Maquinas sincronas

Máquinas Síncronas
Una máquina síncrona es una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna cuya velocidad de giro en régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y el número de pares de polos.
n = 60f / p
* n: velocidad de rotación en revoluciones por minuto (rpm).
* f: frecuencia de la tensión en bornes en Hertzios (Hz).
* p: número de pares de polos(adimensional).
Estas máquinas convierten energía eléctrica en energía mecánica, siendo en este caso utilizadas como motores, o convierten energía mecánica en energía eléctrica, siendo en este caso utilizadas como generadores.
Las máquinas síncronas se utilizan en mayor medida como generadores de corriente alterna que como motores de corriente alterna, ya que no presentan par de arranque y hayque emplear diferentes métodos de arranque y aceleración hasta la velocidad de sincronismo. También se utilizan para controlar la potencia reactiva de la red por su capacidad para, manteniendo la potencia activa desarrollada constante, variar la potencia reactiva que absorbe o cede a la red.
Circuito Equivalente:

Principio de Funcionamiento
Como generador:
Una turbina acciona el rotor de lamáquina sincrónica a la vez que se alimenta el devanado rotórico (devanado de campo) con corriente continua. El entrehierro variable (máquinas de polos salientes) o la distribución del devanado de campo (máquinas de rotor liso) contribuyen a crear un campo más o menos senoidal en el entrehierro, que hace aparecer en los bornes del devanado estatórico (devanado inducido) una tensión senoidal. Alconectar al devanado inducido una carga trifásica equilibrada aparece un sistema trifásico de corrientes y una fuerza magneto motriz senoidal.
Como motor:
En este caso se lleva la máquina síncrona a la velocidad de sincronismo, pues la máquina síncrona no tiene par de arranque, y se alimentan el devanado rotórico (devanado de campo) con corriente continua y el devanado estatórico (devanadoinducido) con corriente alterna. La interacción entre los campos creados por ambas corrientes mantiene el giro del rotor a la velocidad de sincronismo.
Potencia y Par en la Máquina Síncrona
La potencia en bornes de una máquina síncrona, ya sea en su funcionamiento como generador o como motor, viene expresada mediante:

Cuando funciona como generador, no toda la potencia mecánica que llega algenerador se transforma en eléctrica a la salida. La diferencia entre la potencia de salida y la de entrada corresponde a las pérdidas del generador. La potencia mecánica de entrada es la potencia en el eje del generador.

Descontando a esta potencia las pérdidas mecánicas y en el hierro obtendremos la potencia eléctrica interna, cuyo valor para la máquina trifásica será:

La potencia eléctricaentregada por el generador será:

O también en valores de fase:

De la misma forma, la potencia reactiva entregada por el generador será:

Despreciando la resistencia de inducido frente al valor de la reactancia síncrona Xs, podemos obtener una expresión de gran utilidad para el cálculo dela potencia entregada por el generador.

De la representación fasorial:

Sustituyendo en la expresión dela potencia:

Según esta última ecuación, la potencia entregada por un generador depende del ángulo que forman la f.e.m. en vacio E0 y la tensión U en la carga. Este ángulo es conocido como ángulo de par.

Como hemos supuesto que la resistencia del inducido es igual a cero, la potencia eléctrica interna es igual a la potencia de salida. El valor del par será:

Sustituyendo la potencia por elvalor calculado anteriormente:

Regulación de Tensión
Del circuito equivalente de la máquina podemos deducir la influencia de las reactancias de dispersión y reacción de inducido sobre la caída de tensión en la máquina.
Para una misma corriente de excitación, la diferencia entre la f.e.m. generada en vacio y la tensión de salida depende de la corriente y factor de potencia que defina las...