Voltaje inducido en el estator del generador síncrono

PRÁCTICA # 3 VOLTAJE INDUCIDO EN EL ESTATOR DEL GENERADOR SÍNCRONO Objetivo: Que el alumno compruebe y comprenda el funcionamiento del generador síncrono, así como también conozca las diferentes técnicas de variación de voltaje y frecuencia. INTRODUCCIÓN Todos los generadores trifásicos utilizan un campo magnético giratorio. En la figura 3.1 , se muestran tres electroimanes alrededor de uncírculo. Cada uno de los tres imanes está conectado a su propia fase en la red eléctrica trifásica. Como se puede observar, cada electroimán produce alternativamente un polo norte y un polo sur hacia el centro. Las letras están en negro cuando el magnetismo es fuerte, y en gris claro cuando es débil. La fluctuación en el magnetismo corresponde exactamente a la fluctuación en la tensión de cada fase.Cuando una de las fases alcanza su máximo, la corriente en las otras dos está circulando en sentido opuesto y a la mitad de tensión. Dado que la duración de la corriente en cada imán es un tercio de la de un ciclo aislado, el campo magnético dará una vuelta completa por ciclo.

Figura 3.1. Tres electroimanes espaciados a 120°.

Los generadores síncronos son máquinas utilizadas para convertirenergía mecánica en energía eléctrica c.a. En un generador síncrono se aplica voltaje de c.d al devanado del rotor, para producir un flujo magnético en el rotor (Figura 3.2). Al hacer girar el rotor del generador por medio de una fuerza

mecánica externa se produce un campo magnético giratorio que induce un voltaje trifásico en el devanado del estator.

Figura 3.2. Construcción del generadorSíncrono.

Los generadores síncronos tienen muchos pares de polos y pueden girar a varias velocidades. Si el generador está diseñado con varios pares de polo (uno, dos, tres, cuatro), entonces para una velocidad de una revolución por segundo, la frecuencia por revolución será uno, dos, tres, cuatro ciclos/seg.

Por lo tanto la velocidad es igual al número de pares de polos. Como la frecuencia dependedirectamente de la velocidad (rpm/60) y también del numero de pares de polos (P/2), por lo tanto se puede combinar en una sola ecuación (3.1).

 ( RPM ) 

120 f p

(3.1)

Si se colocan 3 bobinas en el estator del generador, cada una con N c vueltas alrededor del campo magnético del rotor, entonces los voltajes inducidos en cada una de las bobinas serán igual en magnitud pero con undesfasamiento de 120o. El voltaje máximo inducido en una bobina está en función del número de conductores (NC), el flujo magnético () y la velocidad del rotor w  2f  .

E  NC  w Cos wt 

(3.2)

Si se colocan tres grupos de bobinas con igual número de vueltas, entonces el voltaje inducido en cada una de ellas será igual en magnitud, pero con un desfasamiento de 120°.

MATERIAL YEQUIPO          Modulo de Lab Volt. Fuente de alimentación. Un motor de c.d en derivación. Motor / alternador síncrono. Un tacómetro. Osciloscopio. Puntas para osciloscopio. Multiplicador de I y V. Cables de conexión.

PROCEDIMIENTO Se utilizará el motor de c.d en derivación para hacer girar el generador, se conectará el motor de cd en derivación de la misma manera que en la práctica 3. 1.-Identificar las características y terminales del generador síncrono (No de polos, capacidad de voltaje, velocidad, circuito de campo etc.). 2.- Conectar los 3 devanados del estator en estrella, y conectar el punto común de la estrella al neutro de la red. (Figura 3.3).

Figura 3.3. Devanados del estator en estrella.

3.- Posicionar el reóstato del devanado de campo en su valor mínimo yasegurarse que el interruptor se encuentre abierto (figura 3.4).

Figura 3.4. Circuito de campo del generador síncrono.

4.- Obtener la señal de una de las fases del generador, utilizando el multiplicador de 10-300 (Figura 3.5).

Figura 3.5. Conexión de osciloscopio. 5.- Obtener el voltaje rms de una de las fases, con un voltímetro.

Figura 3.6. Conexión de Voltímetro. 6.- Energizar motor...