Evaluaciones del Curso Conversión de Energía Eléctrica IV CT-4311 Enero-Marzo 2012


Primer Parcial 22 de Mayo 25% Tarea 5%

Segundo Parcial 12 de Junio 30% Tarea 5%

Tercer Parcial 13 de Julio 30% Tarea 5%

Horario:

     
Martes  7:30-10:30
Viernes
9:30-11:30
    AUL-207
ENE-103




Carnet Apellido Nombre Pacial I Parcial II Parcial III Tarea
I
Tarea
II
Tarea
III
Total Definitiva
      25% 30% 30% 5% 10% 5% 100%

Base 5

0537936
Breluru
Pierre
15
11
24
2,5
4
-
56,5 3
0740648
Benites
Víctor Hugo
21
23
19
4
5+1
-
73
4
0740783
Córdova
Gabriel
16
15
18
4
4
5
62
3
0740945
Garrido
Alejandro
11,5
14
15
4
5+1
-
50,5 3
0741275
Niño
Dianak
14,5
12
16
4,5
5
5
57 3
0741624
Valero
Gloria
15
20
19
4
5+1
-
64
3
0810145
Brito
Miguel
13
18
23
4
5+1
-
64 3
0810629
López
Guillermo
17
25
8
5
5+1
-
61 3
0810686
Márquez
Mayerlin
15
14
22
4
5+1
5
66
3
0811112
Tellez
Fernando
11
3
-
0
0
-
14
1
0811355
Pinto
Fanny
25
25
28
5
5+2
5
95 5
Promedios


15,18
14,27
17,45
3,72
4,64
1,82
60,27
3,09

Tarea No.1 (22-5-12)

Máquinas Eléctricas IV


CT-4311


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

V n =10 kV Sn=25 MVA cos ϕn=0,77 ifn = 200A f = 60Hz p = 6

Cuando la máquina opera como condensador sincrónico, entrega 19,453 MVAR con tensión nominal en bornes y 324,5A en la bobina de campo, esto corresponde a la máxima corriente posible en régimen permanente. Determine:

  1. La reactancia del eje directo y cuadratura
  2. El punto de operación si la máquina opera como motor inductivo en la convención motor a una tensión de 10,5 kV accionando una carga de 20 MW con una corriente de campo de 146 A
  3. El diagrama fasorial a escala del anterior punto de operación
  4. La corriente de campo necesaria para entregar 18 MW y 17 MVAR con tensión de 9,5 kV y los correctivos necesarios para poder operar esta máquina en régimen permanente
  5. Los datos nominales de la máquina si la frecuencia del sistema es de 90 Hz
  6. El diagrama completo de los límites de operación de la máquina como motor o generador


Examen No.1 (22-5-12)

Máquinas Eléctricas IV

CT-4311


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

V n =416 VSn=5 kVAcos ϕn=0,85ifn = 2Aif max = 3,76Af = 60Hznn = 1800rpm

Con la máquina cortocircuitada en la amadura, se obtiene la corriente nominal cuando por el devanado de campo circulan 2,40A. La resistencia de las bobinas estatóricas es1,0383Ω. Determine:

  1. Las reactancia del eje directo y cuadratura
  2. La corriente de campo necesaria para motorizar un molino de 4kW si la máquina consume 1,5kvar de potencia reactiva mientras la tensión de la barra es 430V
  3. 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
  4. La mínima corriente de campo posible cuando se motoriza la carga con 4 kW.
  5. Los datos nominales de placa si esta máquina se especifica para operar a 50Hz


    Tarea No.2 (12-6-12)

    Máquinas Eléctricas IV

    CT-4311


    Una máquina sincrónica de polos salientes de 50 MVA de potencia nominal, 5 kV, fp nominal 0.85, 3 pares de polos, 60 Hz, corriente de campo nominal 100 A, tiene una reactancia de cortocircuito de 1,0 pu y la de cuadratura es 0.6 pu. La reactancia de dispersión es de 0.2 pu. La característica de vacío se puede representar mediante la siguiente función en matlab:
    %  Lm0:   Inductancia no saturada       (2   pu)
    %  Lmsat: Inductancia saturada          (.2  pu)
    %  PsiT:  Flujo de transición           (.93 pu)
    %  fT:    Anchura de la transición      (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;

    1. Calcule la máxima potencia reactiva que puede entregar la máquina como condensador sincrónico
    2. La corriente de campo máxima
    3. La corriente de campo mínima para potencia activa nominal
    4. El punto de operación a potencia nominal y factor de potencia unitario
    5. El punto de operación a potencia de 30 MW y corriente de campo máxima
    6. El punto de operación a potencia de -40 MW y corriente de campo nominal
    7. Suponiendo que desconoce las reactancias Xd y Xq, determine estos parámetros utilizando el punto nominal y los resultados de la primera preguna (Asuma conocida la reactancia de dispersión)
    8. Suponiendo que desconoce las reactancias Xd y Xq, determine estos parámetros utilizando los resultados obtenidos en las pregunas 5 y 6 (Asuma conocida la reactancia de dispersión)
    Nota: Las mejores tareas serán publicadas, en especial las que desarrollen bien la pregunta No. 8. La curva de vacío obtenida con la función de Matlab es la siguiente

