Para el desarrollo de esta experiencia de laboratorio se realizaron dos pruebas distintas,
las cuales son:
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Prueba de Factor de potencia 0
Prueba de Sincronización a la Red
Prueba de factor de potencia 0
La prueba de factor de potencia 0 consiste en calcular la curva grafica resultante de la
variación del voltaje entre los terminales de la maquina sincrónica en función de la del
cambio constante de la corriente de excitación de campo [𝐼𝑓 ].
Las condiciones necesarias para poder realizar esta prueba son las siguientes:
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La velocidad sincrónica [𝜂𝑠 ] de la maquina deberá de ser constante
La corriente de armadura [𝐼𝐴 ] del estator de la maquina sincrónica deberá de ser
constante
El factor de potencia disponible en la carga debe de ser lo mas aproximadamente
posible a 0
Para poder realizar las ultimas dos condiciones, se deberá contar con una carga variable y
lo más puramente inductiva posible para mantener la corriente de armadura dentro de un
rango de corriente nominal constante y un factor de potencia muy cercano a 0.
Una de las utilidades de esta prueba es la posibilidad de calcular la reactancia de dispersión
[𝑋𝑑 ] de los devanados del estator a través del método del Triángulo de Potier.
El diagrama por fase de esta prueba en el caso de una maquina síncrona de polos
cilíndricos es el siguiente:
En el caso de una maquina sincrónica de polos salientes la carga también se conecta en
los terminales, pero dado que teóricamente no se le puede asociar algún circuito
equivalente no es posible crearle un diagrama teórico. Independiente de lo anterior aun así
a la maquina sincrónica de polos salientes se le pueden realizar todas las mediciones
necesarias al igual que con la máquina de polos cilíndricos para calcular la curva [𝑉𝑇 ]
(𝐼𝑓 )
Prueba de Sincronización a la red
La prueba de sincronización a la red tiene por objetivo final permitir conectar nuestra
maquina síncrona a una red de alimentación cualquiera para así contribuir con la potencia
eléctrica creada por la maquina síncrona funcionando como generador a la misma red; o
bien para consumir potencia de la red para que nuestra maquina síncrona pueda funcionar
como motor.
La sincronización de una maquina sincrónica a la red de alimentación va a necesitar que se
cumplan 4 reglas muy importantes:
1. El módulo del voltaje efectivo proveniente de la red debe de ser aproximado al valor
del voltaje principal o de campo proveniente de los devanados del estator de la
máquina. (|𝑉𝑟𝑒𝑑 | ≈ |𝐸𝑓 |).
2. La frecuencia de la maquina debe de ser aproximadamente igual a la frecuencia
proveniente de la red de alimentación (𝑓𝑟𝑒𝑑 ≈ 𝑓𝐺𝑒𝑛 ).
3. Las Secuencia de fases de la red de alimentación debe de ser igual a la secuencia
trifásica de la maquina (𝑅𝑆𝑇𝐺𝑒𝑛 → 𝑈𝑉𝑊𝑟𝑒𝑑 ).
4. Los desfases entre fases tanto de la maquina síncrona como los desfases de la red
deben de ser iguales
El instrumento que utilizaremos para poder realizar una correcta sincronización y para
monitorizar cada uno de los parámetros anteriormente mencionados son las llamadas
“Lámparas de sincronización”, que básicamente serán 3 lámparas conectadas a 3 breakers
en paralelo respectivamente representando cada una de estas lámparas una distinta fase.
El diagrama de conexionado de la maquina sincrónica a las “Lámparas de sincronización”
es el siguiente:
La idea es que las 3 lámparas se apaguen y prendan como corresponde al exponer una
lampara a corriente alterna; sin embargo, en necesario que las 3 lámparas apaguen y
prendan a la misma vez. Las situaciones que se pueden dar en caso de que no se cumpla
alguna de las condiciones son, por ejemplo, en el caso de que los voltajes entre la maquina
síncrona y la red sean distintas, lo cual producirá que las lámparas se mantengan
encendidas todo el tiempo, ya que siempre existirá diferencia de potencial entre sus
terminales; en el caso de que las frecuencias sean distintas las lámparas se apagaran y
encenderán demasiado rápido, a tal punto de que la lampara podría crear el efecto de estar
encendida todo el tiempo; y por ultimo en el caso de que las secuencias sean distintas las
lámparas se encenderán y apagaran pero en distintas instancias y no coordinadamente.
Una vez se cumplen todas las condiciones para poder conectar la maquina síncrona a la
red verificando que todas las lamparás se enciendan y apaguen en conjunto y a una
velocidad aceptable, debemos de esperar a que todas se apaguen, indicando que no existe
diferencia de potencia entre los terminales de las lámparas y confirmando que el voltaje de
campo de la maquina es igual al voltaje de la red, en ese momento debemos de cerrar todos
los breaker, en ese instante nuestra maquina debería de haberse sincronizado
correctamente, permitiéndonos utilizar o suministrar potencia a la red.