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Pruebas eléctricas IT - PE- 100

INFORME PRUEBAS ELECTRICASIT - PE - 100 [W]

Introducción:

Se cuenta con los siguientes antecedentes a presentar en el informe, los cuales fueron consensuados entre ambas parte antes de realizar las pruebas de laboratorio.

Datos a medir

Potencia trifásica Potencia por fase Corriente en cada fase Voltaje en cada fase rpm. Velocidad de viento en m/s Frecuencia

Curvas a realizar

Potencia vs rpm, caso generador Potencia vs velocidad de viento, caso generador Curva de vacío, caso generador Curva de carga, caso generador Coltaje vs corriente, caso motor

Diagrama de conexionado:

El diagrama mostrado sirve para los casos de motor y generador. Si funciona como motor la corriente debe de ingresar al aerogenerador. Si funciona como generador la corriente debe salir del aerogenerador.

Diagrama de conexionado

Ing. Juan Carlos Castillo Z. 1

Pruebas eléctricas IT - PE- 100Metodología:

En principio se realizaron al generador las pruebas como motor.

Voltaje vs Corriente, caso motor

Ésta prueba se considera, para verificar la corriente que puede soportar el aerogenerador. Así como también poder determinar el sector que calienta con mayor intensidad respecto al área donde se encuentran las bobinas.

Para este efecto se conecto tres voltímetros para medir los voltajes de línea, se utilizaron tres pinzas amperometricas para medir las corrientes en las tres líneas; se decidió utilizar las pinzas amperometricas, por la necesidad de medir corrientes mayores a 10 amperios, en dos de las pinzas se tomaron datos de potencia monofásica. Para poder controlar el voltaje trifásico, considerando un valor máximo de 12 voltios AC, se coloco un auto transformador trifásico, en el cual se fue aumentando la tensión en forma progresiva tal como muestra los datos.

DATOS MOTOR ROTOR TRABADO

Tension Línea Alterna [V]

Corriente de Línea Alterna [V]

Impedancia de fase [Ω]

PotenciaMonofásico

[W]Trifásico

[W]RS ST TR R S T R S T R S R S

1 1,7 2 3,77 3,53 3,73 0,19 0,35 0,39 10 9 30 272,5 3,2 3,3 6,03 5,9 5,88 0,30 0,40 0,41 9 14 27 42

5 4,8 4,9 8,75 8,63 8,5 0,42 0,41 0,42 14 28 42 845,4 5,6 5,6 9,84 9,83 9,65 0,40 0,42 0,42 28 32 84 96

6 6 5,9 9,91 9,91 10,03 0,35 0,35 0,34 29 50 87 1506,2 7,3 7,3 9,96 10,29 10,29 0,36 0,41 0,41 65 44 195 132

Tabla 1: Datos medidos y calculados, IT - PE -100 caso motor rotor trabado

En la tabla 1, se muestran los datos medidos de tensión entre fases, corrientes R, S y T, así como la potencia monofásica como la trifásica. También se aplica la ley de Ohm para determinar la impedancia por fase.

Al principio el motor requiere de una determinada cantidad de corriente para poder magnetizar las bobinas. Posterior se estabiliza, y las características eléctricas deben ser aproximadamente iguales.

Observaciones: Se observa las tres tensiones de línea aproximadamente iguales, hay una variación en la línea RS, debido a la no simetría de las bobinas de esa línea.



Fig.1 tensiones de línea [V] vs. Corriente de línea [A]

Curva de vacío “tensión AC”

Se utilizó tres voltímetros para medir las tensiones de línea, un tacómetro para medir los rpm. La medición de voltajes se realizo en voltaje alterno.

Para realizar la prueba se utilizó un torno, el cual puede variar las velocidades en escalas definidas mostradas en la columna velocidad en rpm de la tabla 2

Generador- Prueba en vacíoVoltaje VAC [V] Velocidad

Rt rs st rpm1 1,1 1,1 1,1 402 1,73 1,68 1,67 633 2,63 2,52 2,52 1004 3,93 3,78 3,78 1605 6,17 5,93 5,94 2506 10 9,64 9,68 4007 15 14,3 14,4 6308 23,8 22,8 23 1000

Tabla 2, valores prueba de vacío, con voltaje AC

La constante de construcción K expresada en la ecuación 1, se determina por la razón de la tensión alterna en [V] generada por la velocidad en [rpm]; ver tabla 2, el resultado como valor promedio es: 0,024 [V/rpm]Ing. Juan Carlos Castillo Z. 3

Generador como motor: V vs. I

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8 10 12

Corriente linea [A]

Volta

je li

nea

[V]

Tension rs

Tension st

tension tr


Ea=Kn Ec. 1

Donde:

Ea: Tensión inducida expresado en Voltios por fase.K: Constante que refleja los parámetros de construcción del generadorn: Velocidad expresado en rpm

La grafica de la tabla 2, se muestra en la figura 2.

