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5.15 DIAGRAMA DE LIMITES DE FUNCIONAMIENTO DE UNA MAQUINA SINCRONA
Es un grafico
Representa los valores máximos de potencia reactiva y activa “que puede suministrar la maquina” en función de los límites de calentamiento “del devanado del estator y rotor” y también de la limitación de potencia de la maquina motriz “turbina”
todo esto pasa funcionando como generador g enerador
también se pueden hacer diagramas para mo tores síncronos pero no es muy frecuente
Este Diagrama Se Basa Diagrama fasorial de la maquina síncrona El diagrama se muestra en la fig. 5.60
Este diagrama es para un alternador “GENERADOR” Este alternador está funcionando con :
tensión asignada o nominal
factor de potencia inducido
EN EL PUNTO C Este punto es el centro de la circunferencia cuando el lugar geométrico de los puntos para la
fem “Eo” sea constante Fig. 5.60 se muestra el arco de una de estas mencionadas
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La fem “Eo” es proporcional a la corriente de excitación de la maquina Entonces se deduce que estas circunferencias representan el lugar geométrico de los puntos Donde también
Si esta corriente de excitación se reduce a la mitad entonces Su lugar geométrico será una circunferencia con centro C radio mitad
Se deduce q si se sacan diferente circunferencias con diferentes lugares geométricos para diferentes corrientes de excitación El lugar geométrico corresponde a
la corriente del inducido con circunferencia de centro O
el radio es el valor de la corriente en el inducido
la tensión de la red es constante
la potencia aparente es proporcional a la corriente de inducido
las circunferencias anteriores representan los lugares geométricos de los ´puntos de funcionamiento del maquina “la potencia aparente es constante”
en la fig. 5.60 se ve que no solo se puede representar potencias aparentes sino también reactivas y activas se demuestra así ¡
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CENTRO DE REFERENCIA
Punto “O” En el punto B P=positiva Q=positiva
En el punto C P=positiva Q=negativa
distancia OC Potencia aparente
Distancia MC Es proporcional a la corriente de excitación
Distancia MB Representa ”es proporcional” la excitación correspondiente
EN LA PRACTICA DE LOS SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA
Se usan con valores pu. Valores por unidad deferidos valores bases
Se TOMA EN CUENTA COMO BASES
La potencia aparente asignada al generador
Para las tensiones se elige la tensión asignada de la maquinas
Si encaso sean corriente de excitación se tome en cuenta como base la corriente inductora q se necesita para producir la tensión asignada en vacío
Las corriente del inducido utilizan como bases : la corriente asignada de la maquina
Para impedancias se utiliza un valor bases
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Tomando en cuenta estas premisas se construyo EL ABACO DE OPERACIÓN de un
generador síncrono “en este ábaco de operación se muestra los límites de funcionamiento” Fig 5.61
Para encontrar los límites de funcionamiento de la maquina síncrona Se sigue estos procesos:
1.
Lo primero que se tiene q hacer es: a) Elegir el punto O b) Se hacen los ejes X y Y con origen "O” en p.u donde
c)
Eje X = eje de potencia reactiva
Eje Y = eje de potencia activa
Se traza círculos concentro “O”
En la fig 5.62 se a trazado semicircunferencias con radios 0.2 , 0.4 , 0.6
,0.8 y 1 p.u “POTENCIA APARENTE ASIGNADA DE LA MAQUINA” 2.
Se localiza el punto “M” a) Para determinar este punto se necesita la POTENCIA REACTIVA tensión asignada o nominal
Entonces en p.u
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Reactancia síncrona en valores .u
Ejemplo si se tiene
3. Con centro M Se trazan circunferencias Estas corresponden a corrientes de excitación constante La corriente deexcitacion base corresponde Segmento MO
Corriente necesaria en el inductor ara
se enere en vacío
Esta distancia MO=representa 1 p.u Ejemplo En la figura 5.62 se está tomando como centro el punto M y se están trazando 5 cuadrantes de los respectivos valores de la excitación 0.5 - 1.5 - 2 - 2.5 p.u
4. Con centro O
Se trazan líneas radiales Estas líneas radiales representan los valores del f.d.
