscolectores deberıan estar cortocircuitos para esta prueba.

1.4.3.1.2 CARACTERISTICA VELOCIDAD-CORRIENTE La caracterıstica velocidad-corriente es la relacion entre la corriente y la velocidad. (Esta curva se traza generalmente en lamisma hoja que la curva de velocidad-par, usando una escala comun de velocidad para las doscurvas.)

1.4.3.2. PROCEDIMIENTO DE LA CURVA DE VELOCIDAD-PAR

De los metodos siguientes se puede utilizar para obtener los datos para una curva de velocidad-par. La seleccion del metodo dependera del tamano y de las caracterısticas de velocidad-par de lamaquina y de las instalaciones de prueba.

En los cuatro metodos, los suficientes puntos de prueba se deben registrar para asegurarsede que las curvas sean confiables, incluyendo irregularidades, se pueden extraer en las regionesde interes de los datos de prueba. Es importante que la frecuencia de la fuente de alimentacionsea constante manteniendose a traves de la prueba en un valor especıfico para el motor. Para losmotores del rotor bobinado, los anillos colectores deben estar cortocircuitos para esta prueba.

Los metodos 1 y 4 requieren el mantenimiento de la velocidad constante para cada lectura.Por lo tanto, no pueden ser utilizados en las regiones donde el esfuerzo de torsion de la maquinaaumenta con mas velocidad que el dispositivo de carga.

De los resultados de las pruebas siguientes, ajustados al voltaje especificado, las curvas del pary la corriente se deben trazar vs la velocidad.

1.4.3.2.1 METODO 1. MEDIDA DE SALIDA Un generador de la C.C. que ha tenido susperdidas determinadas previamente se junta al motor que es probado.

Una fuente de corriente alterna de frecuencia especificada esta conectada con los terminalesdel motor. El voltaje debe ser tan alto como pueda creando una diferencia de potencial sobre los


terminales del motor sin el calentamiento excesivo, por lo menos el 50 % de voltaje especificado, sies posible.

La velocidad del motor para cada punto de prueba es controlada variando la carga en el gene-rador.

En esta prueba, las lecturas se toman a las velocidades entre aproximadamente 1/3 de lavelocidad sıncrona y la velocidad maxima obtenible. La velocidad debe ser constante cuando setoman las lecturas, de modo que la potencia de aceleracion o de desaceleracion no afecte a losresultados. En cada ajuste de la velocidad, las lecturas del voltaje, la corriente, y la velocidad setoma para el motor de induccion, y las lecturas del voltaje y de la corriente de la armadura y lacorriente de campo se toman para el generador de C.C. Se debe tener cuidado para no recalentarel motor.

La exactitud de la medida de la velocidad es particularmente importante en bajo deslizamiento.El aparato de medicion de la velocidad debe ser ajustado o ser calibrado exactamente. Todos lospuntos se deben leer tan pronto como los medidores se hayan colocado. La salida de potencia totaldel motor es la suma de la salida y de las perdidas del generador de la C.C.

El par, T, a cada velocidad se calcula usando la Ecu. 1.57como sigue:

T =k(PGO + PGL)

n(1.57)

donde:PGO.- Es la potencia de salida del generador DC en W.PGL.- Es la perdida del generador DC (incluyendo por la friccion y el efecto del viento) en Wn.- Es la prueba de velocidad del motor en r/min.k.- Es 9.549 para T , en N ·mk.- Es 7.043 paraT , en lbf · ftA la velocidad para el punto de prueba, los valores del par y la corriente son valores a voltaje

especificado, V, segun lo descrito en 1.4.4.

1.4.3.2.2 METODO 2. ACELERACION En el metodo de la aceleracion, el motor se enciendesin carga, y el valor de la aceleracion es determinado a varias velocidades. El esfuerzo de torsiona cada velocidad es determinado de la aceleracion de las piezas totales de rotacion. Las medidasexactas de la velocidad y de la aceleracion son un requisito esencial de este metodo. El motor debefuncionar desde una fuente especificada de la corriente alterna y de la frecuencia.

La aceleracion que se utilizara y, por lo tanto, la duracion de la prueba son determinadas por eltipo de instrumentos que se utilicen para hacer las medidas. En todo caso, el tiempo de aceleraciondebe ser suficientemente largo de modo que los efectos transitorios electricos en los instrumentosy en el motor no danen la curva de velocidad-par. El tiempo de aceleracion debe tambien sersuficientemente largo para permitir registrar el numero necesario de medidas mecanicas y electricascon la suficiente exactitud para trazar las curvas requeridas (vease 1.4.3.2).

Al registrar manualmente los datos en cada punto, el tiempo de aceleracion puede ser aumentadousando un voltaje aplicado mas bajo o juntando una inercia conveniente al eje del motor.

Mientras que el motor acelera a la velocidad sıncrona cercana, las lecturas simultaneas se tomandel voltaje de lınea a lınea por un fase, corrientes de lınea fase, velocidad, y tiempo en segundos.Un mınimo de cinco sistemas de lecturas se debe tomar durante el perıodo de aceleracion; sinembargo, mas lecturas deben ser tomadas si es posible.

Si la friccion del motor es alta, o si se desea datos mas exactos en la gama de velocidad cero,el motor puede comenzar a rotar en direccion contraria antes de la aplicacion de la potencia parala aceleracion en la cual las medidas deben ser tomadas.

Si se ve el metodo 3 (vease 1.4.3.2.3) a ser utilizado como verificacion, la potencia de lınea sedebe tomar con un vatımetro polifasico o dos vatımetros monofasicos a cada velocidad senaladadonde se registran los datos.

Puede a veces ser necesario tomar mas de una funcionado en diversos voltajes para conseguirlecturas satisfactorias a traves de la curva, especialmente cuando hay cambios de signo apreciablesen las caracterısticas de velocidad-par.

El par, T, a cada velocidad se calcula de la aceleracion usando la Ecu. 1.58 como sigue:

T =J

kdn

dt(1.58)


donde (en unidades habituales US)T .- Es el par lbf · ftJ .- Es el momento de inercia de las partes rotativas en lbf · ft2dn/dt.- Es la aceleracion a cada velocidad en revoluciones por minuto y por segundo.k.- Es 307.2donde (en unidades SI):T .- Es el par N ·mJ .- Es el momento de inercia de las partes rotativas en Kg ·m2

dn/dt.- Es la aceleracion a cada velocidad en revoluciones por minuto y por segundo.k.- Es 9.549

1.4.3.2.3 METODO 3. ENTRADA En este metodo, el esfuerzo de torsion es determinadorestando las perdidas en la maquina de la potencia de entrada. Es una verificacion valiosa en losotros metodos, y es particularmente util cuando la maquina no se puede descargar para determinarel esfuerzo de torsion por la aceleracion. En la practica, el metodo es aproximado porque las perdidasdel estator no pueden ser facilmente resueltas para las condiciones de funcionamiento reales y, porlo tanto, no deben ser aproximadas. Este metodo esta tambien conforme a errores en el caso delas maquinas especiales que pueden tener esfuerzos de torsiones armonicas positivas o negativossubstanciales que no se evaluan facilmente.

La maquina se enciende segun lo descrito en 1.4.3.2.2, salvo que no tiene que ser descargada.Las lecturas de la entrada pedidas en 1.4.3.2.2 se trazan vs las lecturas de la velocidad. El voltajede lınea, la corriente de lınea, la potencia, y la velocidad se deben trazar vs tiempo. Los valoresmedios de las lecturas cero de la velocidad de la prueba de rotor bloqueado, segun lo descrito en1.4.2.2, ajustado al voltaje en el cual las otras lecturas fueron tomadas, deben ser incluidos.

El par, T, a cada velocidad es resuelto de la potencia de entrada usando la ecuacion 1.59.

T =

[(k

n

)

[Psi − Pcu − Pc − LLs − LLr ·

(n

ns

)0,5]]− Tfw (1.59)

donde:Psi.- Es la potencia de entrada del estator en W.Pcu.- Es la perdida en el estatorI2R en W, a la corriente de prueba (ver 1.2.1)Pc.- Es la perdida en el hierro en W, al voltaje de prueba ver (1.2.3.5)LLs.- Es la frecuencia fundamental de las perdidas por perdida en la carga en W, a la corriente

de prueba (ver 1.2.4.2.3)Nota.- Si el componente de LLs de la perdida por perdida en la carga no esta disponible,

puede ser asumido que la perdida por perdida en la carga es igual a LLr. Si la perdida por perdidaen la carga (LLs + LLr) se ha determinado de una prueba de dinamometro, el valor total de laperdida por perdida en la carga se puede utilizar como el valor de LLr; o, el valor de LLs se puededeterminar por el metodo dado en 1.2.4.2, y LLrse puede determinar como el valor de la perdidapor perdida en la carga menos el valor de LLs.

LLs.- Es la frecuencia mas alta de las perdidas por perdida en la carga en W a la corriente deprueba (ver 1.2.4.2.3)

n.- Es la prueba de velocidad en r/min.ns.- Es velocidad sıncrona en r/min.k.- Es 9.549 para T, en N ·mk.- Es 7.043 para T, en lbf · ftTfw.- Es el par de friccion y efecto del viento del motor a la velocidad de prueba, en (lbf · ft o

en N ·m )

1.4.3.2.4 METODO 4. MEDIDA DIRECTA Se miden el par y la corriente mientras lamaquina se carga a varias velocidades con un freno del dinamometro. A cada velocidad, las lecturassimultaneas del voltaje, la corriente, la velocidad, y el par se toman. La prueba se debe tomar convoltaje especificado cercano a la practica, pero, si se utiliza un voltaje reducido, el par del motory la corriente se debe corregir al voltaje especificado segun lo descrito en 1.4.4.


1.4.4. CORRECCION DE LOS DATOS PARA EL FUNCIONAMIEN-TO DE VELOCIDAD-PAR, VELOCIDAD-CORRIENTE, Y PRUE-BAS DE ROTOR BLOQUEADO EN EL VOLTAJE REDUCIDO

Cuando es necesario establecer los valores de la corriente y del par en el voltaje especificado,basados en las pruebas realizadas a voltaje reducido, debe ser reconocido que, debido a la saturacionde las trayectorias del flujo de la salida, la corriente puede aumentar en un cociente algo mayor quela primera medida de corriente a voltaje especificado; y el esfuerzo de torsion puede aumentar en uncociente algo mayor que el cuadrado del voltaje. La relacion varıa con el diseno; sin embargo, comoprimera aproximacion, la corriente se calcula variando el voltaje directo, y el par con el cuadradodel voltaje.

Un metodo mas exacto de prueba requiere la determinacion del ındice de cambio de la corriente ydel par con el voltaje estableciendo las curvas velocidad-par y velocidad-corriente por lo menos dos,y preferiblemente para tres o mas, los valores del voltaje. Los puntos de prueba de voltaje reducidose deben trazar en el papel con abscisas y ordenadas logarıtmicas y corregir al voltaje especificadousando un ajuste de medios cuadraticos para la exactitud maxima. En las curvas velocidad-pary velocidad-corriente, varios puntos a varias velocidades se deben corregir para proporcionar larepresentacion verdadera de la curva sobre la gama de velocidad completa.

Capıtulo 2

MAQUINAS ROTATIVASSINCRONAS

2.1. PRUEBAS DIVERSAS

2.1.1. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

Los metodos recomendados para probar resistencia de aislamiento se dan en IEEE Std 43-1974.El ındice de la polarizacion y los efectos de la temperatura, humedad, y de la aplicacion de voltajedurante la prueba tambien se dan en IEEE Std 43-1974.

El valor demasiado bajo de la resistencia de aislamiento puede indicar la presencia de humedaden el aislamiento. En este caso, la maquina debe ser secada antes de que se hagan las pruebasdielectricas o antes de que la maquina este en funcionamiento. Ver los metodos de secado en IEEEStd 43-1974 o IEEE Std 1095-1989.

2.1.2. PRUEBAS DIELECTRICAS Y PARCIALES DE DESCARGA

2.1.2.1. GENERAL

La prueba del alto-voltaje generalmente se aplica pero no necesariamente despues de que sehayan terminado el resto de las pruebas. La magnitud, la frecuencia, la forma de onda, y la duraciondel voltaje de la prueba se dan en ANSI C50.10-1977 y ANSI/NEMA MG1-1978.

PRECAUCION: Debido al alto voltaje usado, que podrıa causar serios danos corporales omuerte, las pruebas del alto-voltaje se deben efectuar solamente por personal experimentado, ylas medidas de seguridad adecuadas se deben tomar en cuenta para evitar lesiones al personal odano a los bienes. Para los procedimientos recomendados, referirse a IEEE Std 4-1978 y a IEEEStd 62-1978.

La prueba de voltaje se debe aplicar a cada circuito electrico (incluyendo a cada fase de lasbobinas polifasicas si internamente no estan conectadas) con el resto de circuitos electricos y de laspiezas de metal puestos a tierra. Los terminales de cada bobina o fase se deben conectar juntos, sila bobina esta puesta a tierra.

2.1.2.2. PREPARACION

Durante la prueba de los devanados inductores de maquinas grandes, las escobillas se debenlevantar y aislar electricamente de los anillos del colector de modo que no se imponga ningunatension de voltaje excesiva en el devanado inductor si se cae una parte de las escobillas o fallanlos terminales. Los terminales y la estacion de escobillas se deben probar por separado. Si se deseaprobar las escobillas de una maquina al mismo tiempo, los terminales del excitador deben serdesconectados a menos que prueben al excitador simultaneamente. En todo caso, los terminalespermanentes de la instrumentacion deben ser desconectada. Pueden ser probados por separado.

Durante la prueba de los devanados inductores de las maquinas sin escobillas, los terminalesde excitacion de la C.C. deben ser totalmente desconectados del excitador a menos que pruebenel excitador y los componentes asociados simultaneamente. En cualquier caso, los componentes de

43

CAPITULO 2. MAQUINAS ROTATIVAS SINCRONAS 44

circuito sin escobillas (diodos, tiristores, etc.) se deben cortocircuitar (no puesto a tierra) durantela prueba.

Los metodos, los procedimientos, y las precauciones adicionales se dan en ANSI C50.10-1977 ynema MG1-1978, partes 3, 21, y 22.

2.1.2.3. METODO 1. PRUEBA DE VOLTAJE ALTERNO A LA FRECUENCIADE LA ENERGIA

Para un voltaje alterno a la frecuencia de la potencia aplicada en la prueba de la bobina. Losdos metodos estandarizados son:

a) El transformador-voltımetrob) El entrehierro de la esferaEstos metodos son fundamentalmente de diferente clase y cada uno puede ser comprobado

facilmente a traves del otro.El metodo del transformador-voltımetro se basa sobre el uso de los transformadores potenciales

disenados para el uso de instrumentos que determinan exactamente ındices del voltaje.El metodo del entrehierro de la esfera se basa en una calibracion extensa de la ruptura del aire

como el dielectrico entre las esferas de tamanos y espacios especıficos. Toda precaucion se debetomar en cuenta para las oscilaciones de la sobretension debido a las descargas del entrehierrode la esfera. El entrehierro de la esfera se utiliza solamente con frecuencia para la proteccion desobretension.

Los metodos del divisor de voltaje de la resistencia estan tambien disponibles, y se debenconsiderar en caso pertinente.

Durante el uso, de la prueba de voltaje se debe aumentar suavemente y puntualmente la tension.Para el perıodo de prueba (normalmente un minuto) y entonces puntualmente reducir suavementela tension a cero.

2.1.2.4. METODO 2. PRUEBA DE VOLTAJE DIRECTO EN LAS BOBINAS DELESTATOR

Un voltaje directo es igual a 1.7 veces el valor del rms del voltaje especificado en la prueba(valor eficaz) se aplica a la bobina probada. Para el metodo de la prueba, ver IEEE Std 4-1995 eIEEE Std 95-1977.

El metodo de la resistencia amperometrica es el metodo estandar para las medidas de voltajedirecto.

PRECAUCION.- Siguiendo una prueba de alto-voltaje directo, la bobina probada debe serpuesta a tierra. El grado de aislamiento de la bobina y el nivel de la prueba del voltaje aplicadodeterminan el periodo de tiempo requerido para disipar la carga. En muchos casos, la tierra sedebe mantener por varias horas para disipar la carga y evitar el peligro al personal.

2.1.2.5. METODO 3. PRUEBAS DE BAJA FRECUENCIA EN LAS BOBINASDEL ESTATOR

Un voltaje de baja frecuencia (VLF) (frecuencia que esta en el rango de 0.1 hertzios) con lacresta igual a 1.63 veces el valor del rms del voltaje especificado por la prueba de frecuencia (valoreficaz) aplicada a la bobina. La prueba del VLF es ventajosa en las maquinas grandes con altacapacitancia de la bobina donde puede dar lugar a escala reducida del equipo de prueba requerido.Para el metodo de prueba, ver IEEE Std 433-1974.

2.1.2.6. METODO 4. PRUEBA PARCIAL DE LA DESCARGA

El mantenimiento del aislamiento, para la prueba de la ranura de descarga, y la prueba delefecto corona se describe en IEEE Std 56-1977. Ademas, la clausula 7.1.2 de IEEE Std 62-1978describe medidas parciales de la descarga en las maquinas de rotacion. Ha habido un aumento muygrande en la investigacion y el uso de las tecnicas parciales para la descarga usando los detectorespermanentemente y temporalmente montados. El uso de tales tecnicas en las maquinas cubiertaspor este estandar es cada vez mas amplio y rinde informacion valiosa para el mantenimiento y eldiagnostico de los problemas de las bobinas.


2.1.3. MEDIDAS DE LA RESISTENCIA

2.1.3.1. GENERAL

Para obtener medidas continuas de la resistencia de la armadura y de los devanados inductores,los procedimientos estan dados en IEEE Std 118-1978. Los subclausulas siguientes dan conside-raciones especiales referentes a la medida de la resistencia de la bobina. Por ejemplo donde soninaccesibles se utilizan en los terminales generadores de campo cuando estan sin escobillas los ex-citadores, puede no ser posible medir la resistencia del campo a menos que esten disponibles conla instrumentacion y procedimientos especiales.

2.1.3.2. CORRECCION A LA TEMPERATURA ESPECIFICA

Cuando la resistencia, Rt, de una bobina ha sido determinada a una temperatura de prueba tt,la resistencia se puede corregir a una temperaturats, especificados por la ecuacion siguiente:

Rs = Rt

(ts + k

tt + k

)[Ω] (2.1)

Rs.- Es la resistencia de la bobina, corregida a la temperatura especıfica, ts (ohmios).ts.- Es la temperatura especıfica, °C.Rt.- Es el valor de la prueba de la resistencia de la bobina (ohmios).tt.- Es la temperatura de la bobina cuando la resistencia fue medida, °C.k.- Es la constante caracterıstica del material de la bobina (vease 2.5.3.4.4).

2.1.3.3. REFERENCIA DE LA RESISTENCIA DE CAMPO

La resistencia es medida comunmente en estado estacionario para obtener un valor de referencia(Rb) desde el cual se determinar la temperatura de campo durante las pruebas de funcionamientopor el metodo de 2.5.3.4.4. Con este fin, el rotor permite ser expuesto a una temperatura ambienteesencialmente constante por un tiempo suficientemente largo para que el rotor alcance la tempe-ratura ambiente. Es importante que el metodo de medida no altere la temperatura de la bobina.Cuando se utiliza un puente rectificador, la corriente a traves de la bobina no es suficientementegrande para producir un cambio en la temperatura.

Cuando la resistencia de campo es medida por la caıda de tension, un valor relativamente bajode la corriente debe ser utilizado de modo que la perdida resultante de I2R no cause un cambiosignificativo en temperatura durante el uso. El uso de la corriente no debe ser tan largo, debe ser lonecesario para que la corriente momentanea electrica debido a la inductancia de campo se pierday dar descanso a los instrumentos.

Si la resistencia del campo es medida por la caıda de tension, la corriente debe ser aplicadaa traves de los anillos de fijacion o de otros dispositivos equivalentes para evitar dano a la su-perficie activa del colector. La temperatura del campo se puede medir por los termometros o partermoelectrico.

2.1.3.4. REFERENCIA DE LA RESISTENCIA DEL CAMPO DESDE UNA PRUE-BA DE FUNCIONAMIENTO

Aunque sea preferible obtener el valor de referencia de la resistencia campo en estado esta-cionario, porque la resistencia y la temperatura se pueden determinar exactamente, es a menudoventajoso obtener o verificar el valor de referencia por una prueba hecha a la velocidad casi normalusando el metodo de la caıda de tension. Para los rotores con conductores frıos, la temperaturade la bobina puede cambiar demasiado rapido por hacer esto. La adopcion o el relevo de repetirlos cortocircuitos en el devanado inductor pueden hacer que la resistencia medida del circuito decampo sea substancialmente diferente del valor en estado estacionario, proporcionando ası unapresencia fortuita posible de cortocircuitos (vease 2.5.1.4).

Inmediatamente despues que la maquina ha obtenido su velocidad, comenzando con el rotor enuna temperatura uniforme sabida, corriente continua se aplica al campo en un valor tan pequenoque permita medir la corriente y el voltaje exacto. Tan pronto como la corriente haya llegado aser constante, la caıda de voltaje a traves de los anillos de colector debe ser medida. Puesto que lacaıda de voltaje de las escobillas normales puede ser una fraccion substancial de caıda de voltaje, es


esencial que la caıda en la escobillas este eliminada de la medida del voltaje, o reducida al mınimopor metodos especiales de medida del voltaje o de metodos de prueba especiales (vease 2.5.1.3.6).

2.1.3.5. PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO PARA LA TEMPERATURA DE LARESISTENCIA DEL CAMPO

Para determinar la temperatura del campo bajo condiciones de carga especificadas o deseadas,la resistencia del campo se debe medir por el metodo de la caıda de tension despues de que lamaquina haya funcionado con la corriente de campo requerida y cercana a las condiciones decarga requeridas durante bastante tiempo para que la temperatura uniforme sea alcanzada. Latemperatura del devanado inductor entonces se determina de acuerdo con 2.5.3.4.4. La resistenciaobtenida de esta prueba se debe llamar Rt.

Incluyendo la caıda de voltaje en las escobillas, el voltaje medido del campo puede introducirun error substancial en la determinacion de temperatura, y por lo tanto, se desea eliminar o reduciral mınimo su efecto en esta prueba (vease 2.5.1.3.6).

Al medir la resistencia del campo en la maquina con carga, el regulador de voltaje debe serdesconectado y la lectura del voltaje, la corriente y la potencia de la armadura deben ser realizadassimultaneamente con las lecturas de la corriente y del voltaje de campo para asegurarse de que laresistencia esta medida bajo condiciones uniformes.

2.1.3.6. EFECTO DE LA CAIDA DE TENSION EN LAS ESCOBILLAS

Para determinar la resistencia del campo exactamente de una maquina en funcionamiento, esnecesario obtener la caıda de voltaje a traves del devanado inductor sin incluir la caıda de voltajeen las escobillas que suministran la corriente de campo. Esto es muy importante cuando la corrientede campo es muy pequena, o cuando se determina el valor de la resistencia de referencia (vease2.5.1.3.4). Con este fin se desea medir la caıda de voltaje directo a traves de los anillos del colector,usando las escobillas especiales que estan en contacto con los anillos de colector solamente durantela medida del voltaje. Con este fin, es posible utilizar:

a) Laminas especiales de cobre o de bronce en las escobillas directamente conectadas en losanillos de colector.

b) Escobillas aisladas que no tienen una superficie esmaltada.c) Escobillas especiales aislados de carbon o de grafito compuestos con materiales altos en

conductividad para reducir su resistencia.A menos que una caıda de voltaje muy pequena ocurra a traves de esta medicion en las esco-

billas, nos puede dar un error.Cuando estos metodos especiales de medida de voltaje no estan disponibles, necesariamente

la medida del voltaje incluye la caıda de voltaje a traves de las escobillas. En tales casos, sedebe reducir su efecto todo lo posible. Puesto que la caıda de voltaje a traves de las escobillassigue siendo razonablemente constante con la variacion de la corriente, la resistencia eficaz de lasescobillas es reducida aumentando la densidad de corriente. Esto se puede lograr reduciendo elnumero o la seccion representativa de las escobillas usadas durante la prueba, particularmentepara las corrientes de campo bajas. Cuando la informacion esta disponible considerando la caıdade voltaje prevista a traves de las escobillas, los resultados obtenidos pueden ser mas exactosrestando la caıda de voltaje de las escobillas medido antes de calcular la resistencia, pero losresultados obtenidos se deben utilizar con precaucion.

En las maquinas cuyos colectores tienen alta velocidad periferica, se debe tener cuidado alhacer esto para evitar danar la condicion superficial del colector por los dispositivos de medicionde voltaje.

2.2. PRUEBAS DE CORTOCIRCUITO DE CAMPO GI-RATORIO

2.2.1. GENERAL

El objeto de estas pruebas es detectar las bobinas de campo giratorio que estan cortocircuitadas,el numero incorrecto de vueltas, o tamano incorrecto del conductor. No todos las bobinas de


campo giratorias cortocircuitadas son evidentes, en estado estacionario y una prueba a la velocidaddeterminada puede ser requerida.

2.2.1.1. METODO 1. CAIDA DE VOLTAJE DE CORRIENTE CONTINUA

Este metodo se puede utilizar para detectar vueltas cortocircuitadas solamente cuando lasconexiones entre las bobinas son accesibles. La prueba es hecha, con el rotor parado, pasando unacorriente continua constante por el devanado inductor. La caıda de voltaje de cada bobina o paresde bobinas se mide por medio de un voltımetro. Si estas lecturas varıan mas que el ±2 % delpromedio, es una indicacion que puede haber vueltas cortocircuitos en la bobina, o que la bobinaeste enrollada con el numero incorrecto de vueltas.

2.2.1.2. METODO 2. CAIDA DE VOLTAJE EN CORRIENTE ALTERNA

Una prueba mas sensible para ver las espiras cortocircuitadas es pasando corriente alterna deamplitud constante por el devanado inductor. Si hay acceso a las conexiones entre las bobinas,con el rotor parado, el voltaje a traves de cada bobina o los pares de bobinas debe ser medido. Elvoltaje a traves de una bobina que tiene una vuelta cortocircuitada sera substancialmente menorque el voltaje a traves de una bobina en buen estado. El voltaje a traves de una bobina en buenestado adyacente a la bobina con una vuelta cortocircuitada sera algo menor que a traves de otrasbobinas en buen estado debido al flujo reducido en la bobina cortocircuitada. La comparacion delos voltajes medidos establecera facilmente cualquier bobina que este defectuosa.

Si las conexiones entre las bobinas no son accesibles, la corriente y la caıda de voltaje (a travesde la bobina entera) deben ser medidas. La impedancia de un solo circuito de la bobina tieneuna vuelta cortocircuitada sera reducida aproximadamente (m − 1)/m valor de tiempo a travesde una bobina en buen estado, donde m es el numero de vueltas en la bobina. Esta prueba esutil para detectar maquinas que tenga una vuelta cortocircuitada solamente al funcionar. Si sevarıa la velocidad mientras la corriente alterna es aplicada, una discontinuidad en las lecturas dela corriente o del voltaje debe indicar el retiro de la espira cortocircuitada.

La sensibilidad de este metodo de prueba es mucho menor para los rotores cilındricos en loscuales el devanado inductor no especifica las ranuras, especialmente para los rotores de acero solido.La sensibilidad varıa dependiendo de que bobina tenga una vuelta cortocircuitada. Los ensayos defabrica en los cuales los cortocircuitos temporales son aplicados pueden servir como la base para elanalisis futuro cuando se sospechan vueltas cortocircuitadas. Para las maquinas de rotor cilındrico,el metodo 3, 4, o 5 puede ser usado.

2.2.1.3. METODO 3. RESISTENCIA POR CORRIENTE CONTINUA

En este metodo, se hace una comparacion entre la resistencia de campo y un valor obtenidopreviamente por una prueba o el calculo. Despues de que el rotor se haya expuesto a una tempera-tura ambiente por un perıodo bastante largo para que la bobina del rotor este en la temperaturaambiente, la resistencia de campo es medida por un puente doble y la temperatura del rotor esmedida por varios termometros o termopares situados en los puntos convenientes. La resistenciaentonces se corrige a una temperatura en la cual la resistencia ha sido determinada previamentepor una prueba similar (o por el calculo en el caso de una nueva maquina). Si el valor corregidode la resistencia obtenida es perceptiblemente mas bajo que el valor de referencia, puede que estencortocircuitadas las espiras.

2.2.1.4. METODO 4. EXCITACION DE LA BOBINA PARA ROTORES CILINDRI-COS

Este metodo utiliza un dispositivo de prueba que tiene una base en forma de ”U” capaz depuntear sobre una ranura de la bobina de un rotor cilındrico, teniendo una bobina excitada enro-llada en carcasa. La prueba es hecha poniendo el dispositivo sucesivamente a traves de cada ranurade la bobina de campo y pasando corriente alterna (normalmente a la frecuencia de la energıa) atraves de la bobina de excitacion. El voltaje a traves del devanado inductor o de la impedancia dela bobina excitada debe ser realizado para cada ranura. Cuando el dispositivo atraviesa un ladode la bobina cortocircuitada, el voltaje del devanado inductor o de la impedancia de la bobinasera mas bajo que para una ranura que contiene una bobina en buen estado.


2.2.1.5. METODO V. DETECCION DE LA FORMA DE ONDA DEL ROTOR PA-RA ROTORES CILINDRICOS

Este metodo utiliza un transductor o una bobina de captacion para determinar la forma deonda del campo magnetico del rotor. El captador magnetico debe ser montado en el estator, enel entrehierro en gran proximidad al rotor, segun las recomendaciones del fabricante, y conectarcon el osciloscopio u otro dispositivo conveniente de grabacion. Con el rotor girando y el devanadoinductor excitado, en las espiras cortocircuitadas se puede detectar a menudo discontinuidad oasimetrıa en el valor registrado (vease IEEE Std 67-1990).

2.3. PRUEBA DE LA POLARIDAD PARA LOS POLOSDE CAMPO

La polaridad de los polos del campo se puede comprobar por medio de un pequeno imanpermanente montado de modo que pueda girar e invertir su direccion libremente. El devanadoinductor se debe energizar con el 5 % a 10 % de la corriente dada. El iman indica la direccion depolaridad apropiada contraria mientras se pasa de polo a polo. El iman debe ser comprobado paraasegurarse de que no se ha perdido su magnetismo ni su polaridad invertida, por el flujo del campo.

2.4. CORRIENTE DE EJE Y AISLAMIENTO DEL COJI-NETE

2.4.1. GENERAL

Las irregularidades en el circuito magnetico pueden crear una pequena cantidad de flujo ligadoal eje, resultando que una fuerza electromotriz se genere entre los extremos del eje. Esta fuerzaelectromotriz puede crear una corriente que atraviesa el eje, los cojinetes, los soportes de loscojinetes, y al otro extremo del eje con la carcasa de la maquina, a menos que el circuito esteaislado.

NOTA.- Mientras que otras causas pueden producir un voltaje en el eje que no implica unadiferencia en potencial a partir de un extremo del eje al otro, esta prueba no proporciona efectosresultantes porque cada uno de estas fuentes requiere metodos especialmente adaptados de prueba,esencialmente de una investigacion natural del investigador. Para los metodos 1 al 4, la maquinadebe funcionar a la velocidad determinada y al valor de voltaje de excitacion de la armadura encircuito abierto, a menos que se especifiquen otras condiciones de funcionamiento.

2.4.2. METODO 1. A TRAVES DE LOS EXTREMO DEL EJES

La presencia de voltaje del eje puede ser determinada midiendo el voltaje de extremo a extremodel eje con un voltımetro de alta impedancia.

2.4.3. METODO 2. A TRAVES DE UNA PELICULA DE ACEITEDEL COJINETE, COJINETES SIN AISLAR

Este metodo requiere que las caracterısticas aislantes de la pelıcula de aceite del cojinete seanadecuadas para soportar el voltaje del eje sin danarse. La presencia de voltaje o de corriente en eleje puede ser determinada haciendo funcionar la maquina a la velocidad y voltaje determinados, yconectando un conductor de baja resistencia desde el eje a la carcasa de la maquina, a un cojinete, yun voltımetro de CA de rango bajo (o un amperımetro de la CA de escala alta) con una resistenciabaja llevada desde la carcasa al cojinete. La desviacion del instrumento indica la presencia de unvoltaje que puede producir corrientes en el eje. Si el instrumento no se desvıa, hay un presenteescaso de voltaje y la pelıcula de aceite del cojinete no esta actuando como un adecuado aislante.


2.4.4. METODO 3. A TRAVES DEL AISLAMIENTO DEL COJINETE

Muchas maquinas tienen uno o mas cojinetes aislados, para eliminar las corrientes del eje. Paraestos metodos segun lo descrito en las subclausulas 2.5.1.6.5 a 2.5.1.6.7, se asume que el aislamientoesta situado entre el cojinete y la carcasa de la maquina. Para determinar que se presente un voltajeque produzca corrientes en eje de la maquina, un conductor de resistencia baja se conecta desdeel eje hasta el cojinete sin aislar cortocircuitandolo, la pelıcula de aceite, y un voltımetro de CAde baja escala (o un amperımetro de CA de alta escala) esta conectado entre el eje y la carcasasucesivamente en cada cojinete aislado. La desviacion del instrumento indica la presencia de voltajeque produce corrientes en el eje, si no esta presente el aislamiento del cojinete.

2.4.5. METODO 4. AISLAMIENTO DEL COJINETE

El aislamiento puede ser probado conectando un voltımetro de corriente alterna de escala baja(o un amperımetro de corriente alterna de escala alta) a traves del aislamiento. Un conductor debaja resistencia puede ser aplicado desde el eje a cada cojinete cortocircuitado aislado con unapelıcula de aceite. La desviacion del instrumento, en este caso, es evidencia que el aislamiento espor lo menos parcialmente eficaz. Si no hay desviacion del instrumento, el aislamiento es defectuosoo no hay presencia de voltaje en el eje.

2.4.6. METODO 5. AISLAMIENTO DEL COJINETE

Una capa de papel pesado se coloca alrededor del eje para aislar los cojinetes sin aislar. Elacoplador de impulso o las unidades que impulsan debe ser desunido si no estan aisladas. Entonces,desde una fuente de 110 V-125 V, con una lampara de filamento conveniente para el voltaje delcircuito o un voltımetro de aproximadamente 150 V con una resistencia en un rango de 100Ω /V -300Ω/V puesto en serie con la fuente del voltaje, se deben utilizar dos terminales, uno al cojineteaislado y el otro a la carcasa (a traves del aislamiento). Si no brilla intensamente el filamentode la lampara (o si la lectura del voltımetro no excede 60 V) el aislamiento se puede considerarsatisfactorio.

Un megger de 500 V puede tambien ser utilizado. Esto es mucho mas sensible que el metodoantes dicho y puede tender a danar el aislamiento que es adecuado para evitar caıdas de voltajeen el eje causando corrientes perjudiciales.

2.4.7. METODO 6. DOBLE AISLAMIENTO

En algunas maquinas, los cojinetes estan provistos de dos capas de aislamiento con un separadormetalico entre ellas. La prueba del metodo 5 es aplicada entre el separador metalico y la carcasa dela maquina. Esta prueba se debe realizar en cada uno de las varias trayectorias multiples entre el ejey la carcasa donde se utilizan los cojinetes aislados (por ejemplo, los tubos del termometro, controlde los tubos de instalacion para una turbina hidraulica, los sellos de hidrogeno, y los acopladoresaislados). Esta prueba se puede hacer con la maquina inmovil o en funcionamiento. La prueba sedebe complementar con una inspeccion visual cuidadosa para asegurar que no haya trayectoriasparalelas posibles que no esten aisladas.

2.5. SECUENCIA DE FASE

2.5.1. GENERAL

La prueba de secuencia de fase se hace para comprobar el acuerdo de la maquina con losterminales marcados y la rotacion de fase especıfica, o con los requisitos de nema MG1-1978. Losresultados se utilizan cuando los terminales de la lınea se conectan con los terminales de la armadurapara obtener una correcta puesta de fase de un generador, o la direccion correcta de rotacion paralos motores. La secuencia de fase en las maquinas trifasicas puede ser invertida intercambiando lasconexiones de la lınea con cualquiera de los dos terminales de la armadura. La secuencia de faseen las maquinas bifasicas puede ser invertida intercambiando los dos terminales de cualquier fase.


2.5.2. METODO 1. INDICADORES DE LA SECUENCIA DE FASE

La secuencia de fase se determina haciendo funcionar la maquina como generador en la direccionde la rotacion para la cual fue disenada y conectando los terminales a un indicador de secuenciade fase o a un motor de induccion, cuya direccion de la rotacion se sabe cuando una secuencia defase dada se aplica a sus terminales.

La Fig. 2.1 es un diagrama de un tipo de indicador de secuencia de fase que consiste en bobinaspuestas en una base de hierro laminada, con una barra de acero montada en el centro. Los terminalesde la maquina probada, es trifasico o bifasico, se deben conectar con los terminales correspondientesdel indicador. El indicador demostrado en el cuadro 1.1 funcionara a la derecha si la secuencia defase es 1, 2, 3, y a la izquierda si la secuencia de fase es 1, 3, 2.

Figura 2.1: Instrumento de una secuencia de fases[3]

Un tipo de indicador de secuencia de fase sin piezas moviles esta tambien disponible paralas maquinas trifasicas y se demuestra esquematicamente en el Fig. 2.2. El indicador hace usode un pequeno condensador y de dos lamparas de neon conectados en Y a traves del circuitotrifasico que se probara. Para la secuencia de fase 1, 2, 3, la lampara conectada con el terminal1 brillara intensamente. Para la secuencia de fase 1, 3, 2, la lampara conectada con el terminal 3brillara intensamente. Para comprobar el indicador, el interruptor en el Fig.2.2 debe ser cerrado.Si funcionan correctamente, ambas lamparas brillaran intensamente con igual intensidad. Cuandoes necesario conectar un indicador de secuencia de fase con los terminales de la maquina a travesde los transformadores de potencia, el cuidado debe ser extremo en la observacion de las marcas depolaridad de los transformadores de potencia que convienen. (Vease ANSI C57.13-1978, clausula4.8.1.)

2.5.3. METODO 2. INDICACION DEL DIFERENCIAL DE VOLTAJE

Cuatro transformadores potenciales estan conectados segun las indicaciones de la Fig. 2.3paralas maquinas trifasicas. Es necesario tener un gran cuidado para mantener una polaridad correctade las conexiones del transformador. Los asteriscos muestran los terminales correspondientes de lasbobinas primarias y secundarias. Esta conexion tiene luces indicadoras a traves de los interruptoresde desconexion entre el generador y el sistema. El generador debe tener una velocidad y una exci-tacion correspondiente, aplicada al voltaje normal. Cuando esta cerca de la velocidad sıncrona, laslamparas conectadas con los secundarios del transformador de potencia se aclararan o amortiguansimultaneamente si el generador tiene la misma secuencia de fase que el sistema, mientras que seaclararan o amortiguan primero uno despues el otro si la secuencia de fase son opuestas.


Figura 2.2: Indicador de secuencia de fase con lamparas de neon [3]

Figura 2.3: Diagrama de conexion para comparar la secuencia de fases de un generador con el deun sistema para indicar el voltaje a traves de un interruptor de desconexion[3]

2.5.4. METODO 3. DIRECCION DE ROTACION PARA MOTORES

En el caso de un motor, la secuencia de fase puede ser comprobada comenzando desde sufuente normal de energıa y observando su direccion de rotacion. Si resulta un dano por la rotacionincorrecta, el motor debe ser desconectado del aparato que puede ser danado. En algunos casos,el aparato tal como un trinquete irreversible no puede ser desconectado. En este caso, una tensionsuficientemente baja se debe utilizar para no danar el aparato, u otro procedimiento tal comometodo1 o una adaptacion del metodo 2 debe ser utilizado.

2.6. FACTOR DE INFLUENCIA TELEFONICA

2.6.1. FACTOR DE INFLUENCIA TELEFONICA

El factor de influencia telefonica (TIF) para la maquina sıncrona solamente se mide normal-mente cuando su excitacion rectificada ha sido substituida por una fuente de ondulacion libre ylos transformadores de energıa se han quitado de la lınea. Se obtiene como el cociente de un valorfundamental cargado rms y los armonicos de una onda de voltaje, y el valor de la raız cuadradade la onda. Esto puede ser realizado analıticamente con los datos tomados por el analisis armonicoen conjunto con los factores de ponderacion usando las ecuaciones siguientes:


TIF =TTIF

3Erms(2.2)

TIF =√∑

(TnEn) 2 (2.3)

ETIF .- Es el valor de la onda del voltaje ponderado rms, usando los factores de ponderacionTn.

Tn.- Es el factor de ponderacion del TIF para el n armonicos.En.- Es el valor del rms de los n componentes armonicos del voltaje (componente la componente

fundamental de voltaje) en las mismas unidades que ETIF .Erms.- Es el valor de la onda del voltaje rms, en las mismas unidades que ETIF

El factor de ponderacion, Tn, usado antes, es igual al solo al factor de influencia telefonica,TIFf , correspondiendo a la n frecuencia armonica.