Fig.2 Prueba de vacío generador IT – PE – 100

En la figura 2, se puede observar que debido al flujo constante producido por los imanes de neodimio la tensión es proporcional a la velocidad; validando la ecuación 1.

Curva de vacío “tensión DC”


Prueba de vacio generador V vs. I

0

5

10

15

20

25

0 200 400 600 800 1000 1200

Velocidad [rpm]

tens

ion

de li

nea

[V]

tension rt vs. rpm

tension rs vs. rpm

tension st vs. rpm

Pruebas eléctricas IT - PE- 100La tabla 3, indica la cantidad de voltaje de salida del aerogenerador en función a la velocidad en el eje del aerogenerador.

Voltaje rectificado Velocidad

VDC [V] Rpm0,01 400,01 632,5 1004,6 1607,3 250

12,3 40019 630

30,7 1000Tabla 3. Valores de prueba en vació, con VDC

La constante de construcción expresada en la ecuación 2, es válido en la parte lineal; indicando que los arrollamiento no están saturados y, se determina por la razón de la tensión continua en [V] generada por la velocidad en [rpm]; ver tabla 3, el resultado de ésta relación es: 0,029 [V/rpm]

V=Kn Ec. 2

Fig. 3 Prueba de vació con tensión DC

Curva de carga, caso generador


Prueba de vacio Voltaje V [DC] vs Velocidad [rpm]

y = 0.0319x - 1.002R2 = 0.9977

0

5

10

15

20

25

30

35

0 200 400 600 800 1000 1200velocidad [rpm]

volta

je D

C [V

]

Prueba de vaciovoltaje vs. rpm

Lineal (Prueba devacio voltaje vs. rpm)

Pruebas eléctricas IT - PE- 100Se realizaron las mediciones de tensión y corriente, con tensión y corriente alterna en las tres líneas y, tensión y corriente continua para diferentes cargas.

Tensión V [AC] velocidad Voltaje Rectificado Corriente I [AC] Corriente

RectificadoPotencia continua

rt rs st [rpm] [DC] R T S [DC] [DC]1 2.56 2.46 2.46

100

1.6

no se tomaron los datos de corriente, porque la

tensión es reducida

0.04 0.062 2.56 2.47 2.46 1.4 0.12 0.173 2.55 2.46 2.44 1.5 0.15 0.234 2.54 2.45 2.44 1.5 0.18 0.275 2.55 2.45 2.44 1.5 0.18 0.276 2.53 2.44 2.42 1.6 0.23 0.377 2.51 2.41 2.39 1.5 0.26 0.398 2 1.2 0.26 0.31



rt rs st [rpm] [DC] rt rs st [rpm]1 3.85 3.7 3.71

160

3.2 0.06 0.192 3.84 3.69 3.7 3.5 0.14 0.15 0.15 0.18 0.633 3.83 3.68 3.68 3.1 0.26 0.28 0.26 0.23 0.714 3.82 3.67 3.68 3.5 0.3 0.27 0.27 0.28 0.985 3.8 3.66 3.66 3.1 0.4 0.39 0.52 0.23 0.716 3.78 3.64 3.64 2.9 0.46 0.46 0.48 0.36 1.047 3.72 3.58 3.58 3.12 0.66 0.79 0.72 0.55 1.728 3.48 3.34 3.35 2.4 1.51 1.52 1.52 1.16 2.78



rt rs st [rpm] [DC] rt rs st [rpm]1 6.01 5.79 5.81

250

6.1 0.39 0.39 0.39 0.25 1.532 6 5.78 5.79 6.1 0.46 0.48 0.45 0.31 1.893 5.97 5.73 5.76 5.9 0.32 0.43 0.35 0.4 2.364 5.92 5.69 5.72 6.2 0.72 0.71 0.7 0.52 3.225 5.88 5.64 5.67 5.7 0.55 0.55 0.54 0.65 3.716 5.77 7.54 5.56 5.5 0.76 0.76 0.74 0.93 5.127 5.56 5.34 5.36 5.1 1.24 1.24 1.31 1.52 7.758 5.13 4.91 4.93 4.5 2.22 2.23 2.16 2.72 12.24



