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Páginas: 14 (3361 palabras)
Publicado: 15 de diciembre de 2012
CAPITULO 1 LA MÁQUINA SÍNCRONA 1.1. Generalidades
Desde el punto de vista del comportamiento de un generador sincrónico en un SEP se pueden identificar las variables mostradas en la Figura 1.1. En general, el cambio de cualquiera de las variables de control, afecta a las cuatro variables de salidas. En un sistema de potencia, la actuación sobre el torque de la máquina motriz hace posiblemantener un balance exacto entre la potencia activa generada en el sistema y la potencia activa consumida por las cargas más las pérdidas. Este balance permite que el sistema trabaje a una frecuencia constante. Por otra parte, actuando sobre la corriente de excitación de cada generador, es posible mantener un balance exacto entre las potencias reactivas generadas y las del consumo y pérdidas. Estebalance permite mantener una tensión constante (en módulo) en las barras del sistema. a. Generador conectado a una barra infinita: La tendencia actual es trabajar con un sistema eléctrico de transmisión y distribución que interconecte las diferentes centrales generadoras y los puntos de consumo, de modo que una sola central y más aún, una sola máquina representa un pequeño porcentaje de la potenciatotal del sistema. Evidentemente esta máquina no estará capacitada para alterar ni el voltaje ni la frecuencia del sistema eléctrico. En el límite se puede considerar que el sistema mantiene el voltaje y la frecuencia invariables, lo que se puede asimilar a una máquina que tiene cero impedancia interna e inercia rotacional infinita. Se habla entonces de una “barra infinita” (Figura 1.2).
Variablesde Control Tm I exc Máquina Síncrona P Variables Q de V Salida F
Barra ∞
/V/=cte, f=cte
Figura 1.2.- Barra infinita
Figura 1.1.- Representación esquemática de una Máquina Síncrona
Un gran SEP puede considerarse como una barra infinita para muchos fines prácticos. En este caso entonces, dado que el voltaje y la frecuencia se mantienen constantes, las variables de salida se reducen alas potencias activa P y reactiva Q donde la corriente de excitación Iexc influye fundamentalmente en Q y el torque motriz Tm influye básicamente en P; es decir, hay un acoplamiento débil entre Iexc y P y entre Tm y Q. b. Condiciones de puesta en paralelo: Para operar dentro de un sistema eléctrico, un generador síncrono debe trabajar normalmente en paralelo con otros generadores, unidos a una barrade generación común, si pertenecen a una misma central o separados por alguna impedancia (líneas, transformadores) si pertenecen a centrales diferentes. Tratándose de alternadores polifásicos, las condiciones de puesta en paralelo son las siguientes: ♦ ♦ ♦ ♦ Módulo de la tensión en bornes igual al existente en la barra. Se actúa sobre la corriente de excitación Frecuencia igual a la de la barra.Se actúa sobre el torque motriz Igual secuencia de fases Igualdad en la forma de onda
2
c. Generador alimentando una carga individual: Supongamos por simplicidad que la carga es de tipo impedancia estática y se aumenta Tm. En este caso, al aumentar Tm, aumenta la velocidad y por lo tanto varían tanto la frecuencia como el voltaje y en consecuencia, varían también P y Q. 1.2. a. Parámetrosde la máquina síncrona De régimen permanente Rotor cilíndrico: Impedancia síncrona Zs=Rs+jXs, habitualmente Zs=jXs Rotor de polos salientes: Reactancia de eje directo: Xd Reactancia de eje en cuadratura: Xq b. De régimen transitorio (sin considerar enrollados amortiguadores) Reactancia transiente de eje directo: X 'd Constante transiente de tiempo: τ'd
Adicionalmente, para el estudio delcomportamiento de la máquina síncrona en régimen desbalanceado es necesario introducir los parámetros impedancia de secuencia cero (Z0), positiva (Z1) y negativa (Z2) que se estudiarán posteriormente, así como la reactancia subtransiente ( X " ) d
1.3. Circuitos equivalentes de la máquina síncrona
Los circuitos equivalentes dependen del tipo de máquina (rotor cilíndrico o de polos salientes), del...
