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Descripcion maq.sincrona
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GENERADOR SNCRONO
18/11/2011
Mquinas Elctricas
UTNFRM
Introduccin Central de bombeo
Aspectos Constructivos Aspectos Constructivos Aspectos Constructivos Aspectos Constructivos ---- DevanadosDevanadosDevanadosDevanados
Mquinas pequeas (< 10 kVA)
? Devanado inductor en el esttor, concentrado en expansiones polares
? Devanado inducido trifsico en el rotor (anillos)
Mquinas grandes (10 kVA hasta 1500 MVA)
? Devanado inductor en el rotor (anillos)
? Devanado inducido trifsico en el esttor
18/11/2011 4
Diseo de un generador de
Inducido rotante Esquema de construccin de alternadores sincrnicos con rotores de polos salientes y lisos
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
Mquinas Elctricas
Tipos segn la mquina motrizTURBOGENERADORES
rendimiento a velocidad
Rotor cilndrico
Centrales trmicas Bipolar (n = 3000 rpm)
Centrales nucleares (temperatura y presin ) Tetrapolar (n = 1500 rpm)
Eje turbina-alternador horizontal
Dimetro pequeo (1-2 m), gran longitud (10-12 m)
Tipos segn la mquina motrizHIDROGENERADORES
Las caractersticas dependen del salto de agua:? Salto grande: Turbina Pelton, eje horizontal (750-375 rpm)? Salto medio: Turbina Francis, eje vertical (150 rpm)? Salto pequeo: Turbina Kaplan, eje vertical (< 100 rpm) Rotor de polos salientes (20-40 polos, 100 polos mximo)
Gran dimetro (5-7 m), pequea longitud (2-3m)
DIESEL
Motor de combustin interna
n < 1500 rpm
Pequea potencia nominal ( 20 MVA)
Frecuencia y aspectos constructivos
7
Aspecto exterior de un rotor con polos salientes
Mquinas Elctricas 18/11/2011
De 1 a 2 1 cicloEn una vta. p ciclosEn n [rpm ] pn ciclosEn un seg. p.n/60 c.p.sLuego: [ ]
60.npHzf =
8
Aspecto general de un rotor liso montado tetrapolar
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
Mquinas Elctricas 18/11/2011
9Esquema de excitacin de una mquina sincrnica
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
Mquinas Elctricas 18/11/2011
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
10Mquinas Elctricas 18/11/2011
Excitacin11Mquinas Elctricas 18/11/2011
Excitacin
12Mquinas Elctricas 18/11/2011
Excitacin
13Mquinas Elctricas 18/11/2011
Excitacin14Mquinas Elctricas 18/11/2011
Excitacin15Mquinas Elctricas 18/11/2011
16Mquinas Elctricas 18/11/2011
Excitacin
Generadores auto excitados1718/11/2011Mquinas Elctricas
18Mquinas Elctricas 18/11/2011
EXCITACIN SIN CARBONES
Funcionamiento en vaco
Rotor a velocidad nominal (excitado)
Devanado trifsico en esttor, N espiras/fase
Flujo mx, - mx
20Mquinas Elctricas 18/11/2011
Forma de la onda de Fem. y valor eficaz
E = 4,44.f..N. K
21Mquinas Elctricas 18/11/2011
CIRCUITOS MAGNETICOS: recorrido de las lneas de B
22Mquinas Elctricas 18/11/2011
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
23Mquinas Elctricas 18/11/2011
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
24Mquinas Elctricas 18/11/2011
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
25Mquinas Elctricas 18/11/2011
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
26Mquinas Elctricas 18/11/2011
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
27Mquinas Elctricas 18/11/2011
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
28Mquinas Elctricas 18/11/2011
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
29Mquinas Elctricas 18/11/2011
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
30Mquinas Elctricas 18/11/2011
REFRIGERACION
31Mquinas Elctricas 18/11/2011
REFRIGERACION
Campo Rodante (reaccin del inducido)
33Mquinas Elctricas 18/11/2011
Campo rodante trifsico: n corrientes desfasadas elctricos que ingresan a n bobinas desfasadas elctricos producen un campo magntico giratorio.
