Ensayos Clave para Alternadores Trifásicos: Vacío, Cortocircuito y Característica Reactiva

Práctica 20: Determinación de las Características de Vacío, Cortocircuito y Reactiva de un Alternador Trifásico

Introducción

Para la determinación de estas tres características, la potencia de ensayo es muy reducida, ya que, como denominador común, en todas ellas la potencia útil es nula.

La potencia suministrada por un alternador de este tipo viene dada por la expresión: P = √3 · U · I · cos φ.

La cual puede ser cero si alguno de los tres factores no constantes que la integran es nulo:

• La corriente es nula en el ensayo de vacío.
• La tensión es nula en el ensayo de cortocircuito.
• El factor de potencia igual a cero es la condición requerida en la determinación de la característica reactiva.

Fundamento de la Práctica

Un alternador de este tipo está constituido por un inductor a base de polos salientes, el cual es alimentado por corriente continua y generalmente localizado en el rotor. También cuenta con un devanado trifásico distribuido, generalmente localizado en el estator, el cual se denomina inducido y tiene como misión ser el asiento del sistema equilibrado de fuerzas electromotrices.

Ensayo de Vacío

Mediante el ensayo de vacío se determina la característica homónima, la cual representa la fuerza electromotriz (f.e.m.) inducida en vacío en función de la corriente de excitación cuando la intensidad de carga es igual a cero y la velocidad de giro es constante.

El montaje será el de la figura. Dado que la tensión medida será la compuesta, y la requerida para la característica es la simple, esta última se hallará dividiendo por √3.

La característica encontrada será similar a la de la máquina de corriente continua.

Ensayo de Cortocircuito

La característica de cortocircuito representa la variación de la corriente del inducido (I) con la corriente de excitación (Ie), cuando los bornes de la máquina se encuentran cortocircuitados.

El esquema será el de la figura. Con la máquina en sincronismo, se irá aumentando la corriente de excitación hasta un valor suficiente para que en el inducido circule una corriente de 1.5 a 2 veces la corriente nominal.

En estas condiciones, la característica de cortocircuito es prácticamente una recta.

Característica Reactiva

La característica reactiva es la curva representativa de la tensión en bornes de la máquina en función de la corriente de excitación (Ie), cuando la máquina, como generador, cede una corriente constante bajo un factor de potencia igual a cero, con lo que la corriente es puramente reactiva.

Para la determinación de la característica reactiva, se cargará el alternador con una reactancia inductiva ajustable, de tal forma que, después de sendos incrementos de la intensidad de excitación y de la tensión, se consiga que la intensidad de carga y el factor de potencia permanezcan constantes. Repitiendo el proceso varias veces, quedará determinada la característica, la cual tendrá una forma semejante a la de vacío.

Material Necesario

• Un alternador trifásico
• Un motor de corriente continua (c.c.)
• Una fuente de corriente continua (c.c.)
• Dos reóstatos de campo
• Un reóstato de arranque para el motor de corriente continua
• Un voltímetro
• Un amperímetro para corriente alterna (c.a.)
• Un amperímetro de escala reducida para corriente continua (c.c.)
• Una reactancia trifásica ajustable
• Un tacómetro
• Un frecuencímetro