2.6.2. FACTORES DE PONDERACION

Para que los factores de ponderacion sean utilizados en el calculo del TIF, ver ANSI C50.13-1989o a nema MG1-1978.

2.6.3. CONSIDERACIONES POTENCIALES DEL TRANSFORMA-DOR

Si un transformador potencial esta conectado entre la maquina y el instrumento, debe estarestablecido que el contenido armonico del voltaje de la maquina no sea afectado por la presenciadel transformador. Para realizar tal verificacion, un divisor de voltaje resistente (aproximadamente300 Ω/V y disenado para producir el voltaje deseado para un analizador armonico) se debe poner atraves de los terminales de la maquina con el transformador potencial desconectado, y el contenidoarmonico del voltaje de la maquina debe ser obtenido. El transformador de potencia se debe colocara traves de los terminales de la maquina y repetir el analisis armonico, usando el divisor de voltaje.Una segunda verificacion puede ser hecho haciendo un analisis armonico usando el secundario deltransformador de potencia. Si los tres analisis del contenido armonico del voltaje de la maquinason convenientes, el transformador se puede considerar satisfactorio para el uso en otras maquinassimilares.

2.7. BALANCE DEL FACTOR DE INFLUENCIA TELEFONI-CA

2.7.1. GENERAL

Para la definicion de equilibrio de influencia telefonica, ver IEEE Std 100-1992.

2.7.1.1. METODO 1. VOLTAJE LINEA A LINEA

Para una maquina trifasica conectada en Y, la Ecu. 2.2 se puede utilizar, basado en el voltajede lınea a lınea. El valor de ETIF para una maquina conectada en Y se puede medir por mediode un medidor TIF, o se puede obtener a traves de un analisis armonico de voltaje de lınea alınea usando la Ecu. 2.3. Las lecturas se toman con el funcionamiento de la maquina a voltaje yvelocidad determinados, sin carga.

2.7.1.2. METODO 2. VOLTAJE DE FASE

El balance del factor de la influencia telefonica de una maquina trifasica conectada en Y sepueden obtener usando las ecuaciones 2.2 y 2.3 basados en un analisis armonico del voltaje lıneaa neutro, pero omitiendo el tercer armonico y los multiplos del computo de ETIF. Las lecturas setoman con el funcionamiento de la maquina a voltaje y velocidad determinados, sin carga.


2.8. COMPONENTE RESIDUAL DEL FACTOR DE IN-FLUENCIA TELEFONICA

2.8.1. GENERAL

Para la definicion de la componente residual del factor de influencia telefonica ver IEEE Std100-1992.

2.8.2. METODO 1. MAQUINAS QUE PUEDEN SER CONECTADASEN DELTA

El componente residual del factor de influencia telefonica de una maquina trifasica puede serobtenido conectando la maquina en delta con una esquina abierta y con el funcionamiento dela maquina a la velocidad normal y sin carga, con la excitacion correspondiente para el voltajede circuito abierto dado. Un instrumento TIF o un analizador armonico se coloca a traves de laesquina abierta del delta. La ecuacion 2.4 se debe utilizar para evaluar el TIF residual de estemetodo.

residual TIF =TTIF

3Erms(2.4)

donde:ETIF .- Es el voltaje cargado de la raız cuadratica tomado a traves de una esquina abierta del

delta. Puede ser obtenido de la lectura de un instrumento (TIF) o se calcula los datos analizadosen el armonico usando la Ecu. 2.3

Erms.- Es el voltaje a traves de una fase del delta, en las mismas unidades que ETIF . Esto sepuede tomar como el promedio de los voltajes de las tres fases.

Se debe tener precaucion a realizar la prueba delta abierto en las maquinas de alto voltaje. Elvoltaje que se medira es una fraccion muy pequena del voltaje de un lado del delta. Por lo tanto untransformador de potencia de bajo cociente (de 1:1 a 10: 1) se puede utilizar incluso en las maquinasde alto voltaje. Sin embargo, un lado del delta podrıa accidentalmente convertirse totalmente oparcialmente en un cortocircuito durante la prueba, el voltaje a traves del instrumento del TIF oel analizador armonico saltarıa muchas veces (a partir 10 a 100 veces) el voltaje del instrumentoantes del cortocircuito accidental. Este nuevo voltaje podrıa igualar aproximadamente el voltaje queexistio entre los dos puntos de cortocircuito dividido por el cociente del transformador de potencia.Para un transformador del 1:1, esto podıa igualar el voltaje lınea a neutro normal completo de lamaquina.

Para eliminar el peligro asociado a un cortocircuito accidental, es necesario que en las maquinasde alto voltaje se aısle del personal los instrumentos y los circuitos, o utilizar protectores en elentrehierro y fusibles para conectar a tierra el instrumento y para aislarlo de la maquina en casode sobretension. La duracion de la excitacion durante la prueba debe ser mınima.

2.8.3. METODO 2. MAQUINAS QUE NO PUEDEN CONECTARSEEN DELTA

En esos casos donde la maquina no se puede conectar convenientemente en delta, el TIF de lacomponente residual puede ser obtenido conectando tres transformadores de potencia identicos enY con los terminales de la maquina y conectando los secundarios en delta con una esquina abierta.El neutro del transformador de potencia primero debe ser conectado con el neutro de la maquina.Las medidas entonces pueden se hechas en el secundario del transformador de potencia de manerasemejante como se tomaron directamente en la maquina en el metodo 1. Cuando se utiliza estemetodo, debe ser reconocido que con valores bajos del TIF, la exactitud se puede afectar por elefecto exagerado de variaciones leves entre los transformadores.

2.8.4. METODO 3. PRUEBA LINEA - NEUTRO

En el caso de una maquina trifasica donde estan equilibrados los voltajes de fase (caso general),la componente residual del factor de influencia telefonica se puede calcular usando las Ecu. 2.2 y


2.3 de un analisis armonico del voltaje lınea - neutro, considerando solamente el tercer armonicoy los multiplos de este. Las lecturas se toman con el funcionamiento de la maquina a voltaje yvelocidad determinados, sin carga.

2.9. FACTOR DE INFLUENCIA TELEFONICA LINEA -NEUTRO

2.9.1. GENERAL

El factor de influencia telefonica lınea - neutro de una maquina trifasica se calcula con la Ecu.2.2 basado en el voltaje sin carga lınea - neutro de la maquina (considerando todos los armonicos).Esto tiene significado solamente para una maquina conectada en Y, y este valor sobre todo se debecomprobar (vease 3.9.3).

2.9.2. METODO DE PRUEBA

El TIF lınea-a-neutro se puede medir con un transformador potencial conectado de lınea -neutro a traves de una fase de la maquina en funcionamiento con voltaje y velocidad determinados,sin carga. El valor cargado de la media cuadratica, ETIF , del voltaje a traves del secundario deltransformador es obtenido por el instrumento del TIF o por el analisis armonico usando la Ecu.2.3 El TIF se obtiene de la Ecu. 2.2.

2.9.3. VERIFICACION DEL BALANCE, RESIDUAL Y EL TIF LINEA- NEUTRO

Un chequeo util de los valores equilibrados, residual, y de lınea-a-neutro del factor de influenciatelefonica se obtiene de la relacion siguiente:

TIFlınea-neutro =√

(balance TIF)2 + (residual TIF)2 (2.5)

2.10. DESVIACION DE LA FORMA DE ONDA DEL VOL-TAJE EN LOS TERMINALES DEL ESTATOR YFACTORES DE DISTORSION

2.10.1. PROCEDIMIENTO PARA LA PRUEBA

Para la definicion del factor de desviacion y distorsion, ver IEEE Std 100-1992. La forma deonda del voltaje en la prueba es registrada usando un oscilografo ajustado para producir unadesviacion amplia, y operando a alta velocidad para poder subdividir el intervalo de tiempo deun semiciclo en una serie de intervalos iguales. Para permitir un analisis adecuado, la amplitudmaxima de la onda a partir de cero debe ser por lo menos 3.2 cm, y la distancia para un semiciclopor lo menos 4 cm.

La Fig. 2.4 muestra el trazo de una onda exagerada para ser analizada, en coordenadas rectan-gulares. Tambien, la onda equivalente del seno esta trazada en la misma figura, localizada que ladesviacion maxima de la onda que es analizada desde un mınimo de la onda seno. La amplitud dela onda seno equivalente, se puede determinar por el metodo descrito mas adelante.

Los diagramas de la onda en coordenadas polares pueden tambien ser utilizados.


Figura 2.4: Diagrama de la onda para el factor de la desviacion[3]

2.11. PRUEBAS DE VELOCIDAD EXCESIVA

2.11.1. GENERAL

Se hacen las pruebas de velocidad excesiva solamente cuando estan especificadas. Se especificangeneralmente para los generadores sıncronos conectados con turbinas u otro equipo mecanico quepuede estar sujeto a velocidad excesiva por perdida de carga u otra causa.


Antes de hacer una prueba de velocidad excesiva, la maquina se debe examinar cuidadosamente,cerciorandose de que todos los pernos de sujecion y piezas de rotacion esten apretados y en buenascondiciones. El rotor debe tener un buen equilibrio mecanico como sea posible antes de comenzar laprueba. Se debe tomar cada precaucion para proteger la vida y las caracterısticas de la prueba encaso de cualquier desgracia. La velocidad se debe leer con un tacometro electrico u otro dispositivoque indique la velocidad.

Al hacer la prueba, la maquina debe estar funcionando a la velocidad determinada por unlargo periodo para que las lecturas de vibracion sean revisadas y estabilizadas, y comprobar que lamaquina esta funcionando satisfactoriamente. Entonces la maquina se debe acelerar con prestezarazonable a la velocidad excesiva especificada. Las pruebas a velocidades mayor de 115 % de lavelocidad determinada, se debe hacer pausadamente, la variacion de la velocidad durante la acele-racion es para comprobar las condiciones de funcionamiento tales como la vibracion, el alcance deleje de rotor, y el comportamiento del aceite en los cojinetes. Las lecturas de la vibracion se debentambien hacer a la velocidad determinada siguiendo la comparacion y referencia de la prueba.

Normalmente, la prueba de velocidad excesiva se hace con la maquina sin excitacion. Si lamaquina es excitada, se debe tener cuidado al reducir la excitacion durante la prueba de modo queel voltaje no exceda de 105 % del voltaje clasificado.

Siguiendo con la operacion especıfica a la velocidad excesiva por un tiempo especificado, lamaquina se debe regresar puntualmente y suavemente de nuevo a la velocidad determinada.

Si la velocidad excesiva ha estado aplicada durante un perıodo prolongado, los cojinetes estaransubstancialmente a temperaturas mas altas que las normales y la viscosidad del aceite mucho masbajo que el normal. Por lo tanto la maquina se debe volver a la velocidad normal hasta que lastemperaturas del cojinete vuelvan a lo normal, o debe ser apagado rapidamente y no comenzarcon la prueba hasta que las temperaturas del cojinete se refresquen a condiciones normales. Lamaquina se debe examinar cuidadosamente despues de la prueba.


2.12. CAPACIDAD DE CARGA DE LINEA

2.12.1. GENERAL

La capacidad de carga de lınea de una maquina sıncrona es su energıa reactiva en kilo-voltamperios al funcionar sıncronamente con el factor de potencia cero, voltaje determinado, ycon la corriente de campo reducida a cero. (Esta cantidad no tiene ninguna relacion inherente a lacapacidad termica de la maquina, por lo tanto se observa la precaucion en 3.12.4.)

2.12.2. METODO 1. COMO MOTOR

La maquina funciona como motor sıncrono sin carga, desacoplada preferiblemente, y con voltajey frecuencia determinados, con la excitacion reducida a cero. Porque las perdidas de la maquina sesuministran desde las unidades de accionamiento, la capacidad de la carga de lınea es aproxima-damente la entrada de energıa reactiva en kilo-voltamperios. Si la maquina se junta a una turbinade vapor de condensacion, debe ser desacoplada para prevenir el recalentamiento de la turbina.

2.12.3. METODO 2. COMO GENERADOR

La maquina en esta prueba se conduce a la velocidad normal y esta conectada a una carga queconsiste en el funcionamiento lento y sobreexcitado de la maquina sıncrona, o con un valor quese pueda considerar como fuente de voltaje de capacidad infinita, con voltaje determinado en elgenerador a la frecuencia determinada, y con su excitacion reducida a cero. La capacidad de cargade lınea es aproximadamente la entrada de energıa reactiva en kilo-voltamperios.

2.12.4. METODO 3. COMO GENERADOR

La maquina funciona a la velocidad normal y esta conectada con las secciones de la lınea detransmision, usando suficientes secciones para dar el voltaje determinado cuando la excitacion delgenerador se reduce aproximadamente a cero. La capacidad de la carga es la entrada de energıareactiva en kilo-voltamperios. Porque una lınea de transmision requiere por lo menos una pequenafuente sıncrona de excitacion, no es posible hacer la prueba con excitacion cero. Por lo tanto, unaserie de pruebas con valores sucesivamente mas pequenos de excitacion se puede utilizar como basepara extrapolar la energıa reactiva a excitacion cero.

PRECAUCION.- Observe que el lımite para la reduccion de la corriente de campo de lasmaquinas de rotor cilındrico en el voltaje determinado puede ser establecido por el fabricantepara evitar calentamiento local en la armadura. Si existe tal lımite, los datos se pueden tomar envarios valores mayores de la corriente de campo (a voltaje determinado y factor de potencia cero)y extrapolado para obtener un valor de potencia reactiva en la excitacion cero (vease IEEE Std67-1990).

Si la corriente de la armadura es superior a la corriente determinada, los datos se pueden tomaren varios valores de corriente reducida (y del voltaje) y extrapolar para obtener un valor de potenciareactiva en el voltaje determinado.

2.13. RUIDO ACUSTICO

2.13.1. GENERAL

Los metodos de prueba para el ruido aerotransportado se describen en el IEEE Std 85-1973y ANSI Std C50.12-1982. La palabra “ruido” refiere a cualquier sonido indeseado. La duracionpara las horas permitidas maximas de exposicion para los varios niveles de ruidos es fijada en losEE.UU. por la Occupational Safety and Health Administration (OSHA).


Un instrumento de nivel de sonido es un microfono omnidireccional con un amplificador, filtroscargados, procesadores electronicos y un dial de indicacion. Los filtros permiten la seleccion de las


caracterısticas de respuesta de frecuencia del ANSI “A”, “B”, o “C”. Mas detalles sobre pruebas,cargas relativas, y ambientes de prueba se describen en IEEE Std 85-1973.

Un instrumento de nivel de sonido proporciona un numero en decibelios (dB) para todo elsonido dentro de la gama de frecuencia de audio, pero no da ninguna indicacion del contenido dela frecuencia. Una cierta indicacion de la importancia de los componentes bajo 600 hertzios puedeser obtenida cambiando de una A a una C curva cargada. Un analisis del sonido en el dominio defrecuencia, llamado analisis de espectro, puede proporcionar informacion valiosa para la supresiony el control del ruido.

2.14. CURVAS DE LA SATURACION, PERDIDAS SEPA-RADAS, Y EFICIENCIA

2.14.1. GENERAL

2.14.1.1. EFICIENCIA

La eficiencia verdadera de una maquina es el cociente de la potencia de salida por la potenciade entrada bajo condiciones especıficas. En las pequenas maquinas, estos se pueden medir directo.En un equipo mas grande donde la potencia mecanica no puede ser medida exactamente, se utilizauna eficiencia convencional, basado en perdidas segregadas (vease 2.3.1).

Las perdidas que se utilizaran en la determinacion de la eficiencia convencional de una maquinasıncrona y de su metodo de evaluacion se prescriben en los estandares aplicables Los metodos deprueba para determinar las perdidas individuales siguientes se dan en los subclausulas subsecuentes:

a) Perdida de la friccion y del vientob) Perdida del hierro (circuito abierto)c) Perdidas por perdida en la carga (cortocircuito)d) Perdida de la armadura I2R a usar la corriente de la armadura a la carga especıfica y la

resistencia de armadura en C.C. corregidas a una temperatura especıfica (vease 2.1.1 y 2.1.2).e) Colocar I2R usando la corriente de campo y la resistencia de campo corregida a una tempe-

ratura especıfica (vease 2.1.3).

2.14.1.2. METODOS DE MEDIDA DE LAS PERDIDAS

Hay cuatro metodos disponibles para medir las perdidas de una maquina sıncrona:a) Metodo de impulsion separada (vease 2.14.2)b) Metodo de entrada electrica (vease 2.14.3)c) Metodo del retraso (vease 2.14.4)d) Metodo de la transferencia termica (vease 2.14.5)Es conveniente obtener los datos para las curvas de saturacion de circuito abierto y cortocircuito

durante las pruebas para la determinacion de las perdidas, si uno de los tres primeros metodos seutiliza. Cada uno de los tres primeros metodos que determinan las perdidas, requiere la maquinapara ser operada para dos series de funcionamiento para simular las condiciones de carga, unacon los terminales de la armadura en circuito abierto y otro con estos en cortocircuito. Para elmetodo de la transferencia termica, la maquina puede funcionar con la carga o en condiciones decarga simuladas en cuanto a los primeros tres metodos. Si los terminales de la armadura estanen circuito abierto, la perdida total incluye la friccion y perdidas por el viento de todo el aparatomecanicamente conectado y de la perdida de la carcasa en circuito abierto que corresponde alvoltaje y a la frecuencia de la armadura. Si los terminales de la armadura estan en cortocircuito,las perdidas totales incluyen la friccion y perdidas por el viento de todo el aparato mecanicamenteconectado y de la perdida del cobre de la armadura y de las perdidas por perdida en la carga quecorresponde a la corriente y a la frecuencia de la armadura.

2.14.1.3. ELIMINACION DE LA ENTRADA DEL EXCITADOR

Si una conexion directa o un excitador es usado para la excitacion durante las pruebas deperdidas, la potencia de entrada deberıa ser deducida de la entrada total al determinar las perdidaspor friccion y del viento, perdida en el hierro, y perdida por perdida en la carga (vease 2.14.2.9).


2.14.1.4. EFECTO DE LA TEMPERATURA Y DE LA PRESION

La temperatura del cojinete debe ser constante como sea posible durante la prueba porqueafecta a la viscosidad del aceite y por lo tanto, a la perdida por friccion. Por lo tanto, la maquinadebe funcionar a la velocidad determinada hasta que la temperatura del cojinete o las perdidas dela friccion y del viento lleguen a ser constantes antes de comenzar las medidas de las perdidas.

Temperatura del refrigerante, presion barometrica, humedad, pureza del gas afectan la densidaddel gas, y por lo tanto, la perdida por el viento. Para las maquinas en las cuales esta perdida es designificacion importante, la correccion para los cambios en la densidad del gas puede ser necesariapara armonizar las pruebas hechas bajo diversas condiciones. Estos efectos deben ser consideradosen el establecimiento de condiciones de las pruebas para las perdidas para esas maquinas donde latemperatura puede ser ajustada.

2.14.1.5. MAQUINAS ACOPLADAS

La condicion preferida para la prueba de la perdida por friccion y del viento serıa con la maquinadesacoplada. Es frecuentemente necesario probar una maquina acoplada a otro aparato para el cualla perdida de la friccion y del viento no se puede determinar experimentalmente. Los cojinetes nose pueden disenar para permitir el funcionamiento desacoplado, o las circunstancias pueden hacerlodesaconsejable desacoplarlo para la prueba y volver a emparejar y realinear despues de la prueba.

Cuando la prueba de perdida por la friccion y el viento se realiza a varias maquinas, esta deberıaser hecha en proporcion con las mejores estimaciones disponibles de los valores previstos para cadauna. El cojinete de empuje de una unidad vertical se incluye generalmente con el generador (oel motor). Sin embargo, solamente la perdida del cojinete de empuje debido al peso del rotor delgenerador se considera una perdida del generador. Cuando se prueba la maquina acoplada a otroaparato, hay una perdida adicional del cojinete de empuje debido al peso del aparato conectado.Una estimacion de esta perdida adicional se puede obtener del fabricante del generador.

2.14.1.6. RECALENTAMIENTO DE LA TURBINA DE VAPOR

De vez en cuando, los generadores conducidos con una turbina de vapor se prueban para lasperdidas sin vapor en las laminas de la turbina. Durante tales pruebas, se deben tomar precaucionespara evitar el recalentamiento severo de las piezas de la turbina. Debido a los muchos factoresimplicados y las diferencias entre las maquinas.

2.14.1.7. TURBINAS HIDRAULICAS DE SECADO

Un generador arrancado con una turbina hidraulica se debe probar con su turbina seca to-talmente y el sello del corredor agua de enfriamiento se debe cerrar si los valores exactos de lasperdidas del generador se quieren obtener (vease ASME PTC 18-1949). Un termino alternativoaceptable a la “desecacion” es el uso del termino “unwatering.”

La desecacion de la turbina se debe hacer de acuerdo con las instrucciones del fabricante de laturbina. Las turbinas de impulso pueden ser desecadas generalmente mientras que el motor esta ala velocidad normal. Las turbinas de propulsor Francis se deben desecar generalmente en la parada,pero hay excepciones. Sus envolturas de las cajas deben estar vacıas para eliminar incluso el efectode salida de una fuga menor a traves del bloqueo de las puertas. A menos que haya una valvuladelante de la envoltura de la caja que requiera el drenaje de la compuerta, que es una operaciondesperdiciadora de tiempo. Si el corredor se fija sobre la coladera, la expresion apropiada a travesde la valvula de aire de la turbina permitira que el agua drene por el tubo. Cuando el corredorno esta suficientemente arriba sobre la coladera, la coladera en el tubo de se puede presionar porel aire comprimido o bombeando. El agua en los sellos de turbina produce perdidas apreciables.Por esta razon, es preferible funcione sin el sello de agua para las pruebas de perdidas. Se debetener la aprobacion del fabricante de la turbina para hacer esto puesto que algunos tipos de sellosno pueden funcionar sin agua. Debe ser reconocido que los valores inexactos de la prueba puedendarse si las pruebas de funcionamiento son hechas con el sello de agua.


2.14.1.8. ARRANQUE ELECTRICO

Cuando no es factible poner la maquina a su velocidad por medios mecanicos, es necesarioarrancar electricamente.

De vez en cuando, el generador (o el motor) es conveniente arrancar a partir de una fuente deenergıa a voltaje y frecuencia determinada. Si la fuente de energıa es adecuada, este es el metodosimple de arranque.

Si la de corriente actual o la calefaccion de la bobina del amortiguamiento es excesiva en elarranque, es de vez en cuando factible realizar el arranque con el voltaje reducido. Esto requiereuna fuente de alimentacion cuyo voltaje se pueda reducir a un valor conveniente. Para las maquinasgrandes, es generalmente necesario que una segunda maquina de tamano conveniente este dispo-nible, para ser conectada solamente con la maquina que es probada, para la operacion del voltajevariable.

La mayorıa de los generadores no tienen bobinas del amortiguamiento capaces de encenderla maquina en la frecuencia completa y de acelerarla a la velocidad completa. En tales casos, esnecesario que otra maquina del tamano conveniente y capaz de operar a la velocidad variableeste disponibles para arrancar la maquina a ser probado.

Para arrancar sincronicamente, el arranque de las armaduras y el arranque de las maquinasestan conectadas juntas electricamente mientras las maquinas estan paradas. Bajo ciertas condicio-nes, el arranque sıncrono se puede iniciar de acuerdo con la recomendacion del fabricante mientrasque ambas maquinas estan siendo impulsadas por el giro de sus engranajes. Las fuentes separadasde excitacion para ambas maquinas deben estar disponibles, sin embargo, una sola fuente de exci-tacion que alimenta ambos campos en serie puede ser utilizada. Utilizan el excitador de una terceramaquina sıncrona a veces. Aproximadamente la corriente de campo sin carga a pleno voltaje seaplica al arranque de la maquina y aproximadamente 80 % de la corriente de campo sin cargaa pleno voltaje se aplica al funcionamiento de la maquina. El primer movimiento del arranquede la maquina es cuando comienza a encenderse lentamente y las dos maquinas electricamenteconectadas estan alcanzando la velocidad deseada.

Con la maquina de arranque funcionando en una frecuencia recomendada una suficiente excita-cion se aplica a la maquina de arranque para producir el valor recomendado de voltaje y frecuenciaen el terminal de la maquina bajo prueba. El campo de la maquina bajo la prueba es cortocircui-tado a traves de un resistor de arranque. Cuando el funcionamiento de la maquina se acerca alsincronismo con la maquina de impulso, aproximadamente 80 % de la excitacion normal sin cargaa pleno voltaje es aplicada al funcionamiento de la maquina y la excitacion normal sin carga apleno voltaje se aplica a la maquina de impulso para que este entre en sincronismo y para traerlohasta la velocidad deseada.

2.14.2. METODO DE ARRANQUE SEPARADO PARA LAS CURVASY LAS PERDIDAS DE SATURACION

2.14.2.1. MOTOR IMPULSOR

La maquina bajo prueba es arrancada generalmente por un motor, directamente o a traves deuna correa o de un engranaje. El motor debe ser una derivacion de motor continuo (preferiblementeel de tipo polo conmutado), un motor de induccion, un motor sıncrono, o el excitador de conexiondirecta (si es bastante grande). Preferiblemente, la capacidad del motor impulsor debe ser tal quefuncionara en no menos del 15 % al 20 % de su valor al suministrar perdidas por friccion y efectodel viento de la maquina impulsada; y no mas que 125 % de su valor al suministrar friccion, efectodel viento, y la perdida del hierro a voltaje determinado; o friccion, efecto del viento, a valor decorriente del estator I2Ra, y perdidas por perdida en la carga. Esto permite al motor funcionarcompletamente en la curva de eficiencia y a menudo puede no ser necesario corregir el cambio enla eficiencia. Las perdidas sin carga del motor impulsor deben ser conocidas donde se requiere unaexactitud extrema, una curva de perdidas de entrada debe estar disponible.

El motor impulsor debe ser capaz de poner a la maquina conducida a su velocidad determinada.Al usar una impulsion del motor de induccion, es necesario proporcionar una fuente de frecuenciaajustable por el declive en las variaciones con el cambio de las perdidas en la maquina que esprobada. Un motor sıncrono tiene una decidida ventaja donde todas las pruebas son hechas a lavelocidad determinada; sin embargo, cualquier motor sıncrono debe tener una frecuencia variable


para comenzar o debe tener el suficiente esfuerzo de torsion y capacidad termica para encendery acelerar la maquina bajo la prueba. Esto simplifica la determinacion de las perdidas del motorimpulsado si la lınea voltaje de un motor impulsor sıncrono o de induccion se lleva a cabo atraves del funcionamiento constante. El campo de un motor de derivacion puede ser excitadopor una fuente separada para que la corriente de campo pueda ser constante para simplificar ladeterminacion de estas perdidas.

Cuando una maquina que no requiere un servicio de impulsion es transmitida por una correade impulsion para la prueba, la tension de la correa se debe mantener tan baja como posible paraque la friccion en los cojinetes no sea perjudicial y no aumente la perdida por friccion. La correadebe ser de anchura y peso mınimo para tener una carga adicional.

Cuando se utiliza un engranaje de impulsion, las perdidas del engranaje deberıan ser conocidasbajo condiciones de prueba.

El metodo de motor impulsado dara resultados erroneos si las maquinas son de aceleracion ode desaceleracion. Por lo tanto, las lecturas deben ser tomadas solamente cuando la velocidad esconstante en el valor correcto segun lo medido por un tacometro confiable o un estroboscopio.

2.14.2.2. PROCEDIMIENTO

El procedimiento generalmente para la prueba es llevar la maquina a su velocidad determinadahasta que los cojinetes alcancen una temperatura constante y la perdida por friccion llegue a serconstante; esto puede ser determinado observando cuando la entrada del motor impulsor llega aser constante. La entrada del motor impulsor menos las perdidas del motor impulsor (correa oengranaje) igual a la entrada o las perdidas de la maquina probada (vease 2.14.1.3).

2.14.2.3. DINAMOMETRO COMO IMPULSOR

Puede ser deseable utilizar un dinamometro como motor impulsor, en este caso solamente laslecturas del par y de la velocidad son requeridas para determinar la potencia de entrada de lamaquina que es probada. La potencia de entrada en kilovatios para la maquina bajo prueba seobtiene de la ecuacion siguiente:

potencia (kW ) =nTk

(2.6)

donde:n.- Es la velocidad de rotacion r/minT .- Es el park.- Es 9549 si T esta en N ·mk.- Es 7043 si T esta en lbf · ft

2.14.2.4. ARRANCADOR MECANICO

La maquina se puede impulsar por sı mismo u otro aparato mecanico tal como una turbina oun motor. Puesto que no es generalmente factible obtener una medida exacta de la potencia deentrada de la maquina probada, este metodo se puede utilizar raramente para obtener perdidaspero es satisfactorio para determinar las curvas de saturacion si la velocidad se puede controlarconstante y exactamente en el valor deseado.

2.14.2.5. CURVA DE SATURACION EN CIRCUITO ABIERTO

La curva de saturacion en circuito abierto es obtenida conduciendo la maquina que es probadaa la velocidad determinada, en circuito abierto, y registrando su voltaje en los terminales de laarmadura, corriente de campo y frecuencia, o velocidad del eje. Para obtener los datos utiles para laderivacion del modelo del generador estas lecturas deben ser distribuidas aproximadamente comosigue:

a) Seis lecturas debajo del 60 % del voltaje determinado (1 a excitacion cero)b) A partir del 60 % a 110 %, por lo menos cada incremento del 5 % en los terminales de voltaje

(mınimo de 10 puntos). Esta area es un rango crıtico y una tentativa que deberıa hacerse paraobtener tantos puntos como la resolucion del control de la excitacion permitira


c) Sobre 110 %, por lo menos dos puntos, incluyendo un punto en aproximadamente 120 % delvalor de la corriente de campo sin carga (o en el valor maximo recomendado por el fabricante).

d) En el valor de voltaje, las lecturas se deben tomar de los terminales de voltaje (lınea alınea) de las tres fases para comprobar el balance de la fase. Estas lecturas se deben hacer bajocondiciones constantes de excitacion y de velocidad, y con el mismo voltımetro.

PRECAUCION.- Para las maquinas cilındricas se recomienda consultar al fabricante paradeterminar la indicacion maxima, que debe ser utilizada en la obtencion de la curva de saturacionen circuito abierto, reconociendo la capacidad de la maquina al funcionar por el tiempo requeridoen cada punto de prueba. La prueba no se debe hacer con un transformador en la lınea a menosque el fabricante del transformador haya aprobado la operacion en las sobretensiones previstas.

Las lecturas para esta curva se deben tomar siempre con el aumento de la excitacion. Estemetodo permite una energizacion inicial segura del generador. Si llega a ser necesario disminuirla corriente de campo, esta sera reducida a cero y despues aumentada cuidadosamente al valordeseado, para quitar los efectos de la histeresis en los resultados.

Las maquinas deben funcionar por varios minutos en cada punto del voltaje para permitir quela velocidad se estabilice en el valor determinado para no causar ningun error por la variacion envelocidad y excitaciones, a excepcion de los dos puntos sobre 110 % del voltaje determinado, dondelas recomendaciones del fabricante deben ser seguidas.

Los resultados deben ser corregir para la velocidad y se pueden trazar como en la Fig. 2.5. Elvoltaje de una monofasico (lınea a lınea) o del promedio de los voltajes de las fases, en cada valorde la excitacion puede ser usado.

Figura 2.5: Curva de saturacion[3]

En unidades hidraulicas, es posible tener la unidad de funcionamiento a una velocidad mas bajapara obtener una corriente de campo de excitacion alta sin exceder el lımite absoluto de voltaje enel terminal. Una vez corregido para la velocidad, esto produce una alta curva de saturacion en elpunto final del circuito abierto. Los niveles del flujo deben ser respetados al usar este planteamiento.

2.14.2.6. LINEA DEL ENTREHIERRO

La lınea del entrehierro es la distancia obtenida de la curva de saturacion de circuito abiertopor la extension de la lınea recta mas baja Fig. 2.5. Si la porcion mas baja no es linear, la lıneadel entrehierro se dibuja como lınea recta de inclinacion maxima posible desde el origen, tangentea la curva de saturacion.


2.14.2.7. PERDIDA EN EL HIERRO Y PERDIDA POR FRICCION Y EFECTODEL VIENTO

La perdida del hierro y la perdida por friccion y efecto del viento pueden ser determinadas delas lecturas adicionales tomadas usando la misma disposicion de la prueba usada para la curvade saturacion en circuito abierto. En cada valor del voltaje en el terminal, la potencia de entradaal motor impulsor es medida. Si se utiliza un motor de C.C., esto puede ser realizado tomandolecturas de corriente de armadura y de voltaje (el producto de estas es la potencia de entrada) yla corriente de campo del motor impulsor. Si se utiliza un motor de CA, la potencia de entrada sepuede medir directo con un vatımetro. La potencia de entrada de la maquina que es probada esobtenida restando las perdidas del motor impulsor de la potencia de entrada del motor impulsor(vease 2.14.1.3). Las perdida por friccion y efecto del viento es obtenida como la potencia de entradade la maquina que es probada, con la excitacion cero (vease 2.14.2.9). El voltaje en los terminalesde la maquina debe ser comprobado y si eventualmente el voltaje residual apreciable aparece, elcampo debe ser desmagnetizado aplicando la corriente de campo en direcciones alternas con unamagnitud sucesivamente mas pequena.

La perdida del hierro en cada valor del voltaje de la armadura es determinada restando laperdida por friccion y efecto del viento de la potencia de entrada total de la maquina que esprobada. La perdida del hierro se puede trazar como en Fig. 2.6 en funcion del voltaje.

Figura 2.6: Curva de las perdidas del hierro (perdida de potencia vs voltaje de armadura)[3]

2.14.2.8. CURVA DE SATURACION EN CORTOCIRCUITO

La curva de saturacion en cortocircuito es obtenida conduciendo la maquina que es probadaa la velocidad determinada, armadura cortocircuitada, y registrando las corrientes de armadura yde campo. Normalmente, las lecturas se deben registrar para las corrientes de armadura cerca del125 %, 100 %, 75 %, 50 %, y 25 % de la corriente determinada. El valor de la prueba de corrientemaxima, fijado tradicionalmente en 125 %, se debe obtener del fabricante puesto que, para algu-nos tipos de maquinas, el enfriamiento del estator no permitira la operacion superior a corrienteclasificada del 100 % sin el riesgo de dano.

En la corriente determinada, las lecturas se deben tomar de la corriente en las tres fases paracomprobar el equilibrio de las corrientes. Si hay mas de una lınea o terminal neutral por fase, elequilibrio actual entre los terminales separados se debe comprobar para cada fase.

Las lecturas de la corriente se deben tomar con la excitacion disminuida al arranque con elvalor que producira una corriente de armadura igual al maxima permitida. El punto actual masalto debe ser tomado primero de modo que la temperatura de la bobina sea casi constante comosea posible durante el funcionamiento. Los resultados se pueden trazar como en la Fig. 2.5

2.14.2.9. PERDIDA POR CORTOCIRCUITO Y PERDIDA POR PERDIDA ENLA CARGA

La perdida por perdida en la carga puede ser determinada de las lecturas adicionales tomadascuando se hace la curva de la saturacion de cortocircuito (vease 2.14.2.8). En cada valor de lacorriente de armadura, la potencia de entrada al motor impulsor se mide segun lo descrito en2.14.2.7. La perdida del motor impulsor se debe restar de la potencia de entrada medida paraobtener la perdida de la maquina que es probada. (Vease tambien 2.14.1.3.) La perdida por friccion


y efecto del viento, determinada en 2.14.2.7 se resta de la perdida de la maquina para obtener laperdida de cortocircuito.

La temperatura del bobinado del inducido se debe tomar por los termometros situados envarios lugares al final de las bobinas, o por los detectores acoplados en maquinas equipadas. Paralas maquinas con arrollamiento de armadura con conductor fresco, la temperatura de la bobinapuede ser determinada por el promedio de las temperaturas del enfriador a las entradas y salidasde las bobinas.

La perdida por cortocircuito incluye la perdida por perdida en la carga mas la perdida de laarmadura I2Ra, donde Ra es el valor de la resistencia de la armadura. La perdida por perdida en lacarga es obtenida restando la perdida de la armadura I2Ra, calculada para los valores de corrientemedidos y con la resistencia continua corregida a la temperatura media de la bobina durante laprueba. Para las maquinas de alto voltaje refrescadas con hidrogeno puede haber una diferenciaapreciable entre la temperatura de los conductores de la armadura y los valores medidos. Si tal esel caso, una correccion a la temperatura medida se puede utilizar para mejorar la exactitud paradeterminar la perdida de la armadura I2Ra. La perdida por perdida en la carga se puede trazarcomo en la Fig. 2.7.

Figura 2.7: Curva de perdida por cortocircuito y perdidas por perdida en la carga[3]

Las perdidas por friccion y efecto del viento se deben medir antes y despues de los funciona-mientos descritos en 2.14.2.7. Esto proporciona una verificacion en la perdida por friccion y efectodel viento a traves de cada funcionada. Si no hay una diferencia del 5 % entre las dos lecturas de lasperdidas por friccion y por efecto del viento, el valor medio se debe utilizar como el valor durantecada funcionamiento. Cuando la diferencia esta entre el 5 % y el 10 %, el cambio en la friccion yefecto del viento se debe proporcionar uniformemente del principio al final del funcionamiento. Unfuncionamiento debe ser repetido si la diferencia correspondiente en perdida por friccion y efectodel viento esta sobre el 10 %. Un metodo alternativo es medir la perdida de potencia y la tempe-ratura del lıquido refrigerador de la maquina para cada arranque y para trazar las perdidas porfriccion y efecto del viento como en la Fig. 2.8. Las perdidas por friccion y efecto del viento paralos funcionamientos descritos en 2.14.2.7 se asocian a la temperatura medida del lıquido refrigera-dor durante cada arranque. En algunas maquinas, una diferencia del 10 % en perdida por efectodel viento y la friccion se puede experimentar con una variacion en la temperatura del lıquidorefrigerador de 4ºC.

Figura 2.8: Diagrama de las perdidas por efecto del viento vs temperatura[3]


2.14.2.10. CURVA DE SATURACION CON FACTOR DE POTENCIA CERO

La curva de saturacion con factor de potencia cero puede ser obtenida por sobre excitacionde la maquina que es probada mientras esta conectada a una carga consistente de funcionamientolento, baja excitacion, maquinas sıncronas. Para el ajuste apropiado de la excitacion de la maquinaque es probada y de la de su carga, el voltaje en los terminales puede ser variado mientras que lacorriente de armadura de la maquina que es probada debe ser constante en el valor especificado. Lacurva de saturacion con factor de potencia cero, de la maquina que es probada, es el diagrama delvoltaje en los terminales vs la corriente de campo segun las indicaciones la Fig. 2.5 para la corrienteconstante de armadura. Esta caracterıstica se utiliza para obtener la reactancia de Potier (vease2.15.2.2). Con este fin, el punto en el voltaje especificado y corriente especificada es a menudosuficiente. En el caso de una maquina grande en una central electrica, la prueba deseada se puedeobtener generalmente por la redistribucion de la potencia y la carga reactiva en kilovoltamperiosentre otras maquinas en el mismo sistema.

2.14.3. METODO DE ENTRADA ELECTRICA PARA LAS PERDI-DAS Y LAS CURVAS DE SATURACION

2.14.3.1. GENERAL

La maquina se hace funcionar como motor sıncrono sin carga desde una fuente de alimentacionde voltaje ajustable y frecuencia constante iguales a la frecuencia especificada de la maquina quees probada. La potencia de entrada es medida por los vatımetros o los medidores vatio-hora bajovarias condiciones de voltaje y corriente, para obtener las perdidas.

Puede haber una tendencia para que la potencia de entrada sea pulsante debido a una accionde oscilacion entre el generador de conduccion y la maquina bajo prueba. Esto dara lugar a unadificultad en la obtencion de las lecturas correctas de la potencia de entrada. El uso de un generadorde conduccion que tenga una bobina amortiguadora y que es apreciablemente mas pequena que lade la maquina conducida puede ser provechoso.

En la prueba para las perdidas de circuito abierto, la maquina bajo prueba es puesta en funcio-namiento en aproximadamente el factor de potencia unitario ajustada segun la corriente mınimade la armadura. Si hay una diferencia en la forma de onda del generador de conduccion y de lamaquina bajo prueba, los armonicos estaran presentes en la corriente de entrada. Los armonicospueden causar que la potencia de entrada exceda la potencia activa de entrada practicamente entodos los voltajes. La importancia de este efecto puede ser resuelta por los oscilogramas de lacorriente y del voltaje en los terminales de la maquina que es probada.

2.14.3.2. INSTRUMENTO DE TRANSFORMACION

Los instrumentos de transformacion usados se deben aislar para voltajes altos aplicados en laprueba. La longitud y el tamano de los terminales secundarios y de los valores de las otras cargassecundarias se deben indicar claramente para los propositos de calibracion.