rt rs st [rpm] [DC] rt rs st [rpm]1 9.6 9.2 9.2 400 10.9 0.45 0.4 0.37 0.48 5.23


Pruebas eléctricas IT - PE- 1002 9.6 9.1 9.2 10.9 0.53 0.48 0.45 0.67 7.303 9.5 9.1 9.1 10.8 0.55 0.57 0.54 0.72 7.784 9.4 9 9.1 10.7 0.71 0.71 0.7 0.93 9.955 9.4 8.9 9 10.6 0.9 0.92 0.88 1.15 12.196 9.2 8.8 8.8 10.2 1.23 1.24 1.29 1.5 15.307 8.9 8.4 8.5 9.5 1.95 1.96 1.89 2.37 22.528 8 7.6 7.6 7.7 3.94 3.98 3.81 4.94 38.04



rt rs st [rpm] [DC] rt rs st [rpm]1 14.5 13.9 14

630

17.2 0.61 0.62 0.59 0.79 13.592 14.5 13.8 13.9 17.2 0.75 0.76 0.72 0.9 15.483 14.4 13.8 13.8 17 0.85 0.85 0.83 1.11 18.874 14.3 13.7 13.8 16.9 1.01 1.02 0.98 1.28 21.635 14.2 13.5 13.6 16.6 1.27 1.28 1.23 1.54 25.566 14 13.3 13.4 16.2 1.65 1.78 1.62 2.02 32.727 13.6 13 13.1 15.6 2.36 2.39 2.3 2.91 45.408 12.6 12 12.1 13.8 4.36 4.42 4.23 5.49 75.76

Tablas 4. Prueba de carga con regulador variando la velocidad y la carga

La figura 4, muestra la grafica de la tablas 4. La pendiente negativa mostrada en la fig. 4 representa la caída de tensión producido por el aumento de carga a una velocidad constante.

Fig. 4, Prueba de carga a velocidad constante


Prueba de carga Generador Voltaje vs. Corriente

0

2

4

6

8

10

12

-5 0 5 10 15 20

Corriente I [AC]

Volta

je V

[AC]

Tension rt vs. Corriente R - rpm 100

Tension rs vs. Corriente t - rpm 100

Tension st vs. Corriente s - rpm 100










Pruebas eléctricas IT - PE- 100 Potencia vs. Velocidad rpm

En esta prueba se tomaron los datos a la salida del regulador, los valores representan tensiones y corrientes continuas.

Los valores de tensión y corriente rectificados son valores en continua, por tanto la potencia del generador esta dado por la siguiente ecuación:

P= VI [w] Ec.3Donde:

P: potencia en [w]V: voltaje continuo (DC)I: corriente continua (DC)

Fig 5 Datos en carga Potencia vs. rpm

En la figura 5, se muestra que a una carga determinada al aumentar la velocidad aumenta también la potencia


Datos en cargaP (W) vs. rpm

y = 6E-05x2 + 0.0416x - 5.5168R2 = 0.9963

y = 0.0001x2 + 0.0723x - 9.8824R2 = 0.9953

y = 6E-05x2 + 0.0205x - 3.005R2 = 0.997

y = 4E-05x2 + 0.0168x - 2.5426R2 = 0.9953

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 200 400 600 800

rpm

P(w

)

P (W) vs rpm - R=22OHMP (W) vs rpm -R=19.56 OHMP (W) vs rpm -R=17.12 OHMP (W) vs rpm -R=14.68 OHMP (W) vs rpm -R=12.24 OHMP (W) vs rpm -R=9.8 OHMP (W) vs rpm -R=7.36OHMP (W) vs rpm -R=4.92 OHMPolinómica (P (W) vsrpm - R=7.36OHM)Polinómica (P (W) vsrpm - R=4.92 OHM)Polinómica (P (W) vsrpm - R=9.8 OHM)Polinómica (P (W) vsrpm - R=12.24 OHM)


Pruebas de Campo.

