¿Por que esta confirmada la frecuencia de un generador síncrono a la taza de rotación de su eje?

¿Por que esta confirmada la frecuencia de un generador síncrono a la taza de rotación de su eje?

Los generadores síncronos son por definición síncronos, lo que quiere decir que la frecuencia eléctrica se produce y entrelaza o sincroniza con la tasa mecánica de rotación del generador. El rotor de un generador síncrono consta de un electroimán al que se le suministra corriente directa. El campo magnético del rotor apunta en la dirección en que gira el rotor. Ahora, la tasa de rotación de los campos magnéticos en la maquina está relacionada con la frecuencia eléctrica del estator por medio de la ecuación

Fe=nmP120

Donde,

Fe= frecuencia eléctrica en Hz

nm=velocidad mecánica del campo magnético en r/min (igual a la velocidad del rotor de una maquina síncrona)

P= numero de polos

Debido a que el rotor gira a la misma velocidad que el campo magnético, esta ecuación relaciona la velocidad de rotación del rotor con la frecuencia eléctrica resultante.

¿Por qué cae abruptamente el voltaje de un alternador cuando se le aplica una carga con un factor de potencia en atraso?

Si se añade carga con el factor de potencia en retraso, entonces IA, se incrementa pero mantiene el mismo ángulo con respecto a VØ. Por lo tanto, el voltaje de reacción en el inducido jXSIA es mayor que antes, pero tiene el mismo ángulo. Ahora puesto que,

EA=VØ+jXSIA

jXSIA debe extenderse entre VØ a un ángulo de 0 grados y EA que tiene la restricción de mantener la misma magnitud que antes del incremento en la carga. Si se dibujan estas restricciones en el diagrama fasorial, hay un solo punto en el que el voltaje de reacción del inducido es paralelo a su posición original mientras se incrementa su tamaño.

Si se cumplen las restricciones, se observa que conforme se incrementa la carga, el voltaje VØ decrece abruptamente.

Como conclusión decimos que:

Si se añaden cargas en retraso (+Q o cargas de potencia reactiva inductivas) a un generador, VØ y el voltaje en los terminales VT decrecen significativamente.

¿Por qué se eleva el voltaje de un alternador cuando se le aplica una carga con factor de partencia en adelanto?

Si se añaden nuevas cargas con el mismo factor de potencia, el valor de voltaje de reacción del inducido es mayor a su valor previo y VØ aumenta> en este caso, un incremento en la carga en el generador produjo un incremento en el voltaje en los terminales.

Como conclusión decimos que:

Si se añaden cargas en adelanto (-Q o cargas de potencia reactiva capacitivas) a un generador, VØ y el voltaje terminal aumentaran.

Dibuje los diagramas fasoriales y las relaciones de campo magnético para un generador síncrono que opera.

Con un factor de potencia unitario

Con un factor de potencia en atraso

Con un factor de potencia en adelanto

Explique con exactitud como puede determinarse un generador síncrono la impedancia síncrona y la resistencia del inducido.

La Impedancia Síncrona

La Resistencia del Inducido

Se puede obtener un valor aproximado de la resistencia por medio de la aplicación de un voltaje de cd a los devanados mientras la maquina esta estacionaria y midiendo el flujo de corriente resultante. La utilización de un voltaje de cd significa que la reactancia de los devanados será igual a cero durante el proceso de medición.

Esta técnica no es del todo exacta, debido a que la resistencia decae será un poco más grande que la resistencia de cd (como resultado del efecto pelicular a altas frecuencias). Si se desea, se puede introducir el valor medido de la resistencia en XS=EA/IA, para mejorar el valor estimado de XS.

¿Por qué debe reducir la potencia de un generador de 60Hz si se va aoperar a 50 Hz?, ¿En cuanto debe disminuir?

La potencia eléctrica se genera a 50 o 60Hz, por lo que el generador debe girar a una velocidad fija dependiendo del número de polos en la maquina. Por ejemplo para generar una potencia de 60Hz en una maquina de dos polos, el rotor debe girar a 3 600r/min. Para generar una potencia de 50Hz en una maquina de cuatro polos, el rotor debe girar a 1500r/min. La tasa de rotación requerida para cierta frecuencia siempre se puede calcular a partir de la ecuación:

fe=nmP120

¿Se esperaría que un generador de 400 Hz si se va a operar fuera mas grande o mas pequeño q un generador de 60 Hz de lamisma potencia de voltaje nominales?

