Laboratorio N°5 valores encontrados PDF

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aqui se hallan nuestros calculos especiales encontrados en el laboratorio...

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GENERADOR SÍNCRONO Y SU CAPAVILIDAD

25-1-2017

LABORATORIO N°5

Modelamiento del generador síncrono 1.- OBJETIVOS: Realizar un programa donde se pueda visualizar la curva de capabilidad del generador como sus diagramas fasoriales en sus distintas cargas de operación del generador síncrono. 2.- HERRAMIENTAS: Sofware a utilizar:  MATLAB,  Simulink  PSAP. 3.-MARCO TEÓRICO: El generador síncrono, también conocido como alternador síncrono o sincrónico, es un tipo de máquina eléctrica rotativa capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica. Su velocidad de rotación se mantiene constante y tiene un vínculo rígido con la frecuencia f de la red. Su relación fundamental es:

Donde n representa la velocidad en R.P.M. y p el número de pares de polos. Entre los diferentes tipos de generadores síncronos existen los de tipo trifásico, que son los más comunes a la hora de generar energía eléctrica para uso domiciliario e industrial, así como también existen generadores monofásicos usados para ferrocarriles.

Principio de funcionamiento. El generador síncrono, basa su funcionamiento en la Ley de Faraday y la inducción electromagnética. Cuando un conductor eléctrico y un campo magnético se mueven de manera relativa uno respecto del otro, se induce en el conductor una diferencia de potencial. Funcionamiento El generador síncrono está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y de una parte fija o estator.

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En las máquinas actuales, se coloca un dispositivo interior giratorio conformado por un núcleo magnético y un conductor dispuesto en forma de espiras llamado rotor (inductor), y una parte externa fija denominado estator (inducido). Al rotor se le suministra una corriente continua para su excitación, la que genera un campo magnético. De acuerdo al Teorema de Ferraris, al hacer girar el rotor mediante un evento externo, se induce en el estator un campo magnético giratorio. Este campo, induce en los devanados del estator una fuerza electro motríz (F.E.M.) alterna senoidal. La velocidad angular de rotación del campo, está determinada por la frecuencia de la corriente alterna y del número de pares de polos.

Una máquina sincrónica, posee dos magnetomotrices: la del rotor y la del estator.

fuerzas

El rotor gira al recibir un empuje externo desde un motor diesel, turbinas de gas, turbinas de vapor, sistema de ciclo combinado o hidráulico. En los generadores de gran potencia, se acopla mecánicamente un generador de corriente directa (excitatríz), del que se obtiene la tensión necesaria para excitar al rotor. Inductor (rotor) Las dos principales diferencias entre los distintos tipos de generadores síncronos, referidas al rotor son: 1.- Su construcción física. 2.- El sistema de alimentación de corriente continua empleado para su excitación. Inducido (estator) El estator de este tipo de generador, está constituido por un núcleo armado de chapas de acero electrotécnico (Hierro-Silicio), con un gran número de ranuras sobre las que se aloja el devanado trifásico. Este devanado, está dispuesto de tal forma que los principios de cada fase, se disponen a 120 grados eléctricos entre si. Las formas fundamentales del conexionado de sus salidas son: estrella, triángulo, doble estrella, doble triángulo. Curva de capabilidad La curva de capabilidad de un generador se deriva de manera simplificada sin tomar en cuenta el efecto de saturación y despreciando la resistencia y capacitancia en los devanados. Cuando la máquina síncrona opera en sus valores nominales, es decir; valores a los cuales los devanados y el núcleo alcanza la temperatura de régimen de Página | 2

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diseño, se obtienen las fronteras de la región de operación dentro de la cual la máquina no sufre daño ni envejecimiento prematuro

4.- PROCEDMENTO: clear all; disp('DATOS DE PLACA') S_n=input('Potencia nominal (MVA): '); Vt_n=input('Tension nominal (kV): '); fp=input('Factor de potencia: '); xd=input('Reactancia sincrona (pu): '); disp(' '); disp('DATOS DEL PUNTO DE TRABAJO') P_o=input('Potencia activa (MW): '); Q_o=input('Potencia reactiva (MVAR): '); Vt_o=input('Tensiones en bornes (kV): '); Ia_o=input('Corriete de armadura (kA): '); fp_o=input('factor de potencia (-fp inductivo ó +fp capaitivo): '); disp(' '); S_n=S_n*1e6; Vt_n=Vt_n*1e3; %convirtiendo a pu Sb=S_n; Vb=Vt_n; Ib=Sb/Vb; theta=-acosd(fp); s_n=S_n/Sb; vt_n=Vt_n/Vb; ia=s_n/vt_n*(cosd(theta)+j*sind(theta)); iaxd=ia*j*xd; ei=iaxd+vt_n; delta=rad2deg(angle(ei));%angulo de carga Página | 3

