Clase de máquinas síncronas. Maquinas eléctricas.
Summary
TLDREl script presenta un análisis detallado de las máquinas eléctricas síncronas, destacando su amplia aplicación como generadores en la producción de energía eléctrica. Estas máquinas rotativas, conocidas por su rotor que gira a la misma velocidad que el campo giratorio generado en el estator, son ideales para grandes centrales eléctricas y propulsión naval. Se discuten sus características principales, tipos de rotores, y su funcionamiento tanto como generadores como motores. Se explica cómo la frecuencia y tensión de la energía eléctrica generada dependen de la velocidad de rotación y el control de la corriente de excitación. Además, se mencionan sus ventajas y limitaciones, como la capacidad de controlar el factor de potencia y la necesidad de una excitación continua.
Takeaways
- 😀 Las máquinas síncronas son ampliamente utilizadas como generadores en la producción de energía eléctrica, especialmente en grandes centrales térmicas.
- 🚀 También se encuentran en grupos electrógenos y como alternadores en vehículos, debido a su capacidad de funcionar tanto como motores como generadores.
- 🌀 El rotor de una máquina síncrona gira a la misma velocidad que el campo giratorio generado en el estator, manteniendo siempre un deslizamiento de cero.
- 🔧 Existen dos tipos de rotores: los de polos salientes, utilizados en centrales hidráulicas de baja velocidad, y los de polos lisos, empleados en centrales térmicas y nucleares de alta velocidad.
- 🌐 El estator de una máquina síncrona es similar al de otras máquinas rotativas de alternadores, con tres bobinas trifásicas.
- 🔌 Las aplicaciones principales de las máquinas síncronas incluyen su funcionamiento como generadores eléctricos, acoplados a máquinas asíncronas o turbinas para alcanzar la velocidad de sincronismo.
- 🔄 La frecuencia de la tensión generada por una máquina síncrona depende directamente de la velocidad de rotación, lo que requiere un control preciso de la velocidad para mantener una frecuencia y tensión constantes.
- 🔧 Las máquinas síncronas también pueden funcionar como motores, pero no pueden arrancar por sí solas y necesitan ayuda externa para iniciar.
- ⚙️ El rendimiento de una máquina síncrona se ve afectado por las pérdidas mecánicas y eléctricas, y su eficiencia se mide como la relación entre la potencia generada y las pérdidas totales.
- 🔗 El factor de potencia de las máquinas síncronas puede variar según sea requerido, y su potencia eléctrica varía linealmente con la tensión.
- 🚫 Los inconvenientes incluyen la necesidad de una excitación de corriente continua, lo que conlleva mantenimiento adicional, y la incapacidad para arrancar por sí solas sin ayuda externa.
Q & A
¿Qué tipo de máquina eléctrica se discute en el guion?
-Se discute la máquina eléctrica síncrona, que se utiliza comúnmente como generador en centros de producción de energía eléctrica.
¿Dónde se encuentran las máquinas síncronas en el ámbito de la energía eléctrica?
-Se encuentran en grandes centrales térmicas, grupos electrógenos y también como alternadores en vehículos.
¿Qué características definen a una máquina síncrona?
-Una máquina síncrona se define por su rotor que gira a la misma velocidad que el campo giratorio generado en el estator, manteniendo siempre un deslizamiento de cero.
¿Qué tipos de devanados tiene una máquina síncrona?
-Una máquina síncrona tiene dos devanados principales: el inductor, que crea el campo magnético y está en el rotor, y el devanado donde se induce la tensión alterna.
¿Cómo se alimenta el rotor de una máquina síncrona?
-El rotor se alimenta mediante corriente continua desde el exterior a través de escobillas y anillos rozantes.
¿Qué tipos de rotores se encuentran en las máquinas síncronas?
-Se encuentran rotores de polos salientes, utilizados principalmente en centrales hidráulicas de baja velocidad, y rotores de polos lisos, utilizados en centrales térmicas y nucleares que giran a alta velocidad.
¿Cómo es el estator de una máquina síncrona?
-El estator de una máquina síncrona es igual que el de cualquier otra máquina rotativa de alterna, con tres bobinas trifásicas.
¿Para qué se usa principalmente una máquina síncrona?
-La principal aplicación de las máquinas síncronas es como generadores eléctricos.
¿Cómo se puede controlar la potencia reactiva en una máquina síncrona?