El aerogenerador se instala en una camioneta, a una altura de 4,5 metros aproximadamente. Se toma las mediciones de viento con un anemómetro a una separación de 2 metros del aerogenerador y una altura de 4,5 metros y el data logger (HOBO); con el fin de comparar la velocidad de viento con las velocidades mecánica en rpm. Los datos obtenidos fueron siguientes:

Potencia vs rpm, caso generador en carga

R ohm hz rpm v m/s v ac L1 v ac L2 v ac L3 A ac L1 V DC I DC P DC

22.8

28 210 7.96 8.01 8.07 8.08 0.48 9.4 0.42 3.9530 225 8.53 8.7 9.26 8.84 0.52 10.04 0.47 4.7229 217.5 8.25 8.97 9.35 9.01 0.52 10.06 0.48 4.8334 255 9.67 10.57 11.01 10.69 0.56 13 0.58 7.5442 315 11.94 12.26 12.82 12.8 14.09 0.58 8.1737 277.5 10.52 11.46 11.99 11.54 0.47 14.2 0.59 8.3841 307.5 11.66 12.3 12.53 12.32 0.75 14.6 0.58 8.4742 315 11.94 12.92 13.53 13.08 0.58 16.02 0.73 11.6947 352.5 13.36 14.16 14.81 14.28 0.6 17.7 0.8 14.1651 382.5 14.50 15.56 16.24 15.67 0.66 19.07 0.89 16.9725 187.5 7.11 7.56 7.91 7.6 8.733 247.5 9.38 9.99 10.43 10.05 0.4 12.137 277.5 10.52 11.41 11.96 11.96 14.136 270 10.24 10.81 11.37 10.96 0.41 0.6

R ohm hz rpm v m/s v ac L1 v ac L2 v ac L3 A ac L1 VDC I DC P DC

20.717 127.5 4.83 5.26 5.51 5.31 0.56 0.26 0.1520 150 5.69 5.97 5.26 6.03 0.23 6.6 0.31 2.0525 187.5 7.11 7.47 7.83 7.46 0.38 8.5 0.4 3.40


Pruebas eléctricas IT - PE- 10028 210 7.96 8.58 7.96 8.64 0.35 10.1 0.47 4.7530 225 8.53 8.61 9.1 8.8 0.47 10.2 0.5 5.1033 247.5 9.38 10.25 10.66 10.47 12.4 0.62 7.6934 255 9.67 10.62 11.05 10.64 0.48 12.8 0.63 8.0638 285 10.80 11.15 11.69 11.22 0.54 13.2 0.69 9.1138 285 10.80 11.45 11.97 11.52 0.53 14 0.69 9.6638 285 10.80 11.56 12.05 11.57 0.53 14.2 0.7 9.9439 292.5 11.09 11.87 12.33 11.96 0.7 14.2 0.73 10.3739 292.5 11.09 11.85 11.38 11.93 0.56 14.6 0.72 10.5145 337.5 12.80 12.88 13.23 13 0.7 15.1 0.79 11.9343 322.5 12.23 12.72 13.28 12.81 0.65 15.8 0.78 12.3245 337.5 12.80 13.37 13.95 13.57 0.67 16.9 0.73 12.3443 322.5 12.23 13.09 13.57 13.09 0.62 16.2 0.8 12.9650 375 14.22 14.79 15.41 14.84 0.84 18.5 0.91 16.8449 367.5 13.93 15.01 15.85 15.32 0.7 19.1 0.95 18.1551 382.5 14.50 15.43 16.1 15.54 0.75 19.6 0.96 18.82


17.6

52 390 14.79 15.56 16.3 15.74 0.88 20.0257 427.5 16.21 17.24 16.9 17.39 1.01 21.0828 210 7.96 8.5 8.89 8.55 0.44 10 0.59 5.930 225 8.53 8.9 9.3 8.93 0.47 10.5 0.69 7.24543 322.5 12.23 12.86 13.4 12.98 0.7 15.4 0.48 7.39242 315 11.94 12.64 13.18 12.72 0.65 15.7 0.48 7.53638 285 10.80 11.21 11.73 11.28 0.62 13.1 0.7 9.1736 270 10.24 10.83 11.19 10.82 0.557 13.4 0.77 10.31840 300 11.37 11.87 12.44 11.99 0.65 14.6 0.77 11.24239 292.5 11.09 11.51 12.02 11.6 0.63 14.1 0.86 12.12639 292.5 11.09 12.06 12.61 12.16 0.76 14.9 0.82 12.21841 307.5 11.66 12.4 13.08 12.58 0.69 15.08 0.9 13.57242 315 11.94 12.56 13.14 12.64 0.67 15.6 0.92 14.35245 337.5 12.80 13.45 14.02 13.55 0.85 16.6 0.89 14.77443 322.5 12.23 12.41 13.03 12.53 0.73 15.9 0.97 15.42344 330 12.51 13.08 13.71 13.11 0.74 16.4 1.02 16.72848 360 13.65 14.21 14.9 14.38 0.83 17.8 0.98 17.44447 352.5 13.36 14.19 14.81 14.28 0.79 17.8 1.08 19.22450 375 14.22 14.95 15.63 15.02 0.83 18.8 1.09 20.49253 397.5 15.07 15.81 16.67 15.86 0.96 19.8 1.08 21.38453 397.5 15.07 15.58 15.42 15.79 1.02 19.05 1.19 22.669551 382.5 14.50 15.7 16.43 15.83 0.8 19.9 1.15 22.88553 397.5 15.07 15.47 16.41 15.55 0.96 19.6 1.19 23.32454 405 15.35 16.22 16.85 16.29 0.92 20.5 1.19 24.39554 405 15.35 16.51 17.53 16.67 0.92 21.08 1.2 25.29658 435 16.49 17.5 18.28 17.62 0.95 22.2 1.25 27.75


