Cuando se aplica repentinamente un voltaje de CA a un circuito serie R – L

Cuando se aplica repentinamente un voltaje de CA a un circuito serie R – L, la corriente que fluye tiene dos componentes: una cd, que decae conforme a una constante de tiempo L/R del circuito; y una componente de estado estable con amplitud constante que varia sinusoidalmente. Un fenómeno similar, pero mas complejo, ocurre cuando un cortocicuito se presenta repentinamente en las terminales de una maquina síncronica. Las corrientes de fase que resultan en la maquina tienen componentes de Cd que causas una desviación o asimetría cuando se grafican como función del tiempo. En el capitulo 10 se analizara como una porsion simétrica de estas corrientes de cortocircuito se usa en la determinación de capacidades de los interruptores. Por ahora, solo se considerará la manera en que se afectan las reacancias de la maquina por cortocircitos.

Una buena forma de analizar el efecto de los cortocircuitos trifásicos en los terminales de un generador previamente descargado, es tomar un oscilograma de la corriente en una de las fases cuando se presenta la falla. Como los voltajes generados en las fases de las maquinas trifásicas están desplazados 120 grados eléctricos uno de otro, el cortocircuito ocurre en diferentes puntos de la onda de voltaje de cada fase. Por esta razón, la componente transitoria o de CD es diferente en cada fase. Si se elimina la componete Cd de corriente de cada fase. La amplitud de la componente de CA de cada corriente de fase graficada contra el tiempo mostrada en la figura 3.19 varia aproximandamente en la forma

[pic 1]

donde  [pic 2]es el voltaje sincrónico interno o sin carga de la maquina. Claramente, la ecuancion (3.57) muestra que la corriente de fase de la armadura, sin la componente de CD, tiene tres componentes, dos de las cuales decaen a razones diferentes en los periodos subtransitorio y transitorio. Despreciando a la comparativamente pequeña resistencia de armadura, la distancia [pic 3] en la figura 3.19 es el valor máximo de la corriente de cortocircuito sostenida, con el valor rms [pic 4]dado por

[pic 5]

Si la envolvente de la onda de corriente se extiende hacia atrás al tiempo cero, y se desprecian los primeros ciclos en los que aparece un rápido decremento, la intercepción es la distancia [pic 6]. El valor rms de la corriente representada por esta intercepción se conoce como corriente transitoria [pic 7], y está definida por

[pic 8]  (3.59)

El valor rms de la corriente determinada por la distancia [pic 9]en la figura 3.19 es la llamda  corriente subtransitoria [pic 10], dada por

[pic 11](3.60)

A la corriente subtransitoria se le llama frecuentemente  corriente rms inicial simétrica; nombre que es mas descriptivo porque lleva la idea de despreciar la componente de Cd y considerar el valor rms de la componente CA de corriente, imediantamente después de que ocurra la falla. Las ecuaciones (3.59) y (3.60) se pueden usas para calcular los parámetros [pic 12] y [pic 13] de la maquina, cuando se tiene disponible un registro oscilográfico como el de la figura 3.19. por otro lado, las ecuaciones (3.59) y (3.60) también indican la metodología para determinar la corriente de falla en el generador cuando ocurre la falla en el generador cuando se conocen sus reactancias.

Si el generador esta sin carga cuando ocurre la falla, se representa la maquina por el voltaje sin carga al neutro, en serie con la reactancia apropiada. Para calcular las corrientes en condiciones subtransistorias, se usa la reactancia [pic 14], en serie con el voltaje sin carga [pic 15], como se muestra en la figura 3.20 a); y para condiciones transistorias se usa la reactancia seie [pic 16] como se muestra en la figura 3.20 b). en el estado estable, se usa [pic 17], como lo muestra la figura 3.20 c). la corriente subtransitoria [pic 18]es mucho mayor que la de estado estable [pic 19], porque [pic 20] es mucho menor que [pic 21]. El voltaje interno [pic 22] es el mismo en cada uno de los circuitos de la figura 3.20 porque se supone que inicuialmente el generador esta sin carga. En el capitulo 10 se considerará como se alteran los circuitos equivalentes cuando ocurre un cortocircuito en la maquina con carga.

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