Generador síncrono Parte 3
Summary
TLDREl guion explica cómo determinar los parámetros del circuito equivalente de un generador síncrono usando las curvas de vacío y cortocircuito. Se discute la regulación de tensión, las pérdidas eléctricas y mecánicas, y cómo operar en paralelo para mejorar la continuidad del servicio y reducir costos. Se presenta un ejercicio práctico para calcular la corriente nominal, resistencia de armadura, impedancia sincrónica y regulación de tensión para un generador trifásico.
Takeaways
- 🔍 Para determinar los parámetros del circuito equivalente de un generador síncrono, se necesitan las curvas característica de vacío y de cortocircuito.
- 🧭 La impedancia sincrónica se calcula con la tensión inducida y la corriente de armadura nominal.
- 📈 Se identifica la corriente de campo nominal en la curva de cortocircuito y se busca en la curva de vacío el voltaje correspondiente.
- ⚙️ Si el generador está en estrella, se divide el voltaje entre raíz de tres para obtener la tensión inducida; si está en triángulo, se toma directamente.
- 🔌 La corriente de armadura es la corriente de línea medida o nominal.
- 📏 La resistencia de armadura se mide con 1 ómetro para el generador.
- 🔗 Los datos obtenidos permiten determinar los parámetros del circuito equivalente, incluyendo reactancias y resistencia.
- 🔑 La regulación de tensión se calcula como la diferencia entre la tensión al vacío y la tensión a plena carga, dividida por la tensión a plena carga y multiplicada por 100.
- ⚖️ El rendimiento de la máquina se mide como la potencia de salida, que se puede determinar a partir de la potencia de entrada más las pérdidas de la máquina.
- 🔌 Las pérdidas en un generador síncrono incluyen pérdidas eléctricas (en el devanado y núcleo) y pérdidas mecánicas (por fricción y diversas).
- 🔄 La conexión en red de generadores síncronos es beneficiosa para mejorar la continuidad del servicio, aumentar la confiabilidad y reducir costos.
Q & A
¿Cómo se calcula la impedancia sincrónica de un generador?
-Se calcula la impedancia sincrónica con la ayuda de la curva característica de vacío y la curva de cortocircuito, identificando la corriente de campo y el voltaje en los terminales para el mismo valor de corriente.
¿Qué es la curva característica de vacío y cómo se utiliza?
-La curva característica de vacío es una gráfica que muestra la relación entre el voltaje y la corriente de campo para diferentes valores de excitación. Se utiliza para identificar el voltaje en los terminales a una determinada corriente de campo.
¿Cuál es la importancia de la curva de cortocircuito?
-La curva de cortocircuito ayuda a determinar la corriente de armadura al buscar la corriente de nuevo era nominal y la corriente de campo correspondiente.
¿Cómo se determina la tensión inducida en un generador?
-La tensión inducida se determina a partir del voltaje en los terminales, dividido por la raíz de tres si el generador está en estrella, o directamente como el voltaje en los terminales si está en triangulo.
¿Qué es la regulación de tensión en un generador síncrono?
-La regulación de tensión es la diferencia entre la tensión al vacío y la tensión en los terminales nominal o a plena carga, indicada por el fabricante.
¿Cómo se calcula la regulación de tensión en un generador en estrella?
-La regulación de tensión en un generador en estrella se calcula restando el voltaje en terminales entre raíz de 3 al voltaje nominal o a plena carga, y luego multiplicando por una relación porcentual.
¿Cuál es la relación entre la potencia de entrada y la potencia de salida en un generador?
-La potencia de entrada es la potencia mecánica que llega al generador a través del eje, mientras que la potencia de salida es la potencia eléctrica que se entrega a una carga.
¿Cómo se determinan las pérdidas en un generador síncrono?
-Las pérdidas en un generador síncrono se dividen en pérdidas eléctricas y pérdidas mecánicas. Las eléctricas incluyen pérdidas en el devanado y en el núcleo, y las mecánicas incluyen pérdidas por fricción y pérdidas diversas.
¿Qué ventajas ofrece la conexión en red de varios generadores?
-La conexión en red de varios generadores mejora la continuidad del servicio, aumenta la confiabilidad, reduce los costos y maximiza los rendimientos al permitir que las máquinas operen a plena carga.
¿Cómo se determina la potencia de salida en un generador trifásico?
-La potencia de salida en un generador trifásico se determina como la raíz de 3 veces el voltaje de línea por la corriente de línea por el coseno del ángulo de la impedancia de carga.