Pruebas eléctricas IT - PE- 100R ohm hz rpm v m/s v ac L1 v ac L2 v ac L3 A ac L1 V DC I DC P DC

14.4

37 277.5 10.52 10.4 11.27 10.84 0.76 13 0.95 12.3540 300 11.37 11.85 12.4 11.93 0.83 14.05 1.04 14.5841 307.5 11.66 12.08 12.37 12.14 0.9 15.3 1.13 17.2141 307.5 11.66 12.14 12.12 12.2 0.93 14.9 1.16 17.3245 337.5 12.80 13.34 13.92 13.44 0.95 16.5 1.19 19.6046 345 13.08 13.65 14.23 13.74 0.92 17 1.15 19.5549 367.5 13.93 14.45 15.05 14.47 0.95 18.1 1.19 21.5052 390 14.79 15.45 16.05 15.45 1.14 19.3 1.43 27.5054 405 15.35 16.12 16.82 16.22 1.1 20.3 1.38 27.9154 405 15.35 15.65 16.03 15.83 1.2 19.5 1.50 29.2555 412.5 15.64 16.25 16.99 16.44 1.14 20.6 1.43 29.3656 420 15.92 17.36 18.18 17.57 1.17 22.3 1.46 32.6257 427.5 16.21 16.95 17 17.05 1.17 21.8 1.46 31.89


11.5

26 195 7.39 7.33 7.72 7.46 0.91 8.4 1.14 9.5557627 202.5 7.68 7.99 8.35 8.07 0.61 9.3 0.76 7.0918237 277.5 10.52 10.45 10.42 10.49 0.95 12.5 1.19 14.844940 300 11.37 11.64 12.15 11.66 1.02 14.2 1.28 18.106440 300 11.37 11.73 12.26 11.83 1 14.4 1.25 18.001441 307.5 11.66 13.62 14.24 13.74 1.22 16.8 1.53 25.62243 322.5 12.23 12.55 13.15 12.68 1.1 15.5 1.38 21.314248 360 13.65 14.12 14.76 14.23 1.25 17.6 1.56 27.502249 367.5 13.93 13.99 14.08 14.13 1.28 17.4 1.60 27.842254 405 15.35 15.99 16.71 16.15 1.4 20.1 1.75 35.177858 435 16.49 17.05 17.85 17.25 1.52 21.6 1.90 41.043360 450 17.06 17.25 18.08 17.4 1.53 21.9 1.91 41.887164 480 18.20 18.86 19.67 18.98 1.64 23.9 2.05 48.9989


8.4

22 165 6.26 6.28 6.45 6.28 0.85 6.9 1.06 7.3318429 217.5 8.25 8.43 8.83 8.93 0.97 9.8 1.21 11.883531 232.5 8.81 8.39 9.26 8.94 1.07 10.4 1.34 13.911134 255 9.67 9.63 10.04 9.66 1.14 11.4 1.43 16.246337 277.5 10.52 10.4 10.85 10.51 1.5 12.5 1.88 23.439438 285 10.80 10.96 11.52 10.99 1.61 13.3 2.01 26.768439 292.5 11.09 11.05 12.05 11.12 1.35 13.4 1.69 22.614341 307.5 11.66 11.84 12.1 11.74 1.39 14.2 1.74 24.674545 337.5 12.80 12.5 13.08 12.6 1.53 15.4 1.91 29.454948 360 13.65 12.25 12.7 12.29 2.18 15.2 2.73 41.423349 367.5 13.93 13.94 14.59 13.96 1.72 17.1 2.15 36.767951 382.5 14.50 14.43 15.1 14.53 1.8 18.1 2.25 40.728353 397.5 15.07 15.53 16.3 15.68 1.89 19.5 2.36 46.0724