2.14.3.3. TRANSFORMADORES DE CORRIENTE

El valor de corriente primaria de los transformadores de corriente usados para las pruebas paralas caracterısticas de circuito abierto debe ser aproximadamente 5 % de la corriente especificada aplena carga de la maquina bajo prueba. Por lo tanto, los transformadores de corriente se debenconectar a traves de un sistema de interruptores de desconexion en los terminales de la maquina,que se mantienen cerrados durante el ajuste de los voltajes y hasta la oscilacion de la maquina demodo que siga habiendo el valor de la corriente dentro de los transformadores. Los transformadorespermanentes proporcionados para el proposito de medida y control se pueden utilizar para hacerlos ajustes de imperfectos. Los transformadores corrientes usados para las caracterısticas de laprueba de circuito abierto se pueden tambien utilizar para uno o dos puntos de baja intensidad enla curva de perdidas por perdida en la carga. Los transformadores de corrientes permanentes o lostransformadores para las pruebas especiales con valores de corriente aproximadamente 125 % delvalor de corriente de la maquina se pueden utilizar para los puntos e corriente mas altos en estacurva.


2.14.3.4. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL

El valor de voltaje primario de los transformadores potenciales para la caracterıstica de laprueba en circuito abierto debe ser mayor que el voltaje lınea a lınea especificada del estator. Debeser observado que la exactitud del transformador potencial sea lineal hasta el 10 % sobre su valorde voltaje identificado en la placa. Una alternativa es conectar el transformador potencial con elneutro.

El transformador potencial debe tener una clase de estandar de exactitud de 0.3, ası que ellımite de correccion del cociente esta entre 0.997 y 1.003. Para las caracterısticas de la perdida porcortocircuito y de la perdida por perdida en la carga los cocientes potenciales del transformadordeben estar en el cociente posible mas bajo (vease 2.14.3.15). Puesto que la prueba se hace cercade factor de potencia cero, los transformadores potenciales de alta carga se deben utilizar parareducir al mınimo los errores del angulo de fase en bajas cargas para los instrumentos digitales dealta exactitud.

2.14.3.5. VOLTAJE EN LOS INSTRUMENTOS

Para los puntos de baja tension y los puntos en voltaje casi normal para las caracterısticasde la prueba de circuito abierto, los transformadores potenciales usados deben tener valores devoltaje tales que el voltaje cree una diferencia de potencial en los vatımetros o los medidores devatio-hora no sea menos del 70 % del valor de voltaje de las bobinas potenciales de los aparatos demedicion. Los voltajes menores del 70 % se pueden utilizar para los puntos intermedios, pues estospuntos se pueden comprobar por la curva a traves de los puntos tomados en los valores de voltajerecomendados del 70 % o mayores.

2.14.3.6. MEDIDA DE LA POTENCIA DE ENTRADA

La medida de la potencia de entrada es un artıculo muy importante en el uso de este metodode la prueba, y hay tres metodos de medida que pueden ser utilizados (vease 2.14.3.8, 2.14.3.9, y2.14.3.10). El uno para utilizarse para cualquier prueba particular que dependera de las condicionesde prueba. Mientras que es mas difıcil aplicar, el metodo 1, cuando es usado con las precaucionesapropiadas, es capaz de dar los resultados mas exactos. A veces el metodo 1 y los metodos 2 o 3se utilizan simultaneamente para obtener verificacion en las lecturas.

2.14.3.7. CONEXIONES DE APARATOS DE MEDICION

Las conexiones que se utilizan para la lectura de la potencia de entrada dependen de las co-nexiones de la maquina. El neutro de la maquina se conecta con el sistema durante la prueba, laconexion de los tres vatımetros como en la Fig. 2.9 debe ser utilizada. Si el neutro de la maquinano esta conectado al sistema durante la prueba, se utiliza la conexion de los tres vatımetros, Fig.2.9, o la conexion de dos vatımetros para medir potencia trifasica, la Fig. 2.10, puede ser utilizada.El metodo de los tres vatımetros produce un calculo mas simple y correcto de correcciones en loserrores del cociente y del angulo de fase de los instrumentos de transformacion y para las correc-ciones de la escala de los vatımetros o de los errores de registro de los medidores de vatio-hora si serequieren tales correcciones. Si el neutro de la maquina de prueba no esta disponible, es necesarioque se utilice el metodo del dos vatımetro, Fig. 2.10, o tres vatımetros identicos conectados enestrella, para medir la potencia en las tres fases. Un punto de cada circuito secundario se debeconectar siempre con una tierra comun segun las indicaciones de las Fig. 2.9 y 2.10. Un vatımetropolifasico puede tambien ser utilizado.


Figura 2.9: Diagrama de conexion. Metodo de los tres vatımetros para medir la potencia[3]

Figura 2.10: Diagrama de conexion. Metodo de los dos vatımetros para medir la potencia[3]

2.14.3.8. METODO 1. MEDICION DE LA POTENCIA DE ENTRADA

Los instrumentos estan conectados segun los requisitos segun lo dado en la clausula precedente.Todas las lecturas se deben tomar simultaneamente. Bajo algunas condiciones de prueba, habra os-cilaciones relativamente anchas en el indicador del instrumento. En tales casos, el indicador delamperımetro debe permanecer en un valor mınimo por una mitad de un segundo, o mas largo paraindicar que condiciones estables se han llevado a cabo para un suficiente tiempo para permitirque las lecturas exactas del vatımetro sean obtenidas. El vatımetro se debe leer simultaneamenteobservando la senal del amperımetro. Un numero de lecturas para cada punto en la curva se debenser tomadas, y los valores medios utilizar para trazar los puntos.


Los medidores estandar vatio-hora estan conectados segun los requisitos dados en 2.14.3.7. Enla medicion de la potencia durante un corto perıodo de tiempo, generalmente sera encontradopreferible al encender y apagar todos los instrumentos juntos, usando un perıodo por lo menosde tres minutos para las pequenas maquinas y de cinco minutos para las maquinas grandes. Lasprecauciones convenientes deben ser tomadas de modo que los errores en la medida del tiempo nosean apreciables. Para obtener buenos resultados, es importante que las variaciones en condicionesde funcionamiento esten reducidas al mınimo.


En algunos casos, puede ser conveniente utilizar los medidores ordinarios vatio-hora en vez delos medidores estandar portables vatio-hora (como en el metodo 2). Las lecturas se pueden tomarlo mas satisfactoriamente posible midiendo el tiempo de un numero conveniente de revolucionescompletas de los discos del instrumento al ver su parada.


2.14.3.11. EXACTITUD

Normalmente, las correcciones se requieren para la marcar la escala de los instrumentos. Paraesas pruebas donde se requiere orden alto de exactitud, las correcciones se deben hacer para larelacion de transformacion y el error del angulo de fase de los instrumentos de transformacion, elerror del angulo de fase de los vatımetros, y los errores del medidor vatio-hora.

2.14.3.12. PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA

El metodo de la entrada electrica se puede utilizar para determinar perdidas en circuito abierto,la curva de saturacion en circuito abierto, y la curva de saturacion en cortocircuito con suficienteexactitud usando los instrumentos y los procedimientos normales. Los procedimientos y los instru-mentos especiales descritos mas abajo son necesarios para obtener la medida satisfactoria de lasperdidas por perdida en la carga.

Puesto que el factor de potencia en las medidas para las perdidas por perdida en la carga es bajoy las medidas tambien incluyen dos perdidas relativamente grandes (friccion y efecto del vientomas las perdidas de I2R para el campo y la armadura), es necesario hacer las correcciones para loserrores de la relacion de transformacion y del angulo de fase de los instrumentos de transformaciony para las correcciones de la escala para los vatımetros o el error de los medidores vatio-hora. Estascorrecciones se pueden aplicar mas facilmente al metodo de los tres vatımetros de medida, pueslas tres lecturas son aproximadamente iguales y estan en el mismo factor de potencia. Los factoresde potencia bajas tambien requiere el uso de los vatımetros que tengan el factor de potencia deacuerdo o cerca con el factor de potencia de los circuitos en los cuales se utilizan.

2.14.3.13. PERDIDA EN CIRCUITO ABIERTO

La maquina probada se hace funcionar como motor sıncrono en aproximadamente con un factorde potencia uno y en tanto los voltajes enumerados en 2.14.2.4 como sea posible. Las lecturas sedeben tomar de la potencia de entrada, del voltaje de la armadura, y de la corriente de campo.Una suficiente exactitud sera obtenida en cualquier factor de potencia entre 0.95 sobreexcitadoy 0.95 excitacion baja. Una verificacion para el factor de potencia uno se puede obtener por eluso de un vatımetro monofasico conectado con la bobina de corriente en una lınea y la bobina devoltaje conectada a traves de las otras dos fases, y ajustando el campo de la maquina probadapara obtener una lectura cero de este vatımetro. Las condiciones del factor de potencia uno, alusar el metodo del dos vatımetro para medir potencia trifasica, pueden tambien ser comprobadasobteniendo lecturas iguales en los dos vatımetros o medidores vatio-hora.

La perdida del hierro en circuito abierto en cada punto es igual a la entrada de energıa menosla perdida por friccion y efecto del viento y la perdida de la armadura I2Ra (vease 2.14.1.3). Losresultados se pueden trazar segun las indicaciones de la Fig. 2.6.

Sera generalmente imposible utilizar menos del 30 % del voltaje sin que la maquina bajo pruebacaiga en sincronismo. Los datos de la perdida de una prueba tıpica se demuestran en la Fig. 2.11.Si los datos se podrıan llevar a voltaje cero, la intercepcion en la parte inferior serıa la perdida dela friccion y efecto del viento. Para encontrar esta intercepcion, una curva, segun las indicacionesde la Fig. 2.12, se traza con el voltaje como la ordenada y la potencia de entrada como abscisa.Para los valores bajos de saturacion, la perdida en el hierro varıa aproximadamente como el voltajedibujado. Por lo tanto, la parte mas inferior de la curva del voltaje ajustada vs perdida de potenciaes una lınea recta y se puede extender facilmente para dar la intercepcion en el eje horizontal.


Figura 2.11: Curva de saturacion en circuito abierto y perdidas en el hierro por el metodo deentrada electrica[3]

Figura 2.12: Construccion de la curva para extrapolar la curva de perdida del metodo de la entradaelectrica [3]

2.14.3.14. CURVA DE SATURACION EN CIRCUITO ABIERTO

La curva de saturacion en circuito abierto se puede trazar de las lecturas del voltaje de armaduray de la corriente de campo tomados de la prueba de perdida en circuito abierto. Puesto que el voltajede armadura no puede caer debajo del 30 % del valor especificado durante esta prueba, la porcionmas baja de la curva de saturacion tendra que ser extrapolada al voltaje cero segun las indicacionesde la Fig.2.11.

2.14.3.15. PERDIDAS POR CORTOCIRCUITO Y PERDIDAS POR PERDIDAEN LA CARGA

La maquina funciona como un motor sıncrono a una tension fija, preferiblemente cerca de1/3 del valor normal o en el valor mas bajo para la cual se obtiene una operacion estable. La


corriente de la armadura es variada por el control de la corriente de campo. La corriente de laarmadura debe variar alrededor de seis pasos entre 125 % y el 25 % de la corriente especificada ydebe incluir uno o dos puntos de muy poca intensidad. El valor maximo de corriente en la prueba,tradicionalmente fijado en 125 %, se debe obtener del fabricante debido a que el enfriamiento delestator no permitira a veces la operacion superior a la corriente especificada del 100 % sin dano.Los registros mas elevados se deben tomar primero para asegurar las temperaturas uniformesde la bobina del estator durante la prueba. Las lecturas de la potencia de entrada, corriente dearmadura, voltaje de armadura, y de la corriente de campo deben ser tomadas. La temperatura delos conductores del estator se debe tomar por los termometros situados en varios lugares al finalde las bobinas, o por los detectores acoplados en maquinas (vease 2.14.2.8).

2.14.3.16. CURVA DE LA PERDIDA TOTAL

La Fig. 2.1317 demuestra datos de una prueba tıpica usando el metodo de la entrada electrica.La curva de la perdida total se compone de la friccion y efecto del viento, hierro, y las perdidas decortocircuito. Esto se puede extrapolar (lınea punteada) a la corriente cero por el primer trazadopor separado de la perdida total vs la corriente de armadura y extrapolando esta curva separadaa la corriente cero segun las indicaciones de la Fig.2.12. La perdida total a corriente cero es lasuma de perdidas en el hierro mas perdida por friccion y efecto del viento. Restando esta suma deperdidas totales para cualquier corriente de armadura, se obtiene la perdida de cortocircuito paraesa corriente de armadura. La perdida de cortocircuito es la suma de las perdidas de I2Ra y de lasperdidas por perdida en la carga. Las perdidas por perdida en la carga entonces es determinadarestando la perdida de la armadura I2Ra calculada para la temperatura de la bobina durante laprueba.

Figura 2.13: Curva del metodo entrada electrica[3]

2.14.3.17. CURVA DE SATURACION EN CORTOCIRCUITO

Es la curva resultante del trazado de la corriente de armadura vs corriente de campo segun loobtenido en 2.14.3.15 y 5.6.3.16 es la parte sobreexcitada de una curva V con factor de potenciacero. Esta curva, extendida a la corriente cero de la armadura, debe dar la misma corriente decampo que la curva sin carga de saturacion en el voltaje en el cual la prueba fue hecha. Una lınearecta que pasa por el origen, paralelo a esta parte de la curva V, es aproximadamente igual que lacurva de saturacion de cortocircuito.


2.14.4. METODO DE RETRASO PARA LAS PERDIDAS Y LAS CUR-VAS DE LA SATURACION

2.14.4.1. GENERAL

El metodo de retraso para la determinacion de las perdida fue desarrollado con respecto a laprueba de generadores hidraulico accionados por turbinas grandes despues de la instalacion (veaseIEEE Std 492-1974). La disponibilidad de contadores electronicos hace aplicable a otras maquinas.Es tambien util en pruebas de fabrica donde no es practico o conveniente el uso de un motorimpulsor separado. El metodo se basa en la relacion entre el ındice de desaceleracion total del giro,su peso y radio de giro, y la perdida de potencia que tiende a desacelerarlo. Las perdidas de lamaquina se obtienen de las pruebas de retraso hechas bajo condiciones tales que la potencia quetiende a desacelerar la maquina es la perdida que se determinara. Las tolerancias seran hechaspara cualquier aparato conectado con la maquina durante estas pruebas. Sabiendo el ındice dedesaceleracion, la perdida se puede determinar por la ecuacion siguiente:

perdidas en (kW ) =( π

30

)2

1

1000J n · dn

dt(2.7)

donde:(π/30).- Es la conversion de las RPM a rad/s.n.- Es la velocidad de rotacion en r/mindn/dt.- Es el ındice de desaceleracion segun lo determinado por el deslizamiento de la curva de

velocidad-tiempo en n, (r/min)/s.J .- Es el momento de inercia de las piezas de rotacion, kg ·m2.Los procedimientos seran dados para obtener curvas de velocidad-tiempo y determinar ındices

de la desaceleracion, y para obtener el momento de inercia (J) de las piezas de rotacion.

2.14.4.2. PERDIDA POR FRICCION Y EFECTO DEL VIENTO

Cuando en un generador (o motor) esta permitido para desacelerar sin ninguna excitacion ycon sus terminales en circuito abierto, la potencia tiende a desacelerarla es la perdida por fricciony efecto del viento. El voltaje en los terminales de la maquina debe primero ser comprobado yeventualmente el voltaje residual apreciable aparece, el campo debe ser desmagnetizado aplicandola corriente de campo en direcciones alternas con una magnitud sucesivamente mas pequena.

2.14.4.3. PERDIDA EN EL HIERRO EN CIRCUITO ABIERTO

Las perdidas totales en circuito abierto son obtenidas proveyendo de excitacion constante du-rante una prueba de retraso a los terminales de la armadura en circuito abierto. Esta prueba sedebe hacer en varios valores de excitacion para hacer un diagrama de perdida del hierro en circuitoabierto vs el voltaje a la velocidad especificada. Restando la perdida por friccion y efecto del viento(vease 2.14.4.2) de la perdida total en circuito abierto para cada prueba, se obtiene la perdida enel hierro en circuito abierto.

2.14.4.4. PERDIDAS POR CORTOCIRCUITO Y POR PERDIDA EN LA CARGA

La perdida por cortocircuito mas la perdida por friccion y efecto del viento es obtenida pro-veyendo de excitacion constante durante una prueba de retraso a los terminales de la armaduracortocircuitos. Esta prueba se debe hacer en varios valores de excitacion para hacer un diagramade perdida de cortocircuito y de perdidas por perdida en la carga vs la corriente de la armaduraa la velocidad especificada. Restando la perdida por friccion y efecto del viento (vease 2.14.4.2) seobtiene la perdida de cortocircuito para cada prueba. Restando la perdida I2Ra (calculada en latemperatura de la bobina) de la perdida de cortocircuito para cada prueba, se obtiene la perdidapor perdida en la carga.


2.14.4.5. EFECTO DEL APARATO CONECTADO

Cualquier aparato conectado mecanicamente a la maquina bajo prueba puede afectar electrica-mente los resultados, lo cual debe ser considerado. Algunas circunstancias comunmente encontradasse comentan en las siguientes subclausulas.

2.14.4.5.1 TRANSFORMADORES DE POTENCIA

La maquina debe ser desconectada de sus transformadores de potencia durante la prueba, o lasperdidas del transformador deben ser evaluadas para las condiciones de prueba y ser consideradascorrectamente al determinar las perdidas de la maquina bajo prueba. La medicion de las perdidasdel transformador es difıcil porque la corriente o el voltaje son muy bajos, y el factor de potencia esmuy bajo. Los valores de la perdida del transformador se pueden obtener a menudo del fabricantedel transformador, de una prueba particular o de las pruebas similares. El metodo preferido deprueba es desconectar el transformador siempre que sea posible, particularmente para la pruebade cortocircuito.

2.14.4.5.2 EXCITADORES

Es preferible que la maquina bajo esta prueba sea excitada por una fuente separada porqueesta elimina la necesidad de corregir los resultados para la perdida del excitador y el problema demantener la excitacion constante durante la desaceleracion. Si un excitador conectado directo esutilizado, debe ser ajustado continuamente para mantener la excitacion constante en la maquinabajo prueba, y su entrada de energıa debe ser deducida los resultados del calculo.

2.14.4.5.3 OTRO APARATO CONECTADO MECANICAMENTE

La inercia J del motor y de cualquier otro aparato conectado mecanicamente se debe agregaral de la maquina bajo prueba cuando se calcula las perdidas. Si el aparato esta conectado a travesde un engranaje o de una correa de modo que su velocidad sea diferente de la de la maquina bajoprueba, su inercia J se debe multiplicar por el cuadrado del cociente de su velocidad a la velocidadde la maquina antes de agregarla a la inercia de la maquina.


Puesto que la perdida a la velocidad especificada es de interes principal, se obtienen los datosque permitiran la determinacion del ındice de desaceleracion a la velocidad especificada. La maqui-na bajo la prueba se enciende y funciona a la velocidad aproximadamente especificada hasta quela temperatura del cojinete sea constante. Si la unidad es un generador arrancada por una turbinahidraulico, su turbina debe ser desacoplada, pero si esto no es posible debe ser desecada (vease2.14.1.7 y 2.14.1.8). La unidad entonces se pone a una velocidad excesiva aproximadamente 10 %,y se desconecta de su fuente de energıa que permite desacelerar. Durante el perıodo de la desace-leracion, las condiciones de la armadura y de los devanados inductores de la maquina bajo pruebase establecen para adaptarse a la prueba de las perdidas. Se mide el ındice de la desaceleracion demodo que pueda ser determinada a la velocidad especificada.

Al probar los generadores arrancados por una turbina hidraulica, es comun que la maquina bajoprueba esta arrancada electricamente por otra unidad. Puesto que varias ejecuciones de pruebasse deben hacer para obtener varios puntos en las perdidas en el hierro y curvas de las perdidas porperdida en la carga ası como varias medidas por la friccion y efecto del viento, se puede ahorrarmucho tiempo en la prueba puede desarrollando una secuencia de operacion eficiente. Tan prontocomo la maquina bajo prueba se separe de la maquina de conduccion, el campo en la maquinade conduccion se reduce practicamente a cero y la maquina de conduccion baja aproximadamenteal 75 % de la velocidad, donde. Cuando la maquina bajo prueba se acerca a la velocidad de lamaquina de conduccion, su campo se reduce esencialmente a cero. Las dos maquinas entoncesestan conectadas juntas sin la excitacion, y el campo se aumenta gradualmente en la unidad deconduccion. Mientras que las maquinas comienzan a entrar en sincronismo, el campo en la maquinabajo prueba debe ser aumentado.

Ambas unidades se pueden entonces llevar hasta la velocidad excesiva deseada para otro funcio-namiento de prueba. Para lograr esta resincronizacion, la maquina de conduccion debe funcionar


con una frecuencia mas baja que la maquina bajo prueba cuando las dos maquinas estan co-nectadas juntas. Las modificaciones de este procedimiento se pueden utilizar dependiendo de lascaracterısticas de la maquina y de la experiencia de las personas implicadas en esta prueba.

Despues de que en la prueba de la maquina se deje de desacelerar, un procedimiento bienpensado se desea, especialmente para los funcionamientos en cortocircuitos donde es necesarioquitar la excitacion de la maquina probada, cerrar los interruptores de cortocircuito de la armadura,y aplicar el valor apropiado de corriente de campo antes de que la velocidad haya disminuidodemasiado.

2.14.4.7. CUANDO LA VELOCIDAD EXCESIVA NO PUEDE SER OBTENIDA

Las curvas de retraso se deben tomar debajo de velocidad especificada, es decir, si la maquina esllevada hasta velocidad con una frecuencia normal de una fuente de corriente alterna, las perdidasse deben calcular a varias velocidades debajo de la normal hasta tan cerca de la normal como seaposible para cada condicion de excitacion, y las curvas de la perdida vs velocidad se deben trazary extrapolar a la velocidad normal para conseguir un valor de aproximacion de la perdida a lavelocidad normal.

2.14.4.8. CUANDO ES BAJA TENSION OMITE EL DISPOSITIVO DE DISTRI-BUCION

En algunos ordenamientos de la estacion de conmutacion, se omite el dispositivo de distribucionde baja tension y la unica conexion de baja tension posible entre las maquinas con la desconexion delos interruptores en la transferencia de baja tension. En tal disposicion, es posible hacer pruebasde retraso segun lo contorneado anteriormente trayendo la maquina hasta la velocidad excesivaaproximadamente del 15 %, abriendo ambos interruptores de campo, y despues de dar un tiempoconveniente (5 a 10 seg.) para el decaimiento del campo, abriendo los interruptores de desconexiony cerrando el campo en la maquina bajo prueba con el voltaje de campo ajustado para dar lacorriente de campo requerida. La suficiente velocidad excesiva debe permitir que la corriente decampo se eleve a su valor constante antes de que caiga la maquina hasta la velocidad excesivadel 10 %. Este tiempo es mas largo cuando la medicion de perdidas es en circuito abierto que lasmedidas de las perdidas en cortocircuito, debido al efecto de la diferencia entre el tiempo constantede circuito abierto y de cortocircuito en tiempo requerido para aumentar la excitacion para laprueba. Sin embargo, puesto que la conmutacion adicional se requiere para cerrar el cortocircuitoen la maquina para las perdidas de cortocircuito, la velocidad excesiva inicial requerida para ambascondiciones es casi igual. El efecto de la acumulacion de campo es absolutamente sensible en laporcion inicial de la curva de retraso y las lecturas de esta parte no se deben utilizar para determinarperdidas.

2.14.4.9. METODOS PARA MEDIR LA DESACELERACION

Tres metodos para medir la desaceleracion se cubren en este estandar: velocidad-tiempo, gene-rador de C.C., y contador electronico.

2.14.4.9.1 METODO 1. VELOCIDAD-TIEMPO

El metodo de velocidad-tiempo consiste en obtener los datos para una curva de velocidad dela maquina vs tiempo. Los tres procedimientos siguientes se pueden utilizar para las relaciones deregistros velocidad-tiempo.

a) Tacometro.- Este metodo es especialmente aplicable a las maquinas de inercia grande. Laslecturas simultaneas de un tacometro exacto y de un cronometro son registradas. Puesto que elcronometro se puede leer con mayor exactitud que el tacometro, la senal de leer el cronometro sedebe dar en intervalos completos convenientes en la escala del tacometro.

b) Registrador de la velocidad.- Una pluma actuada cerda de un tacometro que se utilizapara hacer un diagrama automatico de velocidad vs tiempo en una carta que se mueva a unavelocidad constante. Un boton se debe proporcionar para hacer hincapie en el trazo de las r/mine indicar la hora de comienzo, tiempo de detencion, y cualquier lectura intermedia deseada.


c) Vıdeo/Fotografico.- Continuamente un reloj de funcionamiento y un tacometro electricoson registrados simultaneamente por una camara de vıdeo cinematografica o. (Vease ASME PTC18-1949, para los detalles adicionales.)

Una serie de curvas de velocidad-tiempo se debe trazar de los datos de la prueba. Fig. 2.14.Para cada curva, la perdida a cualquier velocidad se puede calcular por medio de la Ecu. 2.8.

Figura 2.14: Curva tıpica de retraso[3]

La perdida puede ser resuelta desde varios puntos en la curva de velocidad-tiempo y la incli-nacion de una tangente en cada punto usando la Ecu. 2.8. Los valores de la perdida se puedenentonces trazar vs la velocidad y una curva lisa dibujada a traves de estos puntos. Entonces laperdida a la velocidad especificada se lee directo en esta curva.

Puede ser conveniente determinar la inclinacion de la curva de velocidad-tiempo en cada unode los varios puntos espaciados a lo largo de la curva, sobre y debajo de la velocidad especificada.

Estas inclinaciones entonces se trazan en funcion de la velocidad, y la mejor curva lisa se dibujaa traves de ellas. La inclinacion a la velocidad especificada se lee en esta curva y se utiliza enla Ecu. 2.7 para calcular la perdida a la velocidad especificada. Si la curva de velocidad-tiempose dibuja cuidadosamente y si los puntos imaginarios en una curva lisa, hallan la inclinacion a lavelocidad especificada y usando la Ecu. 2.7 se pueden dar resultados satisfactorios.

Otro metodo para obtener la perdida de una curva velocidad-tiempo es elegir las velocidades n1y n2, sobre los cuales A es las revoluciones por minuto respectivamente bajo la velocidad especifi-cada, ns (donden1 = ns+A, y n2 = A− ns). La curva velocidad-tiempo debe ser razonablementerecta entre las velocidadesn1 y el n2. Los valores del tiempot1 y t2 en segundos, se leen en la curvavelocidad-tiempo respectivamente en n1 y el n2. La perdida entonces se calcula usando la Ecu. 2.8.

perdidas (kW ) =( π

30

)2

1

1000J ns ·

2A

t2 − t1(2.8)

donde:(π/30).- Es la conversion de las RPM a rad/s.ns.- Es la velocidad de rotacion en r/minA.- Es el incremento de la velocidad sobre y debajo de ns, r/mint2 − t1.- Es el tiempo en segundos segun lo determinado por la curva velocidad-tiempo para

desaceleracion de (ns +A) a(ns −A).J .- Es el momento de inercia de las piezas de rotacion, kg ·m2.

2.14.4.9.2 METODO 2. GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Este metodo es un refinamiento del metodo 1, en el cual se obtiene una determinacion masexacta de la velocidad. Si la maquina bajo prueba tiene un excitador conectado directo, puede serutilizada para proporcionar la indicacion de la velocidad. Si no hay excitador conectado directo,


un pequeno generador continuo se debe fijar y juntar o cenir al eje del generador. Acoplandoloes preferible pues evita la incertidumbre del deslizamiento de la correa. Si una correa debe serutilizada, la verificacion descrita mas adelante se debe utilizar para cerciorarse de que ningunoserrores estan ocurriendo por el deslizamiento de la correa. La maquina de C.C. debe ser excitadacon una baterıa de voltaje constante (No. 1). Las conexiones convenientes del cableado deben serhechas de modo que el voltaje del generador continuo sea opuesto al voltaje de una segunda baterıa(No. 2). (Vease la Fig. 2.15 para un diagrama de conexiones tıpico.)

Figura 2.15: Medicion de la velocidad para un generador DC[3]

La baterıa numero 1 debe tener un voltaje de salida cerca de 1/10 o menos del voltaje espe-cificado del circuito de campo del generador continuo ası que la perdida de I2R en el campo porseparado excitado no cambiara materialmente la temperatura y por lo tanto la resistencia de eso.

Dos voltımetros deberıan ser elegidos uno para leer el voltaje de la baterıa numero 2 aproxima-damente a la escala completa y el otro, alrededor de 1/5 de este rango, para leer la diferencia entrelos voltajes de la baterıa numero 2 y la corriente directa del generador. El voltaje de la baterıanumero 2 debe ser tal que el voltaje diferenciado entre el y la corriente continua sea aproxima-damente cero al 10 % bajo la velocidad especificada de la maquina bajo prueba. El voltaje delvoltımetro diferencial por lo tanto sera aproximadamente completo en la velocidad excesiva del10 %. La velocidad es proporcional a la suma de las baterıas y del voltaje diferencial. El ındice dedesaceleracion se deriva como sigue:

donde:K.- Factor de proporcionalidad que relaciona la velocidad con el voltaje (no es realmente

necesario evaluar K)EB .- Voltaje de la baterıa numero 2ED.- Voltaje diferencialnC .- Velocidad sabida (en r/min) en el cual las perdidas pueden ser determinada (generalmente

a velocidad especificada).EDC .- Voltaje diferencial determinado a la velocidad nc.

nc = K(EDC + EB) o K =nc

DDC + EB

n = K(ED + EB)velocidad en un punto de prueba

dn

dt=Kd · ED

dt=

ncEDC + EB

· dED

dt

dED

dt= ındice o disminucion del voltaje diferencial, V/s

dn

dt= indice de desaceleracion (r/min)/s


La velocidad nC a la cual la perdida es pretendida (velocidad generalmente especificada) se debecomprobar bajo condiciones constantes por la comparacion con la frecuencia conocida del sistemao por un tacometro o un medidor de frecuencia exacto. El valor EDC del voltaje diferenciado a estavelocidad debe ser registrado. Entonces la velocidad se debe estar al 10 % de la velocidad excesivaaproximadamente, a las condiciones de prueba establecidas en la maquina, y a la lectura del ED

tomada en los intervalos de tiempo iguales durante el retraso. El uso uniforme de los intervalos detiempo ayuda al trazado y comprobacion de los resultados. El valor del ED vs tiempo en segundosdeberıa ser trazado y una curva recta se debe dibujar a traves de los puntos. La inclinacion de estacurva (dED/dt) en el punto donde ED = EDC es usada para determinar la perdida. La perdidaentonces se calcula usando la Ecu. 2.9 como sigue:

perdidas en (kW ) =( π

30

)2

1

1000J

(n2c)

(EDC − EB)dED

dt(2.9)

donde:(π/30).- Es la conversion de las RPM a rad/s.J .- Es el momento de inercia de las piezas de rotacion, kg ·m2.El voltaje de la baterıa numero 2 y el voltaje diferenciado EDC a la velocidad nc se deben

comprobar por lo menos una vez cada hora para asegurarse de que un cambio de temperaturaambiente o la descarga de la baterıa no ha cambiado sus valores. Una verificacion util despues derealizar la prueba de circuito abierto de la perdida en el hierro (vease 2.14.4.3) es trazar el ED

vs el voltaje del generador de corriente alterna. Esta curva debe ser una lınea recta. El valor delvoltaje diferenciado ED debe ser (- EB) cuando la curva se proyecta a voltaje cero del generador decorriente alterna. Esta verificacion se debe hacer siempre que se utilizan un excitador con correa oun generador de corriente continua con correa, para asegurarse de que la velocidad de la maquinacon correa es proporcional a la de la maquina bajo prueba. En caso contrario, la lınea proyectadano correspondera a (- EB ) en el voltaje cero del generador de corriente alterna.

Ası mismo, el voltımetro diferencial debe ser verificado cuidadosamente con la baterıa delvoltımetro o resultara la misma condicion.

2.14.4.9.3 METODO 3. CONTADOR ELECTRONICO

Los contadores de intervalos electronicos de alta velocidad permiten registrar el intervalo detiempo requerido para que el rotor haga un numero predeterminado de revoluciones. Una variedadde contadores estan disponibles, cada uno de los cuales requiere un procedimiento apropiado parasu uso y para el analisis de la velocidad y el ındice de desaceleracion. En el ejemplo siguiente, seasume que un contador mide el intervalo de tiempo t1, requerido para nr revoluciones, despues unsegundo grupo de revoluciones nr, el contador mide el intervalo de tiempo t3 requerido para untercer grupo de revoluciones nr, etc. El contador continua midiendo la duracion del tiempo de losgrupos alternos de revoluciones nr del rotor de la maquina que es probada. Entonces de una solaprueba de retraso, una lista de intervalos, t1, t3, t5, t7, etc., deberıa ser obtenida. La velocidadmedia n para los intervalos de tiempo t1 y t3 por ejemplo, y el ındice medio de la desaceleraciondn/dt son calculados por las Ecu. 2.10 y 2.11.

n =30nr · (t1 + t3)

t1t3(2.10)

dn

dt=

60nr(t3 − t1)

t1t3(t1 + t3)(2.11)

donde:n.- Es la velocidad en r/mindn/dt.- Es la desaceleracion angular, (r/min)/st1.- Es el tiempo para el primer grupo de nr revoluciones del rotor, segundost3.- Es el tiempo para el tercer grupo de nr revoluciones del rotor, segundos.nr.- Es el numero de revoluciones del rotor en cada uno de los intervalos t1, t3, y en el intervalo

de intervencion.La velocidad promedio, n, y el ındice promedio de la desaceleracion, dn/dt, para cualquier de

los dos intervalos, tal como ts y t7, serıan obtenidos substituyendo ts y t7 para t1, y t3 en las Ecu.


2.10 y 2.11. Trazando la desaceleracion en funcion de la velocidad, el valor se puede obtener porla interpolacion para cualquier velocidad deseada. La substitucion de n y de dn/dt en la Ecu. 2.8se determina las perdidas.

2.14.4.10. CURVAS DE SATURACION EN CIRCUITO ABIERTO Y CORTOCIR-CUITO

Las curvas de la saturacion deben ser obtenidas mientras funciona la unidad a la velocidadespecificada si es posible (vease 2.14.2.4, 2.14.2.7, 2.14.3.12, y 2.14.3.13). La curva de situacion encircuito abierto se puede comprobar por los datos de las pruebas de retraso en circuito abierto,2.14.4.3, usando las lecturas del voltaje de la armadura, de la corriente de campo, y de la velocidad.Las lecturas del voltaje para cada prueba se trazan vs la velocidad. El valor del voltaje a la velocidadespecificada constituye un punto en la curva de saturacion cuando esta trazado vs la corriente decampo correspondiente. La curva de saturacion en cortocircuito se puede comprobar ademas pordatos de las pruebas de retraso en cortocircuito (vease 2.14.4.4); pero en esta prueba sera hallara quela corriente de la armadura es practicamente constante a traves de un considerable rango desobre velocidad y baja velocidad especificada, eliminando la necesidad de corregir las corrientes dearmadura a los valores de velocidad especificada para el uso en la curva de saturacion.

2.14.4.11. DETERMINACION DEL METODO 1. DE J

El valor del momento de inercia (J) del rotor se obtiene acostumbradamente del fabricante,quien puede calcular el valor.

2.14.4.12. METODO 2. DETERMINACION DE J

La perdida por friccion y efecto del viento se debe determinar primero por el metodo delarranque del motor por separado (vease 2.14.2.7). El valor de J se calcula de la curva de retraso dela maquina inexcitada y del valor conocido de la perdida por friccion y efecto del viento, usandola ecuacion 2.8.

2.14.4.13. METODO 3. DETERMINACION DE J

La maquina se hace funcionar como motor sıncrono sin carga a la velocidad normal en aproxi-madamente el factor de potencia de la unidad (vease 2.14.3.11). Se mide la potencia de entrada;esto incluye las perdidas por friccion y efecto de viento, hierro, y en el cobre. La perdida en el cobrese debe restar para obtener la perdida que estara presente en una prueba de retraso de circuitoabierto a la misma corriente de campo. Una prueba de retraso a la misma corriente de campo conla armadura en circuito abierto entonces dara las datos necesarios para ser substituida en la Ecu.2.14 con las perdidas sabidas, para obtener J.

2.14.4.14. METODO 4. DETERMINACION J

El valor de J se puede determinado experimentalmente tomando del funcionamiento retardadocon la maquina inexcitada, y otro funcionamiento con la maquina inexcitada, pero con el excitadorconectado directo cargado en un resistor variable, manteniendo una salida de potencia constante.De la carga medida y de las perdidas sabidas del excitador, el valor de J se puede calcular de lasdos curvas de retraso.

2.14.4.15. METODO 5. DETERMINACION J

Cuando el valor de J debe ser utilizado para la determinacion de las perdidas (vease 2.14.4) ola determinacion del par, el metodo del pendulo fısico descrito mas abajo se debe utilizar para elincremento en la exactitud. Es posible determinar el valor de J por el procedimiento siguiente: elrotor se apoya libremente colocado en cojinetes horizontales con un soporte de dos o tres veces masgrandes que el diametro del gorron. En caso de que los dos gorrones no esten del mismo diametro,es necesario equipar el gorron mas pequeno de un buje ajustado para construirlo hasta el tamanodel mas grande. El rotor debe ser desplazado y permitido oscilar libremente en los cojinetes y el


tiempo requeridos para hacer varias oscilaciones se debe medir exactamente con un cronometro. Elradio de giro (k) en el SI de unidades se puede entonces calcular por medio de la ecuacion siguiente:

k = R2

√gr2

4π2(R1 −R2)− 1 (2.12)

donde:k.- Es el radio de giro en metros.R1.- Es el radio de cojinetes en metros.R2.- Es el radio de gorrones en metros.t.- Es el tiempo de un ciclo de oscilacion, en segundos.g.- Es la aceleracion debido a la gravedad = 9.807 m/s2.entonces:

J = Mk2 (2.13)

donde:M .- Es la masa del rotor en kg.Alternativamente, un rotor equilibrado de peso conocido, soportado por su eje que descansa

sobre dos carriles horizontales de una manera tal que su eje sea nivelado, se convierte en un pendulofısico (compuesto) cuando un desequilibrio esta rıgidamente unido a su perımetro.

En caso de que los dos gorrones no sean del mismo diametro, es necesario equipar el pequenogorron de un buje ajustado para construirlo hasta el tamano del mas grande. Cuando la geometrıa,la masa, y la posicion de tal desequilibrio se saben, el perıodo de oscilacion debe ser medidoexactamente y el momento de inercia J se puede entonces calcular por medio de la ecuacionsiguiente:

J =g

4π2t2Ub−Ma2 − U(b− a)2 (2.14)

donde:J .- Es el momento de inercia (gravedad) de las piezas de rotacion, kgm2.g.- Es la aceleracion debido a la gravedad, 9.807 m/s2.a.- Es el radio del rodamiento autolubrificante, m.b.- Es la distancia del eje del rotor al centro de gravedad de desequilibrio, en metros.U .- Es la masa de desequilibrio agregado, en kg.M .- Es la masa del rotor equilibrado, kg.t.- Es el tiempo de un ciclo de oscilacion, s.

2.14.5. EFICIENCIA

2.14.6. METODO 1. PERDIDAS SEGREGADAS

La eficacia convencional se relaciona con la suma de las perdidas segregadas como sigue:Para un generador:

eficiencia ( %) = 100− (perdidas · 100)

(salida+ perdidas)(2.15)

Para motor:

eficiencia ( %) = 100− (perdidas · 100)

(salida)(2.16)

En las ecuaciones antes dichas, la potencia, de entrada, y las perdidas estan en las mismasunidades. Las perdidas que seran incluidas y como evaluarlas se especifican en la serie estandar deaplicacion ANSI C50 y NEMA MG1-1978


2.14.7. METODO 2. ENTRADA - SALIDA

La eficiencia del metodo de la entrada-salida se determina como sigue:

eficiencia ( %) =salida

entrada· 100 (2.17)

La entrada y la salida estan en la misma unidad.El metodo preferible de medicion de entrada a un generador o salida de un motor es utilizar

un dinamometro. La entrada o la salida de potencia se obtienen de la ecuacion siguiente:

Potencia(kW ) =(nT )

k(2.18)

donde:n.- Es la velocidad de rotacion,r/min.T .- Es el par.k.- Es 9549 si T esta en pulgadas ·mK.- Es 7043 si T esta en lbf · piePara la correccion del dinamometro, acoplado al efecto del viento, y la perdida del cojinete ver

IEEE Std 112-1991, forma B.La entrada electrica al motor o la salida del generador debe ser medida cuidadosamente. Los

terminales de los transformadores potenciales deben ser conectados con los terminales de la maquinabajo prueba, eliminando de tal modo la posibilidad de incluir caıda de voltaje en el cable externo.Las lecturas de los instrumentos se deben corregir para los errores de escala, y para los errores enel angulo de fase de la corriente y el voltaje de los transformadores.

Si un dinamometro no esta disponible, la prueba de la maquina se puede hacer funcionarcargada por una corriente alterna o un motor o un generador de la corriente continua. La curva deeficiencia de tal maquina debe estar disponible y su exactitud probada antes de que la maquina sepueda utilizar en pruebas de la entrada-salida.