Outlines
🔍 Determinación de parámetros del circuito equivalente de un generador síncrono
Este párrafo explica el proceso para determinar los parámetros del circuito equivalente de un generador síncrono a partir de las curvas características de vacío y de cortocircuito. Se menciona la necesidad de calcular la impedancia sinfónica y la atención inducida a partir de la curva de cortocircuito y la corriente nominal. Se describe el paso a paso para identificar el voltaje en los terminales y cómo dividirlo por la raíz de tres para obtener la atención inducida, dependiendo si el generador está en estrella o en triángulo. Además, se detalla cómo calcular la regulación de tensión, la diferencia entre la tensión de vacío y la tensión nominal en terminales, y cómo aplicar la ecuación característica para determinar la regulación de tensión y la atención inducida.
🔧 Análisis de rendimiento y pérdidas en un generador síncrono
En este párrafo se discute el rendimiento de un generador síncrono, que se mide por la capacidad de convertir la energía recibida en potencia útil. Se diferencia entre la potencia de entrada, que es mecánica, y la potencia de salida, que es eléctrica. Se explica cómo se calcula la potencia de salida a partir de la potencia útil y cómo se determinan las pérdidas, que se dividen en eléctricas (en el devanado y el núcleo) y mecánicas (por fricción y pérdidas diversas). Además, se menciona el ensayo de vacío como método para medir las pérdidas y cómo estos datos son importantes para evaluar el rendimiento del generador.
🔌 Operación en red de generadores síncronos y su eficiencia
Este párrafo aborda la operación en red o interconexión de generadores síncronos y sus ventajas, como mejorar la continuidad del servicio, aumentar la confiabilidad y reducir los costos eléctricos. Se explica que la conexión en red permite retirar y realizar mantenimiento en generadores sin interrumpir el servicio, y cómo esta configuración ayuda a manejar incrementos en la demanda de energía. Además, se menciona un ejercicio práctico que incluye ensayos de circuito abierto y cortocircuito con un alternador trifásico, y se pide determinar la corriente nominal, la resistencia de armadura, la impedancia sinfónica y la regulación de tensión para un factor de potencia específico.
Mindmap
Keywords
💡Curva característica de vacío
💡Curva característica de cortocircuito
💡Impedancia sincrónica
💡Regulación de tensión
💡Potencia de salida
💡Pérdidas eléctricas
💡Factor de potencia
💡Conexión en red
💡Corriente de armadura
💡Pérdidas mecánicas
Highlights
Determinación de parámetros del circuito equivalente de un generador síncrono.
Cálculo de impedancia sincrónica con la curva de cortocircuito y curva de vacío.
Identificación de corriente de campo y voltaje en terminales para el cálculo de impedancia.
División del voltaje en terminales entre raíz de tres para obtener la tensión inducida en generadores en estrella.
La tensión inducida en generadores en triángulo se toma directamente del voltaje en terminales.
La corriente de armadura se toma como la corriente de línea nominal.
Determinación de regulación de tensión en un generador síncrono.
La regulación de tensión se calcula como la diferencia entre la tensión al vacío y la tensión a plena carga.
La potencia de salida se mide como raíz de 3 veces el voltaje de línea por la corriente de línea por el coseno del ángulo de impedancia.
La potencia de entrada es la potencia mecánica que llega al eje del generador.
Las pérdidas en el generador síncrono se dividen en eléctricas y mecánicas.
Las pérdidas eléctricas incluyen pérdidas en el devanado y en el núcleo.
Las pérdidas mecánicas son por fricción y partes móviles del generador.
Las pérdidas se pueden medir a través del ensayo de vacío.
El rendimiento de la máquina es la capacidad de convertir la energía recibida en potencia útil.
La conexión en red de generadores síncronos aumenta la continuidad del servicio y reduce los costos.
La conexión en red permite retirar y reconectar máquinas para mantenimiento sin interrumpir el servicio.
Ejercicio práctico: Determinar la corriente nominal, resistencia armadura, impedancia sincrónica y regulación de tensión.
Las pérdidas en el estator son del 1.5% de la potencia útil en condiciones nominales.
Determinación de la regulación de tensión para un factor de potencia de 0.8 en atraso.
