eficiencia.doc

I Campo Giratorio bn

Eficiencia:

La eficiencia de la mquina sincrona se calcula de la misma manera que la mquina de corriente continua.

Las prdidas que se deben considerarse son las siguientes:

a) Prdidas rotacionales.

a.1) Prdidas mecnicas por friccin y ventilacin

a.2) Prdidas en el hierro.

b) Las prdidas elctricas.

b.1) Prdidas por efecto Joule en el campo.

b.2) Prdidas por efecto Joule en la armadura.

c) Las prdidas dispersas.

a) Las Prdidas Rotacionales:

Estas prdidas incluyen prdidas por friccin y ventilacin y las prdidas en el hierro por histresis y foncoult producidas por la variacin del flujo magntico en el estator.Las prdidas mecnicas se pueden determinar accionando el generador excitado con un pequeo motor auxiliar y hundiendo la potencia absorbida por este ultimo. Deduciendo de esta potencia las prdidas propias del motor auxiliar se obtendrn las prdidas mecnicas del generador.

Si se repite la prueba con la mquina excitada a la tensin nominal se obtiene las prdidas rotacionales. La diferencia entre ambos resultados nos dar las prdidas en el hierro se calculan la tensin nominal ms la cada ohmica a plena carga de la armadura.

b) Prdidas Elctricas:

Consisten las prdidas por efecto joul en los arrollamientos de campo y armadura.

No se incluyen las prdidas en el restato de campo ni tampoco la potencia absorbida por la excitatriz.

Prdidas en el Campo:

We = Re Ie2 = V0Ie

Prdidas en la Armadura:

Wa = IRa DC Ia2

Debe emplearse la resistencia en corriente continua a 75C.

Ra AC = (1.3 1.5) Ra bC

Si se emplea en los clculos Ra AC, estaramos incluyendo tambin las prdidas por efecto Skin y por corriente parsitas de foucoult en los conductores que forman las prdidas dispersas.

Prdidas Dispersas:

Estas prdidas dispersas incluyen bsicamente al efecto skin en los conductores y las prdidas por corrientes parsitas en el hierro.

Tambin incluyen las prdidas producidas por el flujo de dispersin de la armadura y la distorsin del flujo magntico.

Se puede determinar mediante la prueba de corto circuito de la mquina. La potencia absorbida por la mquina en dicha prueba incluye las prdidas dispersas. No figuran las prdidas en el hierro por ser el flujo resultante muy pequeo.

Vamos a ver una mquina sincrona sencilla:

Donde:

Tind = Ki BR * Bind

Se observa que la direccin del par en el eje del rotor, al aplicar la regla de la mano derecha en la ecuac. Tend. El sentido horario, por lo que la mquina esta actuando como generador.

Flujo de Potencia y Prdidas en Las Mquinas de Corriente alterna

Similar que en las mquinas de C.C. vamos a disponer del diagrama del flujo de potencia.

Donde:

a) Prdidas I2R :

Viene a ser las prdidas en el cobre en los conductores del rotor y estator as:

- Prdidas en el cobre del estator de una mquina 3 de C.A.

Donde IAcorriente que fluye en cada P = 3I2ARA

fase del inducido.

RA resistencia de c/fase del inducidoPrdida en el cobre del rotor es:

b) Prdida en el Ncleo:Se debe a los efectos de histresis y corrientes parsitas.

c) Prdida Mecnica:Se debe a la friccin en los rodamientos:

* A menudo las prdidas en el ncleo y las mecnicas se agrupa y recibe el nombre de prdidas rotacionales de la mquina en vaco.

d) Prdidas Adicionales:No corresponde a ninguno de los vistos anteriormente se asume 1% de la Potencia de Salida.

Eficiencia h

Control de Velocidad de Motores Sncronos

La velocidad de un motor Sncrono puede ser controlado cambiando la frecuencia de la fuente de suministro de potencia. En cualquier frecuencia fijada de velocidad se mantiene constante, an al estar cambiando las condiciones de la carga, a menos que el motor pierda sincronismo. El motor sncrono es por esta razn muy asado para el control exacto de velocidad y tambin diversos motores trabajan en sincronismo.