Campo Rodante (reaccin del inducido)
Polos Sombra
CARGA RESISTIVA PURA
Se muestra el instante de mxima corriente, en un esquema simplificado: una fase de una bobina, un par de polos y rotor de imn permanente.
UI
CARGA RESISTIVA PURA: otra forma de analizar la reaccin
Reaccin de Inducido con carga inductiva pura ideal
U
I
Efecto Desmagnetizante Menor fem
REACCIN DE INDUCIDO: : : : otra formaotra formaotra formaotra forma
REACCION DE INDUCIDO
I
U
CARGA CAPACITIVA PURA Efecto magnetizante Mayor fem
REACCION DE INDUCIDO: otra forma
REACCION DEL INDUCIDO
U
I
CARGA R-L CUALQUIERA
Conclusin: Es necesario un Regulador de tensin
REACCIN DEL INDUCIDO
REACTANCIAS POR REACCIN DE INDUCIDO
ciciciccc
icic
didididdd
iddi
iiii
i
IjXLwXNI
NL
IjXLwXNI
NL
IjXLwXNI
NL
...
.
...
.
...
.
2
2
2
===
===
===
Flujos de dispersin en el devanado de inducido: (a)
de ranura; (b) de cabezas de bobinas; (c) zig zag
4218/11/2011Mquinas Elctricas
Diagramas Vectoriales
Componentes del diagrama vectorial
43
fmm. Flujos Fem.
campo rotrico E0por reaccin de inducido i i - j Xi Icampo resultante r = - i r Eflujo disperso ----- d - j Xd I
cada hmica----- - RI
18/11/2011Mquinas Elctricas
Circuito Equivalente Rotor cilndrico
44
I.jXI.jXI.RUE di +++=0
18/11/2011Mquinas Elctricas
Diagrama Vectorial del rotor liso
18/11/2011 45Mquinas Elctricas
I.jXI.jXI.RUE di +++=0 Si la cada hmica es
del 1 a 2% de la tensin nominal, mientras la cada reactiva es del 12 al 18% de la Un, podemos despreciar la R de los bobinados y unir Xd con Xi , llamarla reactancia sncrona XS y as la ecuacin de equilibrio simplificada:
diSS XXXIjXUE +=+= .0
DIAGRAMA VECTORIAL DEL ROTOR LISO
4718/11/2011Mquinas Elctricas
Diagramas Vectoriales
Diagrama Vectorial
Surge del Circuito Equivalente Simplificado
48
Circuito
Simplificado
Xs = Xi + Xd
I.jXUE s+=0
18/11/2011Mquinas Elctricas
Angulo de carga La Norma ASA lo define como el ngulo que se desplaza el rotor
entre su posiciones de marcha en vaco y en carga, relativo a la tensin en bornes
4918/11/2011Mquinas Elctricas
Como interviene la reaccin de inducido
Si la U es cte. E0 cambia con el tipo de carga
5018/11/2011Mquinas Elctricas
Como interviene la reaccin del inducido Si mantengo Iex = cte. vara la tensin U con el
tipo de carga.
5118/11/2011Mquinas Elctricas
Diagrama Vectorial Simplificado
Diagrama de tensiones x Cte . de escala = Diagrama de potencias.
5218/11/2011Mquinas Elctricas
Sx
UK 3=
ECUACION DE EQUILIBRIO
5318/11/2011Mquinas Elctricas
Rotor de Polos Salientes
IjXIjXIjXIRUE ddidCic ....0 ++++=
La Fem. de vaco E0 debe ser lo suficientemente grande para suministrar una tensin en bornes de salida U y cubrir todas las cadas internas, debidos a los fenmenos que queremos modelar circuitalmete. Si despreciamos R y unimos Xic con Xd llamando a esta suma Xsd y la Xic + Xd = Xsc resulta:
dsdCsc IjXIjXUE ..0 ++=
Diagrama Vectorial
De polos salientes
5418/11/2011Mquinas Elctricas
55
Potencia Electromagntica)1(cos..cos.. IUIEPem ==
Pero )(cosIsenIABOAcosI cd 2 +=+=
)(sen.XUII.XUsenCD)(
sc
ccsc 43 ===
)6(cos..cos.)5( 00sd
ddsd XUEIIXEUOC ===
Sustituyendo (4) y (6) en (2) y luego en (1)
2..