-Se puede controlar la potencia reactiva ajustando la corriente de excitación del rotor, lo que permite regular la potencia reactiva de la red a la que está conectada.
¿Qué sucede si la potencia mecánica aplicada a una máquina síncrona rebasa la potencia eléctrica que puede generar?
-Si la potencia mecánica aplicada rebasa la máxima potencia eléctrica que la máquina puede generar, la potencia eléctrica que la máquina entrega a la red disminuirá y comenzará a acelerarse hasta perder el sincronismo.
¿Cómo pueden arrancar los motores síncronos si no tienen par en el arranque?
-Los motores síncronos pueden arrancar a través de un motor externo, reduciendo la frecuencia de la tensión eléctrica para usar velocidades de arranque inferiores, o utilizando devanados de amortiguación.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar máquinas síncronas?
-Las ventajas incluyen la capacidad de variar el factor de potencia según sea requerido, una velocidad constante independientemente de la carga y una potencia que varía linealmente con la tensión.
¿Qué desventajas presenta el uso de máquinas síncronas?
-Las desventajas incluyen la incapacidad para usarlas en aplicaciones que requieran una velocidad variable a menos que se acoplen un variador de frecuencia, el mantenimiento requerido por los anillos rozantes y escobillas debido a la excitación de corriente continua, y la incapacidad para arrancar solas.
Outlines
🔌 Máquinas Eléctricas Sincronas y su Aplicación
El primer párrafo introduce el tema de las máquinas eléctricas síncronas, destacando su importancia y aplicación principal como generadores en centros de producción de energía eléctrica. Se menciona su uso en grandes centrales térmicas, grupos electrógenos y en vehículos como alternadores. Estas máquinas rotativas eléctricas pueden funcionar tanto como motores como generadores, con una característica principal de su rotor girando a la misma velocidad que el campo magnético generado en el estator. Se describen los dos tipos de rotores: de polos salientes y de polos lisos, y se explica cómo su estator se asemeja al de otras máquinas rotativas de alternadores trifásicos. La función principal de las máquinas síncronas es la de generadores eléctricos, donde se acoplan a una máquina asincrona y se alimenta con corriente continua para crear un campo giratorio que induce tensiones en el estator.
🔄 Control de Frecuencia y Funcionamiento como Motor
Este párrafo se enfoca en cómo la frecuencia de la tensión generada en una máquina síncrona depende directamente de su velocidad de rotación, lo que requiere un control preciso para mantener una frecuencia y tensión constantes. También se discute el funcionamiento de las máquinas síncronas como motores, donde se puede ajustar la corriente de excitación del rotor para absorber potencia de la red y mantener la velocidad de sincronismo. Se menciona la limitación de que las máquinas síncronas no pueden arrancar por sí solas y requieren ayuda externa para iniciar su movimiento. Además, se explora el concepto de 'condensador síncrono', que permite regular la potencia reactiva en la red y solo consume energía activa para las pérdidas mecánicas.
🛠 Arranque y Control de Máquinas Sincronas como Motores
El tercer párrafo aborda el problema del arranque de los motores síncronos, que no pueden hacerlo por sí mismos debido a que el par en el arranque es nulo. Para solucionar esto, se sugieren tres métodos: usar un motor externo para acelerar el motor síncrono hasta la velocidad de sincronismo, reducir la frecuencia de la tensión eléctrica para permitir un arranque a velocidades más bajas, o utilizar devanados de amortiguación. También se discute el circuito equivalente de una máquina asíncrona, partiendo de la expresión de la fem inducida y considerando la dependencia del flujo magnético y la frecuencia de las tensiones inducidas en el estator. Se describen las pérdidas internas y cómo la tensión en bornas puede ser diferente a la tensión interna de la máquina.
📈 Análisis de Potencia y Rendimiento de Máquinas Sincronas
Este párrafo se centra en el análisis de potencia y rendimiento de las máquinas síncronas. Se describe cómo la potencia activa del generador varía únicamente con el seno del ángulo de potencia y cómo se pueden dar diferentes casos de potencia reactiva, dependiendo de la relación entre la tensión suministrada y el producto de la tensión por el coseno del ángulo de potencia. Se discuten los efectos de la potencia reactiva en la red, ya sea como un condensador (sobreexcitado) o como un inductor (subexcitado). Además, se calcula el rendimiento del generador síncrono, teniendo en cuenta las pérdidas variables y fijas, y se relaciona la potencia mecánica de entrada con la potencia eléctrica interna y el par desarrollado por la máquina.
