5Unidades Tecnolgicas de Santander . Cala, Mantilla, Paredes, Beltrn, Ordoez Curvas en V

CURVAS EN VRosban Mantilla Olejua, Dumar Beltrn, Miguel Angel Cala, Luis Carlos Paredes, Jaime Ordoezrosban.olejua@gmail.com, dumar0221@hotmail.com, luis.paredesfigueroa@gmail.comRESUMEN En esta prctica los objetivos fundamentales son el estudio experimental del comportamiento de una maquina sncrona funcionando como motor.PALABRAS CLAVE: Motor, Sncrono, curvas, V potencia elctrica1. INTRODUCCION1.1 El motor sncrono

Es un tipo de motor elctrico de

corriente alterna. Su velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensin de la red elctrica a la que est sometida y por el nmero de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo". La expresin matemtica que relaciona la velocidad de la mquina con los parmetros mencionados es:

Donde: f: Frecuencia de la red a la que est conectada la

mquina (Hz)

P: Nmero de pares de polos que tiene la mquina

p: Nmero de polos que tiene la mquina

N: Velocidad de sincronismo de la mquina (RPM)El motor sncrono no tiene torque de arranque. Para ponerlo en marcha se requiere contar con un enrollado adicional, conformado por una jaula de barras

conductoras cortocircuitadas en sus extremos, ubicada en las caras polares del rotor. Este enrollado recibe el nombre de enrollado amortiguador. Porque sirve, adems, para amortiguar las variaciones de velocidad d/dt, cuando la carga como motor o generador vara. Por consiguiente el motor sincrnico, en realidad arranca como motor de induccin. Por razones originadas en la altsima F.E.M.I que aparecera al comenzar el arranque, en el enrollado de campo, ste es cortocircuitado durante el tiempo

que el rotor acelera, hasta alcanzar una velocidad cercana a la sincrnica.

En esta condicin, se abre el cortocircuito del campo y se procede a alimentar este con corriente continua, intentando la sincronizacin. Para efectuar la sincronizacin en forma automtica, es necesario detectar el valor de , electrnicamente, eligiendo el valor ms adecuado para la conexin del campo a la fuente de corriente continua1.2. Caractersticas ConstructivasCaractersticas del estator

Dada la alimentacin alterna de la armadura, el estator de la mquina sncrona es muy similar al estator de la mquina de induccin.Caractersticas del rotor

El rotor de una mquina sncrona puede estar conformado por:

Imanes permanentes

Rotor de polos salientes

Rotor cilndrico

Fig. 1 Motor sincrono Los imanes permanentes representan la configuracin ms simple ya que evita el uso de anillos rozantes para alimentar el rotor, sin embargo su aplicacin a altas potencias se encuentra limitada ya que las densidades de flujo magntico de los imanes no es, por lo general, alta. Adicionalmente, los imanes permanentes crean un campo magntico fijo no controlable a diferencia de los rotores con enrollados de excitacin donde se puede controlar la densidad de flujo magntico.

Dentro de los rotores con enrollados de excitacin se tienen los de tipo cilndrico y los de polos salientes:.

Fig. 2

(a) Diagrama del estator de una mquina sncrona.

(b) Rotor de polos salientes.

(c) Esquema de un rotor cilndrico.

(d) Apariencia de una mquina sncrona vista desde

fuera.

(e) Representacin de los enrollados de rotor y estator.

2. Explicacin Curvas en V

Consideremos inicialmente un motor sincrnico trabajando con un factor de potencia en atraso.

Fig. 3

Un aumento de la corriente de campo, aumenta la magnitud de Ef, pero no afecta la potencia real entregada por el motor. La potencia entregada por este cambia nicamente cuando el momento de torsin de la carga sobre el eje cambia. Como un cambio en If no afecta la velocidad del eje nm y como la carga acoplada al eje es inmodificable, la potencia real suministrada es tambin inmodificable. Por supuesto Vt tambin es constante, por que la fuente de potencia que alimenta el motor lo mantiene constante. Las distancias proporcionales a la potencia en el diagrama fasorial deben por tanto ser constantesCuando la corriente de campo aumenta, Ef debe incrementarse, pero solo puede hacerlo deslizndose a lo largo de la lnea de potencia constante. Este efecto se muestra en la siguiente figura.