.21
.
. 20 senXXXXUsen
XEUP
scsd
scsd
sdem
+=
18/11/2011Mquinas Elctricas
56
La necesidad de considerar varas reactancias en la mquina sncrona obedece a alguna de las siguientes razonessiguientes razonessiguientes razonessiguientes razones;
1) Los circuitos amortiguadores hacen que su modo de funcionar sea distinto durante intervalos de tiempo muy cortos (llamado estado subtransitorio), durante intervalos cortos (llamado estado transitorio) y en estado de rgimen permanente.
2) El circuito magntico en el eje de los polos (llamado eje directo) es diferente al de los entrepolos (llamado eje en cuadratura) lo que produce la necesidad de designar dos valores distintos de reactancia.
3) Los estudios sobre estabilidad de los sistemas elctricos o sobre corto-circuitos,requiere el uso de las componentes simtricas, de modo que las reactancias deben separase en sus componentes directa, inversa y homopolar.
4) La saturacin del circuito magntico puede afectar los valores anteriores.
Es decir, las reactancias de las mquinas van a influir en:a) tensiones transitorias por conexin y desconexin bajo grandes cargas, b) regulacin de tensin a rgimen permanente,c) potencia del sistema bajo condiciones de fallas,
Mquinas Elctricas 18/11/2011
LAS REACTANCIAS DE LAS MQUINAS SNCRONAS
Componente Simtrica de la Ik
Mquinas Elctricas
LAS REACTANCIAS DE LAS MQUINAS SNCRONAS
18/11/2011 57
Las reactancias de la Mquina Sncrona Esta onda puede ser dividida en tres perodos: durante los
primeros ciclos despus de la falla, la corriente es muy grande y decae con rapidez, a este perodo se lo llama subtransitorio y a sus parmetros se los individualiza con (). Al finalizar este perodo la corriente disminuye pero con ms lentitud hasta alcanzar su estado estacionario, se individualiza con ('), y se lo denomina estado transitorio y el tiempo posterior, estado estacionario, Estos perodos determinan las llamadas corrientes de cortocircuito subtransitoria (Ik}, transitoria (Ik) y estacionaria (Ik) y se miden en el origen de coordenadas extrapolando las envolventes, es decir para t = 0.
Cada una de estas corrientes determinan una reactancia: subtransitoria: X = E/ Ik; transitoria: X = E / IK y reactancia del estado estacionario: X = E/I K; siendo E la Fem. en el instante t = 0; que en turboalternadores puede valer alrededor de E E =1,10 U y en mquinas de polos salientes E E = 1,15 U.-
Mquinas Elctricas 18/11/2011 58
Reactancia transitoria X' Comprende las siguientes reactancias parciales 1) reactancia de dispersin del arrollamiento estatrico: Xdest. 2) reactancia por reaccin de inducido: Xri 3) reactancia de dispersin del arrollamiento rotrico: Xd.rot Su circuito equivalente es (Fig. 4)
Significado fsico: El flujo por reaccin de inducido penetra en el rotor hasta el devanado inductor (Fig.5)
Aplicaciones: determina la corriente que debe cortar el interruptor para eliminar una falla.
Duracin: desaparece dentro de 3 a 6 segundos.