🔧 Ventajas e Inconvenientes de las Máquinas Sincronas
El último párrafo resume las ventajas e inconvenientes de las máquinas síncronas. Entre las ventajas, se destaca la capacidad de variar el factor de potencia según sea requerido, la constante velocidad independientemente de la carga y una potencia que varía linealmente con la tensión. En cuanto a los inconvenientes, se menciona que no pueden ser utilizadas en aplicaciones que requieran una velocidad variable a menos que se acoplen con un variador de frecuencia, requieren excitación de corriente continua lo que implica mantenimiento adicional con anillos rozantes y escobillas, y no pueden arrancar por sí solas.
Mindmap
Keywords
💡Máquinas eléctricas
💡Velocidad de sincronismo
💡Rotor
💡Estator
💡Máquina síncrona
💡Generador
💡Motor
💡Campo magnético giratorio
💡Potencia reactiva
💡Excitación del rotor
💡Arranque de motores síncronos
Highlights
Máquinas eléctricas síncronas son ampliamente utilizadas como generadores en centros de producción de energía eléctrica.
Se encuentran en grandes centrales térmicas y también en vehículos como el alternador.
Las máquinas síncronas pueden funcionar tanto como generadores como motores.
El rotor de una máquina síncrona gira a la misma velocidad que el campo giratorio generado en el estator.
El deslizamiento de la máquina síncrona es siempre cero, manteniendo una velocidad de giro constante.
Existen dos tipos de rotores: con polos salientes y polos lisos, dependiendo de la aplicación y velocidad.
El estator de una máquina síncrona es similar al de otras máquinas rotativas trifásicas.
Las máquinas síncronas se utilizan principalmente como generadores eléctricos.
Para funcionar como generador, se acopla una máquina asíncrona y se suministra corriente continua al rotor.
La frecuencia de la tensión generada por una máquina síncrona depende directamente de la velocidad de rotación.
Las máquinas síncronas también pueden funcionar como motores, pero requieren ayuda externa para arrancar.
Existen métodos para arrancar motores síncronos, como el uso de un motor externo o la reducción de la frecuencia eléctrica.
La variante de funcionamiento del condensador síncrono permite regular la potencia reactiva de la red.
El flujo magnético en una máquina asíncrona es proporcional a la corriente de excitación.
El generador síncrono puede funcionar como generador aislado o acoplado a una red más grande.
El rendimiento de una máquina síncrona se ve afectado por las pérdidas mecánicas y eléctricas.
Las máquinas síncronas tienen ventajas como la capacidad de variar el factor de potencia y una velocidad constante.
Los inconvenientes incluyen la necesidad de una excitación de corriente continua y la incapacidad para arrancar solas.
Transcripts
Hola presentamos aquí un capítulo más
del tema de máquinas eléctricas
concretamente hoy vamos a ver las
máquinas
sncr este tipo de máquina está muy
extendida especialmente en su uso como
generador en centros de producción de
energía eléctrica se emplea por ejemplo
en grandes centrales térmicas de todo
tipo también lo podemos encontrar en
grupos electrógenos y por ejemplo
también lo encontramos como alternador
en en en vehículos como como motor
puesto que esta máquina es una máquina
eléctrica rotativa y también puede
funcionar como motor lo encontramos en
diversas aplicaciones industriales y
especialmente en una que es la
propulsión naval en lo que se denominan
los los pots o o aci poots la
característica principal de esta máquina
Es que su rotor eh gira a la misma
velocidad que eh la velocidad de
sincronismo es es decir el rotor está
girando a la misma velocidad que el
campo giratorio que se genera en el
estato Esto vale siempre para cualquier
tipo de carga desde carga nominal hasta
el vacío por tanto su deslizamiento es
siempre cero la velocidad de giro por
tanto es la velocidad
síncrona o sea 60 por F partido por el
número de Par de
polos este tipo de máquinas tiene dos
devanados en primer lugar un devanado
denominado inductor que es el que crea
el campo magnético y suele estar en el
rotor es un devanado que está excitado
mediante corriente continua y se
alimenta desde el exterior a través de
escobillas y de anillos rozantes el
devanado en el que se induce la tensión
alterna o o con el que se alimenta una
tensión alterna suele ser siempre
trifásico y se denomina
inducido en estas máquinas podemos
encontrar dos tipos de rotores el primer
tipo es el rotor de polos salientes que