Pruebas eléctricas IT - PE- 10055 412.5 15.64 15.87 16.31 15.8 2.1 19.5 2.63 51.191660 450 17.06 16.97 17.75 17.11 2.11 21.4 2.64 56.447


5.2

11 82.5 3.13 3.26 3.41 3.29 0.4 2.8 0.50 1.4001112 90 3.41 3.36 3.55 3.83 0.47 2.9 0.59 1.7038915 112.5 4.27 4.13 4.31 4.15 0.62 3.9 0.78 3.0227430 225 8.53 8.2 8.52 8.28 1.62 9.5 2.03 19.23935 262.5 9.95 9.79 10.24 9.07 1.89 11.6 2.36 27.407237 277.5 10.52 10.76 11.55 10.78 1.79 13 2.24 29.089838 285 10.80 10.5 11.96 10.55 1.94 12.5 2.43 30.314939 292.5 11.09 10.39 10.87 10.49 1.94 12.4 2.43 30.072440 300 11.37 10.72 10.81 2.06 12.8 2.58 32.962641 307.5 11.66 11.56 12.02 11.55 1.96 13.8 2.45 33.812742 315 11.94 11.26 11.87 11.27 2.32 13.5 2.90 39.153145 337.5 12.80 11.99 12.47 12.09 2.53 14.4 3.16 45.543647 352.5 13.36 12.72 12.85 2.37 15.6 2.96 46.218748 360 13.65 13.2 13.85 13.73 2.72 16.2 3.40 55.084452 390 14.79 14.16 15.02 14.27 2.81 17.5 3.51 61.4737


2.2

33 247.5 9.38 7.47 7.84 7.57 3.39 8.3 4.46 37.01834 255 9.67 7.83 8.3 7.98 3.57 8.7 4.39 38.19335 262.5 9.95 8.24 8.67 8.35 3.71 9.2 4.69 43.14835 262.5 9.95 8.3 8.75 8.38 3.64 9.4 4.92 46.24837 277.5 10.52 8.3 8.85 8.47 4.37 9.3 5.08 47.24439 292.5 11.09 9.07 9.46 9.11 4.3 10.3 5.18 53.35443 322.5 12.23 9.6 10.04 9.73 5.08 11 5.93 65.2345 337.5 12.80 10.22 10.72 10.32 4.96 11.8 6.36 75.04846 345 13.08 10.52 11.03 10.61 4.9 12.2 6.24 76.12847 352.5 13.36 10.44 11.24 10.63 5.58 12 6.76 81.1249 367.5 13.93 11.03 11.55 11.14 5.44 12.8 6.68 85.50451 382.5 14.50 11.73 12.16 11.67 5.38 13.9 6.86 95.35450 375 14.22 11.83 12.38 11.91 5.65 13.08 7.32 95.745655 412.5 15.64 12.3 12.94 12.47 6.11 14.6 7.68 112.12856 420 15.92 12.47 13.29 12.79 6.36 14.8 8.06 119.288

Tablas 5. Prueba de carga con regulador variando la velocidad y la carga

Los valores resaltados representan la frecuencia próxima ó igual a 50 Hz, para el cual el aerogenerador puede operar en condiciones nominales; Por condiciones nominales se entiende que en Bolivia, la frecuencia industrial es 50 Hz



Las gráficas son las siguientes:

Fig. 6 Datos en carga Potencia DC (w) vs. rpm

potencia vs velocidad de viento, caso generador con carga


Con cargaPot (W) fun. v (rpm)

y = 0.0009x2 - 0.1066x + 11.537R2 = 0.9953

y = 0.0005x2 - 0.0378x + 1.2598R2 = 0.9909

y = 0.0003x2 + 0.0115x - 2.9198R2 = 0.9767

y = 0.0002x2 + 0.0078x - 1.1832R2 = 0.9783

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

0 100 200 300 400 500 600

v (rpm)

Pot.

DC (W

)

Pot fun (v rpm) R=22.8 ohm








Polinómica (Pot fun (v rpm) R=2.2ohm)





Fig 7 Datos en carga Potencia DC (w) vs. rpm

En las figuras 6, 7: se puede observar que la pendiente depende de la carga; para comprender mejor. A mayor carga física se genera mayor corriente y mayor potencia (la corriente es proporcional a la potencia P=V*I), pero a mayor resistencia eléctrica, menor corriente para que se dedé el equilibrio entre la potencia generada y la potencia consumida.

La ecuación de la curva polinómica de grado 2 mostrada en la fig. 7, da a entender que con una resistencia eléctrica pequeña (2.2 Ohm), podría generar en vacío una potencia de 11.537 Watts. Esté valor es entregado por el aerogenerador una vesvez que haya roto el momento de inercia; de lo contrario la potencia es cero.

