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GENERADORES SÍNCRONOS
Enmanuel Silva A.Ci: 16868646Exp: 200320285UNEXPO VRB
GENERADORES SÍNCRONOS
Los generadores síncronos son máquinas de corriente alterna
que convierten potencia mecánica en potencia eléctrica.
Principios de funcionamiento:
Se le aplica una corriente dc al devanado del rotor lo que
genera un campo magnético, si hacemos girar el rotor a través de un motor primario tenemos un campo magnético rotacional que induce un grupo trifásico de tensiones en los devanados del
estator.
Generadores síncronosPartes de Generador Síncrono:
Estator:Parte no móvil de
la maquina de corriente alterna
donde se encuentran los
devanados trifásicos llamados
devanados de armadura para el
caso de generadores síncronos
GENERADORES SÍNCRONOS
Rotor:Es la parte móvil del generador y pueden clasificarse según su
forma en:De polos salientes:
sus polos se extienden por encima
de la superficie del rotor especial para rotores de 6 polos o
mas
Partes de Generador Síncrono:
GENERADORES SÍNCRONOS
Rotor de polos no salientes: son
aquellos cuyos polos están construidos sobre la misma
superficie del rotor, son especiales para rotores
de 4 a 2 polos
GENERADORES SÍNCRONOS
Según la forma en que se le suministra la alimentación DC tenemos:Rotores con anillos rozantes: Consiste en anillos que giran junto con el eje de rotor pero aislados de este, cada anillo esta conectado a uno de los terminales del devanados de campo o del rotor, la excitación proviene de una fuente dc externa y es conducida a través de escobillas a los anillos rozantes.
GENERADORES SÍNCRONOS
Excitador sin escobillas:Se utiliza en motores de gran tamaño consiste en un generador ac que tiene su devanado de campo en el estator del generador principal y su circuito de armadura sobre el eje del rotor, la tensión trifásica generada por este es rectificada por un rectificador trifásico para alimentar con tensión DC el devanado del rotor del generador síncrono, así pues controlando la corriente dc de campo del generador excitador sobre el eje del rotor es posible controlar la corriente de campo del generador principal
GENERADORES SÍNCRONOS
Excitador piloto:Es un generador ac utilizado para eliminar la excitación externa del generador principal, consiste en colocar imanes permanentes en el eje del generador principal y un devanado trifásico en el estator esto genera la potencia necesaria para la excitación del devanado de campo del excitador sin necesidad de conexiones externas.
GENERADORES SÍNCRONOS
Velocidad de rotación:En un generador sincrónico la frecuencia eléctrica producida esta ligada con la tasa mecánica del rotor, esa relación viene dada por:Frecuencia eléctrica, Hz
Velocidad mecánica del campo magnético, rpm (igual a la del rotor)
Numero de polos
Para una tensión a 60Hz con un rotor de 4 polos este debe girar a 1800 Rpm
120
.Pnf me
ef
mn
P
GENERADORES SÍNCRONOS
Tensión interna generada:El voltaje es proporcional al flujo y a la velocidad de rotación por medio de la siguiente ecuación:
..KEA
La tensión es directamente proporcional al flujo y a su vez e flujo depende de la corriente que circula a través del devanado de campo del
rotor.
+
-
RfLf
RaEaVf
If
VΦ
Ia
El circuito equivalente por fase de un generador síncrono es:
+
-
Rf
Lf
Ra
Ea
Vf
If
VΦ
Ia
Generadores síncronos
AEV
Pero el voltaje interno generado, en una fase por un generador síncrono no es usualmente el voltaje que obtenemos en los terminales del estator, de hecho esta igualdad solo se da en condiciones de vacío.
GENERADORES SÍNCRONOS
Circuitos equivalente completo y sus conexiones en Delta y Estrella
VVT Para conexión en D,
VVT .3 Para conexión en Y
GENERADORES SÍNCRONOS
Circuito equivalente por fase a interruptor cerrado
+
-
Rf
Lf
Ra
EaVf
If
VΦ
IaAAsA IRjXEV )(
Diagramas fasoriales:A través de ellos podemos representar gráficamente la relación entre as tensiones : Ea, Vø, jXs.Ia, y Ra.Ia y la corriente Ia.
