Maquinas sincronicas

CAPÍTULO 6

MÁQUINAS SINCRÓNICAS

CAPÍTULO 6

MÁQUINAS SINCRÓNICAS

6.1) ASPECTOS CONSTRUCTIVOS Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
6.1.1)Introducción.
Campo Energía hidráulica, nuclear, etc
ω,T ω, - +

Turbina

Generador sincrónico

If

P V 3φ φ

Fig.6.1.: Esquema básico de generación de energía eléctrica.

6.1.2)Aspectos constructivos.
è Devanado trifásico en el estator. èRotor alimentado con corriente continua mediante anillos deslizantes.

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Fig.6.2.: Estructura básica de una máquina sincrónica: a) estator trifásico; b) rotor de polos salientes; c) rotor cilíndrico; d) dibujo simbólico; e) circuito esquemático del estator y el rotor.

Fig.6.3.: Montaje de conductores en el estator(la mitad) de una máquina sincrónica.

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Rotor de polos salientes:
è Se usa en máquinas de baja velocidad (gran número de polos). è Se usa con turbinas hidráulicas (centrales hidroeléctricas)

Fig.6.4.: Rotor de polos salientes de una máquina sincrónica de 13,8 [kV], 152,5 [MVA].

Rotor cilíndrico:
è Se usa enmáquinas de alta velocidad (2 a 4 polos). è Se usa con turbinas de gas o vapor. (Centrales térmicas).

Fig.6.5.: Fabricación de ranuras en una máquina sincrónica grande.

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6.1.3)Principio de funcionamiento.
è Motor sincrónico: • • Rotor alimentado con corriente continua ⇒ produce campo Bf estacionario con respecto alrotor. Estator alimentado con corrientes trifásicas ⇒ produce un campo giratorio a la velocidad:
ω Sinc = 2⋅π⋅ f p

(6.1)

ωSinc : Velocidad a la que gira el campo del estator. f : Frecuencia de las corrientes por el estator. p : número de pares de polos. ˆ ˆ Tel = K ⋅ Best ⋅ Brot ⋅ sen δT
ˆ ˆ Tel = K ⋅ FMMest ⋅ F MMrot ⋅ sen δT

(6.2) (6.3)

Fig.6.6.: Interacción de campos en una máquinasincrónica. • El motor sincrónico desarrolla T el ≠ 0 cuando : ωr= ωSinc ωr: Velocidad del rotor. • El motor sincrónico no puede arrancar en forma autónoma.

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Fig.6.7.: Característica velocidad-torque del motor sincrónico. è Generador sincrónico: • • • Rotor alimentado con corriente continua a través de anillosdeslizantes ⇒ Produce campo Bf. Al girar el rotor impulsado por la máquina motriz ⇒ el campo Bf gira a la misma velocidad. El campo giratorio Bf induce tensiones trifásicas en el estator con una frecuencia:
f = p ⋅ ωr 2⋅π

(6.4)

f : frecuencia de las tensiones inducidas en el estator. ωr : velocidad de giro del rotor p : número de pares de polos. • • • • • Al conectar carga trifásica circulancorrientes trifásicas por el devanado del estator ⇒ aparece un campo giratorio de reacción del estator. El campo giratorio producido por las corrientes del estator es el campo de reacción del inducido. Devanado inductor (el que induce las tensiones) es el rotor. Devanado inducido (donde se inducen las tensiones) es el estator. El campo resultante es la suma del campo excitador producido por elrotor y del campo de reacción del inducido.

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6.2) TEORÍA DE LA MÁQUINA SINCRÓNICA DE ROTOR CILÍNDRICO EN ESTADO ESTACIONARIO.
6.2.1)Definición de coordenadas.

Fig.6.8.: Definición de ángulos.

6.2.2)El campo excitador del rotor.

Fig.6.9.: Campo excitador del rotor.
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6.2.3)El circuito equivalente por fase del estator.

Fig.6.10.: Circuito equivalente por fase. VP : Tensión inducida en el estator por el campo excitador del rotor. Xm : Reactancia de magnetización. Representa al campo magnético del estator. Vi : Tensión interna. Representa el efecto del campo resultante en el entrehierro. Vr.a.: Tensión de reacción de armadura....