2.15. EXCITACION DE LA CARGA Y REGULACIONDE VOLTAJE

2.15.1. GENERAL

La corriente o la excitacion de campo requerida para funcionar una maquina sıncrona bajo variascondiciones de carga de estado estacionario de potencia aparente, factor de potencia, y voltaje sepuede obtener por los metodos descritos mas abajo. Para hacer estos computos se requiere lainformacion siguiente de la maquina: curva de saturacion en circuito abierto, resistencia de laarmadura, reactancia directa no saturada del eje, reactancia no saturada del eje en cuadratura,y la reactancia de salida de Potier. Los metodos para determinar la reactancia de Potier o desalida se describen en las clausulas siguientes. El fabricante puede suministrar en algunos casos losconstantes de la maquina y la curva de saturacion en circuito abierto.

2.15.2. METODOS DE PRUEBA

a) Curva de saturacion en circuito abierto (vease 2.14.2.5)b) Resistencia de la armadura (Ra)c) Reactancia sıncrona no saturada del eje directo (Xdu)d) Reactancia sıncrona no saturada del eje en cuadratura (Xqu)Algunos de estos metodos siguientes son parte de los requisitos del parametro para los calculos

de la excitacion, y se describen mas completamente en otras secciones o clausulas.

2.15.2.1. REACTANCIA DE LA SALIDA DE LA ARMADURA (Xl)

No hay pruebas especıficas para determinar directamente Xl. La reactancia de la salida sederiva del calculo de la inductancia de la salida (vease IEEE Std 100-1992). Se compone de varioselementos:


a) Ranura de salidab) Terminal de la conexion de salidac) Salida del entrehierro.Las salidas del entrehierro son clasificadas a veces por los disenadores de la maquina como

salida en “zigzag” y de la “correa”. Puesto que los flujos asociados a las salidas del entrehierroestan en aire, estas inductancias y reactancias en una maquina bajo carga son casi constantes. Losflujos de salida de la ranura atraviesan las trayectorias en el hierro y el aire. Si el hierro que rodeala ranura se satura, la fuerza magnetomotriz (f.m.m) asociada a la trayectoria del hierro puedellegar a ser significativa. Ası, la reactancia de salida puede no ser constante para la gama entera decorrientes de la armadura, especialmente para las corrientes de cortocircuito. Porque la reactanciade salida es resuelta de los detalles geometricos y fısicos generalmente solamente disponibles parael disenador, el fabricante es el que puede proporcionar el valor de la reactancia de la salida.

2.15.2.2. REACTANCIA DE POTIER DESDE LA PRUEBA DE FACTOR DE PO-TENCIA CERO

La reactancia de Potier es determinada de la curva de saturacion en circuito abierto y del valorde corriente en la curva sobreexcitada de saturacion con factor de potencia cero (vease 2.14.2.4 y2.14.2.10). Las curvas tıpicas se trazan en la Fig. 2.16 La interseccion de la curva de saturacionen factor de potencia cero con la ordenada del valor de voltaje localiza el punto d, segun lasindicaciones de la Fig. 2.16. A la izquierda de d en la ordenada del valor de voltaje, se anuncia lalongitud ad es igual a la corriente de campo (IFSI) para el voltaje cero en la curva de saturacioncon factor de potencia cero. Este valor de la corriente de campo tambien corresponde a que serequiere para el valor de la corriente de la armadura bajo condiciones continuas de cortocircuito.Esto es igual a la lınea a-d en la Fig. 2.16.

A traves de a la lınea ab es dibujada paralelamente a la lınea del entrehierro. La interseccion deesta lınea con la curva de saturacion sin carga real localiza en el punto b. La distancia vertical bcdesde el punto b a la ordenada del valor de voltaje, expresada en por unidad, es igual al producto dela reactancia de Potier en por unidad, Xp, y por la corriente de armadura en por unidad. Cuandola corriente de la armadura es 1.0 p.u., entonces el valor, por unidad de bc es igual a Xp en porunidad.

Si la curva de saturacion con factor de potencia cero para una corriente substancialmentediferente del valor de la corriente utilizada, el valor de aproximacion de Xp puede ser encontradoademas dividiendo el voltajebc. En por unidad por el valor de la corriente de armadura (en porunidad del valor de la corriente), para la cual se dibuja la curva.


Figura 2.16: Determinacion del voltaje de la reactancia de Potier[3]

2.15.2.3. DETERMINACION DE LA REACTANCIA DE POTIER BAJO OPERA-CION NORMAL DE LA MAQUINA

Este metodo es el mas aplicable cuando una prueba se lleva a cabo con la maquina funcionandocerca de la plena carga y en condiciones terminales con el factor de potencia unidad o sobreexcitado.Las lecturas se toman de voltaje y corriente de armadura, los kilovatios y los kilovars (o losmegavatios y los megavars), y corriente de campo. Los pasos siguientes resumen el procedimientopara determinar en por unidad Xp. La impedancia sıncrona no saturada del eje directo (Xdu) sedebe conocer, tan bien como la curva de saturacion en circuito abierto. Para las maquinas de polossalientes, la reactancia sıncrona del eje en cuadratura Xqu debe tambien ser conocida.

a) Calcular un valor de la excitacion en p.u. o el valor de corriente de campo en p.u. (IFU )segun lo descrito en 2.15.3.3 o 2.15.3.4.

b) Determinar el valor de la corriente de campo medida IF en p.u. dividiendo la corriente parael valor base de la corriente de campo que corresponde al voltaje en el terminal 1.0 por unidad enel entrehierro dada en la curva de saturacion en circuito abierto. Este valor base se refiere comoIFG (vease la Fig. 2.20).

c) Determinar IFS = IF = IFU .d) Usar cualquier proceso deseado y apropiado, determinar el valor en p.u. de Ep (el voltaje

detras de la reactancia de Potier) en la ordenada, por ejemplo, la Fig. 2.20. Esto demuestra unacurva de saturacion en circuito abierto e incluye la lınea del entrehierro.

Usando la diferencia (IFS) entre un valor del voltaje en la curva de saturacion en circuito abiertoy el mismo valor del voltaje en la lınea del entrehierro, la magnitud real del Ep, correspondiendoa esta condicion de medida para determinar el IFS ,. Es representada por una lınea paralela al ejex (o a la abscisa).

e) La posicion del fasor de Ep relativa a Ea no se sabe; sin embargo, la Fig. 2.17 indica la relacionreal de la fase entre Ea en por unidad y Ia en por unidad. El angulo del factor de potencia, φ,tambien se muestra. La magnitud de Ep esta determinada en el paso d.

f) La magnitud del fasor Ep − Ea en unidad puede ahora ser determinado por la siguienteecuacion:

|Ep − Ea| =√E2

a − (Ea cosφIaR1)2 − Ea sinφ (2.19)


NOTA.- El fasor IaR1 se descuida casi siempre en este calculo. Si esta utilizado, el signo (+)es para la operacion de generador, y el signo (-) es para la operacion de motor.

Entonces:

Xp =|Ep − Ea|

Ia(2.20)

donde:Ia.- Es el valor en p.u. de la corriente del estator usada en el paso e)NOTAS:

1. En realidad, el termino de IaXp en la figura debe ser una caıda de voltaje en la impedancia.Sin embargo, en maquinas grandes de 100-200 kilovatios, el termino de la resistencia songeneralmente bastante pequenos que puede ser descuidado. Segun lo observado en 2.14.2.10,la reactancia de Potier puede ser resuelta a partir de un punto: la corriente de campo requeridapara la corriente determinada de la armadura en el voltaje determinado cuando la maquinaesta en condicion sobreexcitada con factor de potencia cero. Cuando la corriente de campoexcede lo correspondiente al factor de potencia por unidad en la prueba e voltaje, la maquinase considera estar sobreexcitada. Inversamente, cuando la corriente de campo es menos quela correspondiente al factor de potencia unidad, la maquina esta en excitacion baja.

2. Para las condiciones sobreexcitadas en un generador la corriente de la armadura (Ia) seretrasa el voltaje el terminal (Ea) en fase, y φ, el angulo del factor de potencia, es negativo.Al contrario es verdad para un motor sıncrono sobreexcitado (el φ es positivo), eIa tiene elvoltaje del terminal (Ea) en fase. Referirse a la fig. 2.182.19. La convencion para el angulopositivo en estos diagramas de fasor es que la rotacion de fase es contada a la derecha.

Figura 2.17: Calculo de la magnitud de Ep − Ea[3]

Teoricamente, la salida y las reactancias de Potier deben ser del mismo valor. Sin embargo,debido al fenomeno de la saturacion, diferencian a menudo. El anexo 5A proporciona una ciertainformacion de fondo en la exactitud de usar la salida o la reactancia de Potier en el computo delcomponente de la saturacion de la corriente de campo de la excitacion en cualquier condicion decarga.

Puesto que el computo de la eficiencia de una maquina sıncrona se puede afectar por el metodousado en la computacion de la corriente de campo y, puesto que la eficiencia es a menudo unaimportante garantıa, del cliente y del fabricante debe convenir que la reactancia (Potier o salida)sera utilizado para computar la corriente de campo adicional para compensar la saturacion en lamaquina.


2.15.3. METODOS DE CALCULO DE LA EXCITACION DE LA CAR-GA PARA ESPECIFICAR LAS CONDICIONES DE LOS TER-MINALES DE LA MAQUINA

La corriente de campo para una especıfica corriente de armadura, voltaje, y un factor depotencia de una maquina sıncrona se puede obtener por de varios metodos de calculo.

2.15.3.1. DETERMINACION DE LA EXCITACION DE LA CARGA EN CONDI-CIONES ESPECIFICAS DE OPERACION

La corriente de campo para una especıfica corriente de armadura, factor de potencia, y unvoltaje puede ser obtenida directamente cargando la maquina en las condiciones especificadas ymidiendo la corriente de campo requerida. Este metodo no es generalmente aplicable a las pruebasde fabrica, particularmente en maquinas grandes, sino se puede emplear a veces despues de lainstalacion. Cuando dos maquinas similares estan disponibles, el metodo sıncrono de reaccion dela carga se puede utilizar en la prueba de fabrica.

2.15.3.2. TERMINOLOGIA Y DEFINICIONES

La terminologıa siguiente se utiliza en 2.15.3.3 y 2.15.3.4, que describen los pasos en el analisisdel diagrama fasor:

Ea.- Voltaje en el terminal de la maquina (o kilovoltios), en por unidad.Ia.- Corriente de la armadura de la maquina en por unidad.EQD.- Localizacion de un fasor en reaccion con Ea, definiendo al eje magnetico de cuadratura de

la maquina, y por lo tanto al desplazamiento de la fase δ relativa con Ea. El sımbolo, δ generalmentese calcula en grados electricos y es positivo para un generador y negativo para un motor sıncrono(EQD del motor sıncrono es tambien una voltaje ficticio posterior de Xqu).

EGU .- Voltaje generado posterior de Xdu, en por unidad.IFU .- Corriente de campo (generalmente en amperios o a veces en por unidad) requerida para

inducir un voltaje EGU en el entrehierro. (Vease Fig. 2.20)Ep.- Voltaje posterior de la reactancia de Potier, Xp, en por unidad.R1.- Resistencia de secuencia positiva. Esto se asume generalmente para ser igual a Ra, la

resistencia del estator por fase.IFG.- 1.0 en por unidad de los amperios de campo correspondientes a 1.0 por unidad de Ea en

el entrehierro.

2.15.3.3. ANALISIS DEL DIAGRAMA FASOR - MAQUINAS DE POLOS SA-LIENTE

La excitacion de la corriente de campo para el voltaje de la armadura, la corriente, y el factorde potencia especificados se puede computar usando uno de los diagramas de fasor en la Fig.2.182.19. Los procedimientos siguientes se utilizan para las maquinas de polos saliente (generadoresy motores).

NOTA.- Para la notacion del generador el signo “+” debe ser utilizado cuando un “±” seencuentra; inversamente el signo “-” se debe utilizar para los motores).

Los pasos siguientes se indican para determinar la magnitud y fase de EGU y de IFU . El angulodel factor de potencia φ es positivo cuando Ia adelanta a Ea, y negativa cuando Ia se retrasa deEa. En la expresion siguiente, se asume una notacion del generador. Para la notacion del motor,el signo mas se convierten en signos menos, y el un signo menos abajo se cambia a un signo mas.

δ = tan−1

(|Ia|Ra sinφ+ |Ia|Xqu cosφ)

(|Ea|+ |Ia| cosφ− |Ia|Xqu sinφ)

(2.21)

Id =|Ia| · sin(δ − φ)

(δ − 90)(2.22)


Figura 2.18: Diagrama Fasor para el calculo del voltaje generado no saturado EGU para las maqui-nas de polos salientes.Notacion del Generador[3]

Figura 2.19: Diagrama Fasor para el calculo del voltaje generado no saturado EGU para las maqui-nas de polos salientes.Notacion del Motor[3]

Iq = |Ia| cos(δ − φ)/δ (2.23)

NOTA.- Los angulos deId eIq se muestran relativos al fasor Ea para el modo de generador.La notacion del generador se demuestra en las ecuaciones siguientes del fasor:

EGU = Ea + IaRa + jIqXqu + jIdXdu (2.24)

Determinar IFU localizando EGU en la lınea del entrehierro (la Fig. 2.20 ).

Calcular el voltaje posterior deEp.

Ep = Ea + IaRa + jIaXp (2.25)

Para la notacion del motor, todos los signos (+) en las Ecu. 2.242.25se convierte signos menos.

Encontrar el incremento de la saturacion, IFS , la diferencia entre el valor de la corriente decampo requerido para inducir Ep en el entrehierro, y ese valor de la corriente de campo quecorresponde a Ep en la curva de saturacion de circuito abierto (vease Fig 2.20).

IF , la corriente de campo total, incluyendo los efectos de la saturacion, es igual aIFU + IFS .


2.15.3.4. ANALISIS DEL DIAGRAMA FASOR PARA MAQUINAS DE ROTORCILINDRICO

El procedimiento es mas simple desde Xqu = Xdu. La notacion del generador se asume otravez.

a) Calcular el voltaje generado no saturado.

EGU = Ea + IaRa + jIaXdu (2.26)

b) Encontrar IFU paraEGU de la lınea del entrehierro de la curva de saturacion en circuitoabierto.

c) Calcular el voltaje posterior de la reactancia de Potier.

Ep = Ea + IaRa + jIa ·Xp (2.27)

d) Encontrar la corriente incremental de campo, IFS para explicar la saturacion (vease Fig.2.20).

e) Calcular la corriente de campo total, como en 2.15.3.3, es igual a la suma total de IFU y deIFS .

Figura 2.20: Tıpica curva de saturacion en circuito abierto para un generador de 2400 KVA[3]

2.15.3.5. CALCULOS GRAFICOS DE LA EXCITACION USANDO LA REAC-TANCIA DE POTIER Y SIN PROTUBERANCIA DE LA MAQUINA

La excitacion de la carga primero se calcula de datos de prueba usando la reactancia de Potier.Este metodo consiste en determinar del voltaje, Ep, posterior de la reactancia de Potier segun lasindicaciones de la Ecu. 2.28 y de la Fig. 2.21 donde:

Ea.- Es el voltaje especıfico en el terminal.


Ia.- Es la corriente especıfica de la armaduraR1.- Es la resistencia de la secuencia positivaXp.- Es la reactancia de Potier.Los valores se pueden presentar por la escala, poniendo IaR1 a la derecha para un generador y

a la izquierda para un motor, y poniendo Ia Xpverticalmente hacia arriba como se muestra. Parauna maquina sobreexcitada, el angulo del factor de potencia φ, es positivo y dibujado sobre lahorizontal. Para una maquina de excitacion baja,φes negativo y dibujada debajo de la horizontal.Para este analisis, la corriente y el voltaje de armadura estan en por unidad mientras que lacorriente de campo esta en amperios o por unidad.

Ep =√

(Ea cosφ± IaR1)2 + (Ea sinφ+ IaXp)2 p.u (2.28)

donde:Xp.- Es la reactancia de Potier, por unidadEa.- Es el voltaje especificado en el terminal de la armadura, por unidadIa.- Es la corriente especificada de la armadura, por unidadR1.- Es la resistencia de secuencia positiva por unidad. Ra puede ser usada si los datos de R1

son inasequibles.φ.- Es el angulo del factor de potencia, positivo para la operacion sobreexcitada, negativo para

la operacion de excitacion baja.IaR1.- Es positivo para un generador y negativo para un motorNOTA.- La convencion del signo para el angulo del factor de potencia, φ segun lo utilizado en

Ecu. 2.28 y 2.29 es opuesta a la usada en el analisis del diagrama del fasor en 2.15.3.3. El uso en2.15.3.3 es comun en el analisis de la estabilidad y de la excitacion de maquinas sıncronas. 2.15.3.5se ha repetido extensamente en IEEE Std 115-1983 y se conserva para los propositos continuos.Implıcitamente, el fasor de referencia para determinar el signo de φes la corriente de armadura Ia.

La corriente de campo de la carga para una corriente de armadura, factor de potencia, y voltajeespecificados se puede obtener segun las indicaciones de las Fig. 2.22 y 2.23. Los valores se debenpresentar a una escala conveniente con el angulo del factor de potencia a la derecha de la verticalpara una maquina sobreexcitada o a la izquierda de la vertical para una maquina de excitacionbaja. El angulo electrico entre IFG e IFL corresponde al angulo de potencia, δ, de la maquina.Esto se basa en la suposicion que Xqu = Xdu. Ambos Fig. 2.22 y 2.23 muestran la operacion delgenerador. Los diagramas para la operacion del motor serıan imagenes de espejo de estas y con unangulo electrico negativo δ, entre IFG e IFL.


Figura 2.21: Diagrama para el voltaje posterior de la reactancia de Potier de un generadorsıncrono[3]

Figura 2.22: Determinacion de la corriente de campo de la carga de un motor o generador enoperacion sobreexcitada[3]

El valor de IFL (corriente de campo en la carga) puede ser tambien determinada por la siguiente


ecuacion:

IFL = IFS +√

(IFG + IFSI sinφ)2 + (IFSI cosφ)2 (2.29)

donde:φ.- Es el angulo positivo del potencia-factor, para la operacion sobreexcitada y negativo para

la operacion de baja excitacion, con la corriente de armadura como el fasor de la referencia.IFG.- Es la corriente de campo para la lınea del entrehierro en el voltaje especificado del terminal

de la armadura (vease 2.14.2.5 y Fig. 2.16 o la Fig. 2.20)IFSI .- Es la corriente de campo que corresponde a la corriente especificada de la armadura en

la curva de saturacion de cortocircuito (vease 2.14.2.7)IFS .- Es la diferencia entre la corriente de campo en la curva de saturacion en circuito abierto

y la corriente de campo en la lınea del entrehierro, ambas para el voltaje Ep (vease Fig. 2.21)Todos los valores de la corriente de campo deben estar en amperios, o en por unidad en cualquier

base conveniente.

Figura 2.23: Determinacion de la corriente de campo de la carga de un motor o generador enoperacion de excitacion baja[3]

2.15.4. REGULACION DE VOLTAJE

2.15.4.1. DEFINICION

Para la definicion de la regulacion de voltaje, ver IEEE Std 100-1992.

2.15.4.2. REGULACION

Despues de la corriente de campo a una corriente especificada de la armadura, el factor depotencia, y al valor de voltaje se han obtenido por uno de los metodos en 2.15.3, la regulacion devoltaje en p.u. se pueden obtener por la ecuacion siguiente:

Regulacion =(Ea − Ea0)

Ea0p.u (2.30)

donde:Ea.- Es el voltaje en la curva de saturacion en circuito que corresponde a la prueba de carga

con corriente de campo.Ea0.- Es el valor de voltaje en el terminal.Eay Ea0.- Deberıan estar en terminos constantes.


2.16. PRUEBAS DE TEMPERATURA

2.16.1. GENERAL

Las pruebas de temperatura se hacen para determinar la subida de temperatura de ciertas piezasde la maquina sobre una cierta temperatura de referencia al funcionar bajo condicion de cargaespecificada. Esta temperatura de referencia se ha referido extensamente como la temperaturaambiente (o temperatura ambiente interna). Tales temperaturas de referencia dependen de unamanera por la cual la maquina es refrigerada. La practica internacional sugiere que el terminoenfriador de temperatura sea de una manera aceptable de describir esta condicion de referencia.

2.16.2. METODOS DE CARGA

Las pruebas de la temperatura se pueden hacer con el funcionamiento de la maquina a unao muchas condiciones de carga. La informacion, que se requiere generalmente, es la subida detemperatura de una maquina en uno o mas valores especificados de carga. Puesto que la carga enuna condicion de carga deseada no es siempre posible, varios otros metodos de carga se puedenutilizar para obtener los datos, que se pueden utilizar para determinar la subida de temperatura dela maquina para la carga deseada. Los cuatro metodos siguientes son los mas usados generalmentepara la prueba de temperatura.

2.16.2.1. METODO 1. CARGA CONVENCIONAL

El metodo preferido para hacer una prueba de temperatura es llevar a cabo las condicionesespecıficas de corriente, potencia, voltaje, y de la frecuencia de la armadura hasta que la maqui-na alcance temperatura constante, tomando lecturas cada media hora o menos. Si la maquinaesta equipada con un voltaje u otro regulador, este deberıa estar inoperante durante esta pruebade modo que la corriente de campo sea constante.

Mientras que este metodo es el mas directo, la experiencia ha demostrado que es difıcil ocasio-nalmente tomar los voltajes en los terminales de la maquina cerca de valores especificados. Algunosmetodos de prueba para uso general han intentado superar este problema trazando en por unidad(MVA)2 la armadura por unidad (A)2 vs la subida de temperatura, este ultimo se demuestraen Fig. 2.24. El uso por unidad de (MVA)2 tiene algunas limitaciones porque cierto diseno demaquina puede tener perdidas de voltaje o corriente desiguales. Las recomendaciones siguientespara realizar las pruebas del metodo 1 se resumen en lo siguiente:

a) Mantener, en lo posible, voltaje en el terminal de la maquina dentro del ± 2 % del valordurante las pruebas con los datos trazados en la Fig. 2.24.

b) Realizar una serie de pruebas en varios niveles voltaicos cerca del valor especificado, einterpolar los resultados, usar, por ejemplo, los metodos de la regresion linear. Datos trazados enFig. 2.24.

NOTA.- La fig. 2.25 demuestra un diagrama de la subida de temperatura vs perdidas delcampo. Los diagramas similares de la armadura y de las perdidas por perdida en la carga sepueden realizar segun las indicaciones de 2.14.2. Estas no son parte del metodo 1.

2.16.2.2. METODO 2. REGENERACION SINCRONA

Cuando una maquina sıncrona similar a la que es probada esta disponible, los considerablesahorros de energıa resultan de este metodo de carga. Tambien permite la prueba a plena carga delos valores de las maquinas especificadas lejos o superior a la capacidad disponible de la fuente dealimentacion.

Las dos maquinas se acoplan juntas y estan conectadas electricamente de modo que una sirvacomo un motor y el otro como generador. La salida del generador se alimenta electricamentepara suministrar al motor. Cualquiera de estas maquinas puede ser la maquina bajo prueba. Lasperdidas de las dos maquinas son suministradas por una tercera maquina (un motor), derivando supotencia de una fuente disponible tal como la utilidad electrica local. La tercera maquina suministrapotencia a las otras dos maquinas mecanicamente con un acoplador, un engranaje, o un arregloconveniente de la correa. Un metodo alterno de suministrar perdidas es utilizar una fuente decorriente electrica en lugar de la tercera maquina (un motor). El voltaje y la frecuencia de la fuente


de la corriente electrica deben emparejar las maquinas en prueba y los medios convenientes paraalcanzar velocidades de funcionamiento se deben emplear para evitar danos electricos o mecanicos.

Este metodo de carga requiere que dos maquinas sıncronas similares esten acopladas de maneraque sus rotores sean desplazados fısicamente en una direccion o una rotacion angular por su angulocombinado de la carga. En la discusion siguiente, el termino especificado refiere a la maquina bajoprueba. Los rotores acoplados se conducen a la velocidad especificados. Los circuitos de la armadurade las maquinas similares estan unidos en la secuencia de fase (vease 2.5) que corresponde a ladireccion de rotacion y a la polaridad de sus campos del rotor. La union puede ser proporcionadaunos circuitos interruptores convenientes y equipados con vatımetros, voltımetros, y amperımetros.La frecuencia o la velocidad tambien seran medidas. Ambos circuitos de campo del rotor se equipancon voltımetros y amperımetros y estan conectados con las fuentes de corriente continua ajustablespor separado. El resto de la instrumentacion electrica es opcional.

Con el lazo cerrado, la corriente de campo de una maquina se aumenta mientras que se dismi-nuye la otra hasta que la corriente especificada en el voltaje clasificado aparezca en el lazo. Conlas maquinas acopladas funcionando en voltaje y frecuencia especificados, la potencia evidenteespecificada (KVA) se intercambia ası entre las dos maquinas con el factor de potencia deseado.La potencia real y reactiva intercambiada entre las dos maquinas en la prueba es una funcion deldesplazamiento angular entre los dos rotores, segun lo determinado por el montaje del acoplador,y por los niveles de excitacion aplicados a los devanados inductores de las dos maquinas.

2.16.2.3. METODO 3. FACTOR DE POTENCIA CERO

Este metodo consiste en hacer funcionar la maquina sin ninguna carga como condensadorsıncrono, manteniendo condiciones apropiadas de la corriente de la armadura, voltaje, y frecuenciahasta que la maquina alcance temperatura constante.

2.16.2.3.1 FACTOR DE POTENCIA MENOR QUE 0.9

Desde el voltaje anterior de la reactancia de Potier, Ep, con factor de potencia cero, sobreexci-tado, es mayor que en los factores de una potencia mas alta para la misma corriente de armaduray voltaje en el terminal, el voltaje en el terminal de la prueba se debe reducir a un valor de losresultados del voltaje anterior de la reactancia de Potier (este voltaje se puede calcular por la Ecu.2.28, usando un valor medido o calculado de la reactancia), que es igual que el voltaje anterior dela reactancia de Potier en condiciones de carga especificada. Este voltaje se puede tambien calcularpor la Ecu. 2.25usando IaXp segun lo determinado a partir de 2.16.2.2 o de 2.16.2.3, ası usando unvalor medido o calculado de la reactancia Xp de Potier. Las subidas de temperatura resultantes dela armadura seran casi completamente iguales como si la maquina hubiera sido cargada en las con-diciones especificadas. Una curva tıpica se demuestra en la Fig. 27. Es a veces impractico utilizaruna fuente de alimentacion variable del voltaje para la prueba de maquinas grandes de este modo.Referir a 2.16.2.3.2 si el voltaje de la armadura no se puede ajustar de acuerdo con 2.16.2.3.1.

Figura 2.24: Diagrama tıpico de la subida de temperatura del bobinado del inducido vs la corrienteajustada de la armadura [3]


Las perdidas de la bobina de campo diferencian considerablemente de las de condiciones defuncionamiento normales y las subidas de temperatura observadas del campo se deben corregirpara coincidir con la corriente de campo especificada. Dos ecuaciones se han utilizado para haceresta correccion. Ecu. 2.35y 2.38. Hay elementos de aproximacion en ambas ecuaciones.

Segun lo considerado en la Fig. 2.25, la subida de temperatura del devanado inductor sobrela temperatura del medio de enfriamiento que sale del ventilador es linealmente proporcional a laperdida del devanado de campo I2R, Ps. Esto incluye el efecto de la temperatura en resistencia decampo, pero descuida cualquier efecto indirecto en el estator, la superficie del rotor, o las perdidaspor efecto del viento puedan tener en temperatura del devanado inductor. Usando la nomenclaturaque aparece despues de la Ecu. 98, esta relacion linear se puede expresar como:

4ts + tc,s = (4tfan + tc,s) + βPs (2.31)

donde:β.- Es la inclinacion de la elevacion de la temperatura, la cual puede ser determinada empıri-

camente.

β =(4tt + tc,t)− (4tfan + tc,t)

Pt − 0=

(4tt −4ffan)

Pt(2.32)

La ecuacion 2.31 y 2.32 pueden ser combinadas:

4ts = 4tfan +Ps

Pt· (4tt +4tfan) (2.33)

donde: (If,sIf,t

)2Rs

Rt(2.34)

Cuando los efectos de la resistencia son insignificantes entonces Rs = Rt y:

4ts = 4tfan +

(If,sIf,t

)2

4tt +4tfan (2.35)

De lo contrario, uno debe explicar el efecto de temperatura sobre la resistencia en la ecuacion.

Rs

Rt=k + tc,s +4tsk + tc,t +4tt

(2.36)

Sucesivamente la sustitucion de la ecuacion 2.36 para Rs/Rt en la ecuacion 2.34 y entonces laecuacion 2.34por Ps/Pt en el rendimiento de la ecuacion 2.33.

4ts = 4tfan +

(If,sIf,t

)2

·(k + tc,s +4tsk + tc,t +4tt

)· (4tt −4tfan) (2.37)

Lo cual ahora demuestra una dependencia de Δts en el numerador del segundo termino. Reco-giendo terminos en 4ts−4tfan, uno obtiene la expresion siguiente para la subida de temperaturaespecificada en funcion de corriente de campo especifica:

4ts = 4tfan +

(If,sIf,t

)2

· (4tt −4tfan) ·(

k + tc,s +4tfank + tc,t +4tt − (If,s/If,t)2(4tt −4tfan)

)(2.38)

donde:Δts.−Es la elevacion de la temperatura (ºC) corregida para corresponder a la corriente de

campo If,s, para un carga especificada.k.- Es la constante del material de la bobina de campo (ver 2.16.4.4).tc,s.- Es la temperatura especıfica del refrigerante (ºC) para una corriente de campo especificada

If,s.tc,t.- Es la temperatura de referencia del refrigerante (ºC) obtenida durante la medicion de la

prueba de elevacion de temperatura Δtt.Δtt.- Es la elevacion de la temperatura (ºC) para la prueba de corriente de campo If,t.


Δtfan.- Es la elevacion de la temperatura (ºC) a traves del ventilador.If,t.- Es la corriente de campo (Amperios) bajo condiciones de prueba.If,s.- Es la corriente de campo (Amperios) correspondiente a una carga especificada.Ps.- Es la perdida de la corriente de campo a una carga especificada.Pt.- Es la perdida de la corriente de campo en la prueba de carga.

Figura 2.25: Tıpica curva de la temperatura de campo vs potencia de campo[3]

2.16.2.3.2 FACTOR DE POTENCIA MAYOR QUE 0.9

Para los generadores y los motores clasificados en los factores de potencia sobre 0.9 (y parti-cularmente esos clasificados en el factor de potencia de la unidad), puede ser impractico aplicar elmetodo del factor de potencia cero en la corriente especificada de armadura y el voltaje apropiadode la reactancia de Potier, Ep, segun lo descrito en 2.16.2.3.1 debido a lımites de la calentamientodel campo. En tales casos, la corriente de armadura o el voltaje en el terminal deben ser reducidos.La opcion en cuanto a la cual debe ser reducido depende de las magnitudes relativas de las perdidasdel cobre y de la hierro en la maquina particular.

A menos que la carga se reduzca para dar la corriente de campo especıfica, la temperaturadel campo se debe corregir segun las indicaciones de la Ecu.98. Una correccion aproximada entemperatura de la armadura se debe hacer segun las recomendaciones del fabricante en cuanto ala contribucion de varias perdidas a la temperatura observada.

Las pruebas realistas de la temperatura de maquinas grandes con constantes de tiempo termicaslargas son posibles alternando el excesivo y la baja excitacion por perıodos breves de tiempo demanera que las entradas de energıa de la perdida en la armadura y en el campo sigan siendoconstantes para cada perıodo de lectura de la temperatura (tıpicamente 30 min.). La aplicacionacertada de este metodo requiere que la curva de perdidas (Fig.2.25) para la maquina probada searesuelta antes de las pruebas de la temperatura. La sobreintensidad de corriente de la armaduradebido a una baja excitacion (posiblemente incluso una excitacion negativa) y la sobreintensidadde corriente del campo se seleccionan de una manera tal que satisfaga las condiciones siguientes:

PA4tR =

t2∑t1

(PV + PI)o · 4to +

t2∑t1

(PV + PI)u4tukW s (2.39)

PA4tR =

t2∑t1

PFo · 4to +

t2∑t1

PFu · 4tukW s (2.40)

PA.- Es la perdida total de la armadura a carga especificada, kWPF .- Es la perdida total de campo a carga especificada, kWΔtR.- Es el intervalo de tiempo de la prueba = (t2–t1), sPFo.- Es la perdida de campo durante la sobreexcitacion, kWPFu.- Es la perdida de campo durante la baja excitacion, kW


PI .- Es la corriente dependiente de la perdidas de la armadura , kWPV .- Es el voltaje dependiente de la perdidas de la armadura , kWt1.- Es el tiempo al comienzo de la prueba, st2.- Es el tiempo al finalizar la prueba, sΔto.- Es el intervalo de tiempo de la prueba para la sobreexcitacion,sΔtu.- Es el intervalo de tiempo de la prueba para la baja excitacion, sLa maxima corriente de armadura obtenida con la excitacion negativa es menor que 1/Xq p.u. y

puede ser determinado para condiciones actuales de voltaje de lınea durante la prueba. Se obtienenmejores resultados cuando elΔtR ≥ 2(Δto +Δtu) y las temperaturas son registradas continuamen-te por los instrumentos graficos. En tal caso, es posible hacer un promedio de las lecturas altas ybajas dentro de cada intervalo. Si la ecuacion de energıa de la perdida de campo no es totalmentesatisfecha, se ha alcanzado y se ha registrado el calor de funcionamiento continuando en condi-ciones de campo especificada despues de temperaturas estabilizadas de la armadura. Las lecturasestabilizadas de la temperatura del campo entonces se obtienen durante el perıodo extendido defuncionamiento de calor mientras que la maquina esta todavıa caliente.

Debido a su simulacion imperfecta de los valores de disipacion de energıa de la perdida, estemetodo se debe limitar a las maquinas de servicio continuo (vease 2.16.3.1).

2.16.2.4. METODO 4. CARGA EN CIRCUITO ABIERTO Y CORTOCIRCUITO

Este metodo consiste en las siguientes tres pruebas separadas de funcionamiento de calor:a) Voltaje especificado con los terminales en circuito abiertob) Corriente especificada de la armadura con los terminales cortocircuitadosc) Excitacion ceroPara las maquinas convencionales la subida de temperatura de la armadura se computa como la

suma de las subidas de temperatura para las pruebas de circuito abierto y cortocircuito, y corregidopara la duplicacion de la calefaccion debido al efecto del viento. El calor con excitacion cero sincarga rendira los datos para la determinacion de la subida de temperatura debido al efecto delviento.

Para las maquinas con bobinados del inducido refrigerados por agua, la temperatura de laarmadura se puede obtener directo de pruebas del cortocircuito. El aislamiento de tierra es sufi-cientemente denso y la transferencia de calor a los conductos de agua dentro de las barras de laarmadura, suficientemente altas que la temperatura del cobre del bobinado del inducido es en granparte insensible a las variaciones de la temperatura fuera de la bobina. Ası, la temperatura decobre de la bobina de la armadura es solamente dependiente en perdidas de la C.C. y de la CA enel cobre de la armadura, en el flujo del lıquido refrigerador del agua, y en su temperatura lıquidafrıa.

Otro funcionamiento de calor en la sobretension sin carga proporcionara la exactitud mejoradapara la subida de temperatura del campo. La aprobacion del fabricante debe ser obtenida puestoque un funcionamiento determinado de la corriente de campo con la carga en circuito abierto ocortocircuito por perıodos prolongados podrıa dar lugar al dano de la armadura. Es posible com-binar el calor por la aplicacion de los principios contorneados en 2.16.2.3.2. Las mismas ecuacionesde energıa de la perdida se aplican si las variables subscritas con “o” se refieren la excitacion decircuito abierto y estas subscritas con “u” que se refiere a la excitacion en cortocircuito. En lamayorıa de los casos, la descarga del devanado inductor por varios segundos antes de cada encierrode la armadura cortocircuitada se recomienda un contactor para limitar la corriente subtransitoriay transitoria de la armadura a valores aceptables.

Los circuitos convenientes de la descarga del campo deben ser utilizados (vease Fig. 2.26). Talprecaucion tambien se requiere si el voltaje excesivo del terminal se tiene antes de abrir el circuitode la armadura.

NOTA.- Probado en generadores del polos saliente para carga convencional (metodo 1) indicaque las subidas de temperatura son generalmente mas altas que las subidas encontradas por elcalculo, como la experiencia del metodo 4. usar el metodo 1 y el metodo 4, en hidrogeneradoresen la gama de 50-370 MVA, demuestra que el metodo 4 puede dar las subidas de temperaturacalculadas cuales en ocasiones pueden ser tanto como 7 º C mas bajo que el metodo 1. El metodo1 es el metodo preferido para hacer estas pruebas.


Figura 2.26: Circuito de la bobina de campo para 2.16.2.4, carga en circuito abierto y cortocircui-to[3]

2.16.3. DURACION DE LA PRUEBA

2.16.3.1. CARGA CONTINUO

Las pruebas de carga continua deben ser continuadas hasta que las temperaturas de la maquinahayan llegado a ser constantes dentro de ±2 ºC del valor de la subida para tres lecturas consecutivaspor cada media hora. Si la temperatura del lıquido refrigerador no es constante, la prueba puedeser terminada cuando la subida de temperatura, basada en por lo menos tres lecturas consecutivascada media hora, no excede la subida previamente observada del maximo. Si la temperatura dellıquido refrigerador para tres lecturas cada media hora varıa por mas de 2 ºC, la prueba debe sercontinuada.

2.16.3.2. VALORES A CORTO PLAZO

Para las cargas que corresponden a valores a corto plazo de la maquina, las pruebas se debenrealizar en condiciones segun lo especificado, y continuar por el tiempo especificado.

2.16.3.3. CARGAS INTERMITENTES

Para las cargas intermitentes, el ciclo de la carga especificado debe ser aplicado y continuo hastaque la subida de temperatura en el extremo de la carga que causa la calefaccion mas grande varıepor menos de 2 ºC para tres ciclos consecutivos.

2.16.4. METODOS DE MEDIR TEMPERATURA

2.16.4.1. GENERAL

Los siguientes son cuatro metodos para determinar temperaturas:a) Termometro o termopares de resistenciab) Detector encajadoc) Resistencia de la bobinad) Detector local de la temperaturaEs a veces deseable utilizar un metodo como verificacion en otro.


2.16.4.2. METODO 1

Este metodo hace la determinacion de la temperatura por la resistencia del termometro, o lostermopares, con ninguno de estos instrumentos aplicados a la pieza mas caliente de la maquinaque son accesible.

2.16.4.3. METODO 2. DETECTOR ENCAJADO

Este metodo hace la determinacion de la temperatura por termopares o resistencias detectorasde temperatura incorporados a la maquina probada.

2.16.4.4. METODO 3. RESISTENCIA

Este metodo hace la determinacion de la temperatura comparando la resistencia de la bobina enla temperatura que se determinara con la resistencia en una temperatura sabida. La temperaturade la bobina es calculada por la ecuacion siguiente:

tt = tb +

(Rt −Rb

Rb

)(tb + k) (2.41)

donde:tt.- Es la temperatura total de la bobina cuando Rt fue medida, ºC.Rt.- Es la resistencia medida durante la prueba, ohmios.Rb.- Es el valor de referencia de la resistencia previamente medida al conocer la temperatura

tb, ohmios.Tb.- Es la temperatura de la bobina cuando el valor de referencia de la resistencia Rb fue medida,

ºC.k.- Es 234.5 para el cobre puro, ºCk.- Es 225 para aluminio basado en un volumen de conductividad del 62 % del cobre puro, ºC.Para los valores de k para otros materiales, referir al fabricante. Para las bobinas que consisten

en una porcion de cobre conectada en serie con una porcion de aluminio, un valor equivalente dek constante, debe ser utilizado.

Para los valores de k para otros materiales, referir al fabricante. Para las bobinas que consistenen una porcion de cobre conectada en serie con una porcion de aluminio, un valor equivalente dekconstante, debe ser utilizado.

k =RO

ROa

ka+ ROc

kc

(2.42)

donde:RO.- Es la resistencia total calculada de la bobina a 0ºC (ohmios)ROa.- Es la resistencia calculada de la porcion de aluminio de la bobina a 0ºC (ohmios)ROc.- Es la resistencia calculada de la porcion de cobre de la bobina a 0ºC (ohmios)Kc.- Es 234.5 para el cobre puro, ºCKa.- Es 225 para aluminio basado en un volumen de conductividad del 62 % del cobre puro,

ºC.Puesto que un pequeno error en la medicion de la resistencia del valor de referencia hara un

error comparativamente grande en la determinacion de temperatura, la resistencia de la bobinase debe medir por un puente doble u otros medios de exactitud equivalente, y comprobar por unsegundo los instrumento si es posible.

2.16.4.5. METODO 4. DETECTOR DE TEMPERATURA LOCAL

La temperatura local de varias piezas de una maquina puede ser resuelta usando un detectorlocal de temperatura. El elemento de deteccion se pone en proximidad termica cercana a la piezadonde va a ser medida la temperatura local.