Un motor sncrono puede correr a alto factor de potencia y eficiencia (no debido a prdidas de potencia por deslizamiento como en los motores de induccin). En el presente se ha ido incrementando considerablemente su uso en dispositivo de velocidad variable.

Dos tipos de mtodos de control de velocidad estn normalmente en uso. En uno de los mtodos la velocidad es directamente controlada

Por cambios de voltaje de salida y frecuencia de un inversor o ciclo convertidos. En el otro mtodo la frecuencia es automticamente ajustada por la velocidad del motor y el motor es llamado un motor sncrono autocontrolado.

Control de Frecuencia:

Los diagramas esquemticos para el control de velocidad por lazo abierto de un motor sncrono cambiando la frecuencia y el voltaje de salida de un inversor o un ciclo convertidor se muestra en el grfico.

El circuito inversor permite la variacin de frecuencia (por ende la velocidad del motor)

Sobre un amplio rango, diferente hecho del circuito del ciclo convertidor ya que permite la variacin de frecuencia debajo de la fuente de frecuencia.

Para obtener el mismo torque mximo sobre todo el rango de variacin de velocidad y tambin para evitar la saturacin magntica en la mquina es necesario cambiar el voltaje con la frecuencia. Sabemos que en una mquina sincrona 3 3VtEf

P = TW = Sen Xs

4f

Wm = ; Xs = 2FLS PSi la corriente de campo IE es mantenida constante EF es proporcional a la velocidad y as

EF = K, F ; K, es constante

Una velocidad base puede ser difundida para el cual Vt y F son los valores establecidos para el motor. Si la relacin Vt/F correspondiente a esta velocidad base es contenida a bajas velocidades por cambio de voltaje con la frecuencia, el

Mximo torque es mantenido igual al que se tiene a la velocidad base.

La caracterstica torque velocidad para operacin con voltaje variable y frecuencia variable (VV, FV) del motor sincrono es mostrado en la figura 2, para frenado regenerativo del motor, el flujo de potencia es en reversa:Nota: Que en el sistema inverso Fig. 1-a, debido a los diodos en el inversor, el voltaje en la entrada del inversor no puede estar en reversa.

Por esta razn, para flujos de potencia en reversa y corriente en reversa o un convertidor dual es as mostrado en la Fig. 3, es por esta razn necesario aceptar el flujo de corriente en reversa en el modo regenerativo de operacin. En un ciclo convertidor, sin embargo, el flujo de potencia es reversible.

Para variar la velocidad por encima de la velocidad base, la frecuencia es incrementada tanto que se mantiene el voltaje terminal en el valor establecido.

Esto por supuesto, har que el torque mximo disminuya en el ms alto rango de velocidad, como se conecta en la Fig. 2.

En la Fig. 1-a si el rectificador controlado es reemplazado por un puente de diodos rectificadores, el voltaje de entrada al inversor Vi es constante. El inversor puede ser un inversor (ancho de pulso modelado) PWM, as que ambos voltajes y frecuencias de salida puede ser cambiada en el inversor.

Note que si la frecuencia es sbitamente cambiada a un valor alto, los polos del rotor podrn no estar aptos para seguir al campo rotativo del estator y del motor perder sincronismo.

Por esta razn, el valor al cual la frecuencia es cambiada y podra estar restringida.

Un cambio sbito en el torque de carga podra tambin causar que el motor pierda sincronismo. La operacin de lazo abierto es por esta razn no es usado para aplicaciones en el cual la carga pueda cambiar sbitamente.

Motor Sncrono Auto ControladoUn motor sncrono tiende a perder sincronismo para cargas bruscas. En el sistema de control de velocidad de lazo abierto de sentido anteriormente, si una carga es sbitamente aplicada al rotor momentneamente baja suave, haciendo el ngulo de torque se incrementa mas all de 90 y conduce a perder sincronismo.