En las curvas polinómicas de la fig, 7, se muestra que la mayoría de las curvas rompen inercia a un velocidad aproximada de 2.5 (m/s).

Solo se considera las tendencias de las curvas más representativas, ya que los otros no llegan a trabajar a la frecuencia de 50 Hz. Se considera los 50 Hz como dato nominal de operación del aerogenerador.

curva de vacío, caso generador sin carga

Frecuencia [hz]

rpm Velocidad de

v ac L1 v ac L2 v ac L3 VDC


Con cargaPot. (w) fun. V (m/s)

y = 0.5971x2 - 2.8127x + 11.537R2 = 0.9953

y = 0.3428x2 - 0.9981x + 1.2598R2 = 0.9909

y = 0.1921x2 + 0.3034x - 2.9198R2 = 0.9767

y = 0.1395x2 + 0.2062x - 1.1832R2 = 0.9783

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

V (m/s)

Pot (

w) D

C

Pot fun. V (m/s) R=22.8 Ohm








Polinómica (Pot fun. V (m/s) R=2.2Ohm)



Polinómica (Pot fun. V (m/s)R=11.5 Ohm)

Carlos, 09/06/10,

Se debe especificar que la fig.6 corresponde a la prueba de laboratorio. Y la fig 7 a la de campoEstas curvas son similares, si bien están variando las ecuaciones, considero que deberían tener menos similitud, pues la primera es el resultado obtenido en el laboratorio (con datos puntuales y controlados) y la segunda obtenida en función a la velocidad de viento, con datos variables.

Carlos, 30/09/19,

No se han realizado las apreciaciones a este acápite

Carlos, 09/06/10,

Son los otros datos registrados?

Pruebas eléctricas IT - PE- 100vientov

m/s2 15 0.57 0.04 0.01 0.01 0.55 37.5 1.42 1.63 1.71 1.67 67 52.5 1.99 2.36 2.51 2.39 69 67.5 2.56 3.08 3.2 3.1 7.6

11 82.5 3.13 3.56 3.7 3.57 8.115 112.5 4.27 4.68 4.88 4.7 9.918 135 5.12 5.99 6.25 6.29 11.421 157.5 5.97 6.82 7.13 6.85 12.223 172.5 6.54 7.19 7.53 7.23 12.626 195 7.39 8.4 8.64 8.44 14.228 210 7.96 8.81 9.21 8.87 14.733 247.5 9.38 10.22 10.64 10.31 16.437 277.5 10.52 11.75 12.26 11.82 18.439 292.5 11.09 12.39 12.8 12.38 16.441 307.5 11.66 12.08 13.57 13.07 20.243 322.5 12.23 13.57 14.19 13.67 21.445 337.5 12.80 13.1 14.34 13.14 20.945 337.5 12.80 14.19 14.96 14.35 22.846 345 13.08 14.23 14.85 14.33 21.847 352.5 13.36 14.58 15.13 14.6 22.248 360 13.65 15.11 15.85 15.23 2350 375 14.22 15.29 15.99 15.38 23.951 382.5 14.50 15.88 16.54 15.95 24.153 397.5 15.07 16.62 17.34 16.69 2555 412.5 15.64 17.42 18.17 17.62 26.257 427.5 16.21 18.1 18.9 18.17 2759 442.5 16.78 18.47 19.27 18.56 27.560 450 17.06 18.97 19.83 19.1 28.1

Tabla 6. Datos prueba de vacíovació



Fig 8 Datos prueba de vació Volt. fun. V (rpm) prueba de laboratorio?

Fig 9 Datos prueba de vació Volt fun. V (m/s) – Prueba de campo


Prueba de vacio

y = -6E-06x2 + 0.0586x + 2.7053R2 = 0.984

y = 0.0556x + 2.9405R2 = 0.9838

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300 400 500

v (rpm)

Volt.

DC

(v) Volt (v) fun. V (rpm)

Polinómica (Volt (v) fun. V(rpm))Lineal (Volt (v) fun. V (rpm))

Prueva de vacio

y = -0.0044x2 + 1.5454x + 2.7053R2 = 0.984

y = 1.4666x + 2.9405R2 = 0.9838

0

5

10

15

20

25

30

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00

v (m/s)

Volt.