Los ejemplos de los detectores locales de temperatura son sensores infrarrojo, termopar, termome-tro de resistencia pequena de resistencia, y termistor. Estos estan instalados con frecuencia comopiezas permanentes de una maquina. Los utilizan para determinar la temperatura local de los con-ductores de la bobina, de las laminaciones de la base dentro de un paquete, y de la temperatura


de la bobina entre los lados de la bobina. Puesto que las temperaturas medidas por los detectoreslocales de la temperatura pueden desviarse substancialmente determinado por otro metodo, lastemperaturas medidas no se deben interpretar en lo referente a los estandares escritos en terminosde estos otros metodos.

2.17. PRUEBA DEL PAR

2.17.1. GENERAL

Para las definiciones de las cantidades en el cuadro2.1, referirse al IEEE Std 100-1992.

Asıncronos Sıncronos

Par a rotor bloqueadoPar pull-up

Par por ruptura Par pull-outPar pull-in

corriente a rotor bloqueado

Cuadro 2.1: Clasificacion de varias pruebas de Par

Los metodos especıficos de la prueba se proporcionan para el par de rotor bloqueado (vease2.17.2.2) y el par de salida (vease 2.18). Los valores de todas las cantidades sıncronas se puedenobtener de las pruebas de la curva velocidad-par (vease 2.17.3); sin embargo, otros metodos de en-sayo son requeridos para determinar las frecuencias de los componentes pulsantes del par presentesa cada velocidad.

Una medida exacta de las frecuencias pulsantes de los componentes del par es importante,especialmente para los motores sıncronos grandes de polos salientes. Estos pares pueden crearresonancias con los sistemas mecanicos conectados que causan oscilaciones torsionales excesivas.A menos que haya suficiente amortiguacion en el sistema, estas niveles de oscilaciones puedenaparecer y causar danos al eje, acopladores, o a los engranajes en el mecanismo impulsor.

Se acostumbra a medir la corriente de armadura y la corriente de campo inducida (o voltaje)durante las pruebas del par. La mayorıa de las maquinas se disenan para campo cerrado, Para lasmaquinas disenadas para campo abierto, el voltaje del campo se debe medir con un transformadorpotencial y un voltımetro de C.A. En este caso, el voltaje del campo se debe trazar y corregir dela manera indicada para la corriente de campo.

En muchos casos es impractico realizar pruebas del par con el voltaje clasificado. Por lo tanto,los procedimientos preven pruebas con el voltaje reducido. Los resultados entonces se ajustanal voltaje especificado en caso de necesidad. Debido a diversos efectos de saturacion presentes endiversos voltajes, las pruebas a dos o preferiblemente a los tres voltajes puede ser necesario permitirun razonablemente ajuste exacto en el voltaje especificado (vease 2.17.3.6 A cualquier velocidad,el par en el entrehierro es una funcion del voltaje y de la frecuencia. El par de salida neta esigual al par en el entrehierro menos el par por la friccion y efectos del viento, si la maquina seesta funcionando.

2.17.2. CORRIENTE Y PAR DE ROTOR BLOQUEADO.

2.17.2.1. GENERAL.

Esta prueba se toma para determinar y dibujar la corriente de la armadura del motor duranteel arranque, con el par desarrollado a rotor bloqueado, y la corriente de campo inducida resultante.Puede ser tomada con un freno prony ajustado para evitar que el motor gire, o una viga rıgidaligada al eje del motor con su extremo libre que se reclina sobre una escala para medir el pardesarrollado. Una fuente ajustable de voltaje alterno de frecuencia especıfica se conectada con laarmadura. El campo deberıa cerrarse con una resistencia de arranque (si se utiliza el arranque concampo cerrado).

En esta prueba, los circuitos del amortiguacion y del estator se calientan muy rapido y la pruebase debe hacer lo mas rapidamente posible. La prueba inicial se debe hacer con la corriente maxima


que no causara un calentamiento perjudicial durante la prueba. Las pruebas subsecuentes se debenhacer sucesivamente con corrientes mas bajas. El voltaje de la armadura, la corriente, la potencia,el par, y la corriente de campo inducida deben ser registrados en cada punto de prueba.

Para ciertos tipos de maquinas, el par varıa con angulo del rotor dentro de la bobina campodel estator. En estas maquinas, es necesario que se hagan una serie de examenes preliminares enbaja tension constante para cada uno de varias posiciones del rotor. El rotor se debe situar en laposicion que nos de el par mınima para las pruebas subsecuentes.

2.17.2.2. DETERMINACION DE LA CORRIENTE DE ROTOR BLOQUEADO.

Cuando la maquina no tiene efectos de saturacion, la corriente de rotor bloqueado varıa directocomo el voltaje, y la potencia como el cuadrado del voltaje. Si los efectos de la saturacion estanpresentes, la prueba se debe tomar con bastantes valores para trazar una curva de corriente vs elvoltaje que se puede extrapolar para dar la corriente en el voltaje especificado. La corriente dela armadura que se trazara es el promedio de todas las fases. Los datos de las pruebas se trazansegun las indicaciones de la 2.27.

Figura 2.27: Caracterısticas del par con rotor bloqueado[3]

2.17.2.3. METODO 1. PAR POR LA ESCALA Y LA VIGA.

En la ejecucion de esta prueba, es necesario que la viga sea perpendicular a la direccion delmovimiento de la escala. El deterioro de la viga que bloquea se debe restar de la lectura de escalapara obtener la fuerza neta. La longitud del brazo de palanca del centro del eje al punto de apoyoen la escala debe ser medida. El par del motor, Tt, es el producto de la fuerza neta y de la longituddel brazo de la palanca. El par del entrehierro en este caso iguala al pare mecanico de la salida ypor lo tanto se puede calcular usando las ecuaciones 2.43 y 2.44.

Tg =TtTn

p.u (2.43)

dondeTg. - Es el par en el entrehierro en condiciones de prueba, p.u. en base de la salida.Tt. - Es F · l = Par mecanico de la salida del motor en condicion de prueba.F . - Es la fuerza neta, N .l. - Es la longitud del brazo de la palanca, m.Tn. - Es el par mecanico base de la salida del motor.T .- Es

T =k · PMN

ns(2.44)

ns.- es la velocidad sıncrona en rpm/min.


k.- Es 9549PMN .- Es el valor de salida al inicio de la prueba en kW.El par en el entrehierro es ajustado al par en condiciones especificadas de acuerdo con 2.17.2.5

2.17.2.4. METODO 2. PAR POR LA ENTRADA ELECTRICA.

Si los medios para medir el par no estan disponibles, el rotor puede ser bloqueado en contravuelta y el par calculado desde las medidas electricas. El par del entrehierro en p.u. se calculacomo entrada de la potencia al rotor en los kilovatios divididos por la salida de potencia clasificadaconvertida a kilovatios. La potencia de entrada al rotor es determinada restando la perdida decortocircuito (vease 2.14.2.8, 2.14.3.16, y 2.14.4) a la corriente desde la prueba de potencia deentrada.

Para las maquinas que tienen pieza-bobinadas, o las maquinas de dos velocidades con enrolla-mientos de polos consecuentes, este metodo puede tener errores apreciables debido a los armonicos,y al par de rotor bloqueado deberıa ser tomado por la escala y la viga segun lo descrito en 2.17.2.3.El par del entrehierro se ajusta a las condiciones especificadas de acuerdo con 2.17.2.5.

2.17.2.5. PAR EN CONDICIONES ESPECIFICAS.

El par en rotor bloqueado se define como el valor para la posicion del rotor que da el parmınimo, con el voltaje clasificado aplicado. El par segun lo determinado por los metodos 1 o 2puede ser ajustado a un valor que corresponde al voltaje especificado por la ecuacion siguiente:

TLR = Tg

(IsIt

)2

p.u (2.45)

TLR.- Es el par de rotor bloqueado que corresponde al voltaje especificado, p.u. en base de lasalida.

Tg.- Es el par del entrehierro en condiciones de prueba, p.u.Is.- Es la corriente de rotor bloqueado con voltaje especificado (clasificado generalmente) (ob-

tenido en 2.17.2.2)It.- Es el valor de la corriente del rotor bloqueado de la misma prueba usada para determinar

el Tg, Is y It que debe estar en terminos constantes.Este metodo es mas exacto que ajustando en proporcion con el cuadrado del voltaje cuando

los efectos de la saturacion estan presentes.

2.17.2.6. DETERMINACION DE LA CORRIENTE O DEL VOLTAJE INDUCIDODE CAMPO.

Para el arranque en campo cerrado, la corriente de campo inducida se obtiene para evaluar laresistencia suficiente de arranque. (Para el arranque con el campo abierto, el voltaje inducido delcampo se obtiene para determinar el debido aislamiento del campo.)

Una aproximacion razonable de la corriente de campo inducida (o del voltaje) en el voltajeespecificado de la armadura es obtenida multiplicando el valor mas alto de la prueba por la rela-cion de transformacion del voltaje especificado de la armadura por el voltaje de la armadura quecorresponde al valor mas alto de la prueba de la corriente de campo inducida (o voltaje).

2.17.3. PRUEBAS DE VELOCIDAD-PAR.

2.17.3.1. GENERAL.

De los metodos siguientes se puede utilizar para determinar datos suficientes para trazar unacurva de la velocidad-par para un motor. La seleccion del metodo dependera del porte y de las ca-racterısticas de la velocidad-par de la maquina y de los recursos de prueba. En los cuatro metodos,las suficientes puntos de prueba se deben registrar para asegurarse de que las curvas sean con-fiables, incluyendo irregularidades. Es importante que la frecuencia de la fuente de alimentacioneste mantenida a traves de la prueba en el valor clasificado del motor.


Los metodos 1 y 4 requieren que se mantenga la velocidad constante para cada lectura. Porlo tanto, no pueden ser utilizados en las regiones donde el par de la maquina aumenta con elincremento de la velocidad mas rapidamente que con los dispositivo de carga.

Los resultados de las pruebas siguientes, deben ser ajustados al voltaje especificado, las curvasdel par en por-unidad, la corriente de la armadura en por-unidad, y la corriente de campo inducidaen amperios se deben ser trazadas vs la velocidad. Los valores ajustados para cada punto de pruebase deben mostrar en las curvas. Las curvas para el par se deben trazar siempre desde cero a lavelocidad clasificada, dejando de lado el par cerca de la velocidad de sincronismo.

2.17.3.2. METODO 1. MEDIDA A LA SALIDA

Un generador de C.C. que ha tenido sus perdidas determinadas previamente, se junta o seacopla al motor que es probado. El campo del motor debe ser cerrado a traves de su resistorde arranque normal (si se utiliza el arranque de campo cerrado). Una fuente ajustable de voltajealterno de frecuencia especificada se conectada con las terminales del motor. El voltaje debe ser tanalto como se pueda sobre las terminales del motor sin que se produzca un calentamiento excesivo,por lo menos el 50 % de voltaje clasificado si es posible. La velocidad del motor para cada puntode prueba es controlada variando la carga en el generador.

En esta prueba, las lecturas se toman a las velocidades entre aproximadamente 1/3 de la velo-cidad y la velocidad maxima obtenible como motor de induccion. La velocidad debe ser constanteen el instante que se toman las lecturas de modo que la potencia de la aceleracion o de la desace-leracion no afecte a los resultados. En cada configuracion de la velocidad, las lecturas del voltajede la armadura, corriente, potencia, velocidad, y la corriente de campo inducida se toman para elmotor sıncrono, el voltaje y la corriente de la armadura y la corriente de campo para el generadorde la C.C. Un expediente se debe hacer del valor de la resistencia conectada a traves del campodel motor. Se debe tener cuidado para no sobrecalentar el motor a velocidades mas inferiores.

La exactitud de la medida de la velocidad es particularmente importante a bajo deslizamiento.El dispositivo para medir la velocidad se debe ajustar o calibrar exactamente a la velocidad sıncro-na. La salida de potencia total del motor es la suma de la salida y de las perdidas del generadorde la C.C. El par en el entrehierro, Tg, a cada velocidad se calcula usando la ecuacion 2.46.

Tg =k(PGO + PGL) · ns

PMN(n)

+ TFW p.u a la salida de la base (2.46)

PGO.- Es la potencia de salida del generador D.C en kWPGL.- Son las perdidas del generador D.C (incluidas las perdidas por friccion y efectos del

viento) en kW .

TFW .- Es k(PWF )ns

PMNn

TFW .- Es el par por la friccion y efecto del viento del motor, por unidad en base de la salida.PFW .- es la perdida por efecto del viento y la friccion del motor a la velocidad para un punto

de prueba (vease 2.14.2.6 y 2.14.4.3), en kW .ns.- Es la velocidad sıncrona del motor en r/minn.- es la prueba de velocidad del motor en r/min. (si esta acoplada directamente, n = ns).PMN .- Es el valor de la potencia de salida del motor en la prueba de arranque, en kW.k.- Es 1.0.A la velocidad para los puntos de prueba, el par del motor T , ajustado al voltaje especificado

E, se obtiene de la ecuacion 2.50 o 2.52 (ver 2.17.6).

2.17.3.3. METODO 2. ACELERACION.

En el metodo de la aceleracion el motor se enciende como motor de induccion sin carga y elvalor de la aceleracion es determinado a varias velocidades. El par a cada velocidad es determinadoa partir de la aceleracion y del momento de inercia de las piezas de rotacion. Las medidas exactasde la velocidad y de la aceleracion son un requisito esencial de este metodo.

El motor debe funcionar desde una fuente conveniente de potencia de corriente alterna al valorde frecuencia clasificado y con voltaje ajustable. El campo debe ser cerrado a traves de su resistorde arranque a traves de la prueba .

El ındice de aceleracion que se utilizara y por lo tanto la duracion de la prueba es determinadopor el tipo de instrumentos que se utilicen para hacer las medidas indicadas en 2.17.3.1. El tiempo de


aceleracion debe ser suficientemente largo de modo que los efectos transitorios electricos no danenla curva de la velocidad-par. Para esta limitacion, un tiempo mınimo de 5s a 15s, dependiendo delas caracterısticas del motor y del valor de la resistencia de arranque del campo, sea generalmentesatisfactorio. El tiempo de aceleracion tambien sera suficientemente largo para permitir registrarel numero necesario de medidas mecanicas y electricas con la suficiente exactitud para trazar lascurvas requeridas (vease 2.17.3.1).

Si estan disponibles los registradores de alta velocidad automaticos convenientes, esta pruebase puede realizar con la aceleracion rapida constante con los lımites antes dichos. Las grabacionessimultaneas de la velocidad, la corriente y voltaje de linea, potencia, y la corriente de campoinducida vs el tiempo debe ser hecha. El par en del entrehierro en cada punto se puede obtenerpor la ecuacion 2.47.

Si se utilizan los instrumentos de indicacion, el tiempo de aceleracion debe ser aumentadousando un voltaje aplicado inferior para permitir la grabacion manual de los datos requeridosen cada punto. Los tacometros con retraso de tiempo significativo no son convenientes para estaprueba.

Primero el motor se debe arrancar con el voltaje mınimo, y el arranque deberıa ser observado.Si el motor requiere mas que 1.5 minutos aproximadamente para acelerar a partir de la velocidadde 30 % hasta la velocidad del 95 %, el voltaje debe ser aumentado hasta que la aceleracion seaaproximadamente esta valor. Si el tiempo de aceleracion es demasiado corto en el voltaje mınimode arranque, una tension inferior se debe utilizar durante la prueba y la friccion de arranquedebe ser superada dando vuelta al rotor por medio mecanico o aplicando un voltaje mas altomomentaneo. Las lecturas, excepto la velocidad y tiempo (en intervalos aproximados de 5s), nonecesitan ordinariamente ser tomadas entre el descanso del 30 % de velocidad, puesto que, en esterango, las corrientes y voltajes de linea son probablemente desequilibrados y fluctuan. Sin embargo,en este rango los valores medios del cambio de la corriente y del voltaje es poco. A partir de lavelocidad del 30 % a la velocidad maxima, las lecturas simultaneas se deben tomar en intervalosde 5s el voltaje de lınea de una fase, corriente de lınea en una fase, corriente de campo inducida(por el amperımetro de C.A), velocidad, y tiempo en segundos.

Si ve el metodo 3 (vease 2.17.3.4) a ser utilizado como verificacion, la lınea potencia con unvatımetro polifasico o dos vatımetros monofasicos se debe medir en cada punto, y la temperaturadel enrollamiento del estator se debe tomar en la culminacion de cada prueba.

2.17.3.4. PAR EN EL ENTREHIERRO, Tg, A CADA VELOCIDAD SE CALCULA

A PARTIR DE LA ACELERACION USANDO LA ECUACION

Tg =

(k · 10−6 · J · ns · (dn/dt)

PMN

)+ TFW p.u en la salida base (2.47)

donde:ns.- Es la velocidad sıncrona en r/mindn/dt.- Es Es la aceleracion a cada velocidad. (r/min)/sTFW .- Es el par por la friccion y efecto del viento a cada velocidad, por unidad en base de la

salida.J .- Es el momento de inercia de las partes rotativas Kg ·m2

PMN .- Es el valor de la potencia de salida del motor en la prueba de arranque, en kW .k.- Es (π/30)2 · 1000 = 10,97A la velocidad para los puntos de prueba, el par del motor T , ajustado al voltaje especificado

E, se obtiene de la ecuacion 2.50 o 2.52 (ver 2.17.6).

2.17.4. METODO 3. ENTRADA.

En este metodo, el par es determinado restando las perdidas en la maquina de la potencia deentrada. Es una verificacion valiosa en los otros metodos, y es util cuando la maquina no se puededescargar para determinar el par por la aceleracion. El metodo es aproximado porque las perdidasdel estator no pueden ser facilmente resueltas para las condiciones de funcionamiento reales y seranaproximadas por las perdidas determinadas de pruebas de circuito abierto y de cortocircuito. Este


metodo esta tambien conforme a error en el caso de las maquinas especiales, que pueden tenerpares armonicos positivos o negativos substanciales que no se evaluan facilmente.

La escala debe ser tan grande como pueda para ser usada y las lecturas de instrumento realesdeben ser trazadas convenientemente, incluyendo las lecturas del vatımetro y el tiempo en segundos.Los valores medios de las lecturas desde la velocidad cero de la prueba bloqueada, segun lo descritoen ajustado al voltaje en el cual las otras lecturas fueron tomadas, deben ser incluidos.

Tg = k

(PSI − PSC − PC

PMN

)p.u a la salida de la base (2.48)

PSI .- Es la potencia de entrad del estator en kW.PCS .- Es la perdida de cortocircuito en la prueba de corriente en kW.PC .- Es la perdida en el hierro de circuito abierto en la prueba de voltaje, en kW.PMN .- Es el valor de la potencia de salida del motor en la prueba de arranque, en kW.k.- Es 1.0NOTA: Debido al uso de perdidas aproximadas en este metodo, no se sugiere ninguna correc-

cion de temperatura en la perdida del cortocircuito.

2.17.5. METODO 4. MEDIDA DIRECTA.

El par puede tambien ser medido con carga en la maquina a varias velocidades con un di-namometro o un freno prony. Los procedimientos en 2.17.3.2 se aplican salvo que el generador deC.C. es substituido por un dinamometro o un freno prony, y las lecturas del par solamente sontomados en lugar de datos electricos en el generador de C.C. El uso de un freno prony se limita alas pruebas en las maquinas muy pequenas debido a su capacidad limitada de disipar calor. El parde un freno prony es aproximadamente constante en una configuracion dada. El par entrehierro,Tg, a cada velocidad se calcula de las lecturas del par, Tt, usando la ecuacion 2.49

Tg =TtTn

+ TFW p.u en la base de la potencia de salida (2.49)

dondeTt.- Es el par mecanico de salida del motor en condiciones de pruebaTn.- Es el par mecanico base de la salida del motor (vease la ecuacion 2.44TFW .- Es el par debido a la friccion y al efecto del viento a cada velocidad (vease la ecuacion

2.46), p.u. del motor en salida base.

2.17.6. CORRECCION PARA LOS EFECTOS DEL VOLTAJE

A la velocidad para cada punto de prueba, el par de la salida neta del motor T , y la corrienteIde la armadura, corregida al voltaje especificado E, se obtiene de ecuaciones 2.50 a , como sigue:

T = Tg

(E

Et

)K1

− TFW p.u en la base de potencia de salida (2.50)

I = It

(E

Et

)K2

p.u en la base de potencia de salida (2.51)

dondeEt.- Es el voltaje de lınea a lınea del motor en el punto de prueba, p.u.Tg.- Es el par entrehierro en el punto de prueba que corresponde al voltajeEt en p.u. a la salida

base.TFW .- Es el par debido a la friccion y efectos del viento del motor a la velocidad para el punto

de prueba (vease la ecuacion 2.46), p.u. en base de la potencia de salida.It. - Es la corriente de la armadura en el punto de prueba que corresponde al voltaje Et en p.u.

K1 = log10(T1/T2)log10(E1/E2)

K1.- Es el exponente del par de la relacion de transformacion del voltaje (K1 = 2, ignorandolos efectos de saturacion).

K2 = log10(T1/T2)log10(E1/E2)


K2.- Es el exponente de la corriente de la relacion de transformacion del voltaje (K2 = 1,ignorando los efectos de saturacion).

E1.- Es el voltaje de lınea conveniente en la cual T1 e I1, fueron medidos, p.u.E2.- E el voltaje de lınea conveniente en la cualT2 e I2 fueron medidos, p.u.T1.- Es el par entrehierro medida en el voltaje de lınea E1, p.u. en base de la potencia de salida.T2.- Es el par entrehierro medida en el voltaje de lınea E2, p.u. en base de la potencia de salida.I1.- Es la corriente de la armadura medida en el voltaje de lınea E1, p.u.I2. - es la corriente de la armadura medida en el voltaje de lınea E2, p.u.Para obtener la exactitud maxima de la correccion para los efectos del voltaje, se requiere

hacer las pruebas en tres diversos voltajes. Los valores sin corregir del par en el entrehierro y dela corriente de la armadura se trazan en el papel semilogarıtmico, con el voltaje de lınea corres-pondiente en la escala linear. Una lınea recta se dibuja a traves de cada conjunto de puntos deprueba. Tal traza, segun las indicaciones de la Fig. 2.28, proporciona los medios convenientes dela extrapolacion a cualquier voltaje especificado hasta 120 % del punto de prueba de voltaje masalto.

Figura 2.28: Correccion de los efectos del voltaje[3]

El par del entrehierro y los valores de corriente corregidos de la armadura para cualquiercondicion especificada del voltaje se pueden calcular de ecuaciones 2.52 y 2.53, respectivamente.

Tg=εf1(E) p.u en base de la potencia de salida (2.52)

T=εf2(E) p.u (2.53)

donde:Tg.- Es el par del entrehierro, corregida al voltaje especificado, E, p.u. en base de la potencia

de salida.I.- Es la corriente de la armadura, corregida al voltaje especificado E, p.u.ε.- Es la base de logaritmos naturales (ln)ε.- Es 2.71828. . .f1(E) = E−E1

E2−E1lnT2

T1+ lnT1 dondef1(E) es la saturacion en funcion del par.

f1(E) = E−E1

E2−E1ln I2

I1+ lnI1 dondef2(E) es la saturacion en funcion de la corriente.

E1yE2 son los voltajes convenientes de la prueba, p.u.T1.- Es el par del entrehierro medida en una tension baja E1, p.u. en base de la potencia de

salida.T2.- Es el par del entrehierro medida en una tension alta E2, p.u. en base de la potencia de

salida.


I1.- Es la corriente de la armadura medida en una tension baja E1, p.u.I2.- Es la corriente de la armadura medida en una tension altaE2, p.u.El par del entrehierro, que es el par total aplicado al rotor por el estator, es el par que se debe

ajustar al voltaje especificado. Generalmente la magnitud del par debido a la friccion y efecto delviento es bastante grande ser parte significativa del par del entrehierro; por lo tanto las ecuaciones2.46, 2.47, y 2.49 contienen el termino TFW . La ecuacion 2.48 contiene esta cantidad porque laperdida de la friccion y efectos del viento no se resta de la energıa de entrada. Si el par, debido ala friccion y efectos del viento, no es parte significativas del par del entrehierro, puede ser omitidade los calculos.

La corriente de campo inducida se debe ajustar en proporcion directa con la relacion de trans-formacion del ajuste de la corriente de la armadura.

2.18. OBTENCION DEL PAR.

2.18.1. METODO 1. MEDIDA DIRECTA.

Al hacer funcionar el motor, la carga se aumenta, manteniendo el voltaje, la frecuencia, yla corriente de campo en los valores especificados (normalmente valores especificados de carga)hasta que ocurra la obtencion del par. La energıa y la corriente de entrada de la armadura seleen en varios puntos hasta la carga maxima estable. Las perdidas del motor en carga maximason obtenidas y restadas de la potencia de entrada para obtener el maximo de potencia de salida.La potencia de salida maximo dividida por la salida clasificada en unidades constantes es el parobtenido por-unidad. Este metodo no es generalmente practicable para maquinas grandes.

2.18.2. METODO 2. CALCULO DESDE LAS CONSTANTES DE LAMAQUINA

Para las maquinas para las cuales es impracticable emplear el metodo 1, un valor de aproxi-macion para la obtencion del par, TPO, a corriente de campo y voltaje especificado (normalmentevalores de especificados de carga) se puede calcular por la ecuacion siguiente:

TPO =KIFL · Es

IFSI · cosθp.u (2.54)

donde:TPO.- Es el par obtenido, p.u. del par mecanico base a la salida.ES .- Es el voltaje en terminales especificado, p.u.IFL.- Es la corriente de campo especificada, en A o p.u.IFSI .- Es la corriente de campo que corresponde a la corriente baja de la armadura en la curva

de saturacion de cortocircuito, en las mismas unidades que IFL.θ.- Es el valor del factor de potencia clasificada.η.- Es la eficacia en valores, p.u.El factor K en la ecuacion 2.54 es permitir que el par de reluctancia y por las perdidas I2R de

secuencia positiva. Este factor se puede obtener del fabricante de la maquina. Esta generalmente enel rango a partir de 1.00 a 1.25 y puede de vez en cuando ser tan grande como 1.5. Si la resistenciade positivo-secuencia (R1) es menos de 0.01 p.u. (caso genera), el factor K puede ser calculadodeterminando el valor lımite de la ecuacion 2.55 en funcion de la δ.

K = sinδ +IFSI · Es(Xds −Xqs)

2IFL ·Xds ·Xqs· sin(2δ) (2.55)

donde:Xds.- Es el resultado de la reactancia sıncrona saturada del eje directo, pu.Xqs.- Es la reactancia sıncrona saturada, del eje de cuadratura pu.δ.- Es el angulo entre la tension en los terminales de carga y la tension que se generarıa por la

corriente de campo actuando sola.Las perdidas en condiciones de obtencion se descuidan en este analisis. Esto no afecta aprecia-

blemente la precision de este metodo aproximado.

Capıtulo 3

MAQUINAS ROTATIVAS DE CORRIENTE CONTINUA.

3.1. ALCANCE

Estos procedimientos de ensayo incluyen recomendaciones para llevar y realizar pruebas gene-ralmente aceptables para determinar las caracterısticas de funcionamiento de maquinas continuasconvencionales. Las pruebas estan en dos categorıas segun lo descrito en 3.1.1 y 3.1.2.

3.1.1. VALOR DEL FACTOR DE RIPPLE PARA LAS PRUEBAS DEMOTORES Y GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA

Se consideran para el determinar el valor del ripple, esencialmente las ondulaciones pico. Paraque la operacion sea clasificada como ondulacion pico de acuerdo con este procedimiento de prueba,el valor pico a pico de la componente de corriente alterna sera menor al 6 %, o el valor rms menoral 2 %, de la corriente determinada en la maquina.

3.1.2. DISENO DE LAS PRUEBAS DE LOS MOTORES C.C PARAEL USO CON FUENTES DE ALIMENTACION RECTIFICA-DAS.

Cuando un procedimiento de ensayo se aplica a un motor de corriente directa con una fuenterectificada no cumple los criterios esencialmente ondulacion pico mencionado en 3.1.1, el procedi-miento sera identificado por la declaracion siguiente: “En potencia rectificada. . . ”

3.1.3. OTROS PROCEDIMIENTOS DE ENSAYO.

Se reconoce que puede haber procedimientos de ensayo con excepcion de esos descritos adjuntos.Cuando mas de un procedimiento puede ser utilizado, las condiciones locales y el grado de precisiondeseado determinaran el procedimiento que se utilizara.

3.2. PRUEBAS

3.2.1. GENERAL.

Las pruebas en esta guıa usada para controlar el funcionamiento de maquinas continuas sedividen en cuatro categorıas generales:

(1) examenes preliminares (vease la seccion 3.4)(2) pruebas de la determinacion del funcionamiento (vease el seccion 3.5)(3) prueba de temperatura (vease la seccion 3.6)(4) pruebas miscelaneas (vease la seccion 3.7)Los examenes preliminares incluyen no solo esas pruebas incorporadas en el grupo de pruebas

estaticas (vease 3.2.1.1), pero, ademas, esas pruebas conducidas generalmente antes de que la prue-ba para determinar el funcionamiento pueda o deba ser emprendida. Las pruebas para determinarel funcionamiento y la temperatura son hechas generalmente para determinar el funcionamiento

103

CAPITULO 3. MAQUINAS ROTATIVAS DE CORRIENTE CONTINUA.104

de una maquina continua. Las pruebas miscelaneas se emprenden a menudo para proporcionarla informacion adicional referente a una maquina especıfica de C.C. Las maquinas continuas seprueban generalmente con datos de fabricacion (vease 3.4.1.1). Ciertas pruebas de cada uno delas cuatro categorıas generales se incorporan con frecuencia en tres grupos de pruebas para servircomo guıa, pero estos tres grupos no constituyen necesariamente pruebas estandar.

3.2.1.1. PRUEBA ESTATICA.

La prueba estatica incluye generalmente:(1) Medida de la resistencia de los enrollamientos (3.4.2)(2) Medidas del boquete de aire (3.4.3)(3) La polaridad y la disminucion de la impedancia de la bobina de campo (3.4.4)(4) Resistencia electrica del aislante (frıo) (3.4.7)(5) Prueba del Alto-potencial (3.4.8)

3.2.1.2. PRUEBA COMPLETA.

Ver la forma A. La prueba completa incluye generalmente la prueba estatica (vease 3.2.1.1) ylas pruebas siguientes:

(1) Vibracion (3.4.5)(2) Saturacion magnetica (3.5.1)(3) Conmutacion (3.5.2)(4) Regulacion (3.5.3)(5) Eficiencia y perdidas (3.5.4), (3.5.5), (3.5.6)(6) Pruebas de temperatura (3.6)

3.2.1.3. PRUEBA RUTINARIA.

Las pruebas rutinarias se enumeran a menudo en una aplicacion estandar especıfica a un de-terminado tipo o porte de la maquina de la C.C. Ver la forma B.

3.2.2. METODOS ALTERNATIVOS.

Para muchas de las pruebas, se describen los metodos alternativos que son apropiados para ladiversos portes y tipos de maquinas continuas y para las diversas condiciones encontradas durantela prueba. En algunos casos, se indica el metodo de ensayo preferido.

3.3. MEDIDAS Y FUENTES DE ENERGIA ELECTRI-CAS PARA TODOS LOS PROCEDIMIENTOS DEENSAYO.

3.3.1. FACTORES DE LA SELECCION DEL INSTRUMENTO.

Los instrumentos de tipo analogicos o digitales se puede utilizar en la pruebas. Los factores queafectan la exactitud, de los instrumentos no electronicos, o analogicos son: sobrecarga de la fuente,calibracion del terminal de componente, el rango, la condicion, y la calibracion del instrumento.

Puesto que la exactitud del instrumento se expresa generalmente como porcentaje del rangocompleto, del instrumento elegido debe ser tan inferior como practico. El instrumento debe llevarel expediente de calibracion reciente y si se tiene una gran importancia por los resultados de laspruebas el instrumento se debe calibrar inmediatamente antes y despues de la terminacion del pro-cedimiento de ensayo. Cuando varios instrumentos estan conectados en el circuito simultaneamente,las correcciones adicionales de la indicacion del instrumento pueden ser requeridas.

Los instrumentos electronicos son generalmente mas versatiles y tienen impedancias mucho masaltas de entrada de informacion que tipos (no electronicos) pasivos. Una impedancia mas alta deentrada de informacion reduce la necesidad de hacer las correcciones para la corriente drenada porel instrumento. Sin embargo, los instrumentos con altas impedancia de entrada de informacion sonmas susceptibles al ruido. Las fuentes comunes de ruido son: el acoplador inductivo o electrostatico


de la senal lleva a los sistemas electricos, acoplador comun de la impedancia, o los bucles de tierra,rechazamiento inadecuado del modo comun, e interferencia conducida de la lınea electrica. Labuena practica requiere el uso de los pares trenzados blindados para los terminales de componentede la senal, poner a tierra del blindaje en solamente una punta, y mantener los cables de senaltan lejanos como sea posible de los cables energizados. Todas las partes de metal expuestas deestos instrumentos se deben poner a tierra para la seguridad. Los requisitos de la calibracion delinstrumento son similares a los de instrumentos no electronicos.

3.3.1.1. EN POTENCIA RECTIFICADA.

El promedio o los valores de la C.C. de los voltajes y corrientes de la armadura y de campose pueden medir usando un campo magnetico permanente en los arrollamientos, incluyendo lainstrumentacion digital sabida para proporcionar las lecturas verdaderas. Los instrumentos decorriente alterna del tipo que usan rectificadores para detectar solamente una porcion del voltajeo de la senal de corriente y los instrumentos que estan calibrados basados en la suposicion de unadimension de una variable de onda sinusoidal no deben ser utilizados.

Las observaciones en el osciloscopio del voltaje y de las senales de corriente se recomiendan paraasegurarse de que las formas de onda estan de las dimensiones de una variable que se esperaran.

Los transductores actuales convenientemente de baja inductancia y los terminales de compo-nente blindados se deben utilizar para reducir al mınimo la distorsion de la senal y para eliminarvoltajes extranos.

3.3.1.2. COMPONENTE DE C.A

La componente de C.A. de la armadura y los voltajes y la corriente del campo se puede medirpor separado usando la instrumentacion conveniente y combinar con el valor medio para obtener elvalor rms de la variable. Por ejemplo, la componente de los valores de la corriente de la armaduraesta interrelacionados.

Irms =√

(Idc2 + Iac2) (3.1)

donde:Irms =valor rms de la corriente.Idc =valor promedio de la corriente.Iac =valor rms de la componente A.C. de la corriente.Si un transformador de corriente se utiliza para bloquear la componente de la corriente de C.C.,

debe ser de la suficiente magnitud para evitar la saturacion magnetica resultante de la corrientecontinua que pasa por el enrollamiento primario. Si un enrollamiento diagonal de C.C. se utilizapara evitar la saturacion magnetica del transformador, se deben tomar los medios para restringir lacirculacion de amperio de C.A. en el enrollamiento diagonal menores que el 2 % de la circulacion deamperio de C.A. en los enrollamientos primarios. La magnitud, la dimension de una onda variable,y el lazo de la fase de la corriente secundaria se deben observar con un osciloscopio y compararcon la corriente primaria.

Si un condensador se utiliza para bloquear la componente de la C.C. del voltaje, debe ser de lasuficiente magnitud de modo que la caıda del voltaje de C.A. a traves del condensador sea menorque el 2 % de la componente de C.A. del voltaje medido.

3.3.2. MEDIDA DEL VOLTAJE.

Las medidas del voltaje de la maquina se deben tomar con los terminales de la componente dela senal conectados con las terminales de la maquina. Si las condiciones locales no permiten talesconexiones, el error introducido debe ser evaluado y las lecturas ser corregidas.

Las pruebas se deben hacer con el voltaje especificado o cercano en las practicas. Si el voltajeen el terminal es levemente diferente de voltaje especificado, esta diferencia sera considerada y lascorrecciones seran hechas en las caracterısticas de calculo de la maquina.

En potencia rectificada, el voltaje C.A. de la entrada de informacion al rectificador debe ser elvalor especificado, del +2 %, −0 %.


3.3.3. MEDIDA DE LA CORRIENTE.

Donde la corriente va a ser medida dentro del rango de amperios disponibles, un amperımetro sepuede insertar directo en el circuito. Se utilizan los transductores actuales cuando el rango de am-perımetros disponibles se excede. Tambien, los amplificadores del aislamiento pueden ser utilizadospara los propositos de seguridad y ser compatibles con otra instrumentacion. En todos los casos,la impedancia del amperımetro o el transductor no afectara apreciablemente a las caracterısticasde la maquina o del circuito probado.

La corriente requerida por todos los dispositivos protectores usados durante la prueba no afec-tara apreciablemente a los resultados de las pruebas.

En potencia rectificada, el valor del rms de la armadura actual o de la componente de C.A. dela corriente de la armadura, o ambos, debe ser medido.

3.3.4. MEDIDA DE LA POTENCIA.

La energıa electrica (vatios) se computa generalmente como el promedio del tiempo del productoinstantaneo del voltaje y de la corriente.

Un vatımetro lectura directa puede ser utilizado. Si se requiere la exactitud mas alta, lascorrecciones se deben hacer para las perdidas en los instrumentos, y los dispositivos protectores.

Si un motor impulsor calibrado o un dinamometro o un medidor del par se utiliza en medidasde la perdida debe preferiblemente ser de tal tamano que esta cargado por lo menos a una mitadde su grado cuando las perdidas para la carga especificada se midan.

3.3.4.1. POTENCIA DE ENTRADA DEL CIRCUITO DE LA ARMADURA.

En potencia rectificada, la potencia de entrada de la armadura se puede medir directo usando unvatımetro u otros medios de medida en donde el producto instantaneo del voltaje y de la corrientees un promedio del tiempo. Alternativamente, las componentes de la corriente en C.C. y C.A. sepueden medir por separado segun lo descritos en (1) y (2) .

(1) La componente de la C.C. a la entrada circuito de la armadura es el producto del voltaje y dela corriente medida del circuito de la armadura de la entrada segun lo medido con los instrumentosde medida.

(2) La componente de C.A del cırculo de la armadura a la entrada es el valor medio delproducto de las componentes de C.A instantaneos del voltaje y de la corriente del circuito de laarmadura. Puede ser medida bloqueando la componente de la C.C. del voltaje o de la corriente quepasan a traves de los terminales. Ademas, debe ser determinado por observaciones simultaneas delosciloscopio que las senales de la corriente y del voltaje sean repetidas y exactas en su lazo de fase.

3.3.4.2. POTENCIA DE ENTRADA DEL CAMPO-SHUNT.

La potencia de entrada del campo-shunt se puede tomar generalmente con suficiente exactitudcomo el producto del voltaje y de la corriente medida del campo-shunt. Si la corriente del campo-shunt no es ondulacion-pico segun lo definido en 3.1.1 la potencia del campo-shunt sera calculadacomo el producto del cuadrado del valor del rms de la corriente de campo shunt y de la resistenciade C.C.

3.3.5. FUENTES DE ENERGIA

3.3.5.1. FUENTE DE CORRIENTE CONTINUA.

La fuente de alimentacion debe ser tal que necesite un mınimo ajuste durante las lecturas de laprueba que se esta tomado. Generalmente debe ser suficientemente del tamano y en tal condicionque su operacion no influya en la maquina bajo prueba. La fuente de poder debe ser esencialmentede ondulacion pico segun lo definido en 3.1.1.

3.3.5.2. FUENTE RECTIFICADA DE CORRIENTE ALTERNA.

Las pruebas de funcionamiento y de conformidad en los motores de C.C. previstos para elservicio con los rectificadores deben funcionar usando una fuente de alimentacion del tipo que de


por resultado la cantidad de corriente y frecuencia de ondulacion para la cual es disenado el motor.Las formas de onda del voltaje y la corriente deben ser de tal forma que esten libres de disturbios yde inestabilidades. La diferencia entre las amplitudes maximas y mınimas de los pulsos de corrientesobre un ciclo de la frecuencia fundamental no debe exceder el 2 % de la amplitud del pulso masalto. Los parametros significativos del rectificador con respecto a la corriente de ondulacion de laarmadura son: numero de fases y trazado de circuito, entrada de voltaje de C.A. y frecuencia, einductancia y resistencia del circuito de la armadura. En la ausencia de recursos del rectificadorque cumplan estos requisitos, y cuando ası se observe en el expediente de datos de prueba, unafuente de alimentacion del circuito de la armadura que proporciona la misma frecuencia pero mascorriente de ondulacion puede ser utilizada y la ondulacion restringida para el valor clasificadousando una reactancia de choque.

Cuando se observa en el expediente de los datos de prueba, que la fuente de alimentacioncontinua tiene un voltaje de ondulacion inferior, semejante a un generador de C.C., se puedeutilizar para suministrar la potencia al circuito del campo-shunt durante las pruebas usando unrectificador para suministrar al circuito de armadura del motor.

Una indicacion del calentamiento del motor se puede obtener de las pruebas usando la poten-cia de C.C., de la armadura que tiene una ondulacion inferior, tal como un generador de C.C.,manteniendo la corriente de la armadura en el valor anticipado rms en servicio del rectificador.Sin embargo, debe ser reconocido que las temperaturas de la maquina pueden ser mas altas enservicio real del rectificador, determinado en el caso de las maquinas incluidas. Tales pruebas nomiden el funcionamiento de la conmutacion. Una fuente de C.C. de ondulacion inferior puede tam-bien ser utilizada en pruebas por separado, de la perdida y en tomar pruebas comparativas delcalentamiento y de la conmutacion.

