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resumen de capitulo 6 del libro de maquina electricas de chapman
Tipo: Apuntes
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Nuevo Laredo, Tamaulipas, 28 de marzo del 20 20
Dentro de un generador síncrono se produce un campo magnético en el rotor ya sea mediante el diseño de este como un imán permanente o mediante la aplicación de una corriente de cd a su devanado para crear un electroimán El rotor de un generador síncrono es en esencia un electroimán grande. Los polos magnéticos del rotor pueden ser tanto salientes como no salientes. Debido a que el rotor está sujeto a campos magnéticos variables, se construye con láminas delgadas para reducir las pérdidas por corrientes parasitas. Se debe suministrar una corriente de cd al circuito de campo del rotor. Puesto que esta gira, se requiere de un arreglo especial para que la potencia de cd llegue a los devanados de campo. Existen dos formas comunes de suministrar esta potencia de cd:
1. Suministrar al rotor la potencia de cd desde una fuente externa de cd por medio de anillos rozantes y escobillas. 2. Suministrar la potencia de cd desde una fuente de potencia de cd especial montada directamente en el eje del generador síncrono.
El voltaje interno generado EA es directamente proporcional al flujo y a la velocidad, pero el flujo en si depende de la corriente que fluye por el circuito de campo del rotor.
Hay varios factores que ocasionan la diferencia que hay entre EA y Vθ
¿Como se pueden modelar los efectos de la reacción del inducido en el voltaje de fase? Primero, nótese que el voltaje E estat tiene un ángulo de 90° atrás del plano de corriente máxima I A. Segundo, el voltaje E estat es directamente proporcional a la corriente I A. Si X es una constante de proporcionalidad, entonces el voltaje de reacción del inducido se puede expresar como: Por lo tanto, el voltaje en una fase es: Obsérvese el circuito que se muestra en la fi gura 4-9. La ecuación de la ley de voltaje de Kirchhoff de este circuito es Además de los efectos de la reacción del inducido, las bobinas del estator tienen una autoinductancia y una resistencia. Si se llama LA a la autoinductancia del estator (y se
Cuando se hace una gráfica de los voltajes dentro de una fase (EA, Vf, jXSIA y RAIA) y la corriente IA en la fase de tal forma que se muestren las relaciones entre ellos, la gráfica resultante se llama diagrama fasorial. Por ejemplo, la figura 4-13 muestra estas relaciones cuando el generador alimenta una carga con un factor de potencia unitario (una carga puramente resistiva). Este diagrama fasorial se puede comparar con los diagramas fasoriales de los generadores que operan con factores de potencia en retraso o en adelanto. Se requiere una corriente de campo más grande para obtener el mismo voltaje en las terminales en las cargas en retraso debido a que y ω debe ser constante para mantener una frecuencia constante.
Un generador síncrono es una maquina síncrona que se utiliza como generador. Convierte potencia mecánica en potencia eléctrica trifásica. Cualquiera que sea la fuente, debe tener la propiedad básica de mantener su velocidad constante sin importar la
demanda de potencia. Si esto no se cumple, entonces la frecuencia resultante del sistema de potencia podría presentar fallas (variar). No toda la potencia mecánica que entra en un generador síncrono se convierte en potencia eléctrica que sale de la máquina. La diferencia entre la potencia de entrada y la potencia de salida representa las perdidas en la máquina. La potencia eléctrica de salida real de un generador síncrono se puede expresar en cantidades de línea a línea como
El circuito equivalente de un generador síncrono que se ha obtenido consta de tres cantidades que se deben determinar para describir completamente el comportamiento de un generador síncrono real:
Efecto de los cambios en la carga en un generador síncrono que opera solo Un incremento de la carga es un aumento de la potencia real, reactiva, o ambas, que se obtiene del generador. Un incremento de la carga aumenta la corriente de la carga que se obtiene del generador. Primero, examínese un generador que opera con un factor de potencia en retraso. Si se añade más carga con el mismo factor de potencia, entonces |IA| se incrementa, pero mantiene el mismo ángulo u con respecto a Vf. Por lo tanto, el voltaje de reacción en el inducido jXSIA es mayor que antes, pero tiene el mismo ángulo. Las conclusiones generales de la discusión sobre el comportamiento de los generadores síncronos son:
¿Por qué se utilizan los generadores síncronos en paralelo? Hay muchas ventajas para ello:
Condiciones requeridas para operar en paralelo Si el interruptor se cierra de manera arbitraria en cualquier momento, es posible que los generadores se dañen severamente y que la carga pierda potencia. Si los voltajes no son exactamente iguales en cada uno de los generadores que se conectaran juntos, habrá un flujo de corriente muy grande cuando se cierre el interruptor. Se deben cumplir las siguientes condiciones de puesta en paralelo:
Cuando el par aplicado al eje de un generador o la carga de salida de un generador cambia súbitamente, siempre hay un transitorio (oscilación momentánea) que dura un periodo fi nito antes de que el generador retorne a su estado estacionario. Una vez que se conecta en paralelo, hay un periodo transitorio antes de que el generador se estabilice y trabaje en la misma frecuencia de línea a la vez que suministra a la carga una pequeña cantidad de la potencia. Estabilidad transitoria en los generadores síncronos La potencia máxima que el generador puede suministrar está dada por la ecuación Transitorios en cortocircuito en generadores síncronos La condición transitoria más severa que se puede presentar en un generador síncrono es la situación en la que los tres terminales del generador entran en cortocircuito súbitamente.