Puede decirse que si moderadamente, siempre y cuando se cumplan ciertas condiciones. Básicamente el problema es que hay un flujo máximo al que se puede llegar en cualquier maquina, y debido a que EA=KØW, el EA máximo permitido cambia cuando cambia la velocidad. Específicamente si un generador de 400Hz va a operar a 60Hz, entonces el voltaje de operación debe degradar a 60/400, o a 83.3% de su valor original. Y si un generador de 60Hz va a operar en uno de 400Hz ocurre lo contrario.

¿Qué condiciones son necesarias para emparalelar dos generadores síncronos?

La figura muestra un generador síncrono G1 que suministra potencia a una carga con otro generador G2 a punto de conectarse en paralelo con G1 por medio del cierre del interruptor 1.

Se deben cumplir las siguientes condiciones:

Deben ser iguales los voltajes de línea rems de los dos generadores.

Los dos generadores deben tener la misma secuencia de fase

Los ángulos de fase de las dos fases a deben ser iguales.

La frecuencia del generador nuevo, llamado generador en aproximación, deben ser un poco mayor que la frecuencia del sistema en operación.

Generador que se conecta en paralelo con un sistema de potencia en operación.

Estas condiciones de puesta en paralelo requieren ciertas explicaciones. La condición 1 es obvia: para de dos grupos de voltajes sean idénticos, deben tener la misma magnitud de voltaje rems.

Los voltajes en las fases a y a` serán completamente idénticos en todo momento si ambas magnitudes y sus ángulos son iguales, lo que explica la condición.

Fig. 5 Esquema de secuencia de fases.

La condición 2 asegura que la secuencia en la que el voltaje de fase llegue a su pico en los dos generadores sea la misma. Si la secuencia de fase es diferente en la figura 2a entonces aun cuando un par de voltajes (los de fase a) estén en fase, los otros dos pares de voltajes estarán desfasados por 120º. Si se conectan los generadores de esta manera, no habrá problema con la fase a, pero fluirá enormes corrientes en las fases b y c, lo que dañara ambas maquinas.

5.9. ¿Por qué el generador en aproximación en un sistema de potencia debe conectarse en paralelo a una frecuencia más alta que la del sistema en operación?

La frecuencia del generador en aproximación se ajusta para que sea un poco más alta que la frecuencia del sistema en operación. Esto se lleva a cabo primero observando un medidor de frecuencia hasta que las frecuencias sean similares y entonces se observen los cambios de fase entre los sistemas. Se ajusta el generador en aproximación un poco más alta para que cuando se conecte se incorpore a la línea suministrando potencia como generador, en lugar de consumirla como lo hace un motor.

Una vez que las frecuencias son casi iguales, los voltajes en los dos sistemas cambian de fase muy lentamente con respecto al otro. Se observan los cambios de fase y cuando los ángulos de fase son iguales, se apaga el interruptor que conecta a los dos sistemas.

¿Qué es un bus infinito? ¿Qué restricciones impone sobre un generador que está conectado en paralelo con él?

El bus infinito es una idealización de un sistema de potencia, el cual es tan grande que en él no varían ni el voltaje ni la frecuencia, siendo inmaterial la magnitud de las potencias activas o reactivas que se toman o suministran a él. Puede pensarse en el bus infinito como una supermáquina equivalente de dimensiones descomunales, que nada que se haga sobre él puede causarle mucho efecto.

La supermáquina anterior es el equivalente inercial y eléctrico de todos los generadores conectados a él. La figura 3.1 muestra un sistema de bus infinito.

Fig. 3.1. Bus Infinito

La figura 3.1 muestra también como las cargas se conectan al bus infinito para obtener potencia.

La transmisión de potencia se hace normalmente con altos voltajes (cientos de KV), para reducir pérdidas. Sin embargo la generación se realiza a menores voltajes (20-30 KV). Se usan transformadores para cambiar los niveles de voltaje. Se usa uno para elevar el voltaje de generación hasta el bus infinito y las cargas reciben de él energía con un nivel de voltaje reducido por varias etapas de transformadores.

En las plantas generadoras, los generadores sincrónicos son conectados y desconectados, dependiendo de la demanda de energía en el bus infinito. La operación de conectar un generador sincrónico al bus infinito es conocida como sincronización con el bus infinito.

RESTRICCIONES:

El bus infinito restringe a la frecuencia y al voltaje en los terminales al ser constante y en los puntos de ajuste del mecanismo regulador y la corriente de campo varía las potencias real y reactiva.

SINCRONIZACION

SINCRONIZACION: Poner en paralelo dos fuentes: nuestro generador y el bus infinito.

Cuando un generador se pone en paralelo con otro generador o con un sistema grande (bus infinito),

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