3.4. EXAMENES PRELIMINARES

3.4.1. CONDICIONES DE REFERENCIA

3.4.1.1. LOCALIZACION PARA LAS PRUEBAS.

Las pruebas se hacen generalmente en la planta del fabricante, a menos que se establezca unalocalizacion de otra manera mutuamente convenida .

3.4.1.2. AIRE AMBIENTE.

A no ser que se acuerde lo contrario sobre, temperatura del aire circundante debe estar entre10 °C y 40 °C, y la altitud no debe exceder 1000 m (3300 pies). El procedimiento que se seguira enla medida de la temperatura ambiente se da en IEEE Std 119-1974 [8]4.

3.4.1.3. MARCAS DE TERMINALES.

Las marcas de terminales deben estar de acuerdo con ANSI/NEMA MG1-1978 [5]. Sinembargo, el diagrama de conexiones de los fabricantes debe ser autoritario para controlar marcasy polaridades en los terminales.

3.4.1.4. DIRECCION DE LA ROTACION.

Cuando la direccion de la rotacion no es especificada, los motores seran probados con la rotaciona la izquierda y generadores con la rotacion a la derecha, cuando estan vistos del extremo delconmutador.

3.4.1.5. PROBAR LA CAPACIDAD DE LA MAQUINA.

En estos procedimientos de ensayo la carga determinada esta dada por la corriente de la cargadeterminada.


3.4.2. MEDIDAS DE LA RESISTENCIA DEL ENROLLAMIENTO.

La resistencia de los enrollamientos de la maquina se realiza para controlar la conexion completade los bobinados, para calcular la perdida I2R, y establecer una resistencia de referencia a unatemperatura de referencia que se utilizara en la determinacion de la temperatura promedio de labobina. (Para este proposito se puede utilizar un complemento. Ver 3.6.3.1.2).

La medida de la resistencia se debe hacer conforme a IEEE Std 118-1978 [7]. La temperaturapromedio de la bobina debe ser registrada cuando se mide la resistencia en frıo. La temperaturadel aire circundante no sera mirada como la temperatura de las bobinas, a menos que la maquinahaya estado colocada bajo condiciones de temperatura constante por un perıodo considerable detiempo. Extremo cuidado se debe llevar al tomar las medidas exactas en resistencias en frıo, puestoque un pequeno error en la medicion de las resistencias causara un error comparativamente grandeen la determinacion de la temperatura.

3.4.2.1. CORRECCION DE TEMPERATURA DE LAS RESISTENCIAS DEL EN-ROLLAMIENTO.

La ecuacion que se utilizara para corregir la resistencia en frıo medida a un estandar comun detemperatura tal como 25 °C es:

R1 = R2(k + t1)

(k + t2)(3.2)

donde:R1.−Resistencia de la bobina en (ohmios) medida a temperatura frıa estandar.R2.−Resistencia de la bobina en (ohmios) medida a temperatura t2 en °Ck.−234.5 para el cobrek.−225 para el aluminio (grado de la EC basado en una conductividad del volumen del 62 %).

3.4.2.2. METODO DE MEDIDA DE LA RESISTENCIA.

El metodo del puente es el metodo preferido. El metodo de la caıda de voltaje se puede utilizarcomo otro metodo.

3.4.2.2.1 CIRCUITO DE BOBINAS DE CAMPO-SHUNT

La resistencia en frıo del campo shunt sera obtenida en los terminales del campo shunt con lasconexiones apropiadas excepto todas las resistencias externas.

3.4.2.2.2 RESISTENCIAS DEL CIRCUITO DE BOBINADO DE ARMADURA

La resistencia del circuito de bobinado de armadura abarca la suma de varios componentes(excepto resistencia de contacto de las escobillas y de las escobillas) conectados de acuerdo con eldiagrama del bobinado de la maquina. Esta adicion debe ser hecha solamente despues que cadacomponente de la resistencia se ha corregido a una temperatura comun. Estos componentes semiden segun lo indicado abajo:

1) BOBINADO DE LA ARMADURAMetodo A. Este metodo es limitado para armaduras con bobinado ondulado incluyendo todos

los enrollamientos del rotor de dos polos. Para otros tipos de bobinados, o si el tipo del bobinado nose sabe, los metodos B o C dada abajo deben ser utilizados. Usando este metodo, la resistencia dela armadura puede ser determinada aplicando un puente de resistencia a traves de dos segmentosdel conmutador tan cerca como sea posible a un polo. En el caso simple, de los bobinados delrotor del dos polos que tienen un numero impar de segmentos, un contacto del puente deben cubrirdos segmentos adyacentes. En el caso de enrollamientos a dos caras, cada contacto del puentecubrira dos segmentos adyacentes.

Metodo B (PREFERIDO). Una conexion conveniente de una resistencia baja se debe co-nectar al bobinado del rotor o a cualquier canalizacion verticales o a los clips del extremo o en lossegmentos del conmutador para entrar en contacto con el bobinado del rotor en cada localizacionde la escobilla. Para un bobinado simple la conexion debe entrar en contacto con un segmento delconmutador por polo.


En el caso del espaciamiento no ıntegro, el contacto se puede hacer a dos segmentos adyacentesdel conmutador simultaneamente. Para un rotor a dos caras el bobinado debe entrar en contactocon dos segmentos adyacentes del conmutador simultaneamente en cada posicion de la escobilla. Encaso de que el tipo del bobinado del rotor no se conozca, una aproximacion cercana a la resistenciadel bobinado puede ser lograda conectando como se describio para un bobinado doble o un metodoC a dos caras puede ser aplicado.

La resistencia medida conectando el puente entre los tramos de los terminales de esta conexionque simula las escobillas positivas y negativas se considera como la resistencia del bobinado delrotor. Se debe tener cuidado al tomar los valores para reducir la resistencia de contacto a un valorinsignificante inferior.

Metodo C (ALTERNATIVO). Este es el metodo de la caıda de voltaje de medir la resis-tencia de la armadura. La conexion de la escobilla debe ser ensamblada correctamente. El ajustede la escobilla debe ser bueno (vease 4.6.1). El rotor se debe bloquear convenientemente para pre-venir la rotacion. La conexion de la escobilla se debe utilizar como la conexion actual y la caıda depotencial medidas como sigue: Las dos componentes potenciales de los terminales se deben aplicara los segmentos del conmutador aproximadamente una a cada polo.

Estas componentes en los terminales de se deben situar en segmentos cerca del centro de lasuperficie de contacto de la escobilla como sea posible.

Las componentes potenciales en los terminales deben ser desplazados y registrar las lecturaspara cada polo. La corriente debe ser constante para todas estas mediciones.

La corriente no debe exceder el 10 % del valor especificado. Las resistencias seran computadasdel promedio de todas las lecturas de la caıda de voltaje y de la corriente de circulacion. Estodara generalmente un valor mas inferior de la resistencia que el valor medido usando los metodosA o B.

PRECAUCION: La corriente y el tiempo que se aplica seran limitadas para prevenir danoal conmutador debido al calentamiento local por la corriente de circulacion.

2) CONMUTACION DEL BOBINADO DE CAMPO.En las maquinas no compensadas la resistencia de esta bobina se puede medir directo en sus

terminales. Si el final de la bobina esta conectado permanentemente con la escobilla, la conmutacionde la resistencia de campo se debe medir entre esta punta y la terminal exterior.

En las maquinas que son compensadas, este bobinado se puede interpolar con el bobinadocompensado de campo (bobinado del polo). En tales disenos la resistencia combinada de estos dosbobinados debe ser medida.

Si los bobinados estan divididos y establecidos electricamente en las caras opuestas de la arma-dura o arreglados en otra manera, la resistencia de cada componente del bobinado se debe medirindividualmente.

3) COMPENSACION DEL BOBINADO DE CAMPO.Separamos la conmutacion de los bobinados de campo, la resistencia se debe medir en las

terminales de este bobinado.4) BOBINADO DE CAMPO SERIE.La resistencia se debe medir en las terminales de todos los bobinados distintos. Si el bobinado

esta conectado permanentemente con uno de los otros bobinados inmoviles y solamente una cone-xion distinta entre la union de los dos bobinados, la resistencia de campo serie se debe medir entrela terminal y esta union distinta de la conexion.

Si se interpola el bobinado de campo serie, o no tiene una conexion distinta entre los bobinados,despues su resistencia se debe medir conjuntamente con los otros bobinados del estator a los cualesse interconecta.

5) SHUNT.La resistencia de cualquier shunt conectada paralelamente a los bobinados de la maquina se

debe medir en las terminales del cable de la shunt.Las shunt deberıan ser desconectadas de los bobinados al medir dichos bobinados y las resis-

tencias shunt.6) BOBINADOS AUXILIARES Y RESISTENCIAS ASOCIADAS EN SERIE.La resistencia de todos los bobinados auxiliares se debe medir en los terminales. La resistencia

de todo el bobinado auxiliar con resistores ajustable se debe medir en los terminales de los cablesdonde estan conectados dichos resistores al bobinado. Ademas de la resistencia, todas las conexionesde los resistores ajustables deben ser registradas.


3.4.3. MEDIDAS DEL ENTREHIERRO.

La medida del entrehierro debe incluir una verificacion de la instalacion correcta de los polosprincipales, de la prueba de la deformacion posible del rodamiento o del soporte de rodadura,del examen para la suficiente separacion antes de probar, y del montaje apropiado del rotor conrespecto al estator. La asimetrıa del entrehierro del polo de conmutacion de campo puede causardificultades tales como ondulacion del voltaje o sobrecalentamiento excesivo de ecualizadores.

Medir el entrehierro mınimo debajo del centro (aproximadamente) de cada polo principal yde cada polo de campo conmutado usar una galga conveniente o un calibrador de precision paradeterminar el entrehierro por lo menos a los 0.100 milımetros (0.005 pulgadas) para los motorescon caballos de fuerza integral y a los 0.050 milımetros (0.002 pulgadas) para los motores concaballos de fuerza fraccionario. Todas las medidas se deben hacer entre las superficies del hierrode los polos y el rotor. En practica habitual, una punta comun en el rotor se selecciona y la puntase gira a cada polo alternadamente mientras que se hacen las medidas.

Donde las aberturas no proporcionan, la uniformidad del entrehierro puede ser determinadacomprobando que el rotor gire libremente en la maquina ensamblada con el bobinado con el alam-bre, espaciado alrededor de la periferia del rotor. Para esta prueba el diametro del alambre debeser por lo menos el 70 % de la mitad de la diferencia entre la distancia diametral del polo principaly del diametro exterior del rotor.

3.4.3.1. TOMA DE DATOS.

Este procedimiento recomienda uniformidad en la identificacion del polo. El polo principal N°1y el polo N°1 del conmutador de campo sera el polo superior o el primer polo de cada uno buenoen una direccion a la derecha de la lınea central vertical sobre la lınea central horizontal cuandola maquina se ve del extremo del conmutador. Cada polo principal sera numerado el comenzandocon el polo N°1 y procediendo consecutivamente en una direccion a la derecha.

Para una maquina con un eje vertical, el polo N°1 es primero en una direccion a la derechasegun lo visto del extremo del conmutador de la maquina de una cierto punto senalado como en laplaca de identificacion o la direccion de la marca de rotacion. Este punto deberıa ser identificadoen el expediente de datos.

3.4.4. POLARIDAD Y CAIDA DE LA IMPEDANCIA DE LAS BOBI-NAS DE CAMPO.

3.4.4.1. POLARIDAD.

La polaridad de los varios devanados inductores se puede determinar por los metodos indicadosposteriormente. Cada polaridad de la bobina de campo se debe comprobar independiente.

La polaridad se puede controlar por medio de una brujula mientras circula la corriente portodas las bobinas de campo conectadas en serie u observando la atraccion o la repulsion entrelos finales de dos circuitos, al puentear con una barra de suelda entre las extremidades de polosadyacentes. Las bobinas de campo que se construyen de los conductores de gran tamano quese pueden localizar facilmente a traves del enrollamiento pueden tener su polaridad verificadalocalizando el enrollamiento y aplicando la regla de la mano derecha.

3.4.4.2. CAIDA DE LA IMPEDANCIA.

Puesto que una prueba de resistencia de C.C. es conveniente pero insensible a la deteccionde variaciones entre las bobinas de campo, se recomienda una prueba de caıda de la impedanciade la C.A. Una bobina cortocircuitada sera indicada por una baja impedancia cuando esta seacomparada a otro bobina.

3.4.5. VIBRACION.

La vibracion del motor causada por asimetrıa mecanica o electromagnetica se debe medir usandouna fuente inferior de corriente continua tal como un generador. Tales medidas se hacen general-mente sin ninguna carga y a la velocidad especificada usando una balanceadora en la extension deeje. La frecuencia de vibracion se relaciona con la velocidad de la rotacion.


Velocidad (rpm/m) Mınimo (mm) Compresion (pulgadas)

7200 0.4 1/643600 1.5 1/161800 6 1/41200 15 9/16900 25 1720 40 1 9/16600 55 2 1/4

Cuadro 3.1: Tabla de compresion para motores de C.C

En potencia rectificada, ademas de la vibracion causada por asimetrıa mecanica o electro-magnetica, las vibraciones pueden ser relacionadas experimentado a la amplitud y a la frecuenciade los componentes de la ondulacion de la corriente de la armadura y de campo. La fuente dealimentacion usada debe estar de acuerdo con 3.3.5.2.

Las pruebas se deben realizar con varias cargas sobre el rango de velocidad entero de la maquinaincluyendo control de velocidad por voltaje de la armadura en caso pertinente. Para distinguirentre la vibracion debido a la ondulacion de la corriente y que deriva a la ondulacion de ranurao a otros factores, las frecuencias de vibracion se deben examinar como la velocidad de rotacioncambian lentamente. Las frecuencias naturales de las piezas mecanicas de la maquina se puedenexcitar por frecuencias, armonicos, o segundos armonicos de la fuente de alimentacion que actuanindependiente o es reforzada por la ondulacion de ranura. Tambien, las medidas se pueden hacercon diversos grados de ondulacion de corriente segun lo logrado por el uso de un reactor que alisao usando una fuente de alimentacion inferior de ondulacion, tal como un generador de la C.C. Lavelocidad de la vibracion es la cantidad recomendada de la medida.

Las medidas axial-dirigidas radialmente y de vibracion se deben hacer en el soporte del cojinetede la maquina. Si los soportes del cojinete no son accesibles las lecturas se deben tomar en el soportede la cubierta o lo mas cerca como sea posible.

Las condiciones del montaje afectaran a la vibracion de la maquina. Las maquinas proporcio-nadas con sus mismas bases de soporte, o de construccion con blindaje, se pueden montar de talmanera en cuanto se hacen independientes de condiciones del montaje. En las maquinas grandesesto llega a ser impractico y la experiencia lo ha mostrado para ser innecesaria. Para obtener lasmedidas que estan casi como sea posible independiente de condiciones del montaje, la maquina sedebe colocar en las pistas o los resortes flexibles. Estos deben comprimir por el peso de la maquinasolamente, en cantidades no menos que los valores mostrados a continuacion.

El valor para una compresion mınima a otras velocidades puede determinarse por la siguienteecuacion:

c =

(k

v

)2

(3.3)

donde:k =4500 para c en (milımetros) o 900 para c en (pulgadas)v =velocidad (r/min)Las pistas o los resortes deben ser seleccionados de modo que la compresion no sea mas de la

mitad del espesor descargado.

3.4.6. CONFIGURACION DE LAS ESCOBILLAS.

La mejor posicion de las escobillas para la buena conmutacion y las caracterısticas deseadasdel voltaje o de la velocidad de generadores o de motores, respectivamente, sera determinadapor la observacion de las maquinas bajo carga. El fabricante de maquinas continuas determina laposicion de la escobilla que da la conmutacion adecuada y proporciona una referencia a las marcaspermitiendo que esta posicion sea vuelta a poner. En algunas maquinas, el aparejo de las escobillases fijo y no puede ser movido. Cuando la disposicion se adopta para mover el aparejo del cepillo,uno de los metodos dados en 3.4.6.2, 3.4.6.3, y 3.4.6.4 se puede utilizar para determinar el neutroelectrico.


3.4.6.1. DEFINICION DE UN BUEN AJUSTE DE LA ESCOBILLA.

Por lo menos los 75 % del area de la cara de la escobilla y 100 % del arco circunferencial de laescobilla deben estar en contacto evidente con el conmutador.

3.4.6.2. METODO DE INVERSION DE ROTACION (NEUTRO A PLENA CAR-GA).

La inversion de las maquinas puede obtener el neutro localizado con este metodo. Encendemosla maquina con voltaje constante, la corriente de campo constante, y la corriente de armaduraconstante. El ajuste entre la cara de la escobilla y el conmutador debe ser bueno. Medir la velocidadrotatoria para ambas direcciones de rotacion. Cuando las escobillas estan situadas en neutro, lavelocidad rotatoria debe ser casi igual en ambas direcciones. La maquina debe estar funcionando aplena carga y a la velocidad de funcionamiento superior o cercano. Para evitar las inconsistenciasde la velocidad causadas por histeresis magnetica en el eje directo y de cuadratura, la corrientede campo se debe ajustar de manera semejante en las pruebas en ambas direcciones de rotacion.Tambien, no se debe permitir la circulacion de corriente excesiva de la armadura, determinadadurante la aceleracion y la desaceleracion.

3.4.6.3. MOVIMIENTO DE LA ARMADURA A TRAVES DE UN PEQUENOANGULO (METODO DEL RETROCESO).

El neutro sin carga o inductivo puede ser encontrado observando el voltaje inducido en elbobinado del inducido fijo alternativamente estableciendo y desapareciendo un flujo en los polosprincipales. El procedimiento habitual es como sigue: Levantar las escobillas. Seleccionar dos seg-mentos del conmutador espacio en cada polo (los segmentos totales divididos por el numero depolos). En caso de que las barras por cada polo no sean un numero integral, dos conjuntos delecturas deben ser tomados. Una media ponderada entre los dos representara las lecturas busca-das. Conectar con estos segmentos un voltımetro o un milivoltımetro de potencial directo. Emplearrapido un corte al interruptor auxiliar para asegurar un ındice mas uniforme de interrupcion dela corriente. Arreglar excitar el campo principal de una fuente continua separada con no mas del20 % de la corriente normal cual se puede establecer e interrumpir por medio del interruptor.

En la apertura del interruptor, el decaimiento del flujo de campo inducira un voltaje en lasbobinas de la armadura entre los segmentos seleccionados y este retroceso sera leıdo en el voltımetro.Observar la direccion del voltaje inducido sobre el retiro del campo.

La armadura deberıa ser girada algunos grados al mismo tiempo, con el voltımetro conecta-do siempre con los mismos segmentos y observando repetidamente hasta que se encuentre unaposicion de modo que la interrupcion de la corriente de campo produzca una indicacion mınimaen el voltımetro. Cuando ocurre esto, la porcion del bobinado entre los terminales del voltımetroesta igualmente o situado simetricamente bajo los polos y centro de las caras de la escobilla deberıaser fijado en estos puntos.

NOTA: Un voltımetro o un milivoltımetro de escala baja se debe utilizar para asegurar unalocalizacion discreta del punto nulo.

3.4.6.4. ARMADURA ESTACIONARIA (METODO DEL RETROCESO)

3.4.6.4.1 MEDIDA CON LAS ESCOBILLAS LEVANTADAS.

Si la armadura no se puede girar facilmente, por ejemplo en las maquinas grandes o las unidadesmultiples, los terminales de componente del voltımetro se pueden mover alrededor del conmutadorque mantiene un polo entre los terminales. El punto neutro en el conmutador es entonces en losdos segmentos donde se obtiene la indicacion mınima del voltımetro cuando se cambia la corrientede campo, ver 3.4.6.3. Los centros de las escobillas se deben fijar en estos puntos. En caso dondelas barras por polo no sean un numero integral, los terminales del voltımetro todavıa seguiransiendo un polo aparte y un numero de lecturas deberıan ser tomadas en cada lado del punto endonde el retroceso invierte. El punto en la cual el trazo de una curva de estas lecturas pasa porcero indicara la posicion neutra sin carga.


3.4.6.4.2 MEDIDA DE CON LAS ESCOBILLAS ABAJO.

Este metodo es similar al de 3.4.6.4.1 salvo que el voltaje inductivo se mide a traves de lasescobillas. Todas las escobillas pueden estar abajo, aunque algunas pueden ser levantadas en casode que la friccion de la escobilla tienda tambien a girar la armadura mientras que se cambian depuesto las escobillas. Las escobillas deben tener un buen ajuste. Conectar un milivoltımetro debaja escala con dos brazos adyacentes de la escobilla. Primero, aflojar la union de la escobilla paraque pueda moverse libremente. Despues, mover la union de la escobilla desde la posicion presuntaneutral mecanica aproximadamente dos segmentos del conmutador en la direccion de la rotacion dela maquina. Desde esta posicion, mover hacia atras la union de la escobilla en pequenos incrementoscontra la direccion de la rotacion de la maquina; en cada posicion, haciendo y quitando la corrientede campo y registrando la desviacion del medidor y la direccion de desviacion. Un milivoltımetrocon centro cero o un registrador se debe utilizar con este fin. Continuar moviendo la union de lasescobillas aproximadamente dos segmentos del conmutador mas alla de la posicion electrica neutra.

Trazar en papel el grafico de las lecturas del medidor en funcion de la posicion de la escobillay trazar una lınea recta a traves de cada conjunto de puntos; dos lıneas, una para el comienzo yuna para final de la corriente de campo, intersectaran en o cerca a la abscisa; esta es la posicionneutral de la escobilla a la cual las escobillas deben ser movidos.

La inversion de las maquinas debe tener la posicion neutral identificada moviendo el aparejo delas escobillas o primero en una direccion, entonces en la direccion contraria; para cada direccion,un conjunto de lecturas se debe tomar segun lo indicado anteriormente. La posicion neutral finales el valor medio de las dos intersecciones de la curva segun lo trazado anteriormente.

3.4.7. RESISTENCIA DEL AISLANTE.

La resistencia del aislante entre los bobinados y la carcasa se mide raramente en las maquinaspequenas o de baja tension, pero se toma comunmente en maquinas grandes (200 caballos de fuerzay mas grandes) y de voltajes altos (250 V en adelante), y en las maquinas sujetadas al dano delaislante por exposicion o servicio severo.

La resistencia del aislante a tierra es una indicacion util independientemente de si la maquinaesta en condicion adecuada para la aplicacion de una prueba de alto potencial o de pruebas dearranque. En esos casos donde se estan registrando las resistencias del aislante, es importanteobtener un buen conjunto de los valores iniciales para los propositos comparativos futuros. Paralos metodos de ensayo ver ANSI/IEEE Std 43-1974 [3].

3.4.8. PRUEBAS DEL ALTO POTENCIAL.

En interes de seguridad, se deben tomar las precauciones necesarias para revenir que cualquierpersona entre en contacto con cualquier pieza del circuito o del aparato mientras las pruebasdielectricas estan en curso.

AVISO: Debido al alto voltaje utilizado podrıa causar lesion permanente o muerte, las pruebasdel alto potencial deben ser realizadas solamente por personal experimentado, y tomar las precau-ciones en materia de seguridad adecuadas para evitar danos al personal y dano a los bienes. Estaprueba debe ser aplicada si, y solamente si, la maquina esta en buenas condiciones y la resistenciade aislante no esta deteriorada debido a la suciedad o a la humedad. Los bobinados probados sedeben descargar cuidadosamente para evitar danos al personal en contacto.

3.4.8.1. EL VOLTAJE DE LA PRUEBA DEL ALTO-POTENCIAL.

Debe ser sucesivamente aplicado entre cada circuito electrico y la carcasa (o el nucleo en ca-so del rotor). Los bobinados que no estan bajo prueba y el resto de piezas de metal se debenconectar con la carcasa (o base) durante esta prueba. La carcasa (o base) se debe poner a tierraconvenientemente durante esta prueba. Todos los accesorios tales como condensadores, reactancias,autotransformadores, etc que se puedan danar por la alta tension deben ser desconectados duranteesta prueba. Los accesorios deben estar sujetos a la prueba de alto potencial aplicable a la clase delaparato al cual el accesorio pertenezca. Tales pruebas se deben hacer al punto de su fabricacion.


El valor del voltaje de la prueba del alto potencial su frecuencia, forma de onda, duracion, y elvalor de cresta estara de acuerdo con ANSI/NEMA MGI-1978 [5], secciones 3.01, 12.03, 15.48,23.50, o 24.48.

PRECAUCION: Aplicaciones repetidas de la prueba de alto potencial destruye las calidadesdielectricas del sistema de aislante.

3.4.8.2. TERMINALES.

Ningunos terminales se deben dejar desconectados durante la prueba porque esto puede causaruna tension extremadamente severa en una cierta localizacion en el bobinado. De hacer la prueba,el voltaje se debe aumentar suavemente hasta el valor completo tan rapido como sea posible consu valor indicado correctamente por el contador.

Despues de la duracion especificada del voltaje de la prueba, debe entonces ser reducido a unvalor que este entre un cuarto del valor o menos en no mas que 15 seg.

PRECAUCION: El voltaje nunca deberıa ser desconectado desde valor maximo en un solopaso. Para la medida del voltaje en la prueba de alto potencial, ver ANS/IEEE Std 4-1978 [2].El metodo de medicion del transformador-voltımetro es de uso general.

3.5. DETERMINACION DEL FUNCIONAMIENTO.

3.5.1. SATURACION MAGNETICA.

La curva de saturacion sin carga es un relacion no linear entre el voltaje en los terminales dela armadura y la corriente de campo a velocidad base determinada y corriente cero de armadura.Los datos se deben tomar con voltajes correctamente espaciados para permitir un diagrama exactodesde cero de la corriente de campo hasta aproximadamente 125 % del voltaje clasificado.

3.5.1.1. ARRANQUE POR SEPARADO.

La maquina se debe arrancar a la velocidad especificada por cualquier medio adecuado.Si es posible, la corriente de campo se debe suministrar de una fuente separada para estabilizar

el voltaje y facilitar la toma de datos.Las lecturas de los datos de la corriente de campo, del voltaje de armadura, y de la velocidad

debe ser tomada simultaneamente.PRECAUCION: Si la maquina que es probada no tiene polos conmutados y se construye con

las escobillas situados en neutro con lo cual la prueba puede ser perjudicial e insignificante.

3.5.1.1.1CURVA ASCENDENTE.

Un conjunto de lecturas se debe tomar iniciando con la corriente de campo cero y aumentandohasta que se obtenga el voltaje maximo. Tres de las lecturas tomadas deben estar tan cerca comosea posible al 90 %, el 100 %, y 110 % del voltaje establecido.

Para evitar las inconsistencias causadas por efectos de la histeresis, el voltaje en los terminalesde la armadura nunca debe ser llevado sobre el punto de prueba prevista y despues ser disminuido.Si esto ocurre durante la prueba, la corriente de campo se debe reducir a cero y el voltaje en losterminales de la armadura aumentar al punto previsto de la prueba.

3.5.1.1.2 CURVA DESCENDENTE.

Otro conjunto de lecturas se puede obtener por comenzar con en el voltaje maximo en losterminales de la armadura y la corriente de campo decreciendo a cero. Para evitar las inconsistenciascausadas por efectos de la histeresis, el voltaje en los terminales de la armadura nunca debe serllevado por debajo del punto de prueba prevista y despues ser aumentado. Si esto ocurre durantela prueba, la corriente de campo se debe aumentar al valor lımite y el voltaje en los terminales dela armadura disminuidos al punto previsto de la prueba.


3.5.1.2. AUTOARRANQUE (EXCEPTO LOS MOTORES BOBINADOS EN SE-RIE).

Si no hay disponible por separado un mecanismo impulsor conveniente, los datos para una curvasin carga aproximada de saturacion pueden ser tomados arrancando la maquina como un motordesacoplado desde una fuente separada de corriente continua. Esta fuente debe ser ajustable a partirde aproximadamente 25 % a 125 % del voltaje especificado. Los efectos de la histeresis magneticase deben evitar segun lo discutido en 3.5.1.1.1 y 3.5.1.1.2. La corriente de campo requerida paraobtener los valores de velocidad a diversos datos de voltajes desde datos de saturacion sin cargadebido a los efectos de la corriente de la armadura que se requiere para arrancar la maquinacomo un motor desacoplado. La maquina puede llegar a ser inestable en baja tension y tomarprecauciones de una sobre-velocidad.

3.5.2. CONMUTACION.

Se logra una acertada conmutacion de la maquina si las escobillas, el conmutador no se quemano se danan en la prueba o en servicio normal hasta el punto de que se requiera el mantenimien-to anormal. La presencia de un cierto encendido visible no es evidencia necesaria de una malaconmutacion.

En potencia rectificada, la conmutacion del motor sera afectada por la reactancia de lınea deC.A, la reactancia o impedancia de lınea de C.C., y la relacion del voltaje de C.A y el voltaje deC.C. Es importante, por lo tanto, al realizar la conmutacion utilizar una fuente de alimentacionque tenga caracterısticas similares como sea posible a la fuente de alimentacion prevista.

Ver tambien 3.3.5. La visible y evidente conmutacion parecera generalmente mas severa confuente de alimentacion rectificada. Debido a la persistencia del ojo, muy brevemente el encendidoaparece como el encendido prolongado o continuo. La conmutacion sera observada durante un largoperiodo de tiempo para evaluar exactamente si esta ocurriendo el chispeo.

3.5.3. REGULACION.

No aplicable a los motores con bobinado en serie.

3.5.3.1. REGULACION DE LA VELOCIDAD DE MOTORES.

El proposito de esta prueba es determinar la variacion en velocidad del motor pues la carga sedisminuye uniformemente de carga especificada a sin carga con voltaje constante de la armaduray la corriente de campo constante. El procedimiento de ensayo es como sigue:

a) Esta prueba debe ser realizada despues de que el motor haya logrado una temperatura esta-bilizada resultando de la operacion continua con carga especificada. Los puntos de prueba debenser tomadas rapido de modo que la temperatura de los bobinados no cambien apreciablemente.Operar el motor manteniendo el voltaje especificado de armadura y la corriente de campo espe-cificada. Si el motor utiliza un reostato del campo, ajustar el reostato para obtener los valores develocidad, y valores de corriente y voltaje especificados de armadura.

b) Gradualmente se quita y se aplica a plena carga varias veces hasta que se obtengan laslecturas constantes. Registrar las velocidades a plena carga y sin carga y calcular la regulacion dela velocidad de acuerdo con la ecuacion siguiente:

Reg. de velocidad ( %) = 100 ·[

veloc. sin carga-veloc a plena carga

veloc. a plena carga

](3.4)

3.5.3.2. REGULACION DE VOLTAJE DE GENERADORES.

El proposito de esta prueba es para determinar el cambio del voltaje en los terminales acom-panado del traslado gradual de los valores de corriente especificada de armadura con el ajusteprincipal de campo para el voltaje de la carga especificada sin perturbaciones. El procedimientode ensayo es el siguiente:

a) Si el generador es autoexcitado, la configuracion del reostato debe seguir siendo fijo durantelos cambios de carga en la prueba. Si el generador se excita por separado, la corriente de campo acarga especıfica se debe mantener durante las pruebas.


El generador debe funcionar a la velocidad especificada. La prueba se debe tomar despues queel generador haya logrado una temperatura estabilizada resultada de la operacion continua a lavelocidad y carga especificadas. Los puntos de prueba se deben tomarse rapidamente como seposible para que la temperatura de los bobinados no cambie apreciable.

b) Quita y aplica gradualmente la carga varias veces hasta que se obtengan las lecturas con-sistentes. Registrar los voltajes respectivos a plena carga y sin carga y calcular las regulaciones devoltaje de acuerdo con la ecuacion siguiente:

Reg. de voltaje ( %) = 100 ·[

volt. sin carga-volt. a plena carga

volt. a plena carga

](3.5)

3.5.3.3. REGULACION DE VOLTAJE COMBINADA DEL GENERADOR Y DELMOTOR.

El procedimiento de ensayo dado en 3.5.3.2 b) es para la regulacion de voltaje esencial. Laregulacion de voltaje combinada es tomada por el mismo procedimiento a menos que las carac-terısticas de la velocidad-carga caracterıstica del motor del generador se introduzcan. El generadordebe funcionar a la velocidad y carga especificadas. La velocidad en el resto de los puntos debe serde las caracterısticas inherentes de la velocidad-carga del motor del generador. Si la caracterısticaexacta de la velocidad-carga es desconocida, se debe asumir una funcion rectilınea a traves delrango de la carga.

3.5.4. EFICIENCIA.

La eficacia es la relacion de transformacion de la potencia de salida y la potencia total deentrada. La potencia de salida es igual a la potencia de entrada menos las perdidas. Por lo tanto,si dos de las tres variables (potencia de salida, potencia de entrada, y perdidas) se conocen, laeficiencia se puede determinar por una de las ecuaciones siguientes:

Eficiencia =potencia de salida

potencia de ingreso(3.6)

Para motores:

Eficiencia =potencia de ingreso -perdidas

potencia de ingreso(3.7)

Para generadores:

Eficiencia =potencia de salida

potencia de salida +perdidas(3.8)

Para los motores, la potencia de entrada puede ser determinada midiendo la potencia delcircuito de campo shunt y de la armadura incluyendo los componentes de C.C. y de C.A. si esoperacion esta dada por potencia rectificada, segun lo descrito en 3.4. La potencia de salida sepuede determinar midiendo la salida mecanica usando un medidor del par o un dinamometro y untacometro segun lo descrito en 3.5.4.3.1 y 3.5.4.3.2. Las perdidas segregadas se pueden determinarsegun lo descrito en 3.5.4.5 y 3.5.5.

Para los generadores, la potencia de entrada se puede determinar como la suma de la potenciamecanica de entrada, medida usando un medidor del par o un dinamometro y un tacometro, y lapotencia electrica de entrada al campo shunt. La potencia de salida puede ser determinada comoel producto del voltaje y de la corriente medida en los terminales de la armadura. Las perdidas sepueden determinar segun lo descrito en 3.5.4.5 y 3.5.5.

3.5.4.1. CONDICIONES DE REFERENCIA

3.5.4.1.1EFICIENCIA

Salvo que se especifique lo contrario, los datos de la eficiencia seran determinados para el voltajey la velocidad especificados. En el caso de los motores de velocidad ajustable, la velocidad bajasera utilizada salvo que se especifique lo contrario.


3.5.4.1.2 PERDIDAS.

Para la determinacion de las perdidas individuales I2R para los calculos de la eficiencia, lasresistencias de los bobinados deben ser corregidos a una temperatura igual a un ambiente de 25°Cmas las subidas de temperatura observadas a plena carga. Cuando las subidas de temperatura aplena carga no se han medido, referirse a ANSI/NEMA MG1-1978 [5], para que la temperaturasea utilizada en la correccion de las resistencias del bobinado.

3.5.4.1.3 EFICIENCIA CORREGIDA.

Si las pruebas de la potencia de entrada y salida se utilizan para determinar la eficiencia, debenser hechas tan casi como sea posible con la temperatura final lograda en la operacion.

3.5.4.1.4 OTRAS PERDIDAS.

Las perdidas con excepcion de las perdidas de I2R no deben ser corregidas para la temperaturasi los datos se toman bajo condiciones estandar. Ver 3.4.1.2.

3.5.4.2. METODOS.

Generalmente para el tamano de las maquinas indicadas, los metodos siguientes deben serutilizados, para los cuales las precauciones se enumeran en la seccion 3.3.

Tamano de la maquina Metodo de la maquina

Caballos de potencia (fraccionario) freno, dinamometro, o medidor del parCaballos de potencia dinamometro, medidor del par, freno,

(Enteros) retrobomba o perdidas segregadas

Cuadro 3.2: Metodo para las perdidas segun los HP

3.5.4.3. MEDIDAS DE LA POTENCIA CONTINUA DE ENTRADA Y SALIDA.

Las medidas de la potencia continua de entrada y de salida se hacen siempre en las maquinascon caballos de fuerza fraccionarios y generalmente en las pequenas maquinas, pero llegan a sercada vez mas mas difıciles mientras el tamano de la maquina aumenta debido a limitaciones delequipo de prueba disponible.

Lecturas.- Las lecturas de la corriente y el voltaje de ingreso (o de la salida), la velocidad ypar de salida (o de la entrada), la temperatura ambiente, la temperatura de la armadura o de laresistencia, y las temperaturas o las resistencias de la bobina de campo, se deben obtener paraseis puntos de carga substancialmente equidistantes a partir de 0.25 a 1.5 de la carga especificada.Con motores con excitacion en serie, la carga mınima esta determinada por las limitaciones de lavelocidad de la maquina. Para que las lecturas sean utilizadas en determinacion del funcionamiento,la subida de temperatura de la maquina sera un cierto valor entre el 50 % y 100 % de la subida detemperatura especificada.

En potencia rectificada, (ver forma C) las lecturas siguientes se debe tomar en cada uno de losseis puntos de carga:


T k

Nm 9,549× 103

lb · f (pies) 7,043× 103

oz · f (pulgadas) 1,352× 103

Cuadro 3.4: Valor de la constante k

LECTURAS VALOR RMS VALOR PROMEDIO

Volt. de ingr. de la fuente de alim. todas las fases x -Volt. de ingr. al circ. de armadura . x

Corriente de ingr. al circ. de armadura . xComp. AC de la corriente del circ. de armadura x -

Potencia de ingr. del circ. de armadura - .Comp. AC de la pot. de ingr. de la armadura - x

Volt. de ingr. al circ. de campo shunt . xCorriente. de ingr. al circ. de campo shunt . x

Potencia de ingr. de campo shunt - .Velocidad - x

Par - xTemper. de armadura o resistencia - x

Temper. de la bob. de camp. o resistencia - xTemperatura ambiente - x

Cuadro 3.3: Lecturas que se deben tomar en cada uno de los seis puntos de carga

3.5.4.3.1 METODO DEL FRENO.

Se debe tener cuidado al realizar practicas en la construccion y el uso del freno y de la poleadel freno. La resta deberıa ser cuidadosamente determinada y compensada proporcionadamente.El funcionamiento de un motor sera calculado segun las indicaciones de la forma D.

3.5.4.3.2 DINAMOMETRO O METODO DE MEDIDOR DE TORQUE.

Cuando se utiliza el metodo del dinamometro o del medidor del par, la potencia del eje seobtiene de la ecuacion siguiente:

P =T nk

(3.9)

donde:P.−potencia del eje (kW)T.−parn.−velocidad de rotacion (r/min)k.−valor de la constante usada por unidadPara obtener resultados exactos, el dinamometro no debe exceder tres veces la maquina de

prueba y debe ser sensible a un par de 0.25 % de su par especificado. La correccion del dinamometrose debe hacer conforme a la forma D.

La friccion del rodamiento en el dinamometro puede dar lugar a escalas diferentes de las lecturas,para el mismo valor de la energıa electrica, dependiendo de si la carga es cada vez mayor o menorantes de la lectura. Por consiguiente, un promedio de dos lecturas debe ser tomado. El primerconjunto debe ser tomado mientras se aumente gradualmente la carga el segundo conjunto mientrasdisminuye la carga. Se debe tener cuidado admitir cada caso para que no se prolongue los puntosque se leeran. Las curvas del par vs potencia electrica se deben trazar para cada conjunto delecturas y se utilizara el promedio de las curvas.

En casos especiales durante la prueba de un motor, puede ser deseable hacer una prueba deverificacion, operando la maquina como generador y el dinamometro como motor impulsor. Laprueba se hace exactamente de la misma manera que para la prueba generalmente de potencia deingreso y salida del motor, pero en este caso la perdida total sera igual a la potencia mecanica de


entrada menos la potencia de salida en vez de ser igual a la potencia de entrada menos la potenciamecanica de salida

Cualquier error en las escalas o contadores ocurridas en direcciones contrarias en las dos pruebas,y el promedio de las perdidas por perdidas en la carga dadas por las dos pruebas, por lo tanto,estara casi correcto aunque los errores relativamente grandes pueden darse por las calibraciones.

Se recomienda que la prueba de operacion de la maquina como generador este hecha a lavelocidad y voltaje especificados, y con el mismo par mecanico en el dinamometro que en la pruebade la maquina como motor. Las perdidas por perdidas en la carga encontradas en las pruebas delgenerador y del motor se deben determinar por separado en cada caso restando de la perdidastotales medidas, la perdida I2R del circuito de la armadura a la temperatura de la prueba, laperdida de la base y por friccion y efectos del viento. A juicio se debe ejercitar la interpretacion delas perdidas por perdida en la carga obtenidas, las temperaturas de los bobinados que no puede serconocidos exactamente. Ademas, los errores grandes pueden ocurrir cuando dos grandes numerosse restan uno del otro. Varias puntos de carga se deben tomar para cada prueba y las perdidas porperdidas en la carga resultantes trazadas vs corriente de la armadura. Una sola curva trazada atraves de los promedios de los resultados de las pruebas del motor y del generador da el valor finalde la perdida por perdida en la carga.