Mquinas Elctricas 18/11/2011 59
Comprende las siguientes reactancias parciales: 1) reactancia de dispersin en el arrollamiento estatrico: Xd.est. 2) reactancia por reaccin de inducido: Xri
Su circuito equivalente es ( Fig. 6)
Significado fsico: el flujo por reaccin de inducido acta ya netamente con su efecto desmagnetizante. Fig. 7.-
Duracin: es la reactancia en estado de rgimen permanente. Valores tpicos de reactancias: Rotor cilndrico: Xd = Xq = Xs = 1; Xd 0,5 Xd 0,1 Xs Polos Salientes: Xd = 1; Xd 0,4 Xd 0,25 Xd; Xq 0,4 Xq 0,4 Xq
Mquinas Elctricas 18/11/2011 60
6118/11/2011Mquinas Elctricas
CaracterCaracterCaracterCaracterstica en vacstica en vacstica en vacstica en vacoooo
6218/11/2011Mquinas Elctricas
n = ns = cte.
E0 = f (Iex)
Ensayos del Generador Sncrono
Diagrama Vectorial y Circuito Equivalente del Ensayo en C.C.
E. de cortocircuito (c.c.): I = f (Iex )
65
Circuito Equivalente
Diagrama Vectorial
18/11/2011Mquinas Elctricas
6618/11/2011Mquinas Elctricas
6718/11/2011Mquinas Elctricas
Caracterstica en carga6818/11/2011Mquinas Elctricas
U = f ( Iex )
CaracterCaracterCaracterCaracterstica Externastica Externastica Externastica Externa
6918/11/2011Mquinas Elctricas
U = f (I) (Iexc = cte ; cos = cte)
Curva de regulacin70
Inductiva
Capacitiva
cos = 1
Iex = f (I) (U = cte. ; cos = cte.)Iex = f (cos ) (I = cte. ; U = cte.)
18/11/2011Mquinas Elctricas
Calculo de la Impedancia Sncrona
RelaciRelaciRelaciRelacin de cortocircuiton de cortocircuiton de cortocircuiton de cortocircuito
72
CCsatCC RCACA
DBCA
OBOAR =====
1FER
NSCC =
.).(1;. upRFE
UI
UXIXUNSCC
nnsdsdn ==== NSsat CC
en
eoCC Ri
iR .=
sden
eoCC Xi
iRsat
1.=
4,11:7,05,0:
1.
aSalientesPolosaResalternadorTurbo
RiiX
CC
CCen
eosd
sat
=
=
18/11/2011Mquinas Elctricas
Relacin de cortocircuito
7318/11/2011Mquinas Elctricas
VariaciVariaciVariaciVariacin de tensin de tensin de tensin de tensinnnn
74
100.%%ReU
UEabbcg ===
18/11/2011Mquinas Elctricas
Balance EnergticoDiagrama Vectorial Simplificado
7518/11/2011Mquinas Elctricas
76
Caracterstica angular
Caracterstica angular
Rotor cilndrico = 90Pem = PmaxCaracterstica angular
Rotor polos salientes < 90
18/11/2011Mquinas Elctricas
Diagrama Vectorial Simplificado
Diagrama de tensiones x Cte . de escala = Diagrama de potencias.
7718/11/2011Mquinas Elctricas
Sx
UK 3=
18/11/2011Mquinas Elctricas
Curva de Capacidad
18/11/2011Mquinas Elctricas
Curva de Capacidad
18/11/2011Mquinas Elctricas
Curva de Capacidad
18/11/2011Mquinas Elctricas
Curva de Capacidad
18/11/2011Mquinas Elctricas
Curva de Capacidad
Alternador en una red aislada
Funcionamiento en Isla
Regulador de Velocidad
221 fffn +=
n
r fff
=1
ESTATISMO nr
nn
n
fP
ffPK
PK
ffffP
ffPKtg
.
.