Fig. 4

Se nota como a medida que el valor de Ef aumenta, la magnitud de la corriente el inducido Ia, disminuye primero y luego aumenta nuevamente. Para Ef con un valor pequeo, la corriente del inducido esta en atraso y el motor es una carga inductiva. Esta actuando como una combinacin de carga inductiva-resistiva absorbiendo potencia reactiva Q. Como la corriente de campo aumenta, la corriente del inducido se alineara eventualmente con Vt y el motor parece meramente resistivo. Si la corriente de campo aumenta aun mas, la corriente del inducido se torna adelantada y el motor se vuelve una carga capacitiva. Ahora acta como una combinacin capacitiva-resistiva absorbiendo potencia reactiva negativa Q.En la siguiente figura puede verse una grafica de Ia vs. If de una maquina sincrnica. Hay varias curvas que corresponden a diferentes niveles de potencia real. Para cada curva se presenta una mnima corriente de inducido con el factor de potencia unitario, que es cuando nicamente se le suministra potencia real al motor. En cualquier otro punto de la curva, algo de potencia reactiva se suministra al motor la suministra el. Para corriente de campo menores que el mnimo valor de Ia, la corriente de inducido esta en atraso, absorbiendo Q. Para corrientes de campo mayores que el valor mnimo de Ia, la corriente de inducido esta en adelanto, suministrando Q al sistema de potencia, como lo hara un condensador

Fig. 4

Por tanto, controlando la corriente de campo de un motor sincrnico, puede controlarse la potencia reactiva suministrada o absorbida por el sistema de

potencia. Cuando la proyeccin de Ef sobre Vt es ms corta que Vt, el motor absorbe Q y dado que la corriente de campo es pequea, se dice que el motor est sub-excitado. En cambio si la proyeccin de Ef sobre Vt es ms grande que Vt, el motor suministra Q al sistema y dado que la corriente de campo es grande, se dice que el motor esta sobre excitado.3. Esquema de conexin

Arranque del motor sincrnico utilizado en el laboratorioEl mtodo utilizado es arrancar el motor sincrnico como motor asincrnico, esto debido a que el motor sincrnico no tiene par de arranque, por lo que se cortocircuita el devanado de campo, pero debido a su pequea resistencia se conecta una resistencia de descarga la cual limita la corriente en el momento del arranque, esta resistencia debe ser aproximadamente del orden de 10 veces el valor de la resistencia del devanado de campo.

4. Procedimiento

Prueba 1PnExcPnSub Exc

0.610.250.70.2

0.660.310.15

0.90.351.40.1

Luego de tomar estos datos, alimentamos la excitatriz para generar carga y llevamos esa generacin a 220v y se realizaron 3 pruebas mas.P1= 46wPnExcPnSub Exc

0.890.250.890.25

0.980.30.990.2

1.20.351.240.15

P3= 110wPnExcPnSub Exc

1.010.251.010.2

1.050.31.20.15

1.220.351.610.1

P6= 330wPnExcPnSub Exc

1.520.31.520.3

1.590.351.620.25

1.710.41.80.22

4. CONCLUSIONES Se pudo observar el funcionamiento de una maquina sincrnica de polos salientes tanto como generador, absorbiendo y entregando potencia reactiva a la red, as como motor, entregando potencia activa a la red.

Tambin se pudieron obtener los valores de las corrientes de campo y armadura de la maquina trabajando como motor, para as determinar la grfica de las curvas en v.

Asimismo se realizaron las pruebas de mxima corriente en atraso y la de deslizamiento, las cuales nos permiten encontrar el valor de Xq.

Adems se puede apreciar que la caracterstica en corto circuito es una proporcionalidad, es decir una lnea recta

Las variaciones de corriente de excitacin provocara un cambio en la magnitud de la corriente de armadura lo cual provocara que la maquina tenga un comportamiento sobrexcitado o subexcitado lo cual se puede ver representado en las curvas en v.