Agregando esto a las otras perdidas nos da las perdidas totales y por lo tanto la eficiencia. Laforma E se puede utilizar para este calculo.

3.5.4.4. METODO DEL PUMP-BACK.

Este metodo puede ser utilizado cuando las maquinas duplicadas estan disponibles.Las dos maquinas se acoplan juntas y se conectan electricamente como se muestra en la 3.1.

Una maquina funciona como un motor y el otro como generador. La potencia principal es el Pump-Back y solamente las perdidas son suministradas. Aproximadamente, el incrementador de presiondel generador suministra la perdida de carga y la fuente de la perdida suministra la perdida sincarga. Esta prueba se puede hacer omitiendo el aumentador de presion del generador; sin embargo,se puede dar inestabilidad en el sistema.

Figura 3.1: Diagrama Esquematico de conexiones para la prueba Pump-Back[1]

3.5.4.4.1 FUERZA DE CAMPO.

El motor y el generador se debe funcionar con la fuerza de campo requerida para producir elvoltaje interno calculado que corresponde a la carga probada.

3.5.4.4.2 PERDIDAS TOTALES.

La perdida totales en las dos maquinas de igual potencia de alimentacion por las perdidas dela fuente y del aumentador de presion mas las perdidas en cualquier campo excitado por separadoque se utilice, menos las perdidas en los cables, barras de distribucion, interruptores, cortocircuitos,etc, usado para conectar las maquinas.


3.5.4.4.3 PRUEBAS.

Las pruebas de se deben realizar con seis puntos de carga y las lecturas se deben tomar segunlo indicado en 3.5.4.3. La eficiencia de la maquina sera determinada conforme a la forma F.

3.5.4.5. METODO DE LAS PERDIDAS SEGREGADO.

Cuando la eficiencia del motor es determinada por el metodo segregado de la perdida, lasperdidas utilizadas seran las siguientes:

Tipo de Perdidas Determinacion o calculo de la prueba

Armadura I2R 3.5.5.1Bobina conectada en serie I2R 3.5.5.2

Escobillas conectadas 3.5.5.3Perdidas por perdidas en la carga 3.5.5.4

Campo Shunt I2R 3.5.5.5Reostato 3.5.5.6

Excitacion 3.5.5.7Nucleo de rotacion 3.5.5.8

Friccion de las escobillas 3.5.5.9Friccion y efecto del viento 3.5.5.10

Ventilacion 3.5.5.11

Cuadro 3.5: Metodo de las Perdidas Segregadas

3.5.5. DESCRIPCION DE LAS PERDIDAS.

3.5.5.1. PERDIDA DE LA ARMADURA I2R.

La perdida I2R de la armadura es el cuadrado de la corriente de la armadura en la carga quees considerada, multiplicado por la resistencia de la armadura segun lo medido usando corrientecontinua y corregida a la temperatura apropiada. Ver 3.5.4.1.2.

Con potencia rectificada, la perdida de la armadura I2R sera calculada como el producto delcuadrado del valor rms de la corriente y de la resistencia con temperatura corregida de C.C. delbobinado del inducido.

3.5.5.2. PERDIDA I2R DE LAS BOBINAS CONECTADAS EN SERIE.

La perdida I2R de los enrollamientos conectados en serie (incluir interpolos o bobinas compen-sadoras cuando se utilizan) es el producto de la corriente en los devanados conectados en serie delas bobinas de campo, y la resistencia medida corregida a la temperatura apropiada de referencia.Ver 3.5.4.1.2. En caso de que el bobinado de campo shunt auxiliar, se utilicen a traves de estoscampos, la resistencia multiple debe ser utilizada.

En potencia rectificada la perdida I2R de los enrollamientos en serie sera calculada como elproducto del cuadrado del valor de los rms de la corriente y de la resistencia con temperaturacorregida de C.C. del enrollamiento.

3.5.5.3. PERDIDAS POR CONTACTO DE LAS ESCOBILLAS.

Las perdidas por contacto de las escobillas puede ser determinado por el producto de la corrientede la armadura y de la caıda de voltaje. La caıda de voltaje total (es decir, para ambas polaridades),la determinacion de esta perdida es:

Escobillas de carbon, electrografito, y grafito, con shunt 2.0 V.

Escobillas de carbon, electrografito, y grafito sin shunt 3.0 V.

Escobillas de Metal-grafito, con shunt 0.5 V.


Esta caıda de voltaje debe ser asumida para el mismo valor para todas las cargas. En la potenciarectificada, las perdidas en los contactos de las escobillas debe ser calculado como el producto delvoltaje en los contactos de las escobillas y el valor rms de la corriente de armadura.

3.5.5.4. PERDIDAS POR PERDIDA EN LA CARGA.

Las perdidas por perdida en la carga es una perdida adicional en la maquina debido a la cargaque no se incluye en una de las otras categorıas de las perdidas en 3.5.5. Estas perdidas son de dostipos:

1. Perdidas por perdidas en la carga resultante de la componente de C.C. de la corriente dearmadura.

2. En potencia rectificada, las perdidas adicionales por perdida en la carga resultante de laoperacion del rectificador.

3.5.5.4.1 EN AUSENCIA DE MEDIDAS.

En la ausencia de medidas de la prueba, la componente C.C de las perdidas por perdida enla carga sera tomado como el 1 % del la potencia de salida. Dos metodos para determinar lacomponente de C.C. de las perdidas por perdida en la carga se dan en 3.5.5.4.2 y 3.5.5.4.3.

3.5.5.4.2 METODO 1.

La componente de C.C. de las perdidas por perdida en la carga puede ser resuelto de la pruebadel dinamometro, 3.5.4.3.2. La forma E se puede utilizar para calcular las perdidas por perdida enla carga.

3.5.5.4.3 METODO 2.

La componente de C.C. de las perdidas por perdida en la carga puede ser resuelto de la prueba dela pump-back, 3.5.4.4, restando todas las otras perdidas aplicables de la perdida total suministradaa las maquinas probadas. La forma G se puede utilizar para calcular las perdidas por perdida enla carga.

3.5.5.4.4 CON POTENCIA RECTIFICADA, Y MOTORES CON BOBINADO SHUNT.

Las perdidas adicionales por perdida en carga puede ser medido restando las perdidas de lacomponente de C.A. I2R en los enrollamientos del circuito de la armadura del la componente deC.A. de la potencia de entrada del circuito de la armadura. Para la medida de las componentesde C.A. de la corriente de armadura y de la potencia de entrada circuito de la armadura, ver3.3.4.1. Para los motores bobinados en serie, una pequena cantidad de potencia de entrada de C.A.contribuye al par del motor. Esta cantidad es generalmente tan pequena que puede ser despreciada.

3.5.5.5. PERDIDA I2R DEL CAMPO SHUNT.

La perdida I2R del campo shunt es el producto de la corriente de campo ajustada y de laresistencia medida de los devanados inductores, corregida a la temperatura apropiada de referencia.Ver 3.5.4.1.2. La corriente de campo es la corriente requerida por el campo para la carga en la cualse computa las perdidas. En potencia rectificada, la perdida I2R del campo shunt se debe calcularde acuerdo con 3.3.4.2.

3.5.5.6. PERDIDA DEL REOSTATO.

Generalmente, todas las perdidas debido a los reostatos de campo no se incluyen en la determi-nacion de la eficiencia de la maquina. Si se va a incluir esta perdida, puede ser computada tomandoel producto del voltaje de sistema de excitacion y la corriente de campo para la carga en la cuallas perdidas son computadas y se restan las perdidas I2R del campo shunt.

En potencia rectificada, la perdida del reostato se debe calcular usando el valor rms de la corrien-te; sin embargo, el valor medio puede ser utilizado si la corriente del campo shunt es esencialmenteondulacion libre segun lo definido en 3.1.1.


3.5.5.7. PERDIDA EN LA EXCITACION.

Generalmente, las perdidas de todos los excitadores no se incluyen en la determinacion deeficiencia de la maquina.

3.5.5.8. PERDIDA ROTACIONALES EN LA CARCASA.

La perdida rotacionales en la carcasa sera tomada como la diferencia de la potencia requeridapara conducir la maquina a la velocidad dada cuando esta excitada para producir un voltaje encircuito abierto en los terminales que corresponden al voltaje interno calculado y a la potenciarequerida para conducir la maquina inexcitada a la misma velocidad. El voltaje interno sera de-terminado corrigiendo el valor de la caıda de voltaje en los terminales debido a la resistencia delcircuito de la armadura incluyendo la caıda de voltaje en el contacto de las escobillas de am-bas polaridades segun lo especificado en 3.5.5.3 y usando las ecuaciones dadas en 3.5.6.1.1. Lasinstrucciones detalladas de la medida se dan en 3.5.6.

PRECAUCION: Si la maquina que es probada no tiene ningun polo de conmutacion yesta construida con las escobillas situados en neutro, tal prueba puede ser perjudicial e insig-nificante.

3.5.5.9. PERDIDA POR FRICCION DE LAS ESCOBILLAS.

Por experiencia se ha sabido que las amplias variaciones son obtenidas en las pruebas de friccionde las escobillas hechas en la fabrica antes de que el conmutador y las escobillas hayan desarrolladolas superficies lisas que vienen despues de la operacion continua. Los valores convencionales de lafriccion de las escobillas, representando los valores medios de muchas pruebas, por lo tanto seranutilizados como sigue:

F = k · v · a (3.10)

donde:F.−Friccion de las escobillas (W )v.−velocidad superficiala.−Contacto de la area de la escobillak.−constante relacionada al tipo de escobilla y a las unidades de variables usadas en la tabla

siguiente:

Tipo de escobilla Unidades de velocidad Unidades de area k

Carbon m/min mm2 4,0× 10−5

Electrografito-grafito pie/min pulg2 8,0× 10−3

Metal grafito m/min mm2 2,5× 10−5

Cuadro 3.6: Constante Relacionada al Tipo de Escobilla

En caso que los valores convencionales en 3.5.5.9 sean cuestionados, la friccion de la escobillapuede ser medida tomando la diferencia entre la potencia requerida para conducir la maquina conlas escobillas puestas y con las escobillas levantadas observando las precauciones dadas en 3.5.6.1.4.

3.5.5.10. PERDIDA POR FRICCION Y EFECTOS DEL VIENTO.

La perdida por friccion y efectos del viento, excepto la friccion de la escobilla, es la poten-cia requerida para conducir el maquina inexcitada a la velocidad especificada con sus escobillaslevantadas.

3.5.5.10.1 MAQUINA EQUIPADA CON RODAMIENTOS INCOMPLETOS.

Las perdidas por friccion y efectos del viento no debe ser incluido generalmente en la determi-nacion de eficiencia de la maquina. La perdida por friccion y efecto del viento se puede realizar porseparado de la eficiencia si se requiere esta informacion.


3.5.5.10.2 PERDIDAS ADICIONALES POR DISCOS.

Las perdidas adicionales debido a la conexion directa de discos, u otro aparato, no debe serincluido generalmente en la determinacion de la eficiencia de la maquina.

3.5.5.11. PERDIDAS POR VENTILACION.

La potencia requerida para circular el gas a traves de la maquina y del sistema de ventilacionsi es proporcionado, sea por ventiladores autonomos o externos, sera puesto en la maquina exceptosegun lo especificado abajo.

3.5.5.11.1 LA POTENCIA REQUERIDA PARA IMPULSAR EL GAS.

La potencia requerida para impulsar el gas a traves de las partes externas del sistema deventilacion a la maquina y al refrigerador no debe ser incluido generalmente en la determinacionde eficiencia de la maquina. La potencia requerida para la ventilacion del aire puede ser encontradaconvenientemente usando la ecuacion siguiente:

P =k(caıda de presion)·(valor del volumen de flujo)

(eficiencia del ventilador por unidad)(3.11)

donde:P.−Potencia de ingreso (W )k.−Valor de la constante por unidad dada en la siguiente tabla.

Unidades de Presion Unidades de Flujo k

Pa (N/m2) m3/s 1.0milımetros de agua L/min 0.0163pulgadas de agua pies3/min 0.117

Cuadro 3.7: Valor de la constante k por unidad

3.5.5.11.2 VENTILADOR EXTERNO.

En esos casos en los cuales un ventilador externo se emplea para complementar el efecto de soploincorporado en la estructura de la maquina con el fin de compensar la caıda de presion adentro ola largo de los conductos restringidos, la entrada de potencia del ventilador externo no debe serincluido generalmente en la determinacion de eficiencia de la maquina.

3.5.5.11.3 PRUEBAS DE LA PERDIDA POR VENTILACION.

Las maquinas se pueden probar en la fabrica sin un sistema externo del conducto y mas fresco,pero con el funcionamiento del ventilador en servicio, y las perdidas medidas sı deben ser utilizadasen el calculo de la eficiencia de la maquina.

Esta practica es permitida porque, en la mayorıa de los casos concretos, la diferencia entre lasperdidas por ventilacion con entrada y salida libre, y las perdidas por ventilacion con entrada osalida normalmente restricta, o ambas, seran relativamente pequenas.

Este procedimiento de ensayo sera seguido generalmente donde las perdidas en los conductosexternos y el sistema de refrigeracion son relativamente pequenos comparados con las perdidas enla maquina.

3.5.6. MEDIDA DE PERDIDAS ROTATORIAS.

Generalmente las perdidas individuales, excepto el I2R banda, contacto de las escobillas, friccionde las escobillas, y las perdidas por perdidas en la carga, son determinados por calculos de lasmedidas de la potencia de entrada requerida para hacer arrancar la maquina bajo condicionesespecificadas usando el metodo de entrada de potencia mecanica, el metodo de entrada de potenciaelectrica, o usando el metodo retardado.


3.5.6.1. METODO DE ENTRADA DE POTENCIA MECANICA.

El metodo de entrada de potencia mecanica consiste en arrancar la maquina de prueba sincarga con un dinamometro o con un motor convenientemente calibrado. Cuando la maquina esexcitada de acuerdo con 3.5.6.1.2, la salida de potencia del dinamometro o del motor impulsor esla potencia requerida para suministrar las perdidas rotatorias de la maquina bajo condicion de laprueba.

3.5.6.1.1 ESCOBILLAS LEVANTADAS.

Todas las escobillas se deben levantar excepto esas requeridas para la medida del voltaje dela armadura. Con la maquina de prueba funcionando sin carga a la velocidad especificada, eldevanado inductor principal debe ser excitado por separado de modo que el voltaje en el terminalde la armadura sea igual al voltaje interno desarrollado por la maquina como se explica despues.

El voltaje interno en un motor es inferior que el voltaje mostrado en el circuito de la armaduramientras que el voltaje interno en un generador es mas alto que el voltaje terminales por unaascenso igual a la caıda de la resistencia de la armadura y de los devanados inductores en seriea carga especificada, y la suma de la caıda de voltaje de los contacto de las escobillas de ambaspolaridades:

Para motores:

E = V − IRa − Vb (3.12)

Para Generadores:

E = V + IRa + Vb (3.13)

donde:E.−Voltaje interno especificado (V )V.−Voltaje del circuito de armadura especificado (V )I.−Corriente de armadura especificado (A)Ra.−Resistencia a temperatura corregida de la armadura conectada en serie con la bobina de

campo (conmutacion conmutada y en serie). (ohm) ver 3.5.4.1.2Vb.−Caıda de voltaje en el contacto de la escobilla (V ) ver 3.5.5.3

3.5.6.1.2 VELOCIDAD Y CARGA ESPECIFICADA.

La maquina debe funcionar a la velocidad especificada, preferiblemente con la carga clasificada,por varias horas para estabilizar los factores de friccion. Durante este perıodo de calentamiento,es necesario que todas las escobillas esten operando en el conmutador. Despues de este perıodode calentamiento, levantar todas las escobillas excepto dos (uno de cada polaridad) y medir laentrada de potencia mecanica cuidadosamente con la maquina funcionando sin carga con velocidadespecificada y con el campo excitado de acuerdo con 3.5.6.1.1.

Las perdidas rotatorias ası medidas consisten en la suma de la perdida rotatoria de la carcasay de la perdida por friccion y efectos del viento incluyendo la friccion de las escobillas usadas.

3.5.6.1.3 PERDIDA ROTATORIA DE LA BASE.

La perdida rotatoria de la base puede ser determinada observando la disminucion de la potenciade entrada mecanica mientras el voltaje de la excitacion de campo se disminuye a cero.

5.6.1.4 LA PERDIDA POR FRICCION DE LA ESCOBILLA.

La perdida por friccion de la escobilla bajo condicion de prueba puede ser evaluado quitandola excitacion del campo y observando la diferencia entre la potencia requerida para conducir lamaquina con las escobillas en su lugar y con las escobillas levantados. Si se desea medir la friccionrepresentativa de la escobilla de la maquina bajo prueba, una prueba se debe hacer con todoslas escobillas ensambladas y presionadas. Las superficies del conmutador y las escobillas debenser lisas y pulidas despues de ser ejecutadas por varias horas de operacion a la velocidad y cargaespecificada. Debe ser reconocido que la friccion de la escobilla varıa extensamente con la corriente


de carga y con la temperatura de modo que las medidas derivadas de las perdidas sin carga puedandiferenciar extensamente de la cantidad de friccion de la escobilla encontrada en servicio.

3.5.6.2. METODO DE LA POTENCIA ELECTRICA DE ENTRADA.

Usando este metodo, las perdidas rotatorias son resueltas de las medidas de la potencia re-querida para funcionar la maquina bajo prueba mientras que un motor sin carga a la velocidadespecificada y con la excitacion de campo ajustada para generar un voltaje interno igual al va-lor desarrollado por la maquina en servicio. Una fuente de alimentacion rectificada no debe serutilizada.

3.5.6.2.1 EXCITACION DEL DEVANADO INDUCTOR PRINCIPAL.

La excitacion del devanado inductor principal en el valor especificado y funcionando la maquinacomo un motor a la velocidad especificada, preferiblemente con carga especificada, por varias horaspara estabilizar los factores de friccion. Es necesario que todo se aplique con las escobillas en sulugar durante este perıodo.

3.5.6.2.2 CON LA MAQUINA PARADA Y DESACOPLADA.

Con la maquina parada, y desacopla de los medios de carga, y levantada todos las escobillasexcepto dos (uno de cada polaridad). Medir la resistencia de la armadura y de los devanadosinductores en serie. Restablecer la maquina y, ejecutandose como motor con velocidad especificaday sin carga, ajustar el voltaje principal del circuito de la excitacion y de la armadura de campode modo que el voltaje interno sea igual al valor desarrollado por la maquina en servicio, segunlo determinado usando la ecuacion apropiada dada en 3.5.6.1.1. El voltaje interno en la pruebaes determinado usando la primera de estas ecuaciones excepto usando Ra, igual a la resistenciamedida de la armadura y devanados inductores en serie.

3.5.6.2.3 CON LA MAQUINA FUNCIONANDO Y DESACOPLADA.

Con la maquina desacoplada y con la velocidad y la excitacion de campo ajustadas de acuerdocon 3.5.6.2.2, se mide cuidadosamente la potencia de entrada al circuito de la armadura. Estapotencia es la suma de la perdida rotatoria de la base, de la perdida por friccion y efectos delviento, de la perdida por friccion de las escobillas bajo condicion de prueba, de las perdidas deI2R en los enrollamientos del circuito de la armadura con carga ligera, y de la perdida de loscontactos de las escobillas. Para determinar la suma de la perdida por friccion y efectos del viento,la perdida por friccion de las escobillas bajo condicion de prueba, y la perdida rotatoria de la base,es necesario restar las perdidas de I2R de los enrollamientos del circuito de la armadura y perdidaspor contacto de las escobillas a la potencia de entrada.

3.5.6.3. METODO RETARDADO.

Se utiliza el metodo retardado cuando la medida de la potencia de entrada es incomoda deobtener y se emplea lo mas comunmente posible para las pruebas hechas despues de la instalacion.Es especialmente adaptable a las maquinas con inercia grande. El metodo consiste llevar a lamaquina hasta una velocidad levemente superior a la especificada, pero por debajo de su velocidadsegura maxima, apagando la fuente de alimentacion y haciendo las lecturas simultaneas de velocidady del tiempo de como la maquina desacelera. Con estas relaciones y el momento de inercia calculadoo medido, la perdida total se puede determinar por la formula siguiente:

P = c · J · n · dndt· 10−6 (3.14)

donde:P.−Perdidas de potencia a velocidad n (kW )n.−velocidad rotacional (r/min)dt/dn.−Valor de desaceleracion (r/min)/s a velocidad nJ.−Momento de inercia de la parte rotatoriac.−Valor de la constante segun el sistema de unidades usado.


J c

K ·m2 SI de unidades 10.97lb · pie2(mumericamente igual a [lb · pie2] 0.4621

slug · pie2 14.88

Cuadro 3.8: Valor de la constante c segun el sistema de medida utilizado

Si los terminales de la armadura, estan en circuito abierto las perdidas totales incluye la fricciony el efecto del viento de todo el aparato conectado mecanicamente junto con las perdidas de circuitoabierto de la base que corresponde al valor de la corriente de campo. La curva en circuito abiertode la perdida de la base se puede segregar de la perdida por friccion y efecto del viento tomandovarias lecturas de los valores de la corriente de campo y restando la perdida cuando la corriente decampo es cero.

3.5.7. PRUEBA DE CARGA DE LOS MOTORES CON CABALLOSDE FUERZA FRACCIONARIA.

El funcionamiento con carga de los motores con caballos de fuerza fraccionaria se debe medirpor medio de un dinamometro, de un medidor del par, o de un freno prony.

En los motores de tipo continuo, la maquina debe funcionar con carga especificada hasta queesencialmente se logre la temperatura constante antes de la prueba. En los motores de corto tiempo,la carga especificada se debe llevar por un periodo de tiempo para el cual es establecida antes dehacer la prueba con carga. Comenzar la prueba de carga a dos y medio a tres veces el valor de lacorriente de carga y tomar las lecturas en aproximadamente 25 % al reducir la carga, o en el casode un motor de serie, a la velocidad segura maxima. Para cada carga se deben tomar lecturas delvoltaje de lınea, corriente de la lınea (entrada), la corriente del campo shunt (siempre que estendisponibles los terminales), la velocidad, y el par.

3.5.8. PRUEBA DE CARGA DE LOS MOTORES CON CABALLOSDE FUERZA INTEGRAL.

3.5.8.1. CARGA.

Los pequenos motores con caballos de fuerza fraccionarios se pueden cargar usando un generadorcomo carga, un dinamometro, o un freno prony con o sin un medidor del par.

En los motores grandes con caballos de fuerza fraccionarios, los medios para la medida directadel par de salida son generalmente inasequibles. El metodo del pump-back (vease 3.5.4.4) puedeser utilizado, con la condicion de que dos maquinas del mismo tipo y grado estan disponibles parala prueba. Si no esta disponibles el mismo tipo y grado de la maquina, la prueba de carga puedeser realizada cargando el motor bajo prueba usando un generador continuo calibrado, o se puedehacer funcionar el motor a la velocidad especificada como un generador cortocircuitado con unacorriente de campo muy inferior, conducida por un pequeno motor. Las perdidas bajo condicion decortocircuito son sobre todo perdidas I2R. Solamente los datos con carga muy limitada se puedenobtener por el metodo del cortocircuito.

ADVERTENCIA: Durante las pruebas de cortocircuito, el flujo del entrehierro es muy in-ferior y la posicion de las escobillas puede tener un efecto negativo en la estabilidad de la cargade la maquina; una condicion de fuga de corriente de carga puede ocurrir. El circuito deberıa serprotegido interruptor de accion rapida y de alta capacidad de interrupcion. Si ocurre la inestabili-dad, reajustar la posicion de las escobillas hacia la posicion neutral. La falta de observacion a estasprecauciones puede dar lugar a lesiones al personal y dano al equipo.

3.5.8.2. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO.

En los motores de uso continuo, la maquina debe funcionar con carga especificada hasta queesencialmente se logre la temperatura constante antes de la prueba.

En los motores que usan por periodos cortos de tiempo, se debe aplicar la carga especificadapor el periodo de tiempo para el cual es disenado antes de hacer la prueba de carga.


1. Para los motores sin rango de velocidad por la debilitacion del campo la prueba de cargase debe comenzar a 1 1/2 de la corriente de carga especificada y las lecturas admitidasaproximadamente 25 % de la reduccion de la carga. En el caso de los motores excitadosen serie, la carga se debe disminuir en pasos de progresion del 25 %, hasta que se logre lavelocidad maxima segura.

2. Para los motores previstos con ajuste de velocidad por la debilitacion del campo, la prueba decarga se puede realizar a la velocidad de la base (campo completo) y a la velocidad maximaespecificada (campo debil). Proceder como en (1) excepto en la estabilidad de la velocidaddel motor en operacion de velocidad maxima.

3.5.8.3. LECTURAS.

Las mismas lecturas se deben hacer segun lo indicado en 3.5.4.3 salvo que las medidas del parse pueden omitir en pruebas de carga.

3.6. PRUEBAS DE LA TEMPERATURA.

3.6.1. PROPOSITO.

Las pruebas de temperatura se hacen para determinar el aumento de la temperatura sobre latemperatura ambiente de piezas especificadas de la maquina continua, cuando estan sujetadas a lacarga especificada. Las guıas para los procedimientos de ensayo y el tratamiento de datos son:

3.6.2. INSTRUCCIONES GENERALES.

La maquina bajo prueba se debe ensamblar con todas las piezas, cubiertas, y accesorios queafectaran a la subida de temperatura.

La maquina bajo prueba se debe proteger contra las corrientes del aire que emanan de lasmaquinas adyacentes y de otras fuentes que puedan afectar la temperatura ambiente y la subida detemperatura de la maquina bajo prueba. El espacio suficiente se debe tener para la libre circulaciondel aire. Los pequenos cambios en la ventilacion natural pueden afectar grandemente a la subidade temperatura.

La maquina se debe ajustar correctamente segun la conmutacion y la regulacion antes de quese emprendan las pruebas de calefaccion.

En potencia rectificada, las pruebas de temperatura del motor se deben hacer usando el tipode potencia rectificada para el cual es de uso del motor o en la cual se basa el grado. Si una fuenteconveniente de rectificacion de potencia no esta disponible, una indicacion de la calefaccion delmotor puede ser obtenida usando potencia de la corriente directa de la armadura y manteniendo lacorriente de la armadura en el valor rms anticipado en servicio rectificado. Debe ser observado, sinembargo, que debido a perdidas adicionales del cobre y del hierro, las temperaturas de la maquinaen servicio real del rectificador seran mas altas que los valores de la prueba, determinado en el casode las maquinas encerradas.

3.6.2.1. INSTRUMENTACION.

Los instrumentos de medida de la temperatura deben estar de acuerdo con IEEE Std 119-1974 [8]. Antes de comenzar cualesquier prueba de calefaccion, todos los instrumentos se debencontrolar para reducir al mınimo los errores o efectos de campo perdidos.

3.6.3. METODOS DE MEDIDA DE LA TEMPERATURA.

El metodo mas confiable de medida de la temperatura de las bobinas de la maquina es general-mente observando cambios en la resistencia de las bobinas o de las porciones de eso. Tıpicamente,las medidas de la temperatura superficial de las bobinas son mas frıos que la temperatura promediodel bobinado. Por consiguiente, los lımites de temperatura de los bobinados se consideraran por elmetodo de medida.


3.6.3.1. MEDIDA DE LA TEMPERATURA POR RESISTENCIA DE LA BOBI-NA.

Este metodo consiste en la determinacion de la temperatura por la comparacion de la resistenciade la bobina, o de la parte del enrollamiento, a la temperatura que se determinara con la resistenciaa una temperatura sabida usando la ecuacion dada en 3.4.2.1

3.6.3.1.1. MEDIDA DE TEMPERATURA EN LOS BOBINADOS INDUCTORESINMOVILES.

Para los devanados inductores inmoviles hay poca dificultad en la obtencion de resultadossatisfactorios por metodos directos conforme a 3.4.2. El metodo de la caıda de voltaje dara gene-ralmente los mejores resultados. Se recomienda que los mismos instrumentos esten utilizados paralas medidas calientes y frıas. Esto reducira al mınimo error de la instrumentacion.

Alternativamente, usando un puente doble o equivalente, las medidas de las resistencias frıas ycalientes se pueden determinar en las bobinas estacionarias de baja resistencia antes y despues dela prueba usando las tecnicas descritas en 3.6.3.1.2.

3.6.3.1.2 MEDIDAS DE TEMPERATURA EN LOS BOBINADOS DE LA ARMA-DURA.

Para las medidas de los bobinados del inducido frıas y calientes de la resistencia del bobinadoo de una porcion de esta se debe realizar usando un instrumento adecuado tal como un puentedoble Kelvin o usando el metodo de la caıda de voltaje. Para las medidas frıas de la resistencia, lamaquina debe haber estado en descanso para un suficiente tiempo de modo que el rotor completohaya igualado la temperatura. La temperatura superficial debe ser medida cuando se hace la medidafrıa de la resistencia.

Para el metodo de doble puente, las terminales del puente se deben conectar con dos segmentosdel conmutador situados entre los pernos adyacentes de las escobillas y separados por un mıni-mo entre los pernos. Se debe tener cuidado para reducir la resistencia de contacto a un valorinsignificante inferior. Los segmentos determinados usados deben ser marcados.

Para el metodo de la caıda de voltaje, una corriente de no mas que el 10 % del valor especificadodebe pasar a traves de las escobillas de la maquina. La caıda del potencial se debe medir usandoun milivoltımetro con las terminales conectadas con dos segmentos del conmutador situados entrelos pernos adyacentes de la escobilla y separados por un mınimo de la distancia entre los pernos.Las conexiones a los segmentos deben ser hechas presionando los terminales del voltımetro en lossegmentos del conmutador para penetrar cualquier revestimiento de oxido superficial que puedaestar presente. Los segmentos conectados deben ser marcados.

En las maquinas grandes donde posicionar el rotor es dificultoso, varias posiciones respectoal conmutador deben ser disponibles para el uso en la realizacion de las medidas antes dichas.Esto asegurara de que por lo menos un par de segmentos marcados este situado entre los pernosadyacentes de la escobilla cuando el rotor pare en el final del funcionamiento caliente.

Despues de que se haya determinado la resistencia frıa, la armadura se debe girar por lo menosuna revolucion y volver cerca de su posicion original. La resistencia frıa se debe medir otra vez.Si no se esta de acuerdo con la lectura inicial dentro de la exactitud de la medida, la causa dela discrepancia debe ser encontrada, corregida, y obtener una medida repetible. Para los mejoresresultados, la resistencia frıa y la resistencia caliente se deben medir entre el mismo conjunto desegmentos marcados del conmutador.

Con la reduccion de la exactitud, no es necesario utilizar el metodo antes dicho de la barramarcada siempre que se emplee la repeticion de la resistencia con cualquier posicion del rotor almismo espaciamiento del segmento.

3.6.3.2. MEDIDAS DE LA TEMPERATURA DE LOS COMPONENTES SUPER-FICIALES.

Este metodo consiste en la determinacion de la temperatura de las piezas de la maquina, inclu-yendo pero no limitada a los bobinados, por medio adecuado tal como termometros, termistores,o detectores infrarrojos de temperatura; cualquiera de estos instrumentos que sea aplicados a las


piezas mas calientes facilmente accesibles sin la alteracion de la estructura de la maquina. Laslecturas siguientes de la temperatura, si son tomadas, se deben medir como se describe luego.

3.6.3.2.1 BOBINADO ESTACIONARIO.

En las maquinas con caballos de fuerza integral, los sensores de temperatura, si son usados, sedeben colocar por lo menos en el campo principal y en la bobina de campo conmutado en cadacara de la maquina. Varios sensores se deben colocar en cada bobina. Dependiendo del tamano dela maquina y la accesibilidad, el numero de localizaciones puede ser reducido.

En las maquinas con caballos de fuerza fraccionario, el mismo procedimiento debe ser seguidoexcepto un sensor de temperatura por polo deba ser utilizado. Debe ser situado lejos entre los polosen la tapa de la maquina. Se debe tener cuidado para colocar los sensores para que no sean enfriadospor el aire de ventilacion y para no afectar al flujo de aire substancialmente. Tambien, para estasmaquinas, la temperatura de la tapa del bastidor debe ser medida. Esto es determinadamenteimportante durante las pruebas adquiridas con rectificador de potencia.

3.6.3.2.2. RODAMIENTOS.

1. TIPO DE BOLA O RODILLO. Las lecturas de la temperatura se deben adquirir en estadoinmovil si es posible. Si no, las lecturas de la temperatura deben ser tomadas.

2. TIPO RECUBIERTO Las lecturas de la temperatura se deben realizar tan cerca como seaposible de la superficie del forro del rodamiento.

3. LUBRICANTE Es acostumbrado medir la temperatura de los aceites lubricantes. La lecturase debe tomadas en el deposito. Con los montajes de los lubricantes, las lecturas de entraday salida de la temperatura deben ser tomadas.

3.6.3.3. MEDIDA DE TEMPERATURAS AMBIENTE.

El procedimiento que se seguira en la medicion de la temperatura ambiente se da en IEEEStd 119-1974 [8]. En las maquinas abiertas, la temperatura del aire se debe medir por medio devarios sensores de temperatura colocados en diversos puntos alrededor de la maquina y al mediosobre la base.

Estos dispositivos se deben proteger contra las corrientes de aire anormales y la radiaciontermica. Deben ser situados en la trayectoria del aire de enfriamiento. Cuando la circulacion delaire de enfriamiento es restringida en los alrededores, en la zona de pruebas, la temperatura delrotor sera referido al dispositivo de todas las temperaturas del aire.

Para las maquinas encerradas, por ventilacion separada, el aire de enfriamiento sera medidopor los sensores de temperatura colocados en los conductos de aire de enfriamiento de la maquina.

El valor que se adoptara para la temperatura del aire durante una prueba es el promedio detodas las medidas de la temperatura del aire tomadas en los intervalos iguales del tiempo durantela pasada prueba o, en el caso de prueba limitada, durante el ultimo trimestre de la prueba.

3.6.4. PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA.

La maquina puede ser cargada por uno de los metodos contorneados en 3.5.4.2. La pruebasera hecha con el voltaje y la velocidad especificados. La carga se puede determinar por la medidadirecta de la salida o de la entrada de potencia. Una maquina que tiene mas de un valor de cargasera probada en el grado que se produjo la subida de temperatura mas alta. En caso de que estono pueda ser predeterminado, la maquina debe ser probada por separado en cada grado.

3.6.4.1. MAQUINAS CON VALORES NO CONTINUOS.

La prueba debe ser continuada por el tiempo especificado o hasta que se haya alcanzado tem-peraturas constantes. Salvo que se especifique lo contrario, una prueba a corto plazo comenzara so-lamente cuando las piezas de la maquina estan dentro de 5°C de la temperatura ambiente.


3.6.4.2. MAQUINAS CON VALORES CONTINUOS.

En estas maquinas cuando se requiere un largo rato para lograr temperaturas constantes, lassobrecargas razonables durante el perıodo preliminar de calentamiento es permitido acortar eltiempo de la prueba.

3.6.4.3. EN PRUEBAS CON CARGA CONTINUA.

Las lecturas se deben tomar por lo menos una vez cada 30 minutos hasta que todas las subidas detemperatura no varıen mas el de 2 % para tres lecturas consecutivas cada media hora. En pruebasde carga con lımite de tiempo, las lecturas se deben practicar y tomar a menudo en intervalosconstantes de tiempo.

3.6.4.4. PRECAUCIONES.

Las precauciones se deben tomar para reducir al mınimo el perıodo de detencion y para man-tener la temperatura durante este perıodo, como por ejemplo, manteniendo la corriente de laarmadura. Se recomienda que los medios utilizados para limitar el tiempo requerido para tomar laprimera resistencia o temperatura para un valor no excedan las especificaciones dadas:

Clasificacion Tiempo

50 kW o menos 60 seg50 kW a 200 kW 90 seg

Sobre 200 kW 120 seg

Cuadro 3.9: Valor de Tiempo para tomar la primera temperatura

Las medidas de la temperatura del bobinado de la armadura a la parada del sistema normal sedeben tomar segun lo descrito en 3.6.5.

3.6.5. DETERMINACION DE TEMPERATURA DE LA ARMADU-RA A LA PARADA DEL SISTEMA.

3.6.5.1. MEDIDAS DE LA RESISTENCIA.

Las primeras lecturas de la resistencia caliente de la armadura se deben tomar dentro de losplazos dados en 3.6.4.4. Las lecturas se deben tomar frecuentemente. Las lecturas se deben tomarpor un perıodo no menor a 10 minutos despues de parada normal del sistema. El tiempo sera medidoa partir de instante de la parada normal del sistema.

La subida de la temperatura sera considerada por el valor determinado por la extrapolacion delos datos al instante de la parada normal del sistema. La extrapolacion se puede hacer usando eldiagrama uniformemente escalado de la curva trazada vs el tiempo los valores del logaritmo de lasubida de temperatura segun lo determinado de los datos medidos de la resistencia. Un ejemplode tal diagrama se muestra en la Fig. 3.2. Se dibuja una lınea recta a traves de los puntos deprueba sin hacer caso de los puntos anteriores. Una segunda lınea recta se dibuja a traves de undiagrama de la diferencia entre los puntos de prueba anteriores y la primera lınea recta. La subidade temperatura inicial del bobinado o de la pieza del bobinado medida se deriva del antilogarıtmode la suma de las intersecciones de las dos lıneas rectas con el eje Y.


Figura 3.2: Diagrama de la armadura Tiempo vs Temperatura[1]

3.6.5.2. MEDIDAS SUPERFICIALES.

3.6.5.2.1 BOBINADO (ROTACION).

Si las medidas de la temperatura superficial de los bobinados se toman, inmediatamente con lossensores de temperatura a la parada normal del sistema debe ser colocado como sigue: en la basede la armadura en la tapa dentada, en los conductores en el final de las bobinas, donde no estanvendados o cubiertos, y en las vendas. Estos sensores se deben dividir igualmente entre el extremodel conmutador y el extremo del mecanismo impulsor de la maquina siempre que sea posible.

3.6.5.2.2 CONMUTADOR.

Inmediatamente en parada normal, los termometros u otros sensores de temperatura, o am-bos, se deben colocar en la superficie del conmutador. En las maquinas con los conmutadores deintercambio o los conmutadores multiples, cada seccion del conmutador se debe tratar como unconmutador separado.

3.6.5.2.3 DETERMINACION DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL CALIEN-TE.

La temperatura superficial caliente sera considerada para el valor de las lecturas de la tem-peratura extrapoladas al instante en parada normal del sistema de la manera descrita en 3.6.5.1.Si las temperaturas segun lo leıdo indican una subida de temperatura despues de las primeraslecturas seguidas por valores decrecientes, la temperatura maxima leıda debe ser considerada a latemperatura en la parada normal del sistema.

3.6.6. SUBIDA DE TEMPERATURA.

En las maquinas se deben hacer pruebas de calentamiento bajo condiciones estandar previstapor 3.4.1. Cuando la maquina es ventilada por aire circundante inmediato, la subida de temperaturaes la temperatura observada de la maquina menos temperatura del aire ambiente. Cuando lamaquina es ventilada por el aire obtenido de una fuente alejada, la subida de temperatura esla temperatura observada de la maquina menos temperatura del aire del medio de entrada. Latemperatura observada de la maquina sera la lectura maxima obtenida a la hora de parada normaldel sistema.


3.7. PRUEBAS MISCELANEAS.

3.7.1. PRUEBA DEL RUIDO.

Con respecto al procedimiento de ensayo recomendado para la medida del ruido aerotransporta-do que proviene de girar la maquina electrica ver IEEE Std 85-1973 [6]. En potencia rectificada,caracterısticas perceptiblemente diversas del ruido expuesto por los motores de corriente continua.Por esa razon, si el ruido se considera importante, la medida se debe hacer considerando de loscriterios siguientes.

1. La amplitud del ruido y las frecuencias producidas seran determinadas por las caracterısticasrectificadas de la fuente de energıa, incluyendo esos asociados a la magnitud de ondulacionde la corriente del circuito de la armadura. Este ruido es ademas asociado con el ruido de laoperacion en corriente continua.

2. El nivel maximo de ruido que resulta de la potencia rectificada ocurrira generalmente cuandola corriente de ondulacion de la C.A. del circuito de la armadura es maxima y cuando losdevanados inductores principales son excitados.

3. Los aspectos discutibles del ruido puede ser mas dependiente en magnitudes de frecuencias.

4. El equilibrio de la fase de la fuente de alimentacion afecta al ruido perceptiblemente. Ladimension de una variable de la onda de corriente debe ser observada y cualquier desequilibriodebe ser eliminado.

3.7.2. PRUEBA DE INTERFERENCIA ELECTROMAGNETICA.

(Esta prueba no es requerida normalmente para los motores industriales.)Ver ANSI C63.4-1981 [1]. Los metodos descritos en este estandar deben ser utilizados.