podemos encontrar en máquinas que se
utilizan principalmente centrales
hidráulicas que giran a Baja velocidad y
tienen un elevado número de polos
precisamente si estos polos tienen un
gran momento de Inercia pues es
conveniente que la velocidad de la
máquina sea sea
lenta el otro tipo de rotor es el de
polos lisos que se más en centrales
térmicas y nucleares Generalmente
acoplados a turbinas que giran a alta
velocidad en este caso el el rotor es un
rotor totalmente liso para eh mitigar
precisamente el efecto de del momento de
Inercia el stator de estas máquinas es
Exactamente igual al de cualquier otra
máquina rotativa de alterna es decir
suelen ser tres bobinas una por cada
fase
conformando un devanado
trifásico la principal aplicación de las
máquinas síncronas es la de
funcionamiento como generador eléctrico
para este tipo de funcionamiento lo que
se hace es acoplar a a la máquina
asíncrona pues una máquina motriz
externa o un por ejemplo una turbina que
hace girar a la máquina hasta la
velocidad de sincronismo eh además se
suministra al
una corriente continua y esta corriente
continua Pues creará un campo giratorio
que gira a la misma velocidad que el
rotor desde el punto de vista de una
bobina que se sitúe en el estator esta
bobina se verá atravesada por un campo
magnético o por un flujo magnético que
varía en el tiempo y Por tanto se
inducirá en ellas unas corrientes eh fem
alternas el valor de estas fems como
veremos más adelante es proporcional a
la intensidad de excitación y además eh
tiene o tendrá una frecuencia que es
proporcional al número de polos del
inductor y a la velocidad de giro de la
máquina en las máquinas asíncronas
habíamos visto que a partir de un juego
de corrientes trifásicas Y gracias al
teorema de Ferraris éramos capaces de
generar un campo magnético giratorio que
giraba precisamente a la velocidad de
sincronismo bien en el caso de máquina
síncronas vamos a usar esta este mismo
teorema esta misma propiedad pero a la
inversa es decir como tenemos un campo
que es giratorio porque lo está
provocando el rotor en su giro eh el en
el devanado estatóricas
trifásicas Una vez que se creen estas
corrientes trifásicas eh la máquina
puede conectarse a una red externa
aportando por potencia eléctrica a
expensas precisamente de esa potencia
mecánica que se aplica a su
eje puesto que la frecuencia de la
tensión generada depende directamente de
la velocidad de rotación porque estamos
siempre a velocidad de sincronismo eh se
requiere siempre un control preciso de
la velocidad eh de giro para suministrar
siempre una frecuencia y una tensión
constante a la
red la máquina síncrona también puede
funcionar como como motor si el par
motor se transforma en par resistente la
máquina absorberá de la red una
determinada potencia y pasará a
funcionar como motor manteniendo la
velocidad que ya tenía la velocidad de
sincronismo en el caso de que el par
resistente en el eje aumentase tanto que
la potencia del motor rebasas el punto
de estabilidad la máquina saldría del
sincronismo y terminaría por
detenerse cuando está detenida ni el
campo giratorio producido por las
corrientes del estator ni el campo fijo
del rotor serían capaces de crear un par
de arranques suficiente por lo que el
motor permanecería parado Esta es una de
las limitaciones que tienen las máquinas
síncronas funcionando como motor y es
que no pueden arrancar por sí solas
necesitando ayuda
externa existe una variante de
funcionamiento cuando la máquina está
funcionando como motor en la que puede
ajustarse la corriente de excitación del
rotor para que la corriente absorbida
Por el estator tenga una componente
capacitiva grande este modo de
funcionamiento se denomina condensador
síncrono y mediante este modo somos
capaces de regular La potencia reactiva
de la red a la que estamos conectados en
este modo de funcionamiento la máquina
solamente consume la energía activa
correspondiente a las pérdidas mecánicas
Y es capaz de generar o de absorber
potencia
reactiva en una máquina asíncrona
el flujo magnético que produce el rotor
es proporcional a la corriente de
excitación y por tanto la fem eh que se
induce en el estator en las bobinas del
estator que vendrá dada por la expresión
que tieneen delante eh tendrá un
comportamiento más o menos lineal es
decir a mayor corriente de excitación
mayor fem inducida pero observando que
hay una dependencia con la frecuencia
cuando el generador trabaja en vacío no
no hay cida de tensión interna y por