Transcripts
para determinar los parámetros del
circuito equivalente teniendo la curva
característica de vacío y la curva
característica de cortocircuito vamos a
hacer lo siguiente
lynch tenemos que la impedancia
sincrónica la vamos a calcular con la
atención inducida
a corriente de armadura ok y podemos
hacerlo con el valor nominal
este en este caso nosotros agarramos la
curva de cortocircuito
y buscamos en la corriente de nuevo era
nominal e identificamos con la corriente
de campo
para este mismo valor de corriente de
campo nos vamos a la curva d
vacío y nos identificamos en para ese
mismo valor
cuál es el voltaje en terminales
sabiendo que el voltaje en los
terminales y el generador eje está en
estrella hay que dividirlo entre raíz de
tres para tener la atención inducida y
si la del generador está en triángulo es
directamente el voltaje sin terminar yo
entonces simplemente con de esa manera
se calcula bueno no lo pongo aquí el
voltaje de línea en la atención inducida
sería el voltaje de terminal entre raíz
de tres para no generador en estrella y
la tensión inducida sería directamente
el voltaje de terminales para el
generador en triángulo pero hay que
tener tomar en cuenta que la corriente
de armadura
aquí la que vamos a meter acá sería la
corriente de línea que hayamos medido o
la corriente nominal de línea en tres de
tres
si el generador está entrando entonces
este una vez hecho esto tenemos la
atención inducida a la corriente de
armadura nominal y la resistencia de
armadura se mide con 1 o metro
para el generador entonces con eso
podemos tener los valores los valores de
los parámetros del circuito equivalente
discriminado tanto de reactancias como
de resistencia
así obtenemos los parámetros del
circuito equivalente
ahora bien determinar la regulación de
tensión en un generador síncrono
depende de lo mismo que en el caso del
transformador cuál es la diferencia
entre una tensión de vacío y la tensión
en terminales nominal o a plena carga
indicadas por el fabricante
en este caso
la ecuación para determinar la
regulación de tensión en generadora en
estrella es la regulación de atención
estaría dada por la atención inducida
que es la atención al vacío menos el
voltaje en terminales entre raíz de 3
para que sea un voltaje de fase que es
el voltaje nominal o a plena carga o el
voltaje indicado por el fabricante de
fase iii se dividiría entre el voltaje
de plena carga por fase de interés
todo eso multiplicado por siempre una
relación porcentual
cómo se determina
el sub 0 por la ecuación característica
aplicando en esta ecuación se determina
la atención lúcida invasivo y cómo se
determina
está este término con los valores de los
datos de placa el voltaje de la atención
indicado por el fabricante que sabemos
que una atención de línea entre la nariz
de 3
para el generador en estrella cual es
cómo se aplica la ecuación de regulación
bueno en la ecuación de regulación sería
la atención inducida menos la el voltaje
a plena carga en este caso la como el en
delta la atención de fase de líneas son
iguales entonces sería directamente la
atención de terminales entre la atención
en terminales x 100 para obtener un
valor porcentual y la ecuación
característica para determinar el sub
zero se aplica a la del generador entre
ángulo que es esta que ya hemos visto
anteriormente
considerando que la corriente armadura
no va a ser la corriente de línea sino
la corriente que circula desde
directamente en el devanado que sería la
corriente de línea interna de 3
corregida
para determinar entonces la regulación
de
perdone el rendimiento entonces
tendríamos que
y saber que el rendimiento de esta
máquina que vuela en la cual como lo
hemos mencionado en cualquier otra
máquina trifásica perdón eléctrica o
mecánica sería la potencia de salida
entre las botón central
sin embargo es importante ver acá lo
siguiente la potencia de entrada es la
que viene a través del eje en forma de
movimiento y esa es una potencia
mecánica mientras que la potencia de
salida en la que se utiliza para
entregarle a una carga eléctrica es una
potencia eléctrica
y la potencia eléctrica nosotros la
podemos medir fácilmente como la hemos
medido
desde la unidad 1 que es la potencia
útil o potencia activa y estaría dada en
el caso de máquinas trifásica o sistemas
trifásicos como raíz de 3 el voltaje de
línea que el voltaje de terminales por
la corriente de línea por el coseno del
ángulo de la impedancia de carga
conectada a esta máquina
y
en este caso
como la potencia de salida es una
potencia eléctrica para nosotros se nos
hace más fácil determinar la potencia de
entrada de acuerdo a esta ecuación que
es la potencia de salida que es una
potencia eléctrica más las pérdidas que
tenga la máquina ahora bien ya que la
potencia de entradas en una potencia
mecánica y la potencia mecánica bueno
con nosotros desde
el punto de vista eléctrico la medimos
con equipo eléctrico por lo tanto nos
conviene determinar esa potencia
mecánica
a partir de la posibilidad de calcularla
con datos eléctricos por eso utilizamos
esta ecuación que es potencia de salida
ahora bien cómo se determinan las
pérdidas
perdidas están dadas para este generador
síncrono
de la en dos partes primero que nada las