1
21
1121
=
=
=
=
==
Estatismo
Control Secundario de Frecuencia (el motor de control de potencia
8818/11/2011Mquinas Elctricas
Acoplamiento:
El mtodo de las
"lmparas de fase apagadas"
8918/11/2011Mquinas Elctricas
El mtodo de las "luces rotantes"
9018/11/2011Mquinas Elctricas
SINCRONIZACION DEL ALTERNADOR CON LA RED
Funcionamiento inicial flotante
Anlisis sobre barras infinitas
Proceso para tomar carga:
93
1 Caso 2 Caso
18/11/2011Mquinas Elctricas
94
4 Caso3 Caso
Sobreexcitado Subexcitado
Como tomar carga
18/11/2011Mquinas Elctricas
Generadores Similares alimentando la misma carga
22
211
111 P
KfP
Kffa ==
2
1
2
1
2
1
tgtg
KK
PP
==
Generadores Similares alimentando la misma carga
1
2
11
011 .3cos
.
.3SS X
UX
UEQ =
11
011
.3 senX
UEPS
=
Diagrama a Pot. cte y Excitacin variable
9718/11/2011Mquinas Elctricas
Diagrama a Excitacin cte. y Potencia variable
9818/11/2011Mquinas Elctricas
99
1 Caso: cambio de excitacin
3. Anlisis de dos mquinas en paralelo
18/11/2011Mquinas Elctricas
100
2 Caso
18/11/2011Mquinas Elctricas
101
3 Caso: cambio de potencia
18/11/2011Mquinas Elctricas
MOTOR SNCRONO
18/11/2011Electrotecnia y Mquinas Elctricas
UTNFRM
Principio de funcionamiento7418/11/2011Mquinas Elctricas
Principio de funcionamiento10418/11/2011Mquinas Elctricas
10518/11/2011Mquinas Elctricas
Diagrama Vectorial
Generador:
106
Circuito equivalente para generador y motor
18/11/2011Mquinas Elctricas
Diagrama Vectorial
Motor
10718/11/2011Mquinas Elctricas
ANALOGA MECNICA
Comparacin mecnica
Generador Motor
10918/11/2011Mquinas Elctricas
Modificacin del cos11018/11/2011Mquinas Elctricas
Curvas en V de Mordey
Curvas en V de Mordey
Curvas en V
I = f(Iex)a potencia de carga constante
11318/11/2011Mquinas Elctricas
95
Estabilidad Esttica
Con = 90 lmite terico de estabilidad esttica E03
Cualquier
excitacin
menor no permite
la transferencia
de potencia
mecnica y la
mquina se sale de
sincronismo
18/11/2011Mquinas Elctricas
ESTABILIDAD ESTTICA
Estabilidad Esttica
96
)ABsegmento(senXs
UEP 101 =
)()cos( 11 ACsegmentoUEXsUQ o =
)( BCsegmentoQjPS +=
Se concluye que los valores de Eo pueden oscilar entre dos lmites,uno mnimo por debajo del cual se pierde el sincronismo y uno mximo determinado por el calentamiento del devanado de excitacin, por la gran corriente de excitacin
18/11/2011Mquinas Elctricas
Estabilidad Dinmica. Teorema de las reas
senXEo.UPs
e =
97
P1 = potencia mecnica nominal suministrada a la mquina accionada
18/11/2011Mquinas Elctricas
Estabilidad Dinmica. Teorema de las reas
Un solo punto de funcionamiento estable estticamente, el punto A, el ngulo interno 1 es ahora inferior a 90 .
Examinemos por ejemplo para un aumento repentino de la carga de P1 a P2.
El ngulo interno de la mquina no podr cambiar instantneamente, el punto de funcionamiento pasarde A a B, fuera de la senoide Pe = f().
La potencia elctrica es ahora inferior a la potencia mecnica demandada por el eje, el rotor se retrasa y el ngulo interno aumenta gradualmente de 1 a 2.
9818/11/2011Mquinas Elctricas
Estabilidad Dinmica. Teorema de las reas
Entonces = 2, en el punto C sobre la sinusoide, ah se tiene un equilibrio de las potencias elctricas y mecnicas, no obstante la mquina no se puede estabilizar en ese punto porque la velocidad relativa del rotor respecto a la de sincronismo no es nula.
En efecto, durante el desplazamiento BC (de 1 a 2 ) la velocidad del rotor es disminuida por debajo de la velocidad de sincronismo, el suplemento de energa demandada al rbol es suministrada por la desaceleracin de las masas en rotacin.