DC

(v) Volt. (v) fun. V (m/s)

Polinómica (Volt. (v) fun. V(m/s))Lineal (Volt. (v) fun. V (m/s))

Pruebas eléctricas IT - PE- 100 voltaje vs. corriente, caso generador

Fig.10 Datos prueba de carga Volt fun. I (Amp) DC

Comparando la fig. 10 con la fig. 4: la fig. 4 se realizó en un torno garantizando una velocidad constante todo el tiempo. La fig. 10 se realizo en la prueba de campo. Por tanto los datos mostrados en la fig. 10 están con variación de ± 1 Hz; teniendo como resultado una variación en la velocidad de ± 7.5 rpm – esté valor es el resultado de dividir n=(60∗f )/ pp –. Si f = 1 Hz y pp = 8; siendo f “frecuencia”; y pp = pares de polos, entonces, n “velocidad en rpm” será ± 7.5.

Resultados.

Las tensiones son aproximadamente iguales, hay una variación en la línea RS, debido a que las dos bobinas no están implementadas en forma simétrica.

La prueba de vacio del aerogenerador sugiere que no llega a saturarse el entrehierro, por tal motivo solo éstaestá actuando en la zona lineal, con una pendiente indicada claramente en la fig. 2.

A una velocidad de 375 rpm, y 8 pares de polos obtenemos 50 Hz teóricamente, llama la atención que a una velocidad de 630 rpm y 8 pares de polos se obtenga 46 Hz.

En condiciones de carga, se observa que a un aumento de carga aumenta la potencia desarrollada por el generador, ver fig. 5


Con cargaVolt. (v) fun. I (amp)

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8 10

I DC (Amp)

Volt.

DC

(v)

Volt (V) vs. I (Amp) rpm=210

Volt (V) vs. I (Amp) rpm=255

Volt (V) vs. I (Amp)rpm=277.5Volt (V) vs. I (Amp)rpm=322.5

Volt (V) vs. I (Amp)rpm=352.5Volt (V) vs. I (Amp) rpm=375

Volt (V) vs. I (Amp)rpm=397.5

Carlos, 01/10/19,

Esto se debe a factores de construcción?...

Carlos, 09/06/10,

Para comprender mejor, sería bueno tener estas curvas en un mismo acápite.

Pruebas eléctricas IT - PE- 100 El eje del generador no choca con los imanes internos, pero existe una separación

mayor en el entrehierro, produciendo mayores pérdidas al equipo como tal.

En las fig. 8 y fig. 9, la curva de tendencia tiene dos formas: cuadrática y lineal, al ver la relación cuadrática en ambos se puede adoptar una curva lineal para poder modelar los aerogeneradores de la misma gama.

Tanto en la fig. 8 y 9, el valor constante de 2.9405 indica una tensión remanente, la cual es producto del efecto de los campos magnéticos de los imanes de neodimio.

Datos importantes del aerogenerador:

Datos con cargaR ohm hz rpm v m/s v ac L1 v ac L2 v ac L3 A ac L1 VDC ADC P DC

11.50 60 450 17.06 17.25 18.08 17.4 1.53 21.9 1.91 41.8911.50 64 480 18.20 18.86 19.67 18.98 1.64 23.9 2.05 49.00

8.40 60 450 17.06 16.97 17.75 17.11 2.11 21.4 2.64 56.45Datos sin carga

hz rpm v m/s v ac L1 v ac L2 v ac L3 VDC57 427.5 16.21 18.1 18.9 18.17 2759 442.5 16.78 18.47 19.27 18.56 27.560 450 17.06 18.97 19.83 19.1 28.1

Conclusiones:

Al tener 8 pares de polos y 6 arrollamientos, el campo magnético de los imanes afecta de forma no simétrica al área de los arrollamientos.


Carlos, 01/10/19,

Cómo se obtiene este valor

Carlos, 01/10/19,

Para justificar este resultado, se debería comparar las curvas obtenidas con la curva de potencia del IT-PE-100, presentado en el manual de construcción.


Se debe tener cuidado al momento de echar la resina a los arrollamientos ya que este procedimiento puede mover a los arrollamiento, consiguiendo desequilibrios en las mediciones de las fases.

Medir ó calcular la resistencia por fase, una vez que haya operado durante buen tiempo.

Estudiar nuevas formas de configuración tanto de los imanes permanentes comocono de los bobinados.

Realizar una reingeniería para poder calcular correctamente la sección del conductor.

Al aumentar la sección del conductor, se puede obtener mayor corriente y menor resistencia.

Juan Carlos Castillo Z.Ing. eléctrico


Carlos, 09/06/10,

La finalidad de estas mediciones?

informe pruebas electricas jcczfinal_cr.docx

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