Maquinas síncronas

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Máquinas sincrónicas.Generación de una f.e.m. alterna

para extraer esa f.e.m. se emplean anillos rozantes y escobillas.

Características constructivas.-

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Ing. Osvaldo Luis Mosconi

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generador sincrónico trifásico (alternador)principio

conexión del inducido al exterior: se usan 4 anillos.

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Ing. Osvaldo Luis Mosconi

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Ing. Osvaldo Luis Mosconi

Los movimientos son relativos.

inductor rotórico

2 polos
4 polos
6 polos
8 polos
12 polos
16 polos

?
?
?
?
?
?

3.000 r.p.m.
1.500 r.p.m
1.000 r.p.m
750r.p.m
500 r.p.m
375 r.p.m

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Ing. Osvaldo Luis Mosconi

Fuerza electromotriz.E=

Z
⋅ 4,44 ⋅ f ⋅ φ máx ⋅ k
m⋅P

donde: Z es el número de lados activos de bobina
m es el número de fases
P es el número de polos
f es la frecuencia
φmáx es el valor máximo del flujo por polo ( admitiendo unadistribución
armónica del flujo)
k es el factor de bobinado.

k = kP ⋅ kD
kP = factor de paso
kD = factor de distribución

Factor de paso

-b=1
b=7

b=6

N

S

N

=7

S

=7
= 6/7

=1

τ es el paso polar

b es el paso de bobina

e

-b
b/2
Eb

e

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kP =

Ing. Osvaldo Luis MosconiEb
2⋅e

Eb = 2 ⋅ e ⋅ sen b ⇒ k P = sen b
2
2

Factor de distribución
b

S

N

E
b1

E
b2

A

E

O

kD =

E
.
Eb 1 + Eb 2 + ... + Eb i + ... + Eb n

E
b3
B

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Ing. Osvaldo Luis Mosconi

Fuerzas magnetomotrices.-

Fr

Fer

E0
Fe
I
Fr es la f.m.m del campo rotante delinductor
E0 es la f.m.m. inducida en vacío
I es la corriente de carga
Fe es la reacción de inducido
Fer es la f.m.m. resultante o f.m.m. de entrehierro

Impedancia sincrónica por fase.-

Fr
Fer

Fe
I

U
C
B

E1

A

E0

Fr es la f.m.m del campo rotante del inductor
E0 es la f.e.m. inducida en vacío
I es la corriente de carga
Fe es la reacción de inducido
Fer es laf.m.m. resultante o f.m.m. de entrehierro
E1 es la f.e.m. inducida en carga

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Ing. Osvaldo Luis Mosconi

Suponiendo una linealidad entre (Fr ; E0) y (Fer ; E1)
AB es - a I

AB = I ⋅ jX ϕ
Xf es una reactancia que representa la reacción de inducido
Xd es la reactancia de dispersión del bobinado
I ⋅ X S = I⋅ X d + I ⋅ X ϕ = I ⋅ (X d + X ϕ )

(X

d

+ X ϕ ) = X S conocida como reactancia sincrónica

Circuito equivalente de la máquina sincrónica.
Como generador

U = E 0 − I ⋅ R − I ⋅ jX S

U

I
I·R

I·jXS
E0

I
Exc.

XS
E0

R
U

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Ing. Osvaldo Luis Mosconi

Como motor sería

U = E 0 +I ⋅ R + I ⋅ jX S

E0

I

I

R

Exc.

XS
E0

U

I·R
I·jXS
U

Potencia interna de la máquina sincrónica.Despresiando R

E0
0

I

I·jXS

U

Pi = E 0 ⋅ I ⋅ cos α

cos α =

U ⋅ senδ 0
I ⋅ XS

Pi = E 0 ⋅ I ⋅

U ⋅ senδ 0 E0 ⋅ U
=
⋅ senδ 0
I ⋅ XS
XS

E0
0

I

I·jXS
U

Generador

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Ing. Osvaldo Luis Mosconi

Potencia reactiva de la máquina sincrónica.

E0

I

U
Generador

Al aumentar E0 aumenta la entrega de potencia reactiva inductiva a la carga.

Al aumentar E0 aumenta la potencia reactiva capacitiva de la carga.
Si δ 0 → 0 pasa a ser condensador sincrónico
Como generador

E0

I

U
Generador

Al disminuír E0 aumenta la...