Generador síncrono Parte 3

Eva Monagas

23 Apr 202015:01

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

00:00

🔍 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.

05:01

🔧 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.

10:03

🔌 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

La curva característica de vacío es una gráfica que representa la relación entre el voltaje y la impedancia en un generador cuando está desconectado de cualquier carga (vacío). En el guion, se menciona que se identifica el voltaje en los terminales a partir de esta curva, lo cual es fundamental para calcular la impedancia sincrónica y otros parámetros del circuito equivalente.

💡Curva característica de cortocircuito

La curva característica de cortocircuito muestra la relación entre la corriente y la impedancia cuando el generador está en cortocircuito. En el guion, se utiliza esta curva para determinar la corriente de campo a partir de la corriente nominal, lo que es esencial para calcular la impedancia sincrónica y otros parámetros del circuito equivalente.

💡Impedancia sincrónica

La impedancia sincrónica es la impedancia que se ve en los terminales del generador cuando se está operando en su punto de sincronismo. Se calcula con la ayuda de la curva característica de vacío y la de cortocircuito. En el guion, se menciona que esta impedancia es clave para determinar los parámetros del circuito equivalente del generador.

💡Regulación de tensión

La regulación de tensión en un generador síncrono es la capacidad de mantener una tensión constante en los terminales a pesar de los cambios en la carga. Se calcula como la diferencia entre el voltaje al vacío y el voltaje en los terminales a plena carga. En el guion, se explica cómo determinar la regulación de tensión y se menciona que es un factor importante en la operación de los generadores.

💡Potencia de salida

La potencia de salida es la cantidad de energía eléctrica que un generador puede proporcionar a una carga. En el guion, se menciona que la potencia de salida se mide como la potencia activa y se relaciona con la potencia de entrada mecánica, indicando la eficiencia del generador.

💡Pérdidas eléctricas

Las pérdidas eléctricas son las energías que se pierden en el proceso de conversión de la potencia mecánica a potencia eléctrica. En el guion, se explica que estas pérdidas incluyen las pérdidas en los ganados, en el núcleo y por fricción, y son fundamentales para entender la eficiencia del generador.

💡Factor de potencia

El factor de potencia es una medida de la relación entre la potencia activa y la potencia aparente en un circuito. En el guion, se menciona que se conoce el factor de potencia para las condiciones nominales y se utiliza para calcular las pérdidas en el estator y otros parámetros.

💡Conexión en red

La conexión en red o en paralelo es una forma de operar varios generadores eléctricos juntos. En el guion, se menciona que esta conexión aumenta la continuidad del servicio, la confiabilidad y reduce los costos, siendo una práctica común en sistemas eléctricos para mejorar la eficiencia y la capacidad de respuesta ante la demanda.

💡Corriente de armadura

La corriente de armadura es la corriente que circula a través del devanado del rotor en un generador síncrono. En el guion, se menciona que se mide la corriente de armadura para determinar la resistencia de armadura y es esencial para calcular las pérdidas en el rotor.

💡Pérdidas mecánicas

Las pérdidas mecánicas son las pérdidas de energía que se producen debido a la fricción y otros factores mecánicos en un generador. En el guion, se explica que estas pérdidas son parte de las pérdidas totales del generador y son importantes para evaluar su rendimiento.

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.