de la ma uina
En la fig. 5.62 se representa los angulos que estas líneas radiales forman con la vertical
f.d.p : 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 0.9, 0.95
En el ábaco se deben dibujar: Las líneas y curvas que representan los limites de funcionamiento de la maquina en régimen permanente
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Estas curvas serán impuestas por: a) POTENCIA ASIGNADA EN LA MAQUINAS MOTRIZ b) POTENCIA APARENTE DEL ALTERNADOR “limita la corriente de circulación por el
inducido para q no se superen la temperaturas en el devanado” c) CORRIENTE MAXIMA DE EXCITACIÓN DEL GENERADOR “esta limitado por el calentamiento del devanado del rotor“ d) ANGULO DE CARGA MAXIMO “cuando de angulo d e carga se permite para que cunpla con las condiciones de estabilidad de la maquina”
A. POTENCIA ASIGNADA EN LA MAQUINAS MOTRIZ Es un limite de la potencia activa q puede suministrar el generador En la fig 5.62 se muestra como la línea
Se traza una línea horizontal como la potencia de la turbina “esta es la
máxima potencia activa que puede suministrar el generador” Se puede definir que S=MVA asignado maximo
;asignado Este valor q nos salio debe coinsidir con con la potencia máxima del motor de accionamiento y de la turbina Si se condidera f.d.p=0.8 inducto La potencia máxima inductivo será 0.8p.u
B. LIMITACIÓN DE LA POTENCIA APARTENTE Es equivalente a decir q es corriente en el inducido Es el arco Corresponde a la circunferencia de potencia aparente 1.p.u (CENTRO EN O)
C. LIMITE DE LA CORRIENTE DE EXCITACIÓN ES EL ARCO c-d
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Ejem Se a supuesto en la fgiura 5.62 q su valor máximo de la corriente de excitación es 2.3 p.u
“valor q esta en el eje vertical” Corresponde a una fem 3.2 veces la tensión asignada Los arcos correspondientes a:
La limitación de la Corriente en el inducido “bc” potencia aparente La limitación de la corriente en el inductor “cd” corriente de excitacion
Estos dos mencionados se cortan en “c” Si vemos este punto c hacia el eje de las abscisas La limitación de la corriente de excitación es más fuerte que de la del estator
En la zona c-d El arco b-f
Correspondiendo a la limitación de corriente por el inducido “estator” es exterior al c -d que impone el inductor
D.
El LIMITE DE ESTABILIDADEN REGIMEN PERMAMENTE SE OBTIENE:
Ejemplo: Para un ángulo de carga:
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Este ángulo corresponde a: La recta perpendicular a M-O por el punto M
EN LA PRACTICA Se reduce esta zona un menor Se reduce para tomar en cuenta:
A posibles variaciones de carga
A inestabilidades de tipo transitorio Algunos autores lo simplifican poniendo un valor máximo de
Pero en la práctica de la ingeniería se reduce esta al restar un 10% de su potencia asignada de la maquina (MVA) Se reduce en cada circulo de excitación proyectando el punto resultante hasta la circunferencia
Si se considera la circunferencia de excitación a 1 p.u se tiene el punto H Este punto h constituye el límite de estabilidad teórico Entonces se RESTA A LA POTENCIA CORRESPONDIENTE a ese punto (ORDENADA Mh) 0.1 P.U DE LA POTENCIA APARENTE ASIGNADA (segmento hk) Todo esto da lugar al segmento mk
Este puntolimite se obtiene: Proyectando el punto K a la circunferencia que da lugar al punto Este define uno de los puntos de la curva que constituye el limite de estabilidad practico
Se puede encontrar mas haciendo todo el procedimiento para cada una de estas circunferencias de excitación PARA Q ESTE MAS CLARO Fig 5.63
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Es el tramo a-g de la figura 5.62 a mayor escala
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El origen es el punto M
En las ordenadas potencia activa
Se han trazado semicircunferencias con centro M “origen de excitación” M-A representa la potencia aparente asignada al generador “1 p.u” Se toma el10% de la potencia aparente del generador “0.1 p.u” Y se obtiene el punto “B”
Esta se proyecta hacia la circunferencia de radio 1 p.u
Que da lugar a “C” Este proceso se repite en el punto B que se resta 0.1 p.u y da “D”
D se proyecta y da un punto E
Siempre
se resta una magnitud de 0.1 p.u de potencia aparente asignada
Es
por esto q cuando se llega a la semicircunferencia de radio MF con radio 0.1 p.u
Si
se resta la misma cantidad de 0.1 se llega al punto M que esta al proyectar da lugar a “G”
EL LIMITE DE ESTABILIDAD NO LEGA A “M” SINO QUE SE QUEDA A UNA DISTANCIADE 0.1p.u DE EL