pérdidas eléctricas y luego las pérdidas
mecánicas cuáles son las pérdidas
eléctricas las pérdidas en los ganados y
las pérdidas en el núcleo y cuáles son
las pérdidas mecánicas las pérdidas por
fricción o partes móviles y las pérdidas
diversas que son pérdidas no incluidas
en categoría antes
en este caso entonces las pérdidas en el
devanado estarían dadas
y lo
la corriente de armadura o la corriente
que circula por el devanado del estado
al cuadrado multiplicada por la
resistencia de armadura y como son la
máquina strip básica y de devanado
idéntico sería tres veces y a cuadrado
porque real
las pérdidas en el núcleo voy a explicar
las por aquí son las pérdidas en la
estructura metálica del núcleo de hierro
laminado que soportan las bobinas de
esta teoría del rotor las pérdidas por
fricción son las pérdidas que ocurren
entre las partes móviles del generador
con el aire y las pérdidas diversas son
las que no se que se pueden medir pero
que no están incluidas en esa categoría
ahora bien las pérdidas en el núcleo y
las pérdidas por fricción y las pérdidas
diversas pueden ser medidas a través del
ensayo de vacío porque
la
si podemos determinar la potencia de
entrada a las máquinas conociendo que en
vacío no hay potencia de salida
eléctrica todo lo que estaríamos
midiendo son pérdidas y esas pérdidas
corresponden a las pérdidas mil núcleos
más las pérdidas por presión más las
pérdidas
y porque las pérdidas en el núcleo
estarían incluidas porque eso es ensayo
se hace
llevo activando el circuito de campo y
en en este caso tendríamos las pérdidas
por los campos magnéticos que se ocurren
en y tienen que ver con el flujo
magnético que camina por los núcleos de
tanto el roto como el estatut
entonces dado que nosotros podemos medir
esas tres pérdidas o la combinación de
esas tres pérdidas con una ensayo de
laboratorio para efectos de lo que
serían los ejercicios y en cuanto al
generador esos son datos conocidos
ahora muy bien haciendo una
recapitulación que es el rendimiento en
la capacidad de la máquina de convertir
la mayor cantidad de energía recibida en
potencia útil de trabajo a la salida y
las pérdidas son eléctricas mecánicas en
el núcleo y diversas como tal como se ha
explicado
el generador síncrono puede ser con
operado conectando varios a la vez y en
paralelo
y esa conexión se llama koné se denomina
conexión en red la operación en
interconexión o en conexión en red
es útil tiene un tiene unas ventajas
importantes y tienen que ver
principalmente con aumentar la
continuidad del servicio
y con eso aumentar la confiabilidad y
reducir los costos en los sistemas
eléctricos
independientes que acarrean los sistema
eléctrico independiente entonces veamos
un poquito lo que sería la esas ventajas
primero que nada se mejora la
continuidad del servicio porque si
tenemos varios generadores operando en
red uno puede retirar algún generador
que haya fallado o que se requiera
mantenimiento y el resto de los
generadores dan cobertura necesaria de
las de las demandas que está solicitando
la caja por lo cual no se ve
interrumpido el servicio por las salidas
de algún generador
por supuesto que si operan en red hay
cierta holgura para cubrir los
incrementos de demanda que ocurren
porque la carga es caprichosa y la carga
no se mantiene constante desde la mañana
hasta la noche desde la hora cero hasta
la hora 24 ya como ustedes han visto la
carga a lo largo del día le responde a
una curva que tiene unos picos
dependiendo del tipo de tala
por supuesto
si nosotros sabemos que podemos conectar
en red y eso nos facilita la salida de
una máquina porque requiere
mantenimiento entonces la conexión al
red
este nos da la facilidad para el retiro
y reconexión de una máquina para efectos
de mantenimiento y
por supuesto
[Música]
finalmente reduce los costos
y hace que se maximicen los rendimientos
porque él
una máquina que opera a plena carga está
devolviendo los rendimientos
y máximos a los cuales fueron previstos
y eso este hace que cuando conectamos
las máquinas en paralelo en en forma de
interconexión nosotros podemos operar la
de tal manera de que esos rendimientos
se obtengan de la manera de manteniendo
la mejor forma de recuperar la inversión
finalmente tenemos un ejercicio que se
dice lo siguiente se llevan a cabo los
siguientes ensayos circuito abierto y en
cortocircuito con un alternador
trifásico en estrella de 13 cabe a 220
voltios en que ese voltaje en línea 64
por la corriente de excitación es de un
1.4 amperio y el voltaje en terminal es
de 2 185 con el inducido en
cortocircuito
y con la corriente de campo 1.4 amperios
la misma la corriente en el estado de la
corriente armadoras de 5.33
en condiciones nominales se conoce que
con una carga de un factor de potencia
igual a 1 las pérdidas en el estator son
igual a 1,5 por ciento de la potencia
útil entonces me piden determinar la
corriente nominal la resistencia
armadura la redactan las impedancia
sincrónica y la redactan cya
sincronización y finalmente la
regulación de tensión para un factor de
potencia de 08 de 08 en atraso
y entonces allí está la solución a ese
problema
revíselo analicen lo y este estamos a la
orden para cualquier consulta
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