ME2-2021-II - Clase 13 - Características Máquina Síncrona

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Clase 13
Características Máquina Síncrona
Máquinas Eléctricas II
Ricardo Bolaños
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Facultad de Ingeniería
2021-II
2/02/2022
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Características Constructivas del Rotor
Máquinas II - 2021-II
Rotor de cilindro liso
Rotor de 6 polos “salientes”
Rotor de 8 polos “salientes”
Polo “saliente” sin bobinado
Polo “saliente” con bobinado
Anillos rozantes y escobillas
 Anillos rozantes: son anillos de metal que
circundan por completo al eje de una máquina,
pero se encuentran aislados de él.
 Escobillas: son un bloque de un compuesto de
carbón parecido al grafito que conduce
electricidad libremente pero tiene una fricción
muy baja, por lo que no desgasta al anillo
rozante.
Desventajas
 Ambos, incrementan el mantenimiento que
requiere la máquina y en especial por el excesivo
desgaste de las escobillas.
 La caída de voltaje en las escobillas puede ser la
causa de perdidas significativas de potencia en
las maquinas que tienen corrientes de campo
mas grandes.
Fuente: S.J. Chapman, Máquinas Eléctricas, 5ª Edición.
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Características Constructivas del Rotor
Máquinas II - 2021-II
Sistema de Excitatriz Sin Escobillas
1. La potencia se suministra desde una fuente externa por
medio de anillos rozantes y escobillas (Máquinas Pequeñas).
2. Fuente de corriente continua montada directamente sobre el
rotor.
Excitatriz montada en el eje Circuito de excitatriz sin escobillas (esquemático)
Un excitador sin escobilla es un generador de ca pequeño con un circuito de campo montado en el estator y un
circuito de armadura acoplado en el eje del rotor. La salida trifásica del generador excitador se rectifica a corriente
directa por medio de un circuito rectificador trifásico.
Fuente: S.J. Chapman, Máquinas Eléctricas, 5ª Edición.
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Características Constructivas del Rotor
Máquinas II - 2021-IIFuente: S.J. Chapman, Máquinas Eléctricas, 5ª Edición.
Excitatriz sin escobillas, con excitatriz piloto.Generador General Electric Company.
Sistema Sin Escobillas con de Excitatriz Piloto
Incluye un excitador piloto con imanes permanentes que
producen la corriente continua de campo del excitador, que a su
vez produce la corriente de campo de la máquina principal.
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Circuito Equivalente Máquina de Polos Lisos
Máquinas II - 2021-IIFuente: S.J. Chapman, Máquinas Eléctricas, 5ª Edición.
El circuito equivalente de un generador síncrono que se ha
obtenido consta de tres cantidades que se deben determinar para
describir completamente el comportamiento de una máquina
síncrona real:
 La relación entre la corriente de campo y el flujo φ (y, por lo
tanto, entre la corriente de campo y ).
 La reactancia síncrona .
 La resistencia del inducido .
Para la determinación de los parámetros de máquina se realizan
dos pruebas:
1. Prueba de circuito abierto, se obtiene la característica de
circuito abierto (OCC) del generador.
2. Prueba de cortocircuito, se obtiene la característica de corto
circuito (SCC) del generador.
Prueba de 
Circuito Abierto 
OCC
Prueba de 
Cortocircuito
SCC
Datos de Placa
Pruebas de Laboratorio
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Circuito Equivalente Máquina de Polos Lisos
Máquinas II - 2021-IIFuente: Del Toro. V., Electric Machines and Power Systems
Prueba de Circuito Abierto (OCC) Prueba de Cortocircuito (SCC)
Procedimiento:
1. Máquina a velocidad nominal.
1. Terminales sin carga, voltímetro.
2. La corriente de campo desde cero, se incrementa
gradualmente y se mide el voltaje en terminales.
Procedimiento:
1. Máquina a velocidad nominal.
2. Terminales en corto circuito, amperímetros.
3. La corriente de campo desde cero, se incrementa
gradualmente y se mide la corriente de armadura.
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Parámetros Rotor de Polos Lisos: Reactancia Síncrona 
Máquinas II - 2021-IIFuente: Del Toro. V., Electric Machines and Power Systems
Circuitito equivalente de la máquina en la prueba de corto circuito, diagrama 
fasorial y campos magnéticos.
𝑺 casi cancela a 𝑹 por lo cual 𝒏𝒆𝒕 tiene una magnitud 
pequeña. El generador no se satura y la característica SCC 
es lineal.
Curva SCC
El método aproximado para determinar la reactancia
sincrónica a una corriente de campo dada es:
1. Se obtiene a partir de OCC a una corriente de
campo dada.
2. Se obtiene la corriente de cortocircuito , a una
corriente de campo dada a partir de SCC.
3. Se calcula la impedancia usando la ecuación:
4. Asumiendo que reactancia aproximada es:
Método Aproximado
𝑨
𝑨
𝑨 𝑺
/
,
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Parámetros Rotor de Polos Lisos: Reactancia Síncrona 
Máquinas II - 2021-IIFuente: Del Toro. V., Electric Machines and Power Systems
Circuito Equivalente
Relación de cortocircuito: es la relación entre la corriente de
campo requerida para el voltaje nominal de circuito abierto y la
corriente de campo requerida para la corriente nominal en el
inducido en corto circuito.
Si es importante saber la resistencia del devanado, así como la
reactancia síncrona, se puede obtener un valor aproximado de
la resistencia por medio de la aplicación de un voltaje de DC a
los devanados mientras la maquina esta estacionaria y
midiendo el flujo de corriente resultante. En corriente directa el
valor de la reactancia es nulo.
De la curva, para cualquier corriente de campo en la
porción lineal (línea de entrehierro) permite calcular la de
manera más exacta reactancia síncrona no saturada 𝑋 , .
Se puede demostrar que esta cantidad es simplemente el valor
inverso del valor aproximado por unidad de la reactancia
síncrona saturada que se obtiene con la ecuación (1). Este
término es usado a menudo en la industria.
¡Gracias!
Máquinas II - 2021-II 9