Desde el punto de vista del comportamiento de un generador sincrónico en un SEP se pueden identificar las variables mostradas en la Figura 1.1. En general, el cambio de cualquiera de las variables de control, afecta a las cuatro variables de salidas. En un sistema de potencia, la actuación sobre el torque de la máquina motriz hace posiblemantener un balance exacto entre la potencia activa generada en el sistema y la potencia activa consumida por las cargas más las pérdidas. Este balance permite que el sistema trabaje a una frecuencia constante. Por otra parte, actuando sobre la corriente de excitación de cada generador, es posible mantener un balance exacto entre las potencias reactivas generadas y las del consumo y pérdidas. Estebalance permite mantener una tensión constante (en módulo) en las barras del sistema. a. Generador conectado a una barra infinita: La tendencia actual es trabajar con un sistema eléctrico de transmisión y distribución que interconecte las diferentes centrales generadoras y los puntos de consumo, de modo que una sola central y más aún, una sola máquina representa un pequeño porcentaje de la potenciatotal del sistema. Evidentemente esta máquina no estará capacitada para alterar ni el voltaje ni la frecuencia del sistema eléctrico. En el límite se puede considerar que el sistema mantiene el voltaje y la frecuencia invariables, lo que se puede asimilar a una máquina que tiene cero impedancia interna e inercia rotacional infinita. Se habla entonces de una “barra infinita” (Figura 1.2).
Variablesde Control Tm I exc Máquina Síncrona P Variables Q de V Salida F
Barra ∞
/V/=cte, f=cte
Figura 1.2.- Barra infinita
Figura 1.1.- Representación esquemática de una Máquina Síncrona
Un gran SEP puede considerarse como una barra infinita para muchos fines prácticos. En este caso entonces, dado que el voltaje y la frecuencia se mantienen constantes, las variables de salida se reducen alas potencias activa P y reactiva Q donde la corriente de excitación Iexc influye fundamentalmente en Q y el torque motriz Tm influye básicamente en P; es decir, hay un acoplamiento débil entre Iexc y P y entre Tm y Q. b. Condiciones de puesta en paralelo: Para operar dentro de un sistema eléctrico, un generador síncrono debe trabajar normalmente en paralelo con otros generadores, unidos a una barrade generación común, si pertenecen a una misma central o separados por alguna impedancia (líneas, transformadores) si pertenecen a centrales diferentes. Tratándose de alternadores polifásicos, las condiciones de puesta en paralelo son las siguientes: ♦ ♦ ♦ ♦ Módulo de la tensión en bornes igual al existente en la barra. Se actúa sobre la corriente de excitación Frecuencia igual a la de la barra.Se actúa sobre el torque motriz Igual secuencia de fases Igualdad en la forma de onda
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c. Generador alimentando una carga individual: Supongamos por simplicidad que la carga es de tipo impedancia estática y se aumenta Tm. En este caso, al aumentar Tm, aumenta la velocidad y por lo tanto varían tanto la frecuencia como el voltaje y en consecuencia, varían también P y Q. 1.2. a. Parámetrosde la máquina síncrona De régimen permanente Rotor cilíndrico: Impedancia síncrona Zs=Rs+jXs, habitualmente Zs=jXs Rotor de polos salientes: Reactancia de eje directo: Xd Reactancia de eje en cuadratura: Xq b. De régimen transitorio (sin considerar enrollados amortiguadores) Reactancia transiente de eje directo: X 'd Constante transiente de tiempo: τ'd
Adicionalmente, para el estudio delcomportamiento de la máquina síncrona en régimen desbalanceado es necesario introducir los parámetros impedancia de secuencia cero (Z0), positiva (Z1) y negativa (Z2) que se estudiarán posteriormente, así como la reactancia subtransiente ( X " ) d
1.3. Circuitos equivalentes de la máquina síncrona
Los circuitos equivalentes dependen del tipo de máquina (rotor cilíndrico o de polos salientes), del...
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