REGULACIÓN DE VOLTAJE

La regulación de voltaje de un generador síncrono se define como

la razón de cambio en el voltaje en las terminales desde el

voltaje sin carga hasta plena carga. Como Ea es el voltaje sin

carga y Va es el voltaje en las terminales plena carga, la

regulación porcentual de voltaje es:

RV=Ea−Va

Va∗100 %

(a) Circuito equivalente por fase de un generador síncrono con

reacción de la armadura y los diagramas fasoriales

correspondientes para factor de potencia de cargas (b) en

atraso, (c) unitario y (d) en adelanto.

EFICIENCIA DEL GENERADOR SÍNCRONO

Define la calidad de la máquina

η=Psalida

Pentrada∗100

η=Psalida

Psalida+Weléctricas+Wmagneticas+Wmecánicas+Wind.∗100

Psalida=3VfaseIfaseCosΦW eléctricas = mI²faseRfase

m= No. de fases

Ifase = corriente que demanda la carga

Rfase del estator = resistencia efectiva a la temperatura

de trabajo.

“Las pérdidas magnéticas y mecánicas se determinan con el método del motor

separado.”

TRIANGULO DE POTIER

OB= Corriente que produce la corriente nominal

de armadura, contrarresta el efecto de reacción

de armadura y la reactancia de dispersión.

PH= Caída de tensión por reactancia de síncrona.

JP= Caída de tensión por reactancia de

dispersión.

JH= Caída de tensión por reacción de armadura.

KF= Corriente de excitación que contrarresta la

reactancia de dispersión.

REACTANCIA DE PETERSON

La Bobina Peterson es una reactancia variable que se conecta

entre el neutro del transformador de potencia de una subestación

y la malla de puesta a tierra. También se le define como un

medio o sistema de puesta a tierra resonante.

Su característica más importante es que durante las fallas a

tierra, la corriente inductiva de la reactancia cancela la

corriente de falla capacitiva aportada por la red, de forma que

la intensidad que circula por el punto de falla se reduce a una

pequeña corriente resistiva. De esta forma su comportamiento es

como una limitadora de la corriente de falla a tierra.

Su principal ventaja es ante la ocurrencia de fallas monofásicas

en las líneas de distribución de energía eléctrica, que forman

la gran mayoría de las redes eléctricas. La bobina Petersen

posibilita la explotación de la red durante largo tiempo en

estas condiciones de falla, permite reducir drásticamente los

disparos transitorios de las protecciones, con la consiguiente

OB= Corriente que produce la corriente nominal

de armadura, contrarresta el efecto de reacción

de armadura y la reactancia de dispersión.

PH= Caída de tensión por reactancia de síncrona.

JP= Caída de tensión por reactancia de

dispersión.

JH= Caída de tensión por reacción de armadura.

KF= Corriente de excitación que contrarresta la

reactancia de dispersión.

mejora del servicio e incluso reducción del mantenimiento de los

respectivos interruptores.

Para el buen funcionamiento de las bobinas Peterson, éstas han

de estar sintonizadas correctamente, de manera que la Reactancia

Capacitiva de la red pueda ser compensada por la Reactancia

Inductiva de la bobina.

Como las redes de distribución son intrínsecamente cambiantes,

los sistemas de puesta a tierra resonantes necesitan un sistema

de sintonización y de control que los reconfigure dinámicamente,

que se adapten o se ajusten a la par con los cambios que se

realicen en la red eléctrica.

CURVAS 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 diseño, se obtienen las fronteras de

TURBOGENERADOR

la región de operación dentro de la cual la máquina no sufre

daño ni envejecimiento prematuro.

Es muy útil que el operador conozca las características de

comportamiento en estado estable (Capabilidad) de su máquina, ya

que éstas marcan las condiciones límites de operación, además el

operador puede conocer cómo influyen los parámetros de la unidad

en su operación y no dependen de que los instrumentos de

medición tengan indicados los límites.

La curva o diagrama de capabilidad se basa en un diagrama

fasorial de potencias activa y reactiva llamado Diagrama

Circular de la Máquina Síncrona. La curva de capabilidad se le

llama también diagrama de límite térmico, porque permite

determinar el valor al cual la máquina sus embobinados y sus

núcleos, alcanzan la temperatura de régimen de operación estable

de acuerdo a sus aislamientos y manufactura. 

Figura 1 Diagrama fasorial de un generador sincrónico.

La imagen reflejada de la Figura 1 da el diagrama fasorial de la

Figura 2, en la que se muestran cinco lugares geométricos que

pasan a través del punto de operación m. Estos lugares

geométricos corresponden a los cinco posibles modos de operación

en los que un parámetro de la unidad de generación se conserva

constante.

FIGURA.2 Diagrama fasorial que muestra cinco lugares

geométricos que pasan por el punto de operación m.

De este diagrama se obtienen dos límites:

Límite máxima de corriente de campo

Límite máxima de corriente de armadura

Figura 3 Diagrama fasorial que se obtiene al multiplicar todas las distancias de la Figura 2 por Vt/Xd.

Además de los límites ya mencionados se tienen también: un

límite para el área de subexcitación debido al

sobrecalentamiento de los terminales del núcleo del estator el

que es definido por el fabricante; límites máximos y mínimos

para la potencia activa (dependientes de la capacidad de la

máquina); límite práctico de estabilidad estacionaria

(dependiente de la dinámica del sistema); y límite de mínima

corriente de excitación.

En la Figura .4 se presenta una curva de capacidad en la que se

han graficado cada uno de los límites previamente mencionados.

Figura 4 Curva de capacidad típica de una máquina sincrónica.