Un excedente de la energa elctrica es necesaria para anular la desaceleracin del rotor.
9918/11/2011Mquinas Elctricas
Estabilidad Dinmica. Teorema de las reas
Al punto C el ngulo interno continua aumentando pero esta vez la potencia elctrica es superior a la potencia del rbol, la velocidad de crecimiento de disminuye hasta m donde se anula.
El punto D ( = m) no corresponde a un equilibrio estable; porque estfuera de la sinusoide.
Como ahora hay un excedente de la potencia elctrica, las masas se aceleran, el ngulo disminuye y el punto de funcionamiento vuelve de D a C.
Empero, la mquina no se puede estabilizar en el punto C por las mismas razones expuestas anteriormente, la velocidad relativa del rotor no es mas nula y no se puede anular a izquierda del punto C porque hay una falta de potencia elctrica.
Si no hay un efecto amortiguador, el motor oscilar indefinidamente entre los puntos B y D.
En realidad, las resistencias mecnicas y el amortiguamiento elctrico disminuyen las oscilaciones y estabilizan la mquina en el punto C.
10018/11/2011Mquinas Elctricas
Estabilidad Dinmica. Teorema de las reas
El rea ABC representa la falta de energa elctrica del motor para atender el desplazamiento del rotor de B a C y corresponde a la energa entregada por la desaceleracin de las masas en rotacin.
El rea CDE representa el excedente de energa elctrica por el desplazamiento CD y corresponde a la energa restituida por las masas en rotacin.
En efecto, el movimiento de las masas esta regido par la ecuacin
de la Dinmica de Rotacin
En la cual J es el momento de inercia de las partes rotantes, lavelocidad angular de rotacin, Ce y Cr respectivamente las cuplas elctricas y resistentes.
101
)(CCdtdw
.JJ re 1==
18/11/2011Mquinas Elctricas
Recordando: w = wS +d/dt siendo wS la velocidad sncrona, la velocidad angular de desplazamiento relativo, la ecuacin (1) resulta:
Multiplicando ambos miembros por d e integrando se obtiene:
El primer miembro de esta ecuacin representa la energa cintica de rotacin entregada restituida por las masas en rotacin debido al desplazamiento relativo d.
La energa cintica derotacin es igual altrabajo de las cuplas.
102
d)CC(d.dtdwJ re =
Estabilidad Dinmica. Teorema de las reas
= d)CC(Jwdw re
= d)CC(Jw re2
21
18/11/2011Mquinas Elctricas
Estabilidad Dinmica. Teorema de las reas
La estabilidad impone la igualdad de las energas cintica almacenada y restituida, requiere la igualdad de las reas ABC y CDE y luego la verificacin de la igualdad.
Es de remarcar que esta teora de las reas es aplicable a las curvas Pe = f () y Pm = f ().
En el curso del desplazamiento del rotor, el punto D no puede pasar la sinusoide en su rama descendente.
10318/11/2011Mquinas Elctricas
Estabilidad Dinmica. Teorema de las reas Si la igualdad de reas no se respeta entonces la cada de la
potencia mecnica encuentra la curva de la potencia elctrica en la rama descendente, ello no se podr ms obtener porque la potencia elctrica deviene ahora inferior a la potencia mecnica. Tiene entonces prdida de sincronismo o desenganche de la mquina.
El lmite de la estabilidad dinmica es entonces dada por la horizontal que determine la igualdad de las reas por la superficie ABC y la comprendida entre la sinusoide y la recta CD. (Fig.18 ).Este lmite es superior al lmite de estabilidad esttica, el ngulo interno , puede sobrepasar los 90 dependiendo de las oscilaciones.
Este lmite de estabilidad, no es nico, depende de la potencia inicial P1 y esta fijado por la sobrecarga mxima (P2 - P1) que se le puede imponer bruscamente.
