generadores síncronos edavid

GENERADORES SÍNCRONOS

Enmanuel Silva A.Ci: 16868646Exp: 200320285UNEXPO VRB


Los generadores síncronos son máquinas de corriente alterna

que convierten potencia mecánica en potencia eléctrica.

Principios de funcionamiento:

Se le aplica una corriente dc al devanado del rotor lo que

genera un campo magnético, si hacemos girar el rotor a través de un motor primario tenemos un campo magnético rotacional que induce un grupo trifásico de tensiones en los devanados del

estator.

Generadores síncronosPartes de Generador Síncrono:

Estator:Parte no móvil de

la maquina de corriente alterna

donde se encuentran los

devanados trifásicos llamados

devanados de armadura para el

caso de generadores síncronos


Rotor:Es la parte móvil del generador y pueden clasificarse según su

forma en:De polos salientes:

sus polos se extienden por encima

de la superficie del rotor especial para rotores de 6 polos o

mas

Partes de Generador Síncrono:


Rotor de polos no salientes: son

aquellos cuyos polos están construidos sobre la misma

superficie del rotor, son especiales para rotores

de 4 a 2 polos


Según la forma en que se le suministra la alimentación DC tenemos:Rotores con anillos rozantes: Consiste en anillos que giran junto con el eje de rotor pero aislados de este, cada anillo esta conectado a uno de los terminales del devanados de campo o del rotor, la excitación proviene de una fuente dc externa y es conducida a través de escobillas a los anillos rozantes.


Excitador sin escobillas:Se utiliza en motores de gran tamaño consiste en un generador ac que tiene su devanado de campo en el estator del generador principal y su circuito de armadura sobre el eje del rotor, la tensión trifásica generada por este es rectificada por un rectificador trifásico para alimentar con tensión DC el devanado del rotor del generador síncrono, así pues controlando la corriente dc de campo del generador excitador sobre el eje del rotor es posible controlar la corriente de campo del generador principal


Excitador piloto:Es un generador ac utilizado para eliminar la excitación externa del generador principal, consiste en colocar imanes permanentes en el eje del generador principal y un devanado trifásico en el estator esto genera la potencia necesaria para la excitación del devanado de campo del excitador sin necesidad de conexiones externas.


Velocidad de rotación:En un generador sincrónico la frecuencia eléctrica producida esta ligada con la tasa mecánica del rotor, esa relación viene dada por:Frecuencia eléctrica, Hz

Velocidad mecánica del campo magnético, rpm (igual a la del rotor)

Numero de polos

Para una tensión a 60Hz con un rotor de 4 polos este debe girar a 1800 Rpm

120

.Pnf me

ef

mn

P


Tensión interna generada:El voltaje es proporcional al flujo y a la velocidad de rotación por medio de la siguiente ecuación:

..KEA

La tensión es directamente proporcional al flujo y a su vez e flujo depende de la corriente que circula a través del devanado de campo del

rotor.

+

-

RfLf

RaEaVf

If

VΦ

Ia

El circuito equivalente por fase de un generador síncrono es:

+

-

Rf

Lf

Ra

Ea

Vf

If

VΦ

Ia

Generadores síncronos

AEV

Pero el voltaje interno generado, en una fase por un generador síncrono no es usualmente el voltaje que obtenemos en los terminales del estator, de hecho esta igualdad solo se da en condiciones de vacío.


Circuitos equivalente completo y sus conexiones en Delta y Estrella

VVT Para conexión en D,

VVT .3 Para conexión en Y


Circuito equivalente por fase a interruptor cerrado

+

-

Rf

Lf

Ra

EaVf

If

VΦ

IaAAsA IRjXEV )(

Diagramas fasoriales:A través de ellos podemos representar gráficamente la relación entre as tensiones : Ea, Vø, jXs.Ia, y Ra.Ia y la corriente Ia.

Diagrama fasorial para cargas resistivas puras

Factor de potencia unitario

Características externas


Diagrama fasorial para cargas inductivas

Factor de potencia en atraso



Diagrama fasorial para cargas capacitivas

Factor de potencia en adelanto




Diagramas fasoriales para cargas capacitivas

Para el caso de FP en adelanto pueden darse 3 casos:1).- V>Ea 2).- V=Ea3).- V<Ea

V Ea

V

Ia

Ea

Ra.Ia

j.Xs.Ia

V Ea

V

Ea

Ra.IaIaj.Xs.Ia

Curva de las características externas

Factor de potencia (+)


Factor de potencia (-)



Regulación de tensión

VR>0


Factor de potencia en atraso

VR>0



Factor de potencia en adelanto

VR<0




Un generador sincrónico convierte la potencia mecánica en potencia eléctrica trifásica, la potencia mecánica es suministrada por un motor primario, por un motor diesel, agua, viento o cualquier otra fuente, esta debe mantener la velocidad constante independientemente de la carga que alimente el generador, toda la potencia mecánica del motor primario no se transforma completamente en potencia eléctrica en los terminales del estator del generador, esto se debe a perdidas propias de los materiales tanto eléctricos como mecánicos como lo veremos en el siguiente esquema.

maplicadoentrada wTP *

minducidoconvertida wTP *


Torque inducido en el generador es:

Psal = 3.V.Ia.cos en magnitudes de fase

Psal = 3.Vt.Il.cos en magnitudes de línea

Qsal = 3.V.Ia.sen en magnitudes de fase

Qsal = 3.Vt.Il.sen en magnitudes de línea

maplicadoentrada wTP *

Donde δ es el ángulo formado entre Ea y V (ángulo entre el campo magnético del rotor Br y el campo magnético neto Bnet,

ángulo de par)

1. Los voltajes rms de línea de los generadores

deben ser iguales.

2. Los generadores deben tener la misma secuencia de fases

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

4. Ambas frecuencias deben ser iguales

Generadores síncronosConexión en paralelo de generadores síncronos

Secuencia abc

Generador 1

Generador 2

Carga


Método de las 3 lamparas

Secuencia abc

Generador 1

Generador 2

Carga

a b c

Secuencia acba bc

a1

b1

c1

a2

b2

c2


Como la fase cambia entre los dos sistemas las lámparas lucirán primero brillantes (gran diferencia de fase) y luego se oscurecerán (pequeña diferencia de fases).• Si las tres lámparas se iluminan y apagan simultáneamente entonces hay igual

secuencia de fases.• Si las lámparas brillan sucesivamente entonces hay secuencia de fases opuesta y

deben invertirse las que enciendan• Las tres lámparas apagadas representan una igualdad de fase y de frecuencia

Secuencia abc

Generador 1

Generador 2

Carga

cab

a b c

Secuencia acb

a1

b1

c1

a2

b2

c2


Sincronoscopio es un instrumento que mide la diferencia de ángulo de fase entre las fases “a” de los dos sistemas a conectar, su dial muestra la diferencia entre las dos fases “a”, el cero indica la que están en fase .

Si el generador a conectar es mas rápido que el sistema o red entonces el ángulo de fase aumenta y la aguja del sincronoscopio rota en sentido horario, si por el contrario si el generador es mas lento que el sistema o red el sincronoscopio rota en sentido anti horario, el sincrooscopio debe permanecer en su posición central en cero para que el sistema este en fase. Este aparato solo compara el desfasaje de una fase y no de la secuencia de las tensiones para este caso se utilizaría el método de las lámparas apagadas.


Sincronoscopio


Sincronoscopio

generadores síncronos edavid

Documents