El ensayo en vacío consiste en hacer funcionar el motor sin ninguna carga mecánica en el eje

Informe Nº 2

ENSAYO EN VACÍO

1. MARCO CONCEPTUAL.-

El ensayo en vacío consiste en hacer funcionar el motor sin ninguna carga mecánica en el eje, es decir, la maquina trabaja a rotor libre.

La fuerza electromotriz que se induce en los bobinados de armadura del generador de corriente alterna, cuando no ejerce ningún trabajo, es proporcional a la velocidad que proporciona la maquina impulsora, este hecho es debido a que a mayor velocidad, mayor será el número de líneas de campo magnético que corten los bobinados de armadura en un intervalo de tiempo dado.

Se debe entender la característica de vacío como el análisis de la relación funcional existente entre la FEM y la corriente de excitación, cuando la IA = 0 manteniendo la frecuencia constante.

La característica de frecuencia que tiene la fuerza electromotriz inducida en un alternador es directamente proporcional al N° de pares de polos del alternador.

[pic 1]

:[pic 2]

[pic 3]

El valor de la FEM eficaz viene determinado por la siguiente expresión:

[pic 4]

De donde se deduce que en otra escala la característica de vacío también representa la característica magnética de la máquina.

Una característica importante del funcionamiento en vacío de la maquina síncrona la constituye la curva Eo = f(Iexc), que representa la FEM en bornes de la máquina estando desconectada la carga en función de la corriente de excitación o, en definitiva, de los amperios-vuelta/polo que recorren los devanados inductores. La determinación de esta curva se realiza por vía experimental, para lo cual es necesario hacer girar la máquina a la velocidad de sincronismo por medio del motor primario: turbina, diésel, etc., y entonces se debe cambiar gradualmente la corriente de excitación desde cero hasta un cierto valor máximo correspondiente a la saturación y desde este último nuevamente hasta cero. Los valores medidos de la FEM Eo en función de la corriente de excitación Iexc, se representa mediante dos ramas, una ascendente y otra descendente, de la característica. Sin embargo, esta divergencia es pequeña y depende de la influencia de la histéresis en los polos y en el yugo de la máquina. La característica en vacío representa la curva media entre ambas ramas y tiene la forma indicada en la siguiente figura.

[pic 5]

Curva de vacío de un alternador

Se observa que la característica anterior es similar a la curva de magnetización del hierro, conclusión lógica si se tiene en cuenta que la curva de vacío corresponde a la solución experimental del circuito magnético de la máquina, en la que se ha sustituido la FMM por una magnitud proporcional que es la corriente de excitación y donde se ha intercambiado el flujo por la FEM.

2. EQUIPO E INSTRUMENTAL PARA EL ENSAYO.-

En el taller se utilizaron diferentes instrumentos de medición y de trabajo las cuales son:

• Equipo de generación de corriente alterna con variador de frecuencia.
• Multitester analógico y digital.
• Amperímetros.
• Instrumentos de tablero.
• Cables y conectores.

[pic 6]

Excitatrices    

[pic 7]

Amperímetro

[pic 8]

Equipo de Generación

3. CIRCUITO PARA EL ENSAYO.-

[pic 9]

4. PROCEDIMIENTO.-

• Proceder a encender el equipo de generación de corriente alterna con el variador de frecuencia.
• Poner en marcha el grupo generador, observando que la excitatriz tenga el valor muy bajo.
• Proceder a regular la frecuencia hasta un valor nominal en este caso a 50 Hz.
• Luego proceder a variar la excitatriz de línea hasta un valor nominal en este caso hasta 220 V del voltaje de fase.
• Para proceder a tomar los datos requeridos, para eso apagar la excitatriz con la cual se tendrá una corriente de excitación cero, luego proceder a medir el valor que sería la tensión remanente abriendo el circuito que alimenta al bobinado de campo del generador AC.
• Luego proceder a encender la excitatriz e ir variando la corriente de excitación que a la vez ira variando el voltaje que en este caso tomaremos el voltaje de línea.

4.1 TABLA DE DATOS.-[pic 10]

5. CURVAS.-

[pic 11]

Ajuste de Curvas por el Método Potencial:[pic 12]

[pic 13]

La ecuación general es:    ---------- (1)[pic 14]

a = ?;     b = ?

La ecuación para hallar b es:

[pic 15]

[pic 16]

b =  0,1112

La ecuación para hallar a es:

------------- (2)[pic 17]

[pic 18]

A en (2):

[pic 19]

Reemplazando a y b en (1):

                                                                                          [pic 20]

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