10418/11/2011Mquinas Elctricas
Estabilidad Dinmica. Teorema de las reas
10518/11/2011Mquinas Elctricas
Amortiguamiento El diagrama del motor sncrono en carga es:
Recordar que en el motor E atrasa respecto a U, a la inversa que en el generador. Si se retira el momento resistente sbitamente, E tendera a coincidir con U pero esto no puede suceder rpidamente por la inercia del rotor, y en ese instante elestator recibe mas energa elctrica que la quenecesita el par motor; que en principio serva para vencer el par resistente, entonces acelera la rueda polar tendiendo a hacer = 0 .-
10618/11/2011Mquinas Elctricas
Amortiguamiento Cuando llega a ese punto ( = 0) su energa cintica hace
que sobrepase ese valor, la mquina se transforma en generador, se frena porque no tiene un motor que lo mantenga y vuelve a =0 y as oscila transitoriamente hasta que se estabiliza, siempre y cuando tenga amortiguamiento.
En el caso que 90 (motor al mximo de su carga) y se produzca una sobrecarga, se corre el peligro que las oscilaciones sobrepasen los 90 y el motor se desenganche.
Con el objeto de tener el amortiguamiento necesario es que se provee a las mquinas de una jaula de ardilla, en las expansiones polares, que es la que provee de una cupla asncrona que se opone a los cambios de energa cintica.-
10718/11/2011Mquinas Elctricas
Arranque de Motor Sncrono
Arranque del motor sncrono
10818/11/2011Mquinas Elctricas
ARRANQUE MOTOR SNCRONO No arranca solo Soluciones:
ArranqueArranqueArranqueArranque
Arranque del motor sncrono13118/11/2011Mquinas Elctricas
Arranque automtico del motor sncrono
13218/11/2011Mquinas Elctricas
El circuito de control, la resistencia de descarga, los diodos rectificadores y el inducido de la excitatriz son solidarios en el mismo eje de la rueda polar y giran con ella fig. 24. El circuito de control, cuando la rueda polar llega cercana al sincronismo, acta sobre el thyristor 2_ (SCR2) desconectando la resistencia y conectando, por el SCR1, la c.c de la excitatriz.
18/11/2011 133Mquinas Elctricas
Arranque por regulacin de frecuencia Un mtodo que se est usando cada vez ms, es el de regular la
frecuencia de alimentacin del motor, a travs de convertidores estticos de frecuencia. Bsicamente, estos estn constituidos por un rectificador, transforma la c.a. en c.c. y luego esta es convertida nuevamente en c.a. a frecuencia va-riable a travs de un circuito de control y regulacin, fig. 25.- Para ms detalles ver "Regulacin de velocidad en motores asncronos: rectificador inversor pg. . Estos equipos se los encuentra hasta 27 MW de potencia. Como ejemplo mencionamos que el barco de pasajeros Carnival Destiny que recorre el Caribe, tiene sus dos hlices principales accionadas por motores sncronos de 27.000 HP cada uno, a travs de convertidores de frecuencia de alta tensin.
18/11/2011 134Mquinas Elctricas
Momento del motor sncrono En el tema de Potencia electromagntica se dedujo la
expresin de dicha potencia. Por simplicidad, consideremos inicialmente, un motor sncrono trifsico de rotor liso. Para este la potencia es: Cuando el motor gira a una velocidad angular mecnica wmec el par ser: y siendo, donde = 2pi es la pulsacin elctrica, el par queda:
que ser mximo para = 90. El par nominal se obtiene para un ngulo = 25 a 30
elctricos, por lo cual el cociente suele estar comprendido entre 2 a2,5.- Aumentado la excitacin, crece Eo y se aumenta el par mximo, pudiendo llegar a 3,5 a 4 el nominal.- En el caso de motores de polos salientes, la expresin del momento ser y el par mximo menor de 90.- De esta ltima se infiere que el motor sncrono de polos salientes tiene mayor par que el de rotor liso, porque tiene el par de excitacin (1 trmino del 2 miembro) ms el par de reluctancia (2 trmino del 2 miembro).
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Aplicaciones del motor sncrono
Trabajando como
motor, entregando
potencia til solamente.