    Curva de Vacío

    Mejores Tareas:
    1. Fanny Pinto
    2. Alejandro Garrido
    3. Víctor Benites
    4. Miguel Brito
    5. Guillermo López
    6. Mayerlin Márquez
    7. Gloria Valero

    Examen No.2 (12-6-12)

    Máquinas Eléctricas IV

    CT-4311

     

    Una máquina sincrónica de rotor liso tiene los siguientes datos de placa:

    V n =416 VSn=5 kVAcos ϕn=0,83ifn = 2Aif max = 3,59Af = 60Hznn = 1800rpm

    La reactancia de dispersión medida con un ensayo de secuencia cero resultó ser de 6,922 Ω. La característica de vacío es:

           (     -0,7if)

Ef =  2 1 - e       pu

    Determine:

    1. La reactancia sincrónica de la máquina
    2. La corriente de campo necesaria para motorizar un molino de 4kW si la máquina consume 1,5kvar de potencia reactiva mientras la tensión de la barra es 430V
    3. 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
    4. El punto de operación cuando la máquina motoriza una carga de 3kW a tensión nominal con corriente de campo máxima
    5. La característica en “V” cuando la máquina no entrega ni recibe potencia activa
    6. La potencia reactiva máxima que puede entregar la máquina a la red para P = {0, 0,5,1y 1,25 } de la potencia nominal

    Tarea No.3 (13-7-12)

    Máquinas Eléctricas IV

    CT-4311


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

    Re
    Rf
    Lse
    Lsf
    Ld
    Lq
    Ldf
    2HwB
    0.02
    0.02
    0.1
    0.2
    1.0
    0.6
    0.9
    600
    Rad
    Raq
    Lad
    Laq
    Lad-d
    Laq-q
    Lad-f
    Lsa
    0.02
    0.02
    1.0
    0.6
    0.93
    0.53
    0.85
    0.07

    La corriente de campo nominal produce la tensión nominal en la condición de vacío. El motor sincrónico acciona una bomba cuya característica es:
    Tm = 0.2+0.8 wm2

    La máquina sincrónica se arranca conectándola a la red trifásica, mientras se mantiene la bobina de campo en cortocircuito hasta alcanzar el punto de equilibrio. Una vez alcanzado este punto se inyecta la corriente de campo nominal.
     
    Asignaciones:
    1. Realice un análisis de los resultados obtenidos cuando se integran las ecuaciones dinámicas por medios numéricos
    2. Determine con el modelo las corrientes de campo que hacen operar a la máquina en factor de potencia capacivo e inductivo de 0.8
    3. Calcule las corrientes de cortocircuito brusco en la barra de alimentación en el instante inicial si la máquina se encuentra previo al cortocircuito en un punto de operación donde consume la potencia nominal a factor de potencia 0.8 inductivo considerando que la velocidad no cambia durante el transitorio electromagnético.
    4. Repita el cálculo de las corrientes de cortocircuito brusco en la barra de alimentación en el instante inicial si la máquina se encuentra previo al cortocircuito en un punto de operación donde consume la potencia nominal a factor de potencia 0.8 capacitivo no cambia durante el transitorio electromagnético.
    5. Compare lso resultados obtenidos en los puntos 3 y 4 con el método transitorio aproximado


    Examen No.3 (13-7-12)

    Máquinas Eléctricas IV

    CT-4311


    Una máquina sincrónica de polos salientes de cinco pares de polos y devanados amortiguadores, tiene los siguientes datos de placa:

    V n =13,2 kVSn=20 kV Acos ϕn=0,85ifn = 300Af = 60HzH = 1,2s
    Xd = 1,2puXq = 0,8puLσe = 0,1puσf = 0,15Re = Rf = 0,005puRa = 3%

    La máquina se encuentra acoplada a una barra infinita cuya tensión es de 13,8kV accionando a una bomba de potencia nominal con la corriente máxima de campo. Determine:

    1. 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
    2. 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
    3. Determine las reactancias transitorias y subtransitorias y las constantes de tiempo correspondientes
    4. Las corrientes transitorias y subtransitorias aproximadas, durante un cortocircuito en bornes de la máquina
    5. Determine las corrientes transitorias y subtransitorias si la tensión del la barra se deprime un 20%
    6. La frecuencia, amplitud y duración de las pequeñas oscilaciones cuando la carga aumenta repentinamente en un 2%