Calificaciones_4311

Tarea No.1 (20-5-11)

Máquinas Eléctricas III

CT-4311

Una máquina sincrónica de polos salientes tiene los siguientes datos de placa:Una máquina sincrónica de polos salientes tiene los siguientes datos de placa:

V _n =10 kV

S_n=1 00 MVA

cos ϕ_n=0,75

i_fn = 500A

i_fmax = 996A

f = 60Hz

p = 3

La máquina se conecta a una red cuya tensión es de 9,5 kV y cuando se excita el campo con 714,85 A se obtiene factor de potencia unitario al inyectar 90 MW a la red:

Las reactancia del eje directo y cuadratura
Los puntos de operación (ángulo de carga y potencia reactiva) del punto de operación indicado
La tensión en bornes de la máquina es 10,5 kV y la potencia entregada por el generador a la red 6 MW, cual es la máxima potencia reactiva que puede entregar el generador
La corriente de campo necesaria si la máquina motoriza una bomba de 70MW y consume 70MVAr de la red con tensión de 10,5kV
Los nuevos datos nominales de la máquina si la frecuencia del sistema es de 50Hz

Examen No.1 (20-5-11)

Máquinas Eléctricas III

CT-4311

Una máquina sincrónica de polos salientes tiene los siguientes datos de placa:

V _n =600 V

S_n=100 kVA

cos ϕ_n=0,8

i_fn = 10A

i_{f max} = 18,631A

f = 60Hz

p = 6

Se sincroniza la máquina en vacío, y se aumenta la corriente de campo hasta que la corriente de armadura alcanzó su valor nominal. en ese momento se desconectó de la red y la tensión obtenida entre bornes fue de 1,260V . Determine:

Las reactancia del eje directo y cuadratura
La corriente de campo necesaria para motorizar una bomba de agua de 90 kW, sin consumir ni generar potencia reactiva
El punto de operación si, cuando la tensión se deprime un 5% y se entregan a la red la potencia activa nominal, la corriente de campo es nominal
La mínima corriente de campo posible cuando se motoriza la carga con 70 kW

Tarea No.2 (10-6-11)

Máquinas Eléctricas III

CT-4311

Una máquina sincrónica de polos salientes de 100 MVA de potencia nominal, 13 kV, fp nominal 0.77, 3 pares de polos, 60 Hz, corriente de campo nominal 300 A, tiene una reactancia de cortocircuito de 1,2 pu y la de cuadratura es 0.7 pu. La reactancia de dispersión es de 0.15 pu. La característica de vacío se puede representar mediante la siguiente expresión:

Calcule La corriente de campo necesaria para motorizar una carga de 80 MW y -15 MVAR.
Determine el ángulo de carga y los reactivos requeridos cuando se acciona el generador con 60 MW y corriente de campo máxima.
Dibuje los lugares geométricos de las potencias activa y reactiva, corriente de armadura y fuerza electromotriz del campo a tensión nominal.

Esta es una asignación individual.
Los mejores resultados serán publicados en esta página web.

Nota:

La característica de vacío se modeló utilizando la rutina siguiente en Matlab:

% Lm0:   Inductancia no saturada [H]             (2   pu)
% Lmsat: Inductancia saturada [H]                (.2 pu)
% PsiT: Flujo de transición [Wb]                (.93 pu)
% fT:    Anchura de la transición [1]            (1   pu)

function plsaturation(Lm0, Lmsat, PsiT, fT)

iT = 1/Lm0*PsiT;
Psimax = 4*iT*Lmsat+PsiT
Psim = [0:0.002:1]*Psimax;

tauT = fT / PsiT * Lm0/Lmsat;

Mf = 1/Lmsat;

Mi = (1/Lm0 - 1/Lmsat*(.5-atan(tauT*PsiT)/pi))/(.5+atan(tauT*PsiT)/pi);

im = (Mf-Mi)/pi*(((Psim-PsiT).*atan(tauT*(Psim-PsiT)) - PsiT*atan(tauT*PsiT))+ .5/tauT*(log(1+(tauT*PsiT)^2) - log(1+tauT^2*(Psim-PsiT).^2)) ) + Psim.*(Mf+Mi)/2;

plot(im,Psim);
ylabel('\Psi_m');
xlabel('i_m');
grid on;

Mejor Solución de la tarea: Yovany Gómez (0437039)