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Aplicaciones del motor sncrono
Trabajando como motor, entregando potencia til y sobreexcitado.
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Aplicaciones del motorsncrono
Conectado comocompensador Sncrono se puede
aumentar la Pinst.
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Aplicaciones del motor sncrono
Caso que no se Disponga de
mayorpotencia aparente
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Comparacin de costos de motores sncronos
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Compensador sncrono14118/11/2011Mquinas Elctricas
Motor a reluctancia Cuando se estudi el momento del motor sncrono, quedo
establecido que, en el caso de un motor sin excitacin, hay par debido a las diferentes reactancias del circuito; pero con solo esta condicin no arranca por si solo, entonces hay que proveerlo de un medio para que lo haga. Para ello el rotor tiene barras y anillos en c.c. fundidos en aluminio que rellenan las ranuras; con una distribucin tal de los dientes que quedan notoriamente diferenciados los polos, para que sean distintas las reactancias en los ejes directo y cuadratura; por consiguiente estos motores son de arranque automtico, pues lo hacen como asncronos con jaula..
El estator es igual al de un motor normal a induccin.- Se pueden clasificar en a) trifsicos y b) monofsicos de fase
dividida o con capacitor. Se los suele encontrar hasta de 10 HP de potencia.
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En la figura se observa un rotor de 4 polos, motor de 1.500 r.p.m., en el que ha sido reforzado el camino en el eje directo y debilitado el en
cuadratura, para aumentar la diferencia Xd - Xc
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2) MOTOR A HISTRESIS Forma constructiva: el estator es igual al de un motor asncrono, el
rotor es un cilindro liso constituido por un anillo exterior de cobalto o acero al cromo sobre un ncleo de aluminio.
Principio de funcionamiento: el rotor est constituido por material magntico, la corriente inducida provoca una magnetizacin radial del rotor, retardada por histresis, por consiguiente se comporta en marcha, como un imn permanente, el cual viene arrastrado a la velocidad de sincronismo por el campo rodante del estator.
Aplicaciones: Es silencioso y de operacin muy uniforme; rodillos impulsores de cintas en grabadores; giroscopios en sistemas de navegacin y control inercial.
Arranque: lo hace debido al par producido por las corrientes parsitas: en general: M = K .R21.I
221/s = K. potencia secundaria /s, la
potencia por corrientes parsitas es Pp =K.f22.B2 = k.s.f1.B
2
luego el par ser Mp =k.s2.f1
2.B2/s = s.f12.B2
Es decir hay par durante su funcionamiento asncrono (s) y se anula cuando llega al sincronismo (s = 0) .-
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Marcha: lo hace en sincronismo debido al par histertico, la potencia por histresis es : Ph = K f2 B
2 = K s f1 B2 y el par ser: Mh = K s f1 B
2 /s = K f1 B2 constante e independiente de
s.
Para ello es que el material del rotor debe tener altas prdidas par histresis.
Se pueden clasificar en: a) polifsicos, b) monofsicos con capacitor y c) monofsicos con polos sombras.
Otra forma de explicar el momento motor es: el material de alta histresis del rotor, deforma el campo por consiguiente hay dos flujos desfasados, luego hay par:
F = 1.2 sen
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MOTOR CON ROTOR DENTADO
Motor sincrnico monofsico, que gira en base al principio de que el circuito magntico tiende a la posicin de mnima reluctancia. Por cada ciclo del flujo monofsico en el hierro, los dientes tienden a enfrentarse (mnima reluctancia)
Pasan al siguiente diente por inercia en los momentos cero de cada ciclo .
Tienen muy poco par y su velocidad depende del N de dientes m: No arranca por si mismo. Es tambin un motor a reluctancia.-
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ALTERNADOR PARA AUTOMVILES
Es un generador trifsico, estator conectado en estrella y con polos rotricos en forma de garras, lo que permite tener unas sola bobina cilndrica en el rotor para todos los polos.
Otra ventaja: permite altas velocidades, 5000 a 6000 r.p.m.
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