26

de

Ab

ril

de

l 2

01

3Generador de Inducción

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

TECSUP P.F.R

Laboratorio de Máquinas Eléctricas II

Laboratorio Nº 4“GENERADOR DE INDUCCIÓN”

INFORME

Integrantes:

Figueroa Pacheco, Clinton

Ramos Ñaupari, Jean

Cristobal Bernave, Bryan

Grupo: C14-4-B

Profesor:Zurita Armas Ricardo Ángel

Fecha de realización: 11 de abril Fecha de entrega: 25 de abril

2013- I

26

de

Ab

ril

de

l 2

01

3Generador de Inducción

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

TECSUP P.F.R

INTRODUCCION

Desde el principio del siglo XX se han utilizado los generadores de inducción, pero para las décadas de 1960 y 1970 casi habían dejado de usarse. Sin embargo los generadores de inducción regresaron debido a la crisis por los precios de petróleo de 1973. Con unos costos por energía tan altos, la recuperación de energía se ha vuelto una parte importante de la economía de casi todos los procesos industriales. El generador de inducción es ideal para este tipo de aplicaciones, dado que requiere poco sistema de control y poco mantenimiento, por su simplicidad y tamaño pequeño.

A. OBJETIVOS Lograr magnetizar el generador de inducción con la ayuda de un banco capacitor. La magnetización se logra para un determinado valor de capacitancia. La magnetización sigue un proceso de autoexcitación. Comprobar que la tensión en terminales del generador de inducción es muy

sensible a la variación de carga.

26

de

Ab

ril

de

l 2

01

3Generador de Inducción

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

TECSUP P.F.R

B. FUNDAMENTO TEÓRICO

Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte energía mecánica en energía eléctrica. Mantiene por tanto una diferencia de potencial entre dos puntos denominaos polos. Por la ley de Faraday, al hacer girar una espira dentro de un campo magnético, se produce una variación del flujo de dicho campó a través de la espira y por tanto se genera una corriente eléctrica.

Generadores Asíncronos (o de inducción)

La velocidad del rotor  es mayor que la velocidad sincrónica en igual dirección y con un deslizamiento negativo. Por lo que la potencia es devuelta al circuito de estator y el circuito opera como generador.

En las centrales de generación de energía eléctrica (nuclear, térmica, hidráulica) la energía mecánica que el generador transforma en energía eléctrica proviene del movimiento de una turbina, accionada dependiendo del tipo de central por vapor de agua, aire o agua. En la figura inferior se ha representado esquemáticamente el sistema de generación de energía eléctrica de una central hidráulica.

26

de

Ab

ril

de

l 2

01

3Generador de Inducción

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

TECSUP P.F.R

En la parte inferior de la figura se observan las palas de la turbina (accionada por agua) y las compuertas verticales que sirven para regular el caudal de agua que entra a la turbina. En la parte superior está representado el generador de energía eléctrica. Dicho generador consta de dos partes:

El estator, que es la parte estática del generador. Actúa como inducido.

El rotor, que es la parte móvil conectada al eje de la turbina. Es el que actúa como inductor.

El rotor puede estar constituido por un imán permanente o más frecuentemente, por un electroimán. Un electroimán es un dispositivo formado por una bobina enrollada en torno a un material ferromagnético por la que se hace circular una corriente, que produce un campo magnético. El campo magnético producido por un electroimán tiene la ventaja de ser más intenso que el de uno producido por un imán permanente y además su intensidad puede regularse.El estator está constituido por bobinas por las que circulará la corriente. Cuando el rotor gira, el flujo del campo magnético a través del estator varía con el tiempo, por lo que se generará una corriente eléctrica. En este enlace puede verse un esquema de una central hidráulica en funcionamiento.

C. PROCEDIMIENTO

a) Proceso de Autoexcitación Esquema de conexión

26

de

Ab

ril

de

l 2

01

3Generador de Inducción

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

TECSUP P.F.R

Tabla de resultados

E1(V) E2(V) E3(V) I1(I) I2(I) I3(I) PQS1

PQS2

PQS3

PQS1+…+PQS3

PQS1+…+PQS3

PQS1+…+PQS3

0.99 0.75 0.67 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1.01 1.01 0.71 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1.2 1.13 1.43 0 0 0 0 0 0 0 -0.01 0.01

5.46 5.62 5.55 0.03 0.03 0.03 0 0 0.01 0.01 -0.56 0.56

111.64 111.77

112.78

0.81 0.8 0.81 0.61 1.24 0.62 2.47 -270.5 270.51

Grafica U Vs I

26

de

Ab

ril

de

l 2

01

3Generador de Inducción

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

TECSUP P.F.R

b) Generador de Inducción Aislado con Carga Diagrama de conexión Tabla de resultado

E1(V) E2(V) E3(V) I1(I)

I2(I) I3(I) T(N-m)

N (r/min)

Pm(T,N) (W)