tanto la tensión de salida la tensión en
bornes coincide precisamente con la fem
inducida el generador síncrono puede
funcionar como
eh generador aislado es decir
alimentando una determinada carga de
forma
independiente en este caso si aumentamos
la potencia mecánica Como por ejemplo
cuando aumenta el flujo de vapor de una
turbina se incrementará la velocidad de
giro del rotor y por tanto como hemos
visto en la transparencia anterior
también la frecuencia y la fem inducida
bien estas nuevas condiciones hay que
corregirlas por un lado controlando la
velocidad a través de un de un regulador
eh que regule la potencia mecánica en el
eje y por otro lado ese exceso de
tensión eh También hay que regularlo
mediante la corriente de excitación del
rotor Además del funcionamiento como
generador aislado la máquina síncrona
también puede funcionar como generador
acoplado a una red más grande esta red
que se denomina infinita puesto que en
ella actúan otros generadores es la que
impone la tensión de alimentación y la
frecuencia Por tanto la eh máquina
solamente Eh puede inyectar Potencia de
la red si aumenta el par de
accionamiento y por tanto la potencia
mecánica inyectada en el eje la
velocidad eh permanecerá prácticamente
constante y se incrementará Por tanto la
potencia eléctrica que la máquina
entrega la red para tratar de mantener
esta condición de equilibrio esta
situación se mantendrá así hasta que la
máquina alcance un punto determinado
denominado el punto crítico que
corresponde con la potencia máxima que
la máquina es capaz de generar si en el
eje mecánico se entre todavía más
potencia que la máxima potencia
eléctrica que la máquina puede generar
se reducirá la potencia eléctrica que la
máquina genera y empezará a acelerarse
hasta que pierda el sincronismo con la
red funcionando en el régimen anterior
podemos controlar el nivel de potencia
reactiva que entregamos o consumimos de
la red Sencillamente para eso lo único
que hacemos Es ajustar la corriente de
excitación de
rotor mediante esta corriente de
excitación del rotor también es posible
controlar la tensión en bornes del
stator de la máquina cuando se controla
el nivel de reactiva o bien la tensión
de la máquina el sistema de control lo
que hace es mantener esa potencia
reactiva o esa tensión dentro de unos
límites cercanos a una referencia que
nosotros
marcamos para hacer que la máquina
asíncrona funcione como motor es
necesario alimentar el estator mediante
un juego de tensiones trifásicas estas
tensiones por el teorema de Ferraris
producirán un campo magnético giratorio
este campo va a producir a su vez un par
en el rotor si este está alimentado con
una corriente continua de forma que el
rotor se va a alinear con el campo
giratorio y va a girar a la misma
velocidad que este
campo sin embargo los motores síncronos
tienen un problema importante y es que
El par en el arranque es nulo Es decir
si el rotor está parado aunque se
encuentren alimentados tanto por el
rotor como por el estator eh No van a
empezar a girar
eh la explicación de esto es que el
campo del rotor se encuentra fijo en el
espacio Mientras que el campo del
estator gira a velocidad de sincronismo
El par resultante entre ambos Campos eh
va a cambiar alternativamente de sentido
siendo nulo a lo largo de un periodo
completo en estas condiciones el rotor
no puede arrancar ya que el par medio es
nulo esto evidentemente se puede
resolver la forma de arrancar este tipo
de de motores es llevarlos a velocidad
de sincronismo mediante algún medio
externo y luego eh acoplar la carga al
motor Existen tres métodos básicos para
poder arrancar estos motores en primer
lugar podemos utilizar un motor eh
externo para acelerar el motor síncrono
hasta llevarlo a velocidades sincronismo
entonces una vez que ha alcanzado esa
velocidad ya podemos desconectar ese
motor externo y la máquina síncrona eh
funcionará en modo motor un segundo
método es
eh aprovecharse de la propiedad de que
la velocidad de sincronismo es 60 por F
partido por el número de Par de polos y
reducir la frecuencia de la tensión
eléctrica para entonces utilizar eh
velocidades de arranque eh Muy
inferiores de esta forma si reducimos la
velocidad de rotación del campo
magnético del estator el rotor puede
acelerar y enlazarse con esta velocidad
de rotación eh del campo magnético el
tercer método es utilizar devanados de
amortiguación vamos a tratar de deducir
Cuál es el circuito equivalente de una
máquina asíncrona para ello partimos de