La curva de cargabilidad nos permite conocer los limites fsicos mximos permisibles para los cuales la maquina puede funcionar dentro de los cuales se encuentran: el lmite impuesto por el calentamiento en el devanado del estator, el limite por calentamiento del ncleo del estator en la parte de salida de las ranuras, mquina y el lmite de la turbina, los cuales clasifican la estabilidad de sistema.

El motor sincrnico debe ser empleado en procesos donde se necesite garantizar velocidad constante.

El motor sincrnico puede ser utilizado como un compensador que permita la regulacin de reactivos del sistema al cual esta acoplado.

El motor sincrnico posee la caracterstica de que su velocidad no depende de la carga, sino de su forma constructiva (nmero de polos), lo cual hace de l una gran herramienta en procesos que requieren exactitud respecto a est caracterstica.

Un motor sincrnico no tiene par de arranque, por lo tanto hay que arrancarlo asincrnicamente, entonces se hace un cortocircuito en su rotor.

REFERENCIAS 1. http://es.slideshare.net/oswaldoooo/stephen-j-chapman-maquinas-electricas-3ed-en-espaol2. Curso Moderno de Maquinas Elctricas Rotativas

Rosban Mantilla Olejua. Naci en Bucaramanga ,Santander, El recibi su titulo como Tecnlogo Electromecnico de las unidades Tecnolgicas de Santander en el 2013, Actualmente cursa Decimo semestre de Ingeniera Electromecnica en Las unidades Tecnolgicas de Santander.

Tambin Posee varios Curso del Sena, tales como : Soldadura Bsica en 2001, Hidrulica Bsica en el 2002, Organizacin de archivos en el 2002, Especializado en almacenamiento y bodegaje en el 2002, Contabilidad en el 2003, Autocad 2D, Fundamentos para la implementacin de un sistema de gestin de calidad en el 2010; adems cuenta con la habilidad para manejo de software como Inventor 3D, Solidwork 3D, Sketch Up, Lumion

Desde el 2001 est vinculado laboralmente Con unas de las empresas metalmecnicas ms grandes de Santander, METALTECO S.A.S. en el rea de ingeniera y desarrollo.

Luis Carlos Paredes. Naci en Bucaramanga Santander el 01 de agosto de 1991, El recibi su titulo como bachiller del colegio Balbino Garca, realizo curso de mantenimiento de equipos de computo en el Sena sede Girn, a Realizado prcticas en Chimita Segundo parque industrial En la Empresa PROCESAN, trabajo como contratista en la Alcalda de Bucaramanga, Actualmente cursa quinto semestre de Tecnologa Electromecnica en Las unidades Tecnolgicas de Santander.Jaime Enrique Ordoez Antolinez .Naci en Bucaramanga Santander el 05/11/1989.Estudio la primaria en el colegio San Jos de la Salle, la secundaria en en colegio Tecnolgico Dmaso Zapata, en el 2008 realizo un tcnico en soldadura en el Sena de girn; a partir del 2011 inicia sus estudios tecnolgicos de electromecnica en las UNIDADES TECNOLGICAS DE SANTANDER y trabaja actualmente en FRIOCOL. Dumar Hernn Beltran Lpez. Naci en Gibraltar, Toledo norte de Santander, el recibi su ttulo de tecnlogo Mecatronico del Sena en el ao 2011, actualmente cursa quinto semestre de Tecnologa Electromecnica en las Unidades Tecnolgicas de Santander. Est vinculado laboralmente con una de las mejores empresas avcolas de Santander AVIDESA MACPOLLO desde el ao 2011 desempendose en el rea de mantenimiento electromecnicoMiguel Angel Cala Naci en Barranquilla, Atalntico en el ao de 1996 , el recibi su titulo como bachiller del ISFA en el ao 2012, Adems es tcnico de contabilidad del SENA; actualmente se encuentra estudiando la tecnologa, Operacin y mantenimiento electromecnico en las UTS y se encuentra en el quinto(5) semestre. trabaja en el taller MARCOAUTOS, se desempea como mecnico automotriz

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