Curvas de capacidad de la maquina sincrona

CURVA DE CAPACIDAD DE LA MAQUINA SINCRONA Febrero 2011
Francisco Javier González López

OBTENCION DE LA CURVA DE CAPACIDAD DE LA MAQUINA
Ver la figura correspondiente en el libro de texto. Este análisis parte del análisis del circuito equivalente del Generador Síncrono, en el que si se desprecian las pérdidas se cumple que
E f = jI a X s + Vt

Esta ecuación es la base para la construccióndel diagrama vectorial.

Un generador se especifica para una potencia nominal en MVA, correspondiente a un factor de potencia (0.8 o 0.85 o 0.9 en retraso) y una tensión nominal, que representa la máxima potencia que la máquina puede generar sin exceder su límite de calentamiento. El factor de potencia referido es el correspondiente al valor máximo permitido de la corriente de excitación en elrotor, arriba del cual el recalentamiento del mismo es inadmisible. Si la máquina está operando a su potencia nominal en MVA, para variar el factor de potencia de su “valor nominal” (0.8 en retraso por ejemplo) a 1.00, la corriente de excitación se reduce y la temperatura del rotor disminuye;

Razonamiento previo:

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Francisco JavierGonzález López

en cambio, para hacer trabajar la máquina con factor de potencia menor que “su valor nominal” la corriente de excitación debe aumentarse, con el consiguiente recalentamiento del rotor. Como el interés estriba en analizar la potencia, en lugar de diagramas vectoriales de fuerzas magnetomotrices, se utilizan diagramas vectoriales de voltajes y corrientes.

CORRIENTE DE EXCITACIÓNCONSTANTE
En la figura 2a se muestra el diagrama vectorial del generador síncrono con factor de potencia en retraso. Si su corriente de excitación se ajusta a su máximo valor y se mantiene constante para distintas condiciones de carga de la máquina, cualquier variación de la corriente de inducido (variación de P o Q) hace que la tensión inducida E f sólo cambie su posición angular δ manteniendoconstante su módulo; por lo que su punta describe una circunferencia y el factor de potencia de la máquina se modifica consecuentemente. En la figura 2b hay un incremento tanto de potencia activa ( P ∝ sen δ ), como de potencia reactiva ( Q ∝ cos δ ) , con respecto al caso de la figura 2a, y dado que E f se mantiene constante la corriente de inducido aumenta y el factor de potencia tiende a 1.00 ( Pgenerada aumenta y Q se reduce, el generador reduce la cantidad de potencia reactiva cedida al sistema).

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a)

b)

Figura 2

Nótese que, puesto que el ángulo de par puede variar entre 00 y 90o, si la excitación no se varía, el ángulo de la corriente de inducido con respecto a la tensión en terminalespuede variar entre -90o y 0o en atraso; pero en adelanto no es posible que alcance los +90o.

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Francisco Javier González López

Figura 3

ENTRE PARENTISIS En el caso descrito en la figura 2b, se da una reducción de la potencia reactiva cedida por parte del generador al sistema. Si la potencia reactiva total abastecida al sistema se reducey su demanda permanece constante se da una reducción del voltaje en terminales Vt ; sin embargo, puesto que se supone que el voltaje en terminales permanece constante, y esto se logra sólo cuando la potencia reactiva generada iguala a la potencia reactiva demandada, otras máquinas o capacitores deben suministrar la potencia reactiva necesaria para contrarrestar el déficit. En lo que corresponde ala potencia activa, en la figura 2b se ve que también aumenta, lo que implica que se incrementa la potencia mecánica del primotor. Si la demanda de MW del sistema se mantiene igual que antes de que se dé el cambio

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Francisco Javier González López

en la potencia activa generada, se da un incremento de la frecuencia en el sistema; por...