OPERACIÓN DE LA MÁQUINA SINCRÓNICA EN ESTADO ESTABLE

OPERACIÓN DE LA MÁQUINA SINCRÓNICA EN ESTADO ESTABLE

RESUMEN:

Una máquina sincrónica es una máquina de corriente alterna cuya velocidad bajo condiciones de estado estable es proporcional a la frecuencia de la corriente en su armadura. El campo magnético que crean las corrientes de armadura gira a la misma velocidad que el que crea la corriente del campo en el rotor (que gira a la velocidad sincrónica), y se produce un par estacionario.

PALABRAS CLAVES: sincrónica, motor, generador, operación.

INTRODUCCION:

En el presente ensayo se va tratar sobre la operación de la maquina sincrónica en estado estable, la importancia de estas máquinas ya que estas son muy utilizadas en las empresas. Así que pera poder entender este tema al inicio se va a tratar de los siguientes puntos: Principio de funcionamiento del generador sincrónico, Principio de funcionamiento del motor sincrónico y las características de operación en estado estable, la cual encerará en si varios temas importantes para este ensayo como la operación del motor sincrónico

MARCO TEÓRICO:

La máquina sincrónica que opera como un generador de ca impulsada por una turbina para convertir la energía mecánica en eléctrica es la principal fuente de generación de potencia eléctrica en el mundo. Al trabajar como motor, la máquina convierte la energía eléctrica en mecánica.

La máquina sincrónica trifásica está formada por el devanado trifásico de armadura y por el devanado de campo que se encuentra en el rotor y es alimentado por corriente directa mediante un sistema formado por anillos deslizantes y escobillas. El rotor puede ser cilíndrico o de polos salientes. El sistema del rotor es de baja potencia.

I) Principio de funcionamiento del generador sincrónico

La corriente de armadura crea un campo magnético que gira a velocidad sincrónica, este campo reacciona con el campo magnético producido por la corriente continua del devanado de campo produciéndose el torque electromagnético, por la tendencia que tienen los campos a alinearse. El flujo de campo adelanta al de la armadura, es decir el primero jala al segundo.

El torque electromagnético se opone al giro, por lo que se requiere de una máquina de impulsión para suministrar el torque mecánico que sostenga la rotación. En los generadores la máquina de impulsión es la turbina.

El torque electromagnético es el mecanismo que usa el generador sincrónico para convertir energía mecánica en eléctrica.

II) Principio de funcionamiento del motor sincrónico

Este campo magnético está girando a velocidad sincrónica.

En el rotor la corriente continua crea un campo magnético en su devanado.

Estos campos son constantes en magnitud y estacionarios entre sí.

El flujo de campo de la armadura gira adelante del flujo de campo del devanado conectado en el rotor, por lo que el primero jala al segundo. El campo magnético de la armadura reacciona con el campo magnético del rotor creando un torque electromagnético estable.

La velocidad de giro del motor está determinada por el número de polos y es función de la frecuencia de la corriente de armadura.

El torque electromagnético está en la dirección de giro y compensa al torque de reacción necesario para impulsar la carga mecánica conectada al eje.

Para arrancar a los motores sincrónicos existen algunas formas, una de ellas es el empleo de un motor de inducción que impulsa la máquina hasta que ésta alcance la velocidad sincrónica.

De manera general debe indicarse que al operar una máquina sincrónica se produce un torque electromagnético y un voltaje rotacional.

III) CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN EN ESTADO ESTABLE

OPERACIÓN DEL GENERADOR SINCRÓNICO

Para analizar la operación de los generadores sincrónicos deben considerarse las siguientes consideraciones:

- Generador aislado

- Generador conectado a un gran sistema

- Dos generadores conectados en paralelo

- Capacidad nominal del generador

GENERADOR AISLADO

Los controles básicos que intervienen en la operación de un generador sincrónico son el sistema de regulación de voltaje y la regulación de su capacidad desde su máquina de accionamiento.

El sistema de control de la excitatriz permite regular el voltaje terminal de armadura y la potencia reactiva requerida por la carga, dentro de los límites de la capacidad del sistema.

Operando la válvula de estrangulación de la máquina de accionamiento (turbina) se controla la velocidad, lo que permite, mediante el gobernador de velocidad, fijar la frecuencia a un valor determinado y la potencia al valor requerida por la carga, dentro de los límites de la capacidad de la unidad de generación, para un determinado valor de la potencia aparente generada.

Los generadores sincrónicos suministran una potencia aparente a un voltaje determinada y a un factor de potencia adecuado, sin recalentarse. El factor de potencia suele oscilar entre 80 y 95 % y el voltaje entre +/- 5% del valor nominal.

A partir del diagrama fasorial del generador se analizan los valores de potencia que pueden obtenerse de un generador sincrónico. Las expresiones que permiten calcular las potencias fueron obtenidas en las secciones precedentes, pero se consignan nuevamente en este apartado.

GENERADOR EN PARALELO CON UN SISTEMA GRANDE

Para esta operación es necesario dar la definición de barra infinita.

Una barra infinita corresponde a una fuente ideal de voltaje alterno, por lo cual sus características son inercia infinita y reactancia interna nula. Un gran sistema tiene una representación aproximada en una barra infinita.

...