Examen No.2 (10-6-11)

Máquinas Eléctricas III

CT-4311

Una máquina sincrónica de polos salientes tiene los siguientes datos de placa:

V _n =460 V

S_n=100 kVA

cos ϕ_n=0,77

i_fn = 20A

f = 60Hz

p = 3

X_σ = 20%

Durante una prueba de cortocircuito a corriente de campo nominal se registraron 104,59A en la corriente de armadura. A potencia nominal como motor y consumiendo 60kV Ar, la corriente de campo necesaria es 14,59A. La característica de vacío de la máquina se puede aproximar a:

Ef = 0,6275(1- e-1,5936if) +0,5if pu

Determine:

Las reactancias lineales del eje directo y cuadratura (5+5)
La corriente máxima de campo y el ángulo de carga de la máquina cuando motoriza una carga de 77kW y el factor de potencia correspondiente
Con la corriente máxima de campo se genera hacia la red 8 kW a una tensión de 480V , ¿Cuál es el ángulo de carga, factor de potencia y corriente de armadura en esta situación? ¿Es necesario aplicar algún correctivo a este punto de operación en régimen permanente? ¿Cuál recomendaría?

Tarea No.3 (15-7-11)

Máquinas Eléctricas III
CT-4311

Modelar el comportamiento electromagnético de una máquina sincrónica de polos salientes con devanados amortiguadores. Los datos de la máquina en el sistema adimensional de unidades, son los siguientes:

R_e = 0.01	R_f = 0.01	L_σe = 0.1	L_σf = 0.15	L_d = 1.0	L_q = 0.6	$L df = 0 . 9$	2Hω = 500
R_ad = 0.02	R_aq = 0.02	L_ad = 1.0	$L aq = 0 . 6$	L_ad-d = 0.93	L_aq-q = 0.53	$L ad-f = 0 . 85$	L_aσ = 0.07

La corriente de campo nominal produce la tensión nominal en la condición de vacío. Determine:

Las corrientes instantáneas en todos los devanados cuando la máquina está girando a velocidad sincrónica en vacío, con la corriente de campo nominal y en el preciso instante en el cual el rotor adelanta en 30° al eje magnético de la fase "a", ocurre un cortocircuito trifásico en sus bornes. Represente gráficamente el comportamiento de las variables de estado
En las mismas condiciones de la primera pregunta determine las corrientes transitorias y subtransitorias aproximadas
Determine la frecuencia de oscilación y la constante de tiempo de decaimineto si la máquina se encuentra en el punto nominal de operación y repentinamente el par de accionamiento se aumenta un 5%. Represente gráficamente el comportamiento de las variables de estado (ángulo de carga y velocidad)
Determine las corrientes transitorias y subtransitorias aproximadas en la condición de la parte 3 de este problema

Nota: Si requiere datos adicionales, utilive valores adecuados para esta máquina.

Examen No.3 (15-7-11)

Máquinas Eléctricas III

CT-4311

Una máquina sincrónica de polos salientes de dos pares de polos, tiene los siguientes datos de placa:

V _n =3 kV	S_n=500 kV A	cos ϕ_n=0,8	i_fn = 50A	f = 60Hz	H = 1,0s
X_d = 1,35pu	X_q = 0,95pu	L_σe = 0,1pu	σ_f = 0,15	R_e = R_f = 0,005pu	R_a = 2%

La máquina se encuentra acoplada a una barra infinita cuya tensión es de 3,15kV y entrega a la red 300kW con la corriente máxima de campo. Determine:

Las ecuaciones completas de la máquina (tensión y par), expresando todos los parámetros en por unidad de una base coherente. Justifique las aproximaciones que utilice
Indique los pasos necesarios para determinar las corrientes instantáneas durante un cortocircuito brusco. No tiene que realizar las operaciones matemáticas pero si dejar claramente indicada cada una de ellas
Determine las condiciones iniciales de las corrientes si la máquina se desconecta de la red y el interruptor es ideal (desprecie las inductancias de dispersión)
Las corrientes transitorias y subtransitorias aproximadas, durante un cortocircuito en bornes de la máquina
La frecuencia, amplitud y duración de las pequeñas oscilaciones cuando se aplica un escalón del 5% en el par mecánico
Determine el tiempo crítico de despeje de la falla ante un cortocircuito brusco en bornes del generador cuando este está operando en el punto nominal