Sin embargo, si la posicin del rotor es censada as el rotor baja suave y la informacin es usada para disminuir la frecuencia del estator, el motor permanecer en sincronismo. Luego la velocidad del rotor ajustar la frecuencia del estator y el sistema es conocido como un motor sncrono auto controlado.

El esquema de un motor sncrono auto controlado es mostrado en la Fig. 4. Dos rectificadores controlados son usados, uno al final de la fuente y el otro al final de la mquina.

En el modo motor de operacin los rectificadores al final de la fuente operan en el modo de rectificacin y los rectificadores al final de la mquina en el modo de inversin.

Los roles de los rectificadores de reversa para frenado regenerativo, en el cual los flujos de potencia estn en reversa.

Los tiristores en el rectificador al final de la fuente son conmutados por el voltaje de excitacin de la mquina sncrona.

El censor de posicin del rotor, montado en el rotor, genera seales manteniendo informado sobre la posicin del rotor.

Estas seales son procesados en circuitos lgicos de control y usado para disparar los tiristores del rectificador del final de la mquina.

Por esta razn, cualquier cambio convenientemente en la velocidad del rotor para cambios en la carga inmediatamente cambiar la frecuencia de disparo de los tiristores y por ende ajusta la frecuencia del estator al valor correcto para mantener un sincronismo .

Un lazo de corriente es implementado alrededor del rectificador al final de la fuente para mantener al corriente de la mquina en el valor deseado. La corriente de la mquina en el valor deseado. La corriente de enlace DC, Id es proporcional a la corriente de la mquina Ia, es comparada con la corriente de referencia, y la seal de error ajusta los disparos del rectificador al final de la fuente para mantener la corriente de armadura constante en el valor de la referencia.

El torque depende del valor del ngulo puede ser controlada en los circuitos lgicos de control Para el rectificador al final de la mquina por que la seal desde el censor de posicin del rotor define la posicin del eje de campo y el instante de disparo de los tiristores define la posicin del eje de campo de la armadura.

Si el ngulo es regulado a un valor especfico y la corriente de campo es mantenida constante, el torque (y por ende la velocidad) puede ser directamente controlada por la corriente de armadura.

Esta corriente es controlada por el lazo de control de corriente del rectificador al final de la fuente.

a) Control de lazo abierto.

b) Control de lazo cerrado.

c) Formas de inda ef y Ia operacin similar al motor DC

Nota:

Ambos rectificadores tienen circuitos simples y baratos. Se puede afirmar que estos sistemas puede ser diseado para aplicaciones de muy alta potencia en orden de los Mega Welt.

Control de Lazo Cerrado:

Cabe notar que en el sistema visto de la Fig. 4-a si el torque de carga es cambiado, la velocidad cambiar. Si la velocidad es para ser mantenida constante, la corriente DC de enlace Id puede ser ajustada para satisfacer el cambio en el torque de carga. Esto puede ser llevado a cabo insertando desde afuera un lazo de velocidad como se muestra en la Fig. 4-b.

El censor de posicin suministra informacin acerca del campo del rotor tanto como la velocidad del rotor. Si la velocidad cae es debido a un incremento, el cual en vueltas incrementa la demanda de corriente IdConsecuentemente, el ngulo de disparo del rectificador controlado cambiar para alterar la corriente DC de enlace Id, para producir ms torque como el requerido debido al incremento del torque de carga.

La velocidad eventualmente ser restablecida a su valor inicial.

Tind = Ki BR * Bind

EMBED AutoCAD.Drawing.15


P = I2rRr


Psal

n = x 100

Pent



Vt

i T = k sen

f

Vt

K

IF






3P

T = IS, Ia I, sen

2

_1045561136.dwg

_1045565877.dwg

_1045566202.dwg

_1045566246.dwg

_1045566311.dwg

_1045565971.dwg

_1045561204.dwg

_1045560672.dwg

_1045560929.dwg

_1045560509.dwg

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