MÁQUINAS ELÉCTRICAS I, GRUPOII, TALLER MÁQUINA SÍNCRONA

EJERCICIOS PROPUESTOS

1. Un generador sincrónico de 480V, 200kVA, factor de potencia de

0.8 en atraso, 60Hz, dos polos, conectado en Y, tiene una reactancia

síncrona de 0.25Ω y una resistencia del inducido de 0.04Ω. A 60 Hz

sus pérdidas por fricción propias y con el aire son de 6kW y sus

pérdidas en el núcleo son de 4kW. El circuito de campo tiene un

voltaje DC de 200V y la IF máxima es 10A. La resistencia del

circuito de campo es ajustable en un rango de 20 a 200Ω. La curva

característica del generador en vacío (OCC) se muestra en la figura

1.

a. ¿Cuánta corriente de campo se requiere para que VT sea igual a

480V cuando el generador opera en vacío?

b. ¿Cuál es el voltaje interno generado en esta máquina en

condiciones nominales?

c. ¿Cuánta corriente de campo se requiere para que VT sea igual a

480V cuando el generador está operando en condiciones nominales?

d. ¿Cuánta potencia y par debe ser capaz de suministrar el motor

primario del generador?

2. Suponga que la corriente de campo del generador del ejercicio

anterior ha sido ajustada a 4.5A.

a. ¿Cuál será el voltaje en los terminales del generador si está

conectado a una carga en Δ con una impedancia de (5 ∟30°)Ω?

b. Dibuje el diagrama fasorial de este generador.

c. ¿Cuál es la eficiencia del generador en estas condiciones?

d. Suponga que una carga en Δ, idéntica, se emparalela con la

primera. ¿Qué ocurre en el diagrama fasorial del generador?

e. ¿Cuál es el nuevo voltaje en terminales después de adicionar la

carga?

f. ¿Qué se debe hacer para restablecer el voltaje en terminales a su

valor original?

3. Se tiene un generador síncrono trifásico de 6 polos, 440V,

conexión Y, con RA = 0,1Ω y Xs = 1Ω. La corriente de campo se

gradúa de tal forma que la tensión en terminales en vacío es 420V.

Las pérdidas por fricción y con el aire son de 1,5kW y las pérdidas

en el núcleo son de 1 kW. Hallar:

a. La tensión en los terminales para una corriente de carga de 55A y

un factor de potencia de 0,8 en atraso.

b. La potencia de entrada en la máquina para la condición de carga.

c. La potencia de salida de la máquina.

d. La eficiencia de la máquina.

4. Un motor síncrono trifásico de 6600V conectado en estrella,

trabaja con tensión constante y excitación constante. Su impedancia

síncrona es 2+j20Ω/fase. Cuando la entrada es de 1000kW, el factor

de potencia es de 0.8 capacitivo. Hallar la potencia absorbida de la

red si se aumenta la carga hasta que la corriente es de 140 A.

5. Un generador síncrono trifásico, tiene una impedancia síncrona de

0+j5Ω/fase y está conectado en estrella a una barra infinita de

6600V. La excitación es tal que la f.e.m. inducida en vacío es de

6000V. Determinar la potencia activa máxima que en estas

condiciones podrá suministrar la máquina, sin que exista pérdida de

estabilidad. Hallar también la corriente de inducido y el factor de

potencia para dicha carga.

6. Un motor síncrono trifásico de 440V conectado en estrella, tiene

una reactancia síncrona de 1.5Ω/fase. La corriente se campo se

ajustó para que el ángulo par sea de 30°, cuando la potencia

suministrada por la máquina es de 90kW.

a. En esta máquina, ¿cuál es la magnitud de la tensión inducida?

b. En la máquina, ¿cuál es la magnitud y el ángulo de la corriente de

armadura? ¿Cuál es el factor de potencia del motor?

c. Si la corriente de campo permanece constante, ¿cuál es la potencia

máxima absoluta que este motor puede suministrar?, ¿cuál es el

torque de desenganche del motor?

Figura 1. Curva característica del generador en vacío (OCC) para ejercicio 1 y 2.