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Ia=ia*Ib; Ei=ei*Vb; disp('RESULTADOS PARA DATOS NOMINALES') disp(['Ei = ',num2str(abs(Ei)/1e3),' ',char(1395),num2str(delta),'° kV']); disp(['Ia = ',num2str(abs(Ia)/1e3),' ',char(1395),num2str(theta),'° kA']); disp([char(948),' = ',num2str(delta),'°']); figure(1)% diagrama fasorial de tensiones e Ia quiver(0,0,vt_n,0,0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); hold on quiver(vt_n,0,real(iaxd),imag(iaxd),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); quiver(0,0,real(ei),imag(ei),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.15); quiver(0,0,real(ia),imag(ia),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); hold off axis([0 real(ei) -imag(iaxd) imag(iaxd)]); title('DIAGRAMA FASORIAL (pu)') figure(2)%reflejo del diagrama fasorial quiver(0,0,vt_n,0,0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); hold on quiver(vt_n,0,real(iaxd),-imag(iaxd),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); quiver(0,0,real(ei),-imag(ei),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.15); quiver(0,0,real(ia),-imag(ia),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); hold off axis([0 real(ei) -imag(iaxd) imag(iaxd)]); title('REFLEJO DEL DIAGRAMA FASORIAL') figure(3)%rotamos el diagrama fasorial reflejaso quiver(0,-vt_n,0,vt_n,0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); hold on quiver(0,0,imag(iaxd),real(iaxd),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); quiver(0,-vt_n,imag(ei),real(ei),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.15); quiver(0,-vt_n,imag(ia),real(ia),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); hold off axis([-imag(ei) imag(ei) -vt_n real(iaxd)]); title('DIAGRAMA FASORIAL ROTADO 90°') %escalando todos los vectores por |vt_n|/xd q1=vt_n*(abs(vt_n)/xd); s=iaxd*(abs(vt_n)/xd); q2=real(s); %Q=q1+q2 s_t=ei*(abs(vt_n)/xd); figure(4)%limites y lugares gemetricos quiver(0,-q1,0,q1,0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); hold on quiver(0,0,imag(s),real(s),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.3); quiver(0,-q1,imag(s_t),real(s_t),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0.15); quiver(0,-q1,imag(s),(q1-real(s)),0,'linewidth',2,'MaxHeadSize',0);text(abs(s)*0.25,q1*0.75,'Limite subexitacion','color',[0,1,0.9]); %axis([-imag(s_t) imag(s_t) -q1 real(s)]); theta=acosd(fp); %si theta --->constante LUGAR GEOMETRICO Página | 4

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% |Vt*Ia*cos(theta)| ---->LUGAR GEOMETRICO p=abs(s)*cosd(theta); % |Vt*Ia*sin(theta)| ---->LUGAR GEOMETRICO q=abs(s)*sind(theta); x=0:0.001:p;y=0:0.001:q; plot(x,q,'--m',p,y,'--m');text(p*1.05,q,'FP');text(p*1.134,q,num2str(fp)); text(p*1.05,-q,'FP');text(p*1.134,-q,num2str(fp)); text(abs(s)*0.1,abs(s)*0.03,'\theta=','color',[0,0,0]); text(abs(s)*0.156,abs(s)*0.03,num2str(theta),'color',[0,0,0]); %limite exitacion constante (Ei constante) ----> LUGAR GEOMETRICO x=0:0.01:abs(s_t); y=sqrt(abs(s_t)^2-(x-imag(q1)).^2)-real(q1); plot(x,y,'--r','LineWidth',1.5);text(abs(s)*0.3,abs(s)*0.7,'Limite de calentamiento del campo','color',[1,0,0]); text(abs(s)*0.01,-q1*0.8,'\delta=','color',[1,0,0]); text(abs(s)*0.066,-q1*0.8,num2str(delta),'color',[1,0,0]); %limite |Ia| constante ---> LUGAR GEOMETRICO %limite de calentamiento de la amradura x=0:0.01:abs(s); y1=sqrt(abs(s)^2-(x).^2); %limite de la fuente de energia mecanica x=0:0.01:abs(s); y2=-sqrt(abs(s)^2-(x).^2); plot(x,y1,'--',x,y2,'--','color',[0,0.5,0],'LineWidth',1.5);text(abs(s),abs(s)*0.2,'Limite de','color',[0,0.5,0]); text(abs(s),abs(s)*0.15,'calentaminto','color', [0,0.5,0]); text(abs(s),abs(s)*0.1,'de la armadura','color', [0,0.5,0]); text(abs(s),-abs(s)*0.15,'Limite de la','color', [0,0.5,0]); text(abs(s),-abs(s)*0.2,'fuente de','color', [0,0.5,0]); text(abs(s),-abs(s)*0.25,'energia mecanica','color',[0,0.5,0]); %circulo de exitacion del 100% x=0:0.01:abs(q1); y=sqrt(abs(q1)^2-(x-imag(q1)).^2)-real(q1); plot(x,y,'--b','LineWidth',1.5);text(abs(s)*0.3,-q1*0.45,'Circulo de exitacion del 100%','color',[0,0,1]); title('CURVA DE CAPACIDAD DE CARGA GENERADOR SINCRONO') xlabel('POTENCIA ACTIVA (pu)'); ylabel('POTENCIA REACTIVA (pu)'); grid on %condiciones de trabajo disp(' '); disp('RESULTADOS EN EL PUNTO DE OPERACION') if isempty(P_o)==0 && isempty(Q_o)==0 && isempty(Vt_o)==0 P_o=P_o*1e6;Q_o=Q_o*1e6;Vt_o=Vt_o*1e3; Página | 5

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p_o=P_o/Sb; q_o=Q_o/Sb; vt_o=Vt_o/Vb; ia_o=conj((p_o+j*q_o)/vt_o); theta_o=rad2deg(angle(ia_o)); Ia_o=ia_o*Ib; ei_o=j*xd*ia_o+vt_o; delta_o=rad2deg(angle(ei_o)); Ei_o=ei_o*Vb; disp(['Ia = ',num2str(abs(Ia_o)/1e3),' ',char(1395),num2str(theta_o),'° kA']); disp(['Ei = ',num2str(abs(Ei_o)/1e3),' ',char(1395),num2str(delta_o),'° kV']); disp([char(948),' = ',num2str(delta_o),'°']); %Segun la curva s_o=(p_o+j*q_o)/vt_o^2; elseif isempty(P_o)==0 && isempty(fp_o)==0 && isempty(Vt_o)==0 P_o=P_o*1e6;Vt_o=Vt_o*1e3; p_o=P_o/Sb; vt_o=Vt_o/Vb; if fp_o...