Ingeniería Eléctrica · 2023
Estimación de parámetros del generador síncrono empleando herramientas de Matlab
En la actualidad, más del 90 % de la energía eléctrica producida en el mundo se obtiene por medio de la máquina síncrona; por lo tanto, resulta de gran importancia para los diseñadores, proyectistas e ingenieros electricistas realizar buenas estimaciones sobre los parámetros del generador síncrono con el fin de predecir su comportamiento tanto en régimen permanente, como dinámico, especialmente bajo perturbaciones en la carga, las cuales tienen implicaciones en la estabilidad de los sistemas de potencia. De esta forma la energía eléctrica que se obtiene a través de la transformación del trabajo mecánico por medio de un campo magnético rotativo alimenta a los hogares e industrias de muchas partes. Teniendo en cuenta dicha información, en este trabajo de grado se estimaron los parámetros en régimen dinámico de la máquina síncrona al trabajar como generador; lo anterior mediante el procesado de los datos obtenidos de las medidas de corriente y tensión tanto de armadura, como de campo, así como la velocidad mecánica.
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Contenido
- Introducciónp. 12
- 1 Objetivosp. 14
- 1.1Objetivo generalp. 14
- 1.2Objetivos específicosp. 14
- 2 La máquina síncronap. 15
- 2.1 Introducciónp. 12
- 2.2 Modelo de la máquina síncronap. 14
- 2.3 Representación circuital de la máquina en componentes dq0p. 17
- 2.4 Consideraciones de la máquinap. 20
- 2.5 Aspectos relevantes de la transformación dq0p. 21
- 3 Metodología para la estimación de parámetrosp. 23
- 3.1 Introducciónp. 12
- 3.2 Cálculo de los parámetros en el eje directop. 24
- 3.2.1 Cálculo de 𝒂𝑳𝒂𝒅 a partir de la prueba de vacíop. 24
- 3.2.3 Estimación de los flujos magnéticos 𝝋𝒅 y 𝝋𝒒p. 26
- 3.2.4 Estimación de la corriente de amortiguamiento 𝒊𝒌𝒅p. 27
- 3.2.5 Cálculo de los parámetros 𝑳𝒇 𝒚 𝑹𝒇p. 27
- 3.2.6 Cálculo de los parámetros 𝑳𝒌𝒅 𝒚 𝑹𝒌𝒅p. 28
- 3.3 Cálculo de los parámetros en el eje de cuadraturap. 28
- 3.3.1 Cálculo de la inductancia 𝑳𝒂𝒒p. 28
- 3.3.2 Estimación de las corrientes 𝑰𝒌𝒒 𝒆 𝑰𝒈p. 29
- 3.3.3 Estimación de 𝑽𝒂𝒒p. 29
- 3.3.4 Cálculo de los parámetros 𝑳𝒈 , 𝑳𝒌𝒒 , 𝑹𝒈 𝒚 𝑹𝒌𝒒p. 29
- 4 Proceso de mediciónp. 31
- 4.1 Detalle del grupo motor-generadorp. 31
- 4.2 Detalle de las medidasp. 33
- 4.3 Detalle de los medidoresp. 34
- 4.4 Procedimiento de las pruebas y toma de medidas:p. 37
- 5 Análisis de parámetros obtenidosp. 42
- 6 Comparaciónp. 52
- 7 Observaciones y conclusionesp. 55
- Referenciasp. 58
- Tabla 1 Datos nominales del motor de corriente continuap. 31
- Tabla 2 Datos nominales del generadorp. 32
- Tabla 3 Medidasp. 34
- Tabla 4 Datos obtenidos del tacómetrop. 36
- Tabla 5 Estimación de parámetrosp. 42
- Tabla 6 Comparación de estimación de parámetrosp. 52
- Figura 1 Modelo de la máquina síncronap. 16
- Figura 2 Circuito eléctrico que representa el eje directo de la máquina sincrónicap. 17
- Figura 3 Circuito eléctrico que representa el eje en cuadratura de la máquina sincrónicap. 18
- Figura 4 Representación de los devanados de la máquina en los ejes d, q y 0p. 21
- Figura 5 Conexión del motor de corriente continuap. 32
- Figura 6 Motor-generador del laboratorio de máquinas eléctricasp. 33
- Figura 7 Multímetro Fluke del laboratorio de máquinas eléctricasp. 34
- Figura 8 Analizador de redes Fluke 435-IIp. 35
- Figura 9 Corrección de velocidad del tacómetrop. 36
- Figura 10 Tacómetrop. 36
- corrientep. 37
- Figura 12 Conexión de los CT´S y las máquinasp. 38
- Figura 13 Reóstatos de campo tanto del motor como del generadorp. 39
- Figura 14 Bancos de cargap. 40
- oscuro) fase Bp. 40
- oscuro)p. 41
- Figura 17 Corriente en el eje directop. 43
- Figura 18 Corriente del eje en cuadraturap. 43
- Figura 19 Tensión en la fase Ap. 44
- Figura 20 Tensión de la fase Bp. 45
- Figura 21 Tensión en la fase Cp. 45
- Figura 22 Tensión en las fasesp. 46
- Figura 23 Corriente de la fase Ap. 46
- Figura 24 Corriente fase Bp. 47
- Figura 25 Corriente fase Cp. 47
- Figura 26 Corrientes de líneap. 48
- Figura 27 Corriente de campop. 48
- Figura 28 Montaje de Simulinkp. 49
- Figura 29 Tensiones de fase simuladasp. 50
- Figura 30 Corrientes de línea simuladasp. 50
- Figura 31 Corrientes en el eje directo y de cuadraturap. 51