Diagrama fasorial de un generador síncrono

Diagrama fasorial de un generador síncrono Debido a que los voltajes en un generador síncrono son alternos, usualmente se expresan como fasores. Puesto que los fasores tienen longitud y ángulo, la relación entre ellos deben ser expresados por un dibujo bidimensional. Cuando los voltajes en una fase (EA , Vᵩ , jXSIA y RAIA ) y la corrientes IA en la fase que se grafican de tal forma que se muestran las relaciones entre ellos. El dibujo resultante se denomina diagrama fasorial. En la figura siguiente se muestran esas relaciones cuando el generador está alimentando una carga cuyo factor de potencia es igual a la unidad (carga puramente resistiva). En la siguiente ecuación el voltaje total EA difiere el voltaje en los terminales de la fase Vᵩ por las caídas de voltaje resistiva e inductiva. Todos los voltajes y corrientes están referenciados en Vᵩ el cual asume arbitrariamente el ángulo de 0°. Este diagrama fasorial se puede comparar con los diagramas fasoriales de generadores que operan con factores de potencia en adelanto y en atraso. La figura muestra estos diagramas fasoriales. Nótese que para un voltaje de fase y una corriente del inducido dados, se requiere mayor voltaje interno generado EA para cargas en atraso que para cargas en adelanto para mantener el mismo voltaje en los terminales por

Y ω debe ser constante para mantener constante la frecuencia

Diagrama fasorial de un generador síncrono con factor de potencia unitario

Diagrama fasorial de un generador síncrono con factor de potencia a) en atraso y b) en adelanto Alternativamente para una corriente de campo y una magnitud de corriente dada, en voltaje en los terminales es menor para cargas en atraso y mayor para cargas en adelanto. En las máquinas síncronas reales, dado que la reactancia síncrona es mucho mayor que la resistencia del devanado RA, ésta es despreciada frecuentemente por el estudio cualitativo de las variaciones de voltaje. Para hallar resultados numéricos exactos, se debe considerar RA. Medición de los parámetros del modelo del generador síncrono El circuito equivalente de un generador síncrono que se ha derivado tiene 3 cantidades que deben determinarse para describir completamente el comportamiento de un generador síncrono real. 1.- La relación entre flujo y corriente de campo 2.- La reactancia síncrona 3.- La resistencia del inducido El primer paso consiste en una prueba de circuito abierto del generador. Para llevarlo a cabo se hace girar el generador a su velocidad nominal desconectando todos los terminales de cualquier carga y se coloca la corriente de campo en cero. Con esta información es posible hacer una gráfica de EA o VT contra IF. Este dibujo es llamado característica del circuito abierto. El segundo paso es llevar a cabo la prueba de cortocircuito. Para esta prueba se ajusta de nuevo la corriente de campo a 0 y se cortocircuitan las terminales del generador por medio de un grupo de amperímetros. Luego, cuando se incrementa la corriente de campo, se mide la corriente del inducido IA o la corriente de línea IL. La característica de corriente del inducido contra la corriente de campo se llama característica de cortocircuito. La corriente del inducido IA está dado por:

Y su magnitud está dada por:

√ Puesto que BS casi anula a BR el campo magnético neto BNET es muy pequeño. Dado que el campo magnético de la máquina es muy pequeño, la máquina no se satura y la SCC es lineal. La impedancia interna de la máquina está dada por: √

a) Característica del circuito abierto de un generador síncrono. b) Característica del corto circuito de un generador síncrono

a) Circuito equivalente de un generador síncrono durante la prueba de cortocircuito. b) Diagrama fasorial resultante. c) Campos magnéticos durante la prueba de cortocircuito. Un método aproximado para obtener la reactancia síncrona XS para una corriente de campo dad es: 1.- Obtener el voltaje interno generado EA de la característica OCC para esa corriente de campo. 2.- Obtenga la corriente de cortocircuito IA para esa corriente de campo de la característica SCC. 3.- Encuentre XS aplicando la ecuación. Puesto que el valor aproximado de la reactancia síncrona varía con el grado de saturación de la OCC, el valor de la reactancia síncrona utilizada en un ejercicio dado deber ser calculado para el valor aproximado de la carga sobre la máquina como se muestra enseguida.

Dibujo de la reactancia síncrona aproximada de un generador síncrono como función de la corriente de campo de la máquina. El valor constante de reactancia encontrado para bajos valores de campo es la reactancia síncrona no saturada de la máquina.