teoria sobre funcionamiento de maquina sincrona

1. MÁQUINA SÍNCRONA

2. OBJETIVOS
• Comprender el funcionamiento básico de una maquina síncrona.
• Conocer las ventajas y aplicaciones de máquinas síncronas.
• Conocer las pruebas básicas a las que se somete un generador
síncrono para determinar sus características.
• Comprender la forma en que se determina el valor de la
reactancia síncrona partiendo de datos obtenidos
experimentalmente.

3. MÁQUINA SÍNCRONA
Una máquina síncrona es una máquina eléctrica rotativa de
corriente alterna cuya velocidad de giro en régimen
permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en
bornes y el número de pares de polos.
n = 60f / p
n: velocidad de rotación en revoluciones por minuto (rpm).
f: frecuencia de la tensión en bornes en Hertzios (Hz).
p: número de pares de polos (adimensional).

4. ESTATOR:
EL ESTATOR, O PARTE ESTÁTICA, DE UNA MÁQUINA SÍNCRONA ES
SIMILAR AL DE UNA MÁQUINA ASÍNCRONA. CONTIENE UN DEVANADO
TRIFÁSICO DE CORRIENTE ALTERNA DENOMINADO DEVANADO
INDUCIDO Y UN CIRCUITO MAGNÉTICO FORMADO POR APILAMIENTO DE
CHAPAS MAGNÉTICAS.
ROTOR:
EL ROTOR, O PARTE ROTATIVA, DE UNA MÁQUINA SÍNCRONA ES
BASTANTE DIFERENTE AL DE UNA MÁQUINA ASÍNCRONA. CONTIENE UN
DEVANADO DE CORRIENTE CONTÍNUA DENOMINADO DEVANADO DE
CAMPO Y UN DEVANADO EN CORTOCIRCUITO, QUE IMPIDE EL
FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA A UNA VELOCIDAD DISTINTA A LA
DE SINCRONISMO, DENOMINADO DEVANADO AMORTIGUADOR.
ADEMÁS, CONTIENE UN CIRCUITO MAGNÉTICO FORMADO POR
APILAMIENTO DE CHAPAS MAGNÉTICAS DE MENOR ESPESOR QUE LAS
DEL ESTATOR.
COMPONENTES DE UNA MÁQUINA
SÍNCRONA

5. DIAGRAMA DE CONSTRUCCIÓN

6. DIAGRAMA CIRCUITAL DE
GENERADOR Y MOTOR SÍNCRONO

7. MÁQUINA SÍNCRONA COMO GENERADOR

8. MÁQUINA SÍNCRONA COMO MOTOR

9. GENERADOR SÍNCRONO

10. EQUIPO UTILIZADO
•Generador síncrono.
•Generador de DC. (para generar el
electroimán).
•Motor AC para generar el torque en
el rotor.
•Cables para realizar las conexiones del
embobinado del estator.
•Carga trifásica de 72 ohm por fase.
•Multímetros.
•Llaves Alem para ensamblar el generador

11. FRECUENCIA DEL VOLTAJE DE SALIDA
CON EL ROTOR A 1500 RPM
f = n * P / 60
Para nuestro caso tenemos una máquina síncrona
con dos pares de polos y el motor gira a 1500 RPM
f = 1500 * 2 / 60
f = 50 Hz

12. PRUEBA DE OPEN CIRCUIT
If Corriente DC
(A)
VAN Voltaje AC
(V)
0,00 0,53
0,50 8,32
1,00 15,78
1,51 21,40
2,04 27,64
2,57 32,63
3,07 36,88
3,51 40,03
3,98 43,01
4,54 45,84
5,06 47,90

13. OPEN CIRCUIT: CURVA OBTENIDA

14. PRUEBA DE SHORT CIRCUIT
If Corriente DC
(A)
ISC Corriente AC
(A)
0,00 0,03
0,59 0,13
1,02 0,25
1,51 0,48
2,03 0,60
2,54 0,70
3,02 0,80
3,57 0,89
4,00 0,95
4,54 1,02
5,04 1,09

15. SHORT CIRCUIT: CURVA OBTENIDA

16. SHORT CIRCUIT: CURVA AJUSTADA

17. Xs EN TODOS LOS PUNTOS
If Corriente
DC (A)
ISC Corriente
AC (A)
VAN Voltaje
AC (V)
Xs
0.00 0.03 0.53 17.67
0.59 0.13 8.32 64.50
1.02 0.25 15.78 63.12
1.51 0.48 21.40 44.96
2.03 0.60 27.64 46.45
2.54 0.70 32.63 46.55
3.02 0.80 36.88 46.04
3.57 0.89 40.03 44.88
4.00 0.95 43.01 45.32
4.54 1.02 45.84 44.85
5.04 1.09 47.90 43.94

18. DETERMINACION DE Xs EN
VALORES NOMINALES
Xs = Voltaje de Fase de Circuito Abierto
Corriente de Fase de Corto Circuito
Xs = 47.90 V / 1.09 A
Xs = j 43.94Ω
De las pruebas de Circuito Abierto y Corto Circuito

19. CON CARGA BALANCEADA DE 72
OHMS POR FASE
Velocidad
(rpm)
Voltaje de
Campo (V)
Corriente de
Campo (A)
Voltaje de
Línea (V)
1500 14,94 2,53 28,12
Voltaje de
Fase (V)
Corriente de
Fase (A)
Resistencia
de Fase (Ω)
24,9 0,333 74,2

20. CALCULO DE Xs PARTIENDO DE LOS
DATOS OBTENIDOS CON CARGA

21. CONCLUSIONES
• A pesar que el generador síncrono no tiene un
comportamiento lineal, es posible hacer una
aproximación lineal para facilitar su análisis.
• Una de las ventajas de un generador síncrono es que la
frecuencia de voltaje de línea depende de la velocidad a
la que gira el eje del generador y desde luego de su
construcción.
• La aplicación de las maquinas síncronas es en general
en generacion de energía eléctrica debido a que esta se
debe mantener a una velocidad constante.