3.7.3. FORMA DE ONDA DEL VOLTAJE.

Esta prueba es para determinar la variacion del voltaje en los terminales del potencial continuopuro generado en una maquina de C.C. pero excluyendo todos los voltajes de alta frecuenciagenerados por el chispeo de las escobillas (visible e invisible). El equipo de medida debe tenercaracterıstica de respuesta de frecuencia que este dentro de 3dB a una frecuencia igual a tres vecesla frecuencia del segmento del conmutador. El voltaje de ondulacion expresado como porcentajees igual a 100 veces la variacion de pico a pico maxima del voltaje dividio por dos veces el voltajepromedio de la prueba. Esta prueba se debe tomar a la velocidad y voltaje especificado, voltaje, ysin carga.

Si se especifica, esta prueba se puede tambien tomar con cargas especıficas, pero la disposicionsera adoptada de asegurarse de que no se contribuye ningun contenido armonico por el disposi-tivo de carga. La variacion de pico a pico del voltaje se puede medir usando un osciloscopio, unoscilografo conveniente o un voltımetro electronico de lectura pico.

3.7.3.1. METODO DEL OSCILOSCOPIO O DEL OSCILOGRAFO.

Las lecturas de las variaciones de pico a pico maximas del voltaje se pueden medir con elosciloscopio o el oscilografo conectado a traves de las terminales de la maquina a traves de unfiltro pasa bajo conveniente. El filtro debe tener una frecuencia de corte no menos que 125 % dela frecuencia del segmento del conmutador. Se sugiere una frecuencia de corte uniforme de 16000 Hz. Este filtro debe tener atenuacion trascendente hasta el 80 % de la frecuencia de corte. Unafotografıa de la forma de onda del voltaje se puede tomar para facilitar la lectura exacta. Un voltajecontinuo de una fuente convenientemente calibrada se puede utilizar para calibrar el instrumento.

3.7.3.2. METODO DEL VOLTIMETRO ELECTRONICO PARA LA LECTURADEL PICO.

Las lecturas del voltaje pico se pueden tomar con el voltımetro de lectura pico en serie con uncondensador conveniente (por lo menos 4.0 uf) conectado a traves de las terminales de la maquina.


Las lecturas se deben tomar con el voltımetro sucesivamente conectado para cada uno de las dospolaridades. El mas alto de las dos lecturas sera utilizado.

PRECAUCION: Cualquier resonancia en la medicion del circuito debe ser evitada.

3.7.4. MEDIDA A LA RESPUESTA DE LA EXCITACION.

La relacion de transformacion principal de la respuesta del excitador, respuesta nominal delexcitador esta definida en ANSI/IEEE Std 100-1984 [4]. No es aplicable a los excitadoreselectronicos o a los excitadores que tienen campos en serie o similares.

La prueba para determinar la relacion de transformacion principal de la respuesta del excitadorse debe tomar a la velocidad especificada y sin carga en el excitador. Un dispositivo de registropermanente que tenga una respuesta de frecuencia de diez o mas veces que del excitador debenser utilizadas. Si no hay medios de sincronizacion interna en el dispositivo de registro, e debeconectar un elemento con el oscilador conveniente o el otro dispositivo que mide el tiempo dela frecuencia para una onda sincronizada en el oscilograma. El otro canal de grabacion se debeconectar a traves de las terminales de la armadura del excitador. El excitador deberıa ser ajustadoal voltaje nominal del excitador segun lo definido en ANSI/IEEE Std 100-1984 [4], usar unresistor ajustable conectado en serie con el reostato cortocircuitado de la excitacion de campo.Despues, el reostato del campo excitado se debe ajustar para dar el voltaje nominal de campo parala carga nominal del generador. La grabacion del voltaje de la excitacion de la armadura debe seriniciada despues de que el reostato de campo se cortocircuito rapidamente. El expediente se debetomar por lo menos en el primer segundo de la acumulacion del voltaje. Los resultados a travesdel primer medio segundo de la corriente momentanea se deben trazar segun las indicaciones dela Fig. 3.3. La lınea EC es dibujada de modo que el area EBC sea igual al area por debajo de lacurva EBD de la acumulacion del voltaje del excitador. La relacion de transformacion principalde la respuesta del excitador es:

Rela. de transf. nom. de la respuesta del excitador =2BC

AB(3.15)

Figura 3.3: Respuesta Nominal de la excitacion[1]

3.7.5. MEDIDA DE LA INDUCTANCIA DEL BOBINADO.

3.7.5.1. PRUEBA DE LA INDUCTANCIA DEL CIRCUITO DE LA ARMADURADE LAS MAQUINAS SHUNT Y DE BOBINADO COMPUESTO.

3.7.5.1.1 INDUCTANCIA NO SATURADA.

Esta prueba debe ser tomada y aplicada a motores monofasicos de 50Hz o 60Hz de corrientealterna en las terminales del circuito de la armadura de la maquina, incluyendo todos los devanadosinductores en serie, eventualmente. El bobinado del campo shunt se debe cortocircuitar para evitar


el desarrollo de altas tensiones dentro del bobinado. La inductancia, determinada, es generalmenterepresentativa de la inductancia a otras frecuencias y con los componentes de la corriente continuay alterna presentes.

ADVERTENCIA: Si el circuito del campo shunt esta abierto, pueden ocurrir altas tensionesdentro del bobinado de campo shunt y en los terminales que puede causar dano a la maquina ylesiones al personales.

La armadura se debe bloquear para prevenir el movimiento. Las escobillas de carbon normalespueden ser utilizadas si la corriente alterna se limita aproximadamente al 20 % del valor de corrientede la maquina para evitar sobrecalentar las escobillas o el conmutador durante las pruebas. Lasescobillas deben ser ajustadas y revisadas antes de que se comience la prueba.

Con la corriente alterna ajustada sucesivamente en tres pasos de progresion aproximadamenteequidistantes, el valor mas grande no debe exceder el 20 % del valor de corriente de la maquina,las medidas del voltaje se debe tomar a traves del circuito completo de la armadura y a travesde los componentes de este. El angulo de fase entre varios valores de voltajes y corrientes se debeobservar usando un medio adecuado tal como un osciloscopio.

Alternativamente, las medidas usando un vatımetro se pueden utilizar en la determinacion delcomponente reactivo de la impedancia y de la inductancia asociada. La inductancia del circuitocompleto de la armadura y de varios componentes, de los datos promedio de la prueba es:

L =V · sinθI · 2π · f

(3.16)

donde:L.−Inductancia (henrios)V.−Voltaje (voltios)I.−Corriente (A)θ.−Angulo de fase entre el voltaje y la corrientef.−Frecuencia (Hertz)

3.7.5.1.2 INDUCTANCIA SATURADA.

Esta prueba es igual que la prueba no saturada salvo que el campo shunt es excitado de unafuente de alimentacion continua como se describe en 3.3.5.1 a valor de corriente del campo shuntespecificado o en la ausencia del valor de la corriente, a la corriente correspondiente completa decampo, a plena carga de la maquina.

3.7.5.2. PRUEBA DE LA INDUCTANCIA DEL CIRCUITO DE LA ARMADU-RA DE MAQUINAS DE EXCITACION EN SERIE (INCLUYENDO ELCAMPO EN SERIE).

La inductancia del circuito de la armadura de maquinas con excitacion en serie varıa extensa-mente con la frecuencia y con la magnitud de las componentes de la C.C. y de C.A. de la corriente.Por consiguiente, los valores de la inductancia determinados de las pruebas descritas anteriormenteson valores para analisis y para los propositos del control de fabricacion pero no son una medidade inductancia de la maquina con carga especificada y con excepcion de la frecuencia de la prueba.Las medidas utiles de la inductancia saturada de la armadura se pueden tomar excepto el bobinadode campo serie, en su lugar, es excitado con la corriente especificada usando una fuente de alimen-tacion continua segun lo descrito en 3.3.5.1. La inductancia saturada, entonces es determinada, sinincluir la inductancia contribuida por el campo serie que sera determinado analıticamente.

3.7.5.3. PRUEBA DE LA INDUCTANCIA DEL CAMPO SHUNT.

En los procedimientos de la prueba y del calculo detallados luego, la inductancia del camposhunt es determinada del ındice de acumulacion de la corriente del campo shunt sobre la aplicacionprecipitada del voltaje a las terminales del campo shunt con la maquina funcionando a la velocidadespecificada de campo y con la armadura en circuito abierto. Tambien, se llama inductancia eficazy se calcula del ındice de acumulacion de flujo del eje directo segun lo indicado por el voltajegenerado de la armadura medido en las escobillas. Se evaluan ambos valores de la inductancia


como el producto de la resistencia del campo shunt y el tiempo para alcanzar el 63.2 % del ultimovalor de la variable.

Lt = Rt · Tif (3.17)

Lfeff= Rt · Tva (3.18)

donde:Lt.−Inductancia del campo shunt (henrios)Lfeef .−Inductancia efectiva del campo shunt (henrios)Rt.−Resistencia D.C. del campo shunt (ohmios)Tif .- Tiempo para alcanzar el cambio al 63.2 % de la corriente de campo (segundos)Tva .- Tiempo para alcanzar el cambio al 63.2 % del voltaje de armadura (segundos)

3.7.5.3.1 INDUCTANCIA NO SATURADA.

Con la maquina funcionando a la velocidad especificada de campo, el campo shunt debe serexcitado de una fuente del voltaje que tenga una regulacion para la excitacion de campo especificadaen la maquina bajo prueba de menos del 2 %. Completar un ciclo del voltaje de excitacion del camposhunt dos veces entre el valor brindado del voltaje de armadura especificado y despues reducir elvoltaje de la armadura al aproximadamente 50 % de valor especificado. Despues de observar elvoltaje del campo shunt, reducirlo a cero y abrir el circuito de campo. Ajustar el voltaje delexcitador al valor preestablecido. Observar y registrar el voltaje y la corriente del campo shunt yel voltaje de la armadura y la velocidad sobre el circuito cerrado del campo shunt.

3.7.5.3.2 SATURACION DE LA INDUCTANCIA.

Establecer el trazado de circuito de la excitacion del campo shunt mostrado en la Fig. 3.4para permitir un cambio precipitado en el voltaje de la excitacion entre los valores que rindenaproximadamente 90 % y 110 % del voltaje especificado de la armadura.

Con el interruptor SW1 cerrado, ajustar el voltaje de la fuente del campo shunt, Vf , paraproducir una corriente de campo que rinda 110 % del voltaje especificado de armadura. Con elinterruptor SW1 abierto, completa un ciclo con referencia a, dos veces entre los valores que rendıanel 90 % y 110 % del voltaje especificado de la armadura, acabando en el valor del 90 %. Observar yregistrar el voltaje y la corriente del campo shunt, el voltaje de la armadura y la velocidad sobreel cierre del interruptor, SW1.

Figura 3.4: Prueba circuital para la medida de la inductancia del campo shunt[1]

3.7.6. CORRIENTE DEL EJE.

La corriente del eje puede causar problemas de los rodamientos en motores o en equipos co-nectados. Los rodamientos o el eje, o ambos, pueden ser danadas por la corriente del eje, tendranun aspecto frio o manchado. El aceite lubricante o la grasa reducira muy bien la contaminacionde la partıcula metalica y el color cambiara. En potencia rectificada, los motores se pueden estarsujetos a la corriente del eje dependiendo de las caracterısticas y de puesta a tierra de la fuente dealimentacion implicada y al diseno electromagnetico y mecanico del motor.


3.7.6.1. CAUSAS DE LA CORRIENTE DE EJE.

La corriente de eje es producida por tres diversas causas:

1. La corriente de circulacion puede ser el resultado de una fuerza electromotriz generada en eleje. Este voltaje es generado por cualquier distribucion asimetrica del flujo magnetico entrelos polos en los yugos inmoviles o giratorios que dan lugar al flujo neto que encierra al ejey esta alternando su polaridad. Este flujo alterno genera una fuerza electromotriz de C.A.entre los extremos del eje. Si esta fuerza electromotriz es suficiente para analizar la fuerzadielectrica de la pelıcula del aceite, la corriente del eje fluira si un circuito electrico externose proporciona entre los rodamientos.

2. La corriente localizada puede dar lugar al flujo magnetico que circula a traves del eje yde los rodamientos. Eventualmente cualquier corriente neta que encierre el eje, tal como elresultado de las conexiones del bobinado del estator, una fuerza magnetomotriz se desarrollaentre los extremos del eje. El flujo magnetico resultante pasa a traves de los rodamientos y dela estructura soportante externa de la maquina. La rotacion del eje genera un voltaje de C.C.homopolar alrededor del bucle del interfaz del rodamiento del eje del cojinete que, es suficientepara analizar la fuerza dielectrica del aceite, que resulta perjudicial la corriente localizada enel rodamiento. Debido a la saturacion magnetica del eje o del circuito magnetico asociado yporque la velocidad del desenfrenada es limitada para la buena operacion del rodamiento, elvoltaje directo puede exceder muy raramente una pequena fraccion de un voltio.

3. En potencia rectificada, la corriente del rodamiento puede resultar del acople capacitivo entreel bobinado del inducido y su estructura particularmente con los motores de cojinete liso. Lacomponente alterna del voltaje entre los bobinados y la tierra da lugar a una corriente desalida que pase a traves de los rodamientos paralelamente a la tierra. El aislante de un solorodamiento, o un zocalo del rodamiento, como se ve comunmente en un extremo de maquinasgrandes, no previenen el flujo posible de corriente capacitiva en otros rodamientos sin aislar.La corriente perjudicial fluye si el voltaje maximo del eje excede la fuerza de ruptura dela pelıcula del aceite en el rodamiento. Solamente un desvıo eficaz del camino a traves delrodamiento puede prevenir dano. Manteniendo un correcto ajuste de las escobillas del ejea tierra, montados en la superficie del eje de rotacion proporcionara al camino de desvıonecesario y prevendra dano del rodamiento.

3.7.6.2. PRUEBAS PARA LA CORRIENTE DEL EJE.

3.7.6.2.1 CIRCULACION DE LA CORRIENTE DEBIDO A LA FUERZA ELEC-TROMOTRIZ DEL EJE.

Esta prueba se debe tomar en la maquina a valor de voltaje sin carga, especificado, y en baja ymaxima velocidad. El circuito electrico externo formado por la estructura portante del rodamiento,los rodamientos, y el eje, deberıan estar en circuito abierto.

1.- En cada una de las condiciones antes dichas, medir la fuerza electromotriz generada entrelos extremos del eje con un milivoltımetro de C.A. Un instrumento de escala completa de 100milivoltios es generalmente adecuado. El tipo electronico o instrumento termico es satisfactoriopara esta prueba.

PRECAUCION: Los puntos de prueba que entran en contacto con las escobillas deben ase-gurar el buen contacto metal sobre metal y se deben obtener resultados repetidos.

2.- En cada una de las condiciones antes dichas, medir la corriente con un amperımetro de 60A o mas de corriente alterna con cada terminal de 3 m (10 pies) de longitud de alambre #4 o masgrande conectado entre los extremos del eje.

PRECAUCION: Los puntos de contacto de prueba con el eje deben tener una baja resistencia.La magnitud de la corriente sera frecuentemente un rango bajo de la escala del instrumento. Lalectura de escala debe ser registrada. La magnitud real deber ser determinada por la calibracionapropiada. Un instrumento de lectura inferior tendra una impedancia demasiado alta para darbuenos resultados.


3.7.6.2.2 CORRIENTE LOCAL DEBIDO A LA FUERZA MAGNETOMOTRIZ DELEJE.

La prueba se debe hacer en la maquina con carga especificada, el voltaje especificado, y lavelocidad maxima especificada. El circuito magnetico formado por la estructura portante del roda-miento, los rodamientos, y el eje debe simular la aplicacion real estrechamente como practico. Medirel voltaje residual bajo condiciones antes dichas con un milivoltımetro continuo. Un instrumento deescala completa de 100 milivoltio es generalmente adecuado. Los terminales del instrumento debenentrar en contacto ajustado con la superficie del eje con puntos de prueba de baja resistencia encada cara del soporte del cojinete. Esta prueba se debe relanzar para cada rodamiento.

3.7.6.2.3 CORRIENTE EN EL RODAMIENTO DEBIDO AL BOBINADO CONEC-TADO A TIERRA.

En potencia rectificada, los potenciales posibles del eje pueden ser detectados midiendo elpotencial de C.A. del eje conectado a tierra con un osciloscopio o un voltımetro de C.A. electronicocon la maquina accionada bajo condiciones de funcionamiento normales y las escobillas levantadasdel eje y conectadas a tierra. Un nivel de voltaje menor que 50 V pico a pico se puede considerarnormal. Si la lectura muestra un nivel de voltaje mas alto, la eficiencia de las escobillas puestas atierra se reduce grandemente y el peligro al personal aumenta. Por consiguiente, la integridad dela fuente de alimentacion debe ser investigada. Con las escobillas del eje puestas a tierra y bajadasy con mantenimiento apropiado, el voltaje pico a pico debe disminuir menor a 5V bajo condicionesde funcionamiento normales.

PRECAUCION: Las observaciones antes dichas se deben hacer rapidamente para evitardanos al eje y al lubricante de los rodamientos.

3.7.7. MEDIDA DEL MOMENTO DE INERCIA.

Dos metodos son descritos mas abajo para determinar el momento de inercia de maquinascontinuas. El primer metodo se adapta a la prueba de ensamblado de maquinas particularmentemaquinas grandes. El segundo metodo implica solamente la prueba de la armadura.

3.7.7.1. METODO DE PRUEBA RETARDADA.

3.7.7.1.1 PERDIDAS POR FRICCION Y EFECTO DEL VIENTO.

Determina las perdidas por friccion y efecto del viento de la maquina, incluyendo la friccionde las escobillas, usando los metodos de medicion descritos en 3.5.6. Probar a varias velocidades ytrazar la suma de estas perdidas en funcion de velocidad segun las indicaciones de la Fig. 3.5(a).


Figura 3.5: Pasos en la derivacion del momento de inercia por el metodo de retraso[1]

3.7.7.1.2 MAQUINA DESACOPLADA.

Con la maquina desacoplada, aumenta la velocidad al valor maximo especificado y quitar lapotencia de la armadura y de la excitacion de campo. Medir la velocidad en funcion del tiemposegun las indicaciones de la Fig. 3.5 (b) y, desde la inclinacion de la curva, derive el ındice decambio de la velocidad en funcion de la velocidad.

7.7.1.3 MOMENTO DE INERCIA.

Derivar el momento de inercia de las observaciones a varias velocidades usando la ecuacionsiguiente:

J =P · 106

c · n · dndt(3.19)

donde:J.−Momento de inerciaP.−perdidas por friccion (kW a velocidad n)n.−Velocidad rotacional (r/min)dn/dt.−Valor de desaceleracion, (r/min)/s a velocidad nc.−Valor de la constante por unidad usada

J c

K ·m2 SI de unidades 10.97lb · pie2(mumericamente igual a [lb · pie2] 0.4621

slug · pie2 14.88

Cuadro 3.10: Valor de la constante c segun el sistema de medida utilizado


3.7.7.2. PRUEBA DE OSCILACION ANGULAR.

3.7.7.2.1 SUSPENSION DE LA ARMADURA

Mantener suspendido la armadura con el eje orientado verticalmente usando dos alambresparalelos segun lo indicado en la Fig. 3.6.

Figura 3.6: Prueba de la Oscilacion Angular wk2[1]

Los alambres se deben asociar diametralmente, equidistantes de la lınea central del eje. Lalongitud de la relacion de transformacion de la separacion (l/d) debe ser aproximadamente diez.Desplazar (girar) la armadura una pequena cantidad de la posicion de equilibrio, y despues realizarla medida de la frecuencia y de la oscilacion angular. El momento de inercia es determinada porla ecuacion:

J =c ·m · d2

l · f2(3.20)

donde:J.−Momento de inerciam.−Peso de la armadural.−Longitud del cabled.−Separacion de los cablesf.−Frecuencia de oscilacion (Hz)c.−Valor de la constante por unidad usada

j m l, d c

Kg ·m2 kg m 6,2× 10−2

lb · pie2mumericamente igual awk2 lb pies 2,04× 10−1

slug · pie2 lb pies 6,33× 10−3

Cuadro 3.11: Valor de la constante c segun el sistema de unidades usado


CONCLUSIONES:

Esta guıa contiene instrucciones para la realizacion de informes y pruebas de aplicacion mas

generales y aceptables para maquinas rotativas de induccion. Muchas de las pruebas descritas

se pueden aplicar tanto a motores y generadores, segun sea necesario. Dado que los sistemas

polifasicos de potencia son, casi universalmente, sistemas trifasicos, las ecuaciones de esta guıa han

sido descritas especıficamente para las tres fases. Cuando la prueba se realiza con excepcion de

energıa trifasica, las ecuaciones se deben modificar adecuadamente para ser aplicadas a las nuevas

condiciones.

La calidad de energıa de la red, ademas la instrumentacion son aspectos fundamentales en la

realizacion de ensayos en las maquinas rotativas. La importancia de la medicion de las resistencias,

tanto del estator como las del rotor, son de vital importancia para obtener el circuito equivalente

de la maquina bajo prueba para la cual existen varios metodos mencionados en este documento.

La potencia mecanica de una maquina rotativa se puede obtener usando un dinamofreno con

la cual se aplica una fuerza de torsion al rotor de la maquina.

Para las mediciones de la velocidad se pueden utilizar tacometros digitales o contadores analogi-

cos con los cuales podemos medir la variacion de la velocidad a diferentes cargas y poder realizar

el calculo del deslizamiento.

Las perdidas en una maquina son I2R para el rotor como para el estator y constituyen las

perdidas en sus respectivos devanados denominados perdidas en el cobre. Las perdidas en el hierro

y perdidas por friccion y efectos del viento son las denominadas de dispersion y se presentan en

la carcasa de la maquina como calor y se determinan con la maquina funcionando sin carga a

partir del 125 % del voltaje nominal. Ademas de las perdidas anteriormente mencionadas existen

las perdidas en la carga y se obtienen midiendo las perdidas totales y restandolas de las perdidas

en el rotor, estator, hierro y por efectos del viento y friccion. Este tipo de medidas se lo puede

realizar por dos metodos (medida indirecta y medida directa).

Las perdidas tambien son tomadas en los soportes de las escobillas en las maquinas de rotor

bobinado y es igual a la suma de todas las caıdas de tension por la corriente del rotor medidas en

todas las escobillas de la misma fase.

Las pruebas de la eficiencia de la maquina se pueden obtener por varios metodos:

Metodo A: A la entrada y salida

Metodo B: A la entrada y salida, con la separacion de las perdidas y la medida indirecta de las

perdidas por perdida en la carga.

Metodo C: Maquinas duplicados, con la separacion de las perdidas y la medida indirecta de las

perdidas por perdida en la carga.

Metodo D: Medida de la energıa electrica, bajo carga con la separacion de las perdidas y la

medida directa de las perdidas por perdida en la carga.

Metodo E1: Medida de la energıa electrica bajo carga con la separacion de perdidas y el valor

presunto de las perdidas por perdida en la carga.

Metodo F: Circuito equivalente, con la medida directa de las perdidas por perdida en la carga.

Metodo F1: Circuito equivalente con el presunto valor de las perdidas por perdida en la carga.

Metodo C/F: Circuito equivalente ajustado al metodo C en un punto de carga con la medida

indirecta de las perdidas por perdida en la carga.

Metodo E/F: Circuito equivalente ajustado al metodo E en un punto de carga con la medida

directa de las perdidas por perdida en la carga.

Metodo E1/F1: Circuito equivalente ajustado al metodo E en un punto de carga con el presunto

valor de las perdidas por perdida en la carga.


Existen otras pruebas como la medicion del voltaje en el rotor de la maquina en el caso de

motores de rotor devanado y la de rotor bloqueado que se realiza para verificar la calidad del

funcionamiento de la maquina. El par en las maquinas rotativas con rotor bloqueado se toma como

el esfuerzo maximo desarrollado por la maquina bloqueada en las posiciones angulares del rotor.

A lo largo del documento se dan instrucciones para realizar pruebas para determinar las carac-

terısticas de funcionamiento de las maquinas sıncronas de baja potencia, condensadores sıncronos,

y variadores de frecuencia sıncronos. No se pretende con esta guıa cubrir todas las pruebas posibles,

o pruebas de caracter de investigacion, sino solamente esos metodos mas generales que se puedan

utilizar para obtener datos de funcionamiento. Esta guıa no debe interpretarse como una exigencia

de la realizacion de cualquier prueba especıfica en un determinado acuerdo o lo que implica una

garantıa para cumplir con los ındices de rendimiento especıficos o condiciones de funcionamiento.

Las pruebas de aislamiento en las maquinas sıncronas se lo realiza para comprobar la presencia

de humedad en el aislamiento, el ındice de polaridad y los efectos de temperatura. Durante esta

prueba de los devanados inductores de las maquinas grandes, las escobillas deben ser levantadas y

aisladas electricamente de los anillos de los colectores de modo que no se induzca en el devanado

inductor. Existen varios metodos para realizar estas pruebas en las maquinas sıncronas en las cuales

podemos destacar las siguientes:

Metodo de la prueba de voltaje alterno a frecuencia especificada, el metodo del voltaje directo

en las bobinas el estator, y el metodo de baja frecuencia en las bobinas del estator.

Al igual que en las maquinas de induccion la medida de la resistencia en las maquinas sıncronas

se realiza con la correccion a la temperatura especifica de prueba. La resistencia de campo se mide

comunmente en estado estacionario de la maquina debido a que la temperatura y la resistencia de

la maquina bajo prueba se pueden determinar exactamente porque no existen variaciones grandes

de la temperatura en estado estacionario. Existen otros metodos para determinar la resistencia

de campo como la prueba de funcionamiento a la temperatura de prueba, esta se realiza bajo

condiciones bajo carga durante un largo periodo para alcanzar la temperatura deseada con lo cual

se obtiene un mejor resultado, otro de los metodos usados es el de la caıda de tension en las

escobillas es utilizado cuando la corriente de campo es muy pequena.

La prueba de cortocircuito de campo giratorio se realiza para verificar que bobinas se encuentran

cortocircuitadas, el numero incorrecto de vueltas o el tamano incorrecto del conductor. Esto se lo

puede realizar por varios metodos utilizando corriente continua o alterna y para motores con rotores

cilındricos se usa el metodo de comparacion de resistencia por corriente continua, excitacion de la

bobina y deteccion de la forma de onda.

Las irregularidades en el circuito magnetico crear una pequena cantidad de flujo ligado al

eje, resultando que una fuerza electromotriz se genere entre los extremos del eje. Esta fuerza

electromotriz puede crear una corriente que atraviesa el eje, los cojinetes, los soportes de los

cojinetes, y al otro extremo del eje con la carcasa de la maquina, por esto existen varios metodos

para verificar la presencia de corriente sobre el eje.

La prueba de secuencia de fases es muy comun en estos motores debido a que nos permiten

verificar la correcta conexion de la lınea con los terminales de la armadura para obtener una

correcta puesta de fase de un generador o la correcta direccion de rotacion de la maquina.

El factor de influencia telefonica (TIF) para la maquina sıncrona solamente se mide normal-

mente cuando su excitacion rectificada ha sido substituida por una fuente de ondulacion libre y

los transformadores de energıa se han quitado de la lınea. Se obtiene como el cociente de un valor

fundamental cargado rms y los armonicos de una onda de voltaje, y el valor de la raız cuadrada

de la onda.


Tambien se realizan pruebas de velocidad excesiva solamente cuando estan especificadas. Se

especifican generalmente para los generadores sıncronos conectados con turbinas u otro equipo

mecanico que puede estar sujeto a velocidad excesiva por perdida de carga u otra causa, Al hacer

la prueba, la maquina debe estar funcionando a la velocidad determinada por un largo periodo

para que las lecturas de vibracion sean revisadas y estabilizadas, con esta prueba se verifica las con-

diciones de funcionamiento tales como la vibracion, el alcance del eje el rotor y el comportamiento

del aceite en los cojinetes.

Para la medicion de las perdidas es conveniente obtener los datos para las curvas de saturacion

de circuito abierto y cortocircuito para la determinacion de las perdidas. Al igual que las maquinas

de induccion estas pruebas se realizan con la analizando el tipo de instrumentos que se van a

utilizar, la correccion de la temperatura etc.

Cuando no es factible poner la maquina a su velocidad por medios mecanicos, es necesario

arrancar electricamente. De vez en cuando, el generador (o el motor) es conveniente arrancar a

partir de una fuente de energıa a voltaje y frecuencia determinada. Esta prueba se realiza para

determinar las curvas de saturacion en circuito abierto, cortocircuito, con factor de potencia cero.

Los instrumentos de transformacion de voltaje y de corriente usados se deben ser aislados para

voltajes elevados aplicados en la prueba. La longitud y el tamano de los terminales secundarios y de

los valores de las cargas secundarias se deben indicar claramente para los propositos de calibracion.

Para la excitacion de la maquina debe ser realizada por una fuente separada porque esta elimina

la necesidad de corregir los resultados para la perdida del excitador y el problema de mantener la

excitacion constante durante la desaceleracion. Para las pruebas de desaceleracion se calculan las

perdidas en puntos donde la velocidad es menor a la especificada tan cerca de la normal como sea

posible para cada condicion de excitacion, esto se realiza por varios metodos: velocidad-tiempo,

generador de C.C, contador electronico.

No hay pruebas especıficas para determinar directamente la reactancia de la salida de la ar-

madura, la cual esta compuesta de varios elementos tales como: ranura de salida, terminal de

conexion de salida, potencia de salida del entrehierro. La potencia de salida del entrehierro son a

veces determinados por los disenadores de la maquina.

Las pruebas de temperatura en las maquinas sıncronas se realizan determinar la subida de

temperatura de ciertas piezas de la maquina sobre una cierta temperatura de referencia al funcionar

bajo condicion de carga especificada. Estas pruebas se pueden realizar con el funcionamiento de la

maquina a una o muchas condiciones de carga como: carga convencional que consiste en llevar a

la maquina a una temperatura constante en condiciones especificas de corriente, voltaje, potencia

y frecuencia de armadura; regeneracion sıncrona, cuando una maquina sıncrona similar a la que

es probada esta disponible, se considera un ahorro de energıa con este metodo de carga. Tambien

permite la prueba a plena carga con los valores especıficos de las maquinas cercanos o superior

a la capacidad disponible de la fuente de alimentacion; factor de potencia cero, consiste en hacer

funcionar la maquina como un condensador sıncrono.

En las pruebas para determinar el par los metodos especıficos de la prueba se proporcionan

para el par con rotor bloqueado. Los valores de todas las cantidades sıncronas se pueden obtener

de las pruebas de la curva velocidad-par; sin embargo, otros metodos de ensayo son requeridos para

determinar las frecuencias de las componentes aleatorias del par presentes a cada velocidad.

En muchos casos es impractico realizar pruebas del par con el voltaje clasificado. Por lo tanto,

en este texto se preven procedimientos de pruebas con el voltaje reducido. Los resultados entonces

se ajustan al voltaje especificado en caso de necesidad.

La prueba del par vs la corriente a rotor bloqueado se realiza para determinar y dibujar la


corriente de la armadura del motor durante el arranque, con el par desarrollado a rotor bloqueado,

y la corriente de campo inducida resultante. En esta prueba, los circuitos de amortiguacion y del

estator se calientan muy rapido y la prueba se debe hacer lo mas rapidamente posible.

Estas pruebas se pueden realizar mediante varios metodos como es el caso del metodo de la viga

que consiste utilizar una palanca para crear una friccion en el rotor de la maquina; otro metodo

es por la entrada electrica, el rotor puede ser bloqueado en contra vuelta y el par calculado desde

las medidas electricas.

Las pruebas del par-velocidad se realizan para determinar datos suficientes para trazar la curva

par-velocidad.

Es importante que la frecuencia de la fuente de alimentacion este mantenida constante a traves

de la prueba en el valor clasificado del motor.

Para este tipo de pruebas existen varios metodos tales como: medida a la salida que consiste

en acoplar la maquina sıncrona a un generador de C.C, para controlar la velocidad del motor

para cada punto de prueba que se controla con el generador; el metodo de aceleracion consiste en

arrancar el motor sıncrono como una maquina de induccion sin carga para este metodo se debe

tener en cuenta una buena medida de la velocidad y de la aceleracion. El motor debe arrancar con

un voltaje mınimo, si el tiempo de aceleracion es demasiado corto en el voltaje mınimo de arranque,

una tension inferior se debe utilizar durante la prueba y la friccion de arranque debe ser superada

dando vuelta al rotor por medio mecanico o aplicando un voltaje mas alto momentaneamente; el

metodo de la entrada el par se determina restando las perdidas de la maquina de la potencia de

entrada este metodo es aproximado debido a que las perdidas en el estator no son determinadas

para condiciones de funcionamiento reales; el metodo de la medida directa se lo hace a la maquina

bajo carga a varias velocidades, con un dinamofreno o un freno prony.

Estos procedimientos de ensayo incluyen recomendaciones para llevar y realizar pruebas gene-

ralmente aceptables para determinar las caracterısticas de funcionamiento de maquinas continuas

convencionales. Las pruebas en esta guıa usada para controlar el funcionamiento de maquinas

continuas se dividen en: examenes, pruebas de la determinacion del funcionamiento, prueba de

temperatura, pruebas miscelaneas.

Las pruebas para determinar el funcionamiento y la temperatura son hechas generalmente para

determinar el funcionamiento de una maquina continua.

Estos procedimientos incluyen recomendaciones para la realizacion de informes y pruebas de

aceptacion general para determinar las caracterısticas de rendimiento convencionales de maquinas

de corriente continua.

Las pruebas miscelaneas se emprenden a menudo para proporcionar la informacion adicional

referente a una maquina especıfica de C.C.

Los instrumentos de tipo analogico o digital se puede utilizar en las pruebas, pero los factores

que afectan la exactitud, de los instrumentos no electronicos, o analogicos son: sobrecarga de la

fuente, calibracion de la componente en los terminales, el rango, la condicion, y la calibracion del

instrumento.

Tambien se puede utilizar osciloscopios para ver que las senales de voltaje y de corriente esten

dentro de las dimensiones esperadas por la maquina. La potencia de entrada de la armadura

se puede medir directo usando un vatımetro u otros medios de medida, en donde el producto

instantaneo del voltaje y de la corriente es un promedio del tiempo.

En potencia rectificada, la potencia de entrada de la armadura se puede medir directo usando

un vatımetro u otros medios de la medida en donde el producto instantaneo del voltaje y de la

corriente es un promedio del tiempo. La fuente de alimentacion debe ser tal que necesite un mınimo


ajuste durante las lecturas de la prueba que se esta tomado. Generalmente debe ser suficientemente

del tamano y de tal condicion que su operacion no influya en la maquina bajo prueba. Tambien

se pueden usar fuentes con potencia rectificada cuyas formas de onda deben ser o estar libres de

disturbios e inestabilidad.

Otro tipo de prueba que se destaca en las maquinas de C.C es la direccion de rotacion del eje,

cuando la direccion no es especificada la norma nos dice que el giro a la derecha es para motores y

a la izquierda para generadores. Para la medicion de la resistencia en la maquinas de C.C se utiliza

el mismo procedimiento que para las maquinas de induccion y sıncronas sin olvidar la correccion

de la misma a la temperatura de la prueba. En el caso de la medida de resistencia del bobinado de

armadura existen tres metodos para realizar este procedimiento dependiendo de las caracterısticas

de la maquina. En las maquinas no compensadas la medida de la resistencia de los devanados de

campo se mide directamente en sus terminales. Para el bobinado de campo serie la resistencia debe

medirse en todos los terminales de cada bobinado.

Una de las medidas comunes en las maquinas de C.C es la medida en el entrehierro, que incluye

la verificacion de la instalacion correcta de los polos principales, la prueba de la deformacion posible

del rodamiento o del soporte de rodadura, y del montaje apropiado del rotor con respecto al estator.

Las medidas de la polaridad y de la caıda de la impedancia de las bobinas de campo tambien

son realizadas en las maquinas de C.C. Cada polaridad de la bobina de campo se debe comprobar

independiente esto se realiza con una brujula o con la regla de la mano derecha.

Para la prueba de vibracion del motor causada por asimetrica mecanica o electromagnetica se

debe medir usando una fuente inferior de corriente continua tal como un generador. Tales medidas

se hacen generalmente sin ninguna carga y a la velocidad especificada usando una balanceadora

en la extension del eje.

Para determinar el funcionamiento de maquina de C.C se considera la verificacion de la satura-

cion, el arranque por separado, autoarranque, conmutacion, etc. Estos procedimientos nos presenta

el metodo para obtener la regulacion de la maquina de C.C excepto para maquinas con bobinados

en serie. La regulacion de velocidad es para determinar la variacion de velocidad del motor pues

la carga se disminuye uniformemente de carga especificada a sin carga con voltaje constante de

la armadura y la corriente de campo constante. El proposito de la regulacion de voltaje es para

determinar el cambio del voltaje en los terminales acompanado del traslado gradual de los valores

de corriente especificada de la armadura con el ajuste principal de campo para el voltaje de la

carga especificada sin perturbaciones.

Para la prueba de eficiencia estas se determinan para el voltaje y la velocidad especificados.

Las perdidas en las maquinas de C.C se pueden realizar analizando las perdidas por ventilacion,

perdidas rotatorias que son determinados por calculos de las medidas de la potencia de entrada

requerida para hacer arrancar la maquina bajo condiciones especificadas usando el metodo de

entrada de potencia mecanica, el metodo de entrada de potencia electrica, o usando el metodo

retardado; las perdidas mecanicas consiste en arrancar la maquina de prueba sin carga con un

dinamofreno o con un motor convenientemente calibrado.

Las pruebas de temperatura se hacen para determinar el aumento de la temperatura sobre la

temperatura ambiente de piezas especificadas de la maquina continua, cuando estan sujetadas a la

carga especificada, tambien sobre los devanados inductores, de la armadura, rodamientos etc. Den-

tro de las pruebas miscelaneas de una maquina de C.C se realizan la medida de las caracterısticas

perceptibles del ruido a los que esta expuesta la maquina; las formas de onda de la tension corriente

utilizando osciloscopios en este caso digitales con los que se cuenta actualmente en el laboratorio;

la medida de la inductancia de la armadura (saturada y no saturada). Otra prueba importante


es la de la corriente del eje que puede causar problemas en los rodamientos de los motores o en

equipos conectados. Los rodamientos o el eje, o ambos, pueden ser danados.


RECOMENDACIONES:

Para realizar las pruebas de medicion de la resistencia en los devanados de las maquinas rotativas

se tiene que tener en cuenta el metodo a utilizarse y con el equipo con el que se cuenta en el

laboratorio y ademas hacer la correccion de a la temperatura de la prueba.

Los dinamofrenos deberan cumplir con las condiciones que los valores medidos o mostrados no

deberan exceder el 15 % del valor de salida de la maquina bajo prueba.

Para la medicion de la velocidad en las maquinas rotativas es recomendable utilizar tacometros

digitales con errores no mayores a ±1.0 r/min., para que no influya en gran escala con el calculo

del deslizamiento.

No se pretende que esta guıa se referira a todas las pruebas posibles, o pruebas de caracter de

investigacion, pero solo los metodos mas generales que pueden ser utilizados para obtener datos

de rendimiento. Esta guıa no debe interpretarse como una exigencia de la realizacion de cualquier

prueba especıfica en una determinada transaccion o lo que implica una garantıa para cumplir con

los ındices de rendimiento especıficos o condiciones de funcionamiento.

Debido que en algunas pruebas se utiliza altas tensiones, lo que podrıa causar lesiones personales

graves o la muerte, las pruebas deben ser realizadas solo por personal experimentado, y se deben

tomar las precauciones necesarias y adecuadas de seguridad para evitar tales lesiones al personal

o danos a los equipos utilizados para realizar dichas pruebas.

Despues de una prueba con alta tension, el equipo utilizado debe estar conectado debidamente

a tierra.. En muchos casos, la conexion a tierra debe mantenerse durante varias horas para disipar

la carga para evitar el peligro hacia el personal.

Bibliografıa

[1] Institute of Electrical and Electronics Engineers National Electrical Manofacturers Association.IEEE Guide: Test Procedures for Direct-Current Machines. IEEE, 1(113):38, 1985.

[2] Institute of Electrical and Electronics Engineers National Electrical Manufacturers Association.IEEE Standard Test Code For Resistance Measurement. IEEE, 1(118):35, 1978.

[3] Institute of Electrical and Electronics Engineers National Electrical Manufacturers Association.IEEE Guide: Test Procedures for Synchronous Machines. IEEE, 1(115):197, 1995.

[4] Institute of Electrical and Electronics Engineers National Electrical Manufacturers Associa-tion. IEEE Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors and Generators. IEEE,1(112):64, 1996.

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ANEXOS

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MAQUINAS ROTATIVAS DEINDUCCION

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BIBLIOGRAFIA 150

BIBLIOGRAFIA 151

BIBLIOGRAFIA 152

BIBLIOGRAFIA 153

BIBLIOGRAFIA 154

BIBLIOGRAFIA 155

MAQUINAS ROTATIVAS DECORRIENTE CONTINUA

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BIBLIOGRAFIA 157

BIBLIOGRAFIA 158

BIBLIOGRAFIA 159

BIBLIOGRAFIA 160

BIBLIOGRAFIA 161

BIBLIOGRAFIA 162

BIBLIOGRAFIA 163

Documents

Protocolo de pruebas para máquinas rotativas de baja ...dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/1762/12/UPS-CT002331.pdf · 1 universidad politecnica salesiana facultad de ingenier