Diagrama fasorial para cargas resistivas puras
Factor de potencia unitario
Características externas
GENERADORES SÍNCRONOS
Diagrama fasorial para cargas inductivas
Factor de potencia en atraso
Características externas
GENERADORES SÍNCRONOS
Diagrama fasorial para cargas capacitivas
Factor de potencia en adelanto
Características externas
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GENERADORES SÍNCRONOS
Diagramas fasoriales para cargas capacitivas
Para el caso de FP en adelanto pueden darse 3 casos:1).- V>Ea 2).- V=Ea3).- V<Ea
V Ea
V
Ia
Ea
Ra.Ia
j.Xs.Ia
V Ea
V
Ea
Ra.IaIaj.Xs.Ia
Curva de las características externas
Factor de potencia (+)
Factor de potencia unitario
Factor de potencia (-)
Generadores síncronos
Factor de potencia unitario
Regulación de tensión
VR>0
Generadores síncronos
Factor de potencia en atraso
VR>0
Regulación de tensión
Generadores síncronos
Factor de potencia en adelanto
VR<0
Regulación de tensión
Generadores síncronos
GENERADORES SÍNCRONOS
Un generador sincrónico convierte la potencia mecánica en potencia eléctrica trifásica, la potencia mecánica es suministrada por un motor primario, por un motor diesel, agua, viento o cualquier otra fuente, esta debe mantener la velocidad constante independientemente de la carga que alimente el generador, toda la potencia mecánica del motor primario no se transforma completamente en potencia eléctrica en los terminales del estator del generador, esto se debe a perdidas propias de los materiales tanto eléctricos como mecánicos como lo veremos en el siguiente esquema.
maplicadoentrada wTP *
minducidoconvertida wTP *
GENERADORES SÍNCRONOS
Torque inducido en el generador es:
Psal = 3.V.Ia.cos en magnitudes de fase
Psal = 3.Vt.Il.cos en magnitudes de línea
Qsal = 3.V.Ia.sen en magnitudes de fase
Qsal = 3.Vt.Il.sen en magnitudes de línea
maplicadoentrada wTP *
Donde δ es el ángulo formado entre Ea y V (ángulo entre el campo magnético del rotor Br y el campo magnético neto Bnet,
ángulo de par)
1. Los voltajes rms de línea de los generadores
deben ser iguales.
2. Los generadores deben tener la misma secuencia de fases
3. Los ángulos de fase de las dos fases “a” deben ser iguales
4. Ambas frecuencias deben ser iguales
Generadores síncronosConexión en paralelo de generadores síncronos
Secuencia abc
Generador 1
Generador 2
Carga
Generadores síncronos
Método de las 3 lamparas
Secuencia abc
Generador 1
Generador 2
Carga
a b c
Secuencia acba bc
a1
b1
c1
a2
b2
c2
Generadores síncronos
Como la fase cambia entre los dos sistemas las lámparas lucirán primero brillantes (gran diferencia de fase) y luego se oscurecerán (pequeña diferencia de fases).• Si las tres lámparas se iluminan y apagan simultáneamente entonces hay igual
secuencia de fases.• Si las lámparas brillan sucesivamente entonces hay secuencia de fases opuesta y
deben invertirse las que enciendan• Las tres lámparas apagadas representan una igualdad de fase y de frecuencia
Secuencia abc
Generador 1
Generador 2
Carga
cab
a b c
Secuencia acb
a1
b1
c1
a2
b2
c2
Generadores síncronos
Sincronoscopio es un instrumento que mide la diferencia de ángulo de fase entre las fases “a” de los dos sistemas a conectar, su dial muestra la diferencia entre las dos fases “a”, el cero indica la que están en fase .
Si el generador a conectar es mas rápido que el sistema o red entonces el ángulo de fase aumenta y la aguja del sincronoscopio rota en sentido horario, si por el contrario si el generador es mas lento que el sistema o red el sincronoscopio rota en sentido anti horario, el sincrooscopio debe permanecer en su posición central en cero para que el sistema este en fase. Este aparato solo compara el desfasaje de una fase y no de la secuencia de las tensiones para este caso se utilizaría el método de las lámparas apagadas.
Generadores síncronos
Sincronoscopio
Generadores síncronos
Sincronoscopio