PQS1+…+PQS3 PQS1+…+PQS3

213.15 213.4 213 0.27 0.28 0.28 0 1771.74 0.49 86.96 156.16

212.98 213.6 213.44 0.24 0.25 0.25 -0.19

1794.84 -35.03 54.03 149.66

213.88 214.14

212.57 0.22 0.23 0.23 -0.41

1817.48 -77.75 17.54 144.4

213.04 213.66

213.76 0.23 0.24 0.24 -0.61

1836.56 -117.96 -14.01 150.35

213 213.59

213.26 0.25 0.27 0.26 -0.81

1854.52 -157.42 -43.16 159.63

213.29 213.95

213.69 0.33 0.33 0.34 -1.22

1891.84 -241.97 -101.16 182.82

c) Generador Inducido Conectado a una Barra Infinita

26

de

Ab

ril

de

l 2

01

3Generador de Inducción

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

TECSUP P.F.R

Diagrama de conexión

E1 E2 E3 I1 I2 I3 T N Pm P Q S F.D.P

222.45

221.12

223.69

0.29 0.3 0.31 0.33 1789 62.41 90.53 177.86

199.58

0.45

222.07

220.65

222.98

0.24 0.26 0.26 -0.03

1834.38

-5.04 24.84 167.27

169.1 0.15

221.42

220.04

222.48

0.26 0.27 0.27 -0.29

1860.51

-55.55

-16.62

172.72

173.52

-0.1

221.55

220.12

222.4 0.29 0.3 0.3 -0.52

1883.14

-102.8

5

-53.39

186.27

193.78

-0.28

221.42

219.99

222.59

0.42 0.42 0.42 -1.17

1943.38

-237.4

2

-146.3

5

226.88

269.99

-0.54

221.24

219.99

222.41

0.53 0.53 0.54 -1.68

1988.46

-349.7

2

-215.6

2

279.9 353.32

-0.61

221.37

220.06

222.52

0.54 0.53 0.54 -1.7 1990.8

-354.9

8

-218.6

8

281.84

356.73

-0.61

Tabla de resultado

26

de

Ab

ril

de

l 2

01

3Generador de Inducción

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

TECSUP P.F.R

GRAFICA T Vs N

GRAFICA P

Vs N

26

de

Ab

ril

de

l 2

01

3Generador de Inducción

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

TECSUP P.F.R

D. CUESTIONARIO

.- ¿Cuáles son las condiciones que se deben de cumplir para lograr que la máquina de inducción trabaje como generador de inducción, en forma aislada?

La máquina debe poseer magnetismo remanente en cantidad suficiente. Esta generará inicialmente, una tensión, que aplicada al banco capacitor,

se autoexitará con la energía reactiva del banco capacitor.

No se logrará excitación si se presenta cualquiera de estas condiciones: Magnetismo remanente insuficiente.Reactancia del banco capacitor superior a la Xcrítica(*) XcLa otra condición es que la velocidad del rotor (N) es superior a la velocidad síncrona (Ns).

2.-¿A que se denomina reactancia capacitiva critica? Es un valor de referencia, a partir del cual si se excede de ese valor

genera inestabilidad en la tensión generada proporcionando aumentos excesivos.

3.- ¿Qué dificultades presenta la operación del generador de inducción?

No es una máquina autoexitable El valor de Xc llega a ser reducida, puede ocasionar una sobretensión

ocasionando daños perjudiciales hacia el aislamiento del estator. Si se conecta una carga en terminales, se puede provocar un descenso

pronunciado de la tensión en terminales, provocando el des magnetismo del generador de inducción.

4.-Describa por lo menos una aplicación de la operación del generador de inducción

Los usos independientes de la energía eólica. Los generadores de inducción se utilizan con bastante frecuencia para

pequeños molinos de viento por su simplicidad y pequeño tamaño.

5.-Si la operación fuera, conectada a una barra infinita, ¿Quién magnetizara a la maquina? Explique.

La máquina absorbe potencia reactiva de la RED para poder magnetizar el estator, para luego entregar la potencia mecánica convertida en eléctrica a la RED.

26

de

Ab

ril

de

l 2

01

3Generador de Inducción

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

TECSUP P.F.R

E. OBSERVACIONES Observamos en el gráfico de inducción que la corriente es constante con la tensión. Se tuvo que cambiar varias veces el banco de capacitores ya que algunos están en mal

estado y no marcaban los resultados esperados. Al colocar una carga al generador de inducción operando de manera aislada, la tensión

de inducción baja considerablemente, hasta desmagnetizarlo. Peor, si se le alimentaba a una carga inductiva.

Debe existir un campo remanente en el rotor para permitir la autoexcitación de la

máquina de inducción para que trabaje como generador.

F. CONCLUSIONES Llegamos a magnetizar el generador gracias a los bancos capacitivos. La tensión es inestable por que tanto la carga como la velocidad tampoco lo son. Si

variamos la velocidad varia el torque a su vez la tensión inducida, solución conectar el sistema a una barra infinita en donde la tensión y la frecuencia se mantienen constantes, y la tensión obtenida no varía ya que es la tensión dela barra infinita.

El que podamos darle a la máquina de inducción dependerá mucho de la aplicación para la cual fue adquirida dicha máquina, pero todo esto nos indica que un motor asíncrono es mejor al utilizarlo como generador (comportándose como síncrono) para variaciones notables en su velocidad.