MÁQUINAS SINCRÓNICAS

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MÁQUINAS SINCRÓNICAS
PRINCIPIO
DE FUNCIONAMIENTO.
Introducción:
Sistema de generación de energía eléctrica
Aspectos constructivos:
•Devanado trifásico en el estator.
•Rotor alimentado con corriente continua mediante anillos deslizantes.
Estructura básica de una máquina sincrónica: a) estator trifásico; b) rotor de polos
salientes; c) rotor cilíndrico; d) dibujo simbólico; e) circuito esquemático del estator y el
Rotor.
Estator de una máquina sincrónica.
Máquina Sincrónica Rotor Polos
Salientes
• Se usa en máquinas de baja
velocidad (gran número de
polos).
• Se usa con turbinas
hidráulicas (centrales
hidroeléctricas)
Máquina Sincrónica Rotor Polos
Cilíndricos
• Se usa en máquinas de alta
velocidad (2 a 4 polos).
• Se usa con turbinas de gas o
vapor. (Centrales térmicas).
Aspectos cosntructivos
Principio de funcionamiento
Motor sincrónico:
· Rotor alimentado con corriente continua
stacionario con respecto al rotor.
· Estator alimentado con corrientes trifásicas
giratorio a la velocidad:
produce campo Bf
produce un campo
Interacción de campos en una máquina sincrónica
• El motor sincrónico desarrolla Tel = 0 cuando :
Wr= Wsinc
Wr: Velocidad del rotor.
• El motor sincrónico no puede arrancar en forma autónoma.
Característica velocidad-torque del motor sincrónico
· El campo giratorio Bf induce tensiones trifásicas en el estator con una
frecuencia:
f = P*Wr/2*π
f : frecuencia de las tensiones inducidas en el estator.
wr : velocidad de giro del rotor
p : número de pares de polos.
· Al conectar carga trifásica circulan corrientes trifásicas por el devanado del estator Þ
aparece un campo giratorio de reacción del estator.
· El campo giratorio producido por las corrientes del estator es el campo de reacción del
inducido.
· Devanado inductor (el que induce las tensiones) es el rotor.
· Devanado inducido (donde se inducen las tensiones) es el estator.
· El campo resultante es la suma del campo excitador producido por el rotor y del
campo de reacción del inducido.
MÁQUINA SINCRÓNICA DE ROTOR CILÍNDRICO EN
ESTADOESTACIONARIO.
Definición de coordenadas.
El campo excitador del rotor.
Modelo Equivalente en Estado Estacionario MS
Para deducción de circuito
equivalente es conveniente estudiar
las relaciones de campo en
separación de aire.
-Tres campos principales desfasados
temporalmente en 120º --> campo
rotatorio en entrehierro a frecuencia
f --> corresponde con velocidad de
giro de la turbina.
-Desfase entre campo rotatorio en
estator y rotor (no existe velocidad
relativa !!!). Angulo de potencia, de
carga, de torque.
-Simetría en construcción --> cada
bobina supone una inductancia
principal y
distribuida
Resistencia de Bobina en la mayoría de los casos se desprecia:
-Pérdidas óhmicas en embobinados de Estator y Rotor
-Pérdidas de fierro en el Estator (c. parásitas, histéresis
Circuito equivalente por
fase del estator.
Circuito equivalente por fase completo.
Circuito equivalente por fase simplificado.
Diagrama fasorial de un generador sincrónico alimentando a una carga ZL
La característica potencia ángulo. M.S. rotor cilindrico
El torque eléctrico.
CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN.
-Diagrama fasorial en
estado estacionario para
caso de conexión a barra
infinita -->Va, f
independiente de Ia .
Máquina sincrónica
conectada a barra infinita
-De la geometría del
diagrama fasorial
se deduce (valores en pu):
En magnitudes físicas
•Operación en vacío --> δ = 0
δ>0 aumenta carga en el sistema
δ<0 operación como motor (centrales de bombeo)
•Si VN y E son constantes. --> PG varía con δ
•Condición para generar o absorber reactivos
Q<0 --> máquina subexcitada
Q>0 --> máquina sobreexcitada
Generadores en red propia
Operación con carga inductiva
Operación con carga resistiva
Operación con carga capacitiva
Tipos de operación de los G.S.
Regulación:
Reg = 100 x (E – Va)/Va
Red Infinita
- Es la realización práctica de la fuente ideal de tensión.
- Se obtiene conectando generadores en paralelo.
- Barra Infinita: es un sistema eléctrico tan grande que para todos los efectos
eléctricos es equivalente a un generador síncrono de inercia infinita.
- Variación de Tmcambia en forma mínima frecuencia de red.
- Voltaje constante V en bornes del generador --> no controlable por Ir
Generador conectado a impedancia única (operación en isla)
-Aumento Tm--> aceleración rotor --> aumento frecuencia-Aumento Tm--> aceleración
rotor --> crece voltaje inducido -> Potencia activa, Potencia reactiva
-Aumento Ir--> aumento voltaje en bornes --> influencia sobre Potencia Activa y
Potencia Reactiva
a) Generadores conectados en paralelo; b) Equivalente Thevenin.
Red infinita: a) símbolo; b) característica frecuencia-potencia; c) característica
tensión corriente.
Operación de la máquina sincrónica conectada
a la red infinita.
Sincronización de un generador con la red
infinita.

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