la expresión de la fem inducida en una
fase del generador síncrono y vemos en
esa expresión que depende directamente
del flujo magnético por cada Polo y de
la frecuencia de las tensiones que se
inducen en el
estato esta frecuencia es precisamente
proporcional a la velocidad de
sincronismo o velocidad de giro del
rotor y el flujo por Polo depende de la
corriente de excitación que nosotros
apliquemos al rotor la tensión en bornes
del generador no es exactamente la
tensión interna de la máquina
precisamente por las pérdidas internas
puede ocurrir que esta tensión en borna
sea más alta que la generada cuando el
factor de potencia está en adelanto para
factores de potencia iguales a la unidad
o en atraso la tensión en terminales es
menor que la tensión
generada el circuito equivalente por
fase es el mostrado en la
figura ahí podemos ver la imp
síncrona definida como la resistencia
asíncrona más J por la reactancia
asíncrona la resistencia síncrona no es
más que la resistencia del rotor de la
máquina y la impedancia asíncrona eh
Perdón la reactancia asíncrona incluye
la reactancia de magnetización y la de
dispersión podemos establecer por tanto
esa ecuación para el circuito
equivalente y puesto que la resistencia
asíncrona es muy pequeña comparada con
la reactancia se suele hacer la
aproximación eh que ven en la pantalla
Existen dos factores por tanto que
provocan la diferencia entre la fem
interna de la máquina y la tensión en
bornas de la máquina que son la caída de
tensión en la resistencia del rotor y la
caída de tensión por la reactancia de
dispersión del
rotor si acoplamos al generador un
determinado consumo una determinada
carga tendremos el circuito de la figura
y asociado a esta a este circuito
tendremos un diagrama
fasorial si nosotros cogemos la tensión
en la carga como origen de fasores eh
vemos que hay un determinado desfase eh
fi entre tensión y corriente y por otro
lado también existe otro ángulo de
desfase entre la fem interna y la
tensión en bornes de la máquina que está
provocado precisamente por la asíncrona
bien este ángulo se denomina ángulo de
potencia vemos también que la potencia
suministrada por el generador a esa
carga es igual a V por I
conjugado una vez calculada la potencia
aparente podemos separarla como potencia
activa por fase y potencia reactiva por
fase cuando un generador síncrono
trabaja a velocidad constante con una
corriente de excitación de rotor también
constante
la reactancia asíncrona y la fem
inducida son también constantes V que es
la tensión en bornes del generador se
suele mantener también constante por lo
que la potencia activa del generador
varía Únicamente con el seno del ángulo
de
potencia si dibujamos este seno de Delta
obtenemos la figura que tienen delante
la máxima potencia activa que el
generador puede entregar se tiene en el
instante en el que el ángulo de potencia
vale 90 gr lo que representaría el
límite de estabilidad de la máquina si
ese ángulo sigue aumentando la potencia
activa en vez de aumentar disminuye y el
generador perdería el
sincronismo si analizamos la potencia
reactiva pueden darse tres casos el
primer caso es que el producto de e por
coseno de Delta sea mayor que la tensión
suministrada en cuyo caso la potencia
reactiva sería mayor que Cero en este
caso el generador produce una potencia
reactiva y por tanto actúa desde el
punto de vista de la red como si fuese
un condensador se dice en este caso que
opera sobre excitado y la carga que
sirve el generador es inductiva Por
tanto se entrega potencia reactiva a la
red en el caso en el que e por coseno de
Delta sea menor que cer la potencia
reactiva es negativa eh esto significa
que el generador consume potencia
reactiva desde la red y la máquina
trabaja sub excitada la corriente en
este caso adelanta a la tensión y la
carga servida por el generador es de
tipo capacitivo es decir actuamos como
un inductor absorbiendo potencia
reactiva que produce la carga cuando el
ángulo de de carga es igual a cer0 es un
caso especial en el que la potencia
activa es cero y se pueden dar dos
situaciones
eh primero que la tensión e sea mayor
que V en cuyo caso estamos ante un
condensador síncrono y que la tensión e
sea menor que v y en este caso estamos
en un inductor
síncrono en esta transparencia veremos
el balance de potencia y rendimiento de
la máquina por un lado la potencia que
genera una máquina asíncrona trifásica
es tres veces la tensión de fase por la
corriente