Generadores

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1. PRINCIPIOS BASICOS DE LA MAQUINA SINCRONA

Un generador síncrono convierte energía mecánica o térmica a energía eléctrica.

La energía primaria puede obtenerse de la combustión de carbón, petróleo o gas natural. El vapor producido gira la flecha del generador (rotor) a velocidad típica de 1800 o 3600 RPM. La conversión de energía del vapor a energía mecánica se realiza en una turbina. Laenergía primaria también puede obtenerse de la caída o movimiento de agua. Los generadores hidroeléctricos giran a una velocidad mucho menor (100-300 RPM)

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Fig. 1.1.- Corte transversal de los dos tipos de rotores de la máquina sincronía

Las máquinas sincronas se clasifican en 2 diseños principales – máquinas de rotor cilíndrico y máquinas de polos salientes.

La figura1.1 muestra la sección transversal de ambos tipos de construcción. Los generadores impulsados por turbinas de vapor tienen rotores cilíndricos con ranuras distribuidas donde se alojan los devanados de campo. La mayoría de los rotores cilíndricos están construidos de forjas sólidas. El número de polos típicamente es 2 ó 4. los generadores impulsados por turbinas hidráulicas tienen rotores de polossalientes de núcleo laminado. Independientemente del tipo de rotor su velocidad es mantenida constante por la acción del gobernador.

Los devanados del estator consisten de un número de bobinas de una vuelta o varias vueltas que se conectan en serie para formar una fase. Los devanados de cada fase normalmente se conectan en estrella.

La rotación del flujo magnético giratorio deldevanado de campo reacciona con los devanados del estator generándose un voltaje trifásico en terminales del estator.

1. CONEXIÓN DE LOS GENERADORES A LOS SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA.

Existen 2 métodos usados para conectar los generadores a los sistemas eléctricos de potencia. Estos son conexión directa y conexión unitaria.

CONEXIÓN DIRECTA

La figura 1.1a muestra el diagramaunifilar de la conexión directa de un generador a un sistema eléctrico de potencia. El generador se conecta a la carga directamente sin transformación de voltaje. Este método se utiliza para conectar generadores de pequeño tamaño para alimentar cargas industriales.

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Fig. 1.1 a .- Conexión Directa

CONEXIÓN UNITARIA

La figura 1.1b muestra el diagrama unifilar de un generadorconectado en forma unitaria. El generador se conecta al sistema de potencia a través de un transformador de potencia elevador. Los auxiliares de un generador se alimentan de un transformador reductor conectado a las terminales de generador. La mayoría de los generadores de gran capacidad se conectan al sistema de potencia utilizando un transformador elevador conectado delta (baja)/estrella (alta). Eluso de la conexión delta del transformador en el lado de baja tensión permite que la corriente de falla a tierra en el lado de la delta del transformador sea reducida drásticamente mediante el uso de aterrizado de alta resistencia en el neutro del generador.

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Fig. 1.1 b Conexión unitaria

2. CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES Y COMPORTAMIENTO DE LA MAQUINA SINCRONA EN ESTADO ESTABLE

Lafigura 1.2.1 muestra el esquema estructural de un generador síncrono.

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Fig. 1.2.1 Esquema estructural de un generador síncrono.

Algunos de los factores que determinan la composición estructural de las máquinas síncronas son las siguientes:

a) Formas de excitación.

La estructura del campo de una máquina síncrona es generalmente la parte rotatoria de ésta y es equipadacon un devanado excitado con CD para producir el flujo magnético. Esta excitación de CD puede ser proporcionada por un generador de CD autoexcitado, montado en la misma flecha que el rotor de la máquina síncrona. A este generador se le conoce como “excitador”. La CD generada por el excitador se alimenta a través de anillos deslizantes y escobillas al devanado de campo de la máquina síncrona....
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