maquinas electricas

Universidad Carlos III de Madrid
Dept. Ingenería eléctrica

Máquinas eléctricas
de corriente alterna
Capítulo 3

Máquina Síncrona

David Santos Martín

CAPÍTULO 3 Máquina Síncrona

3.1.- Introducción
3.2.- Sistemas de Excitación
3.3.- Principio de Funcionamiento
3.4.- Circuito Equivalente
3.4.- Potencias de la Máquina
3.6.- Límites de Capacidad

Máquinas Eléctricas deCorriente Alterna- David Santos

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CAPÍTULO 3 Máquina Síncrona

3.1 Introducción

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CAPÍTULO 3 Máquinas Síncronas

3.1 Introducción

Introducción
Es la máquina más utilizada para las grandes centrales eléctricas: térmicas, hidráulicas y nucleares
La velocidad de la máquina síncrona está rígidamente vinculada con la frecuencia fde la red, según
n=60 f/p (n: velocidad, p: pares de polos).
Su uso habitual es como generador aunque es posible como motor (bombeo hidráulico) y como
compensador de fdp (compensador síncrono).
Existen máquinas de polos salientes (hidráulica, lentas) y rotor liso (térmicas y nucleares, rápidas).
Ventajas
- Control de potencia activa y reactiva en redes c.a.
- Sistema de excitación de fácilcontrol (c.c.)
Inconvenientes
-  Voluminosas y caras
-  La unión rígida a la frecuencia de la red puede ser un inconveniente

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CAPÍTULO 3 Máquinas Síncronas

3.1 Introducción

Introducción

Habitualmente (máquinas grandes):

•  Excitación: Rotor (c.c.)
•  Armadura: Estator (trifásica c.a.)
Conceptualmente, semejante algenerador de CC, sin escobillas

Excitación en c.c.
Estator trifásico
conectado a la red
Fase A

No existe deslizamiento (síncrono)
Fase A
B1-B2: Fase B
C1-C2: Fase C

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CAPÍTULO 3 Máquinas Síncronas

3.1 Introducción

Introducción
•  El rotor puede ser de polos salientes (velocidades lentas, C.hidroeléctricas) oliso
(rápidas, C.térmicas o nucleares).
•  Capacidad para regular la tensión y reactiva.
•  Generadores más eficientes que los de inducción.

Estator contiene
los devanados
de alterna

Estator contiene
los devanados
de alterna

devanados de
campo
o excitación

Rotor liso (2 polos)

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devanados de
campo
o excitación

Rotorpolos salientes
(4 polos)

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CAPÍTULO 3 Máquinas Síncronas

3.1 Introducción

Operación del generador síncrono

- - Regulación de Q mediante la
tensión de excitación
- Existencia de pérdidas en el rotor
- Devanados de amortiguamiento

Excitación
independiente

Imanes
permanentes

Imanes
permanentes

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- El volumenreducido
- Flujo prácticamente constante
- Elimina la necesidad de anillos rozantes
- Inexistencia de pérdidas en el rotor
- Desaparece la refrigeración del rotor

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CAPÍTULO 3 Máquinas Síncronas

3.1 Introducción

Operación del generador síncrono

•  Funcionamiento en vacío: Antes de la sincronización y tras un rechazo de carga
•  Funcionamiento en isla
•  Funcionamiento en redinterconectada

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CAPÍTULO 3 Máquina Síncrona

3.2 Sistemas de Excitación

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CAPÍTULO 3 Máquinas Síncronas

3.2 Sistemas de excitación

Sistemas de excitación
Sistema autoexcitado
Excitación Estática
(excitación directa)

Excitación independienteExcitatriz CA diodos rotativos
Excitatriz CC
Excitación Rotativa
(excitación indirecta)

Autoexcitada o excitación independiente
Chopper o rectificador de alterna (tiristores)

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CAPÍTULO 3 Máquinas Síncronas

3.2 Sistemas de excitación

Excitación estática (o directa) autoexcitada

•  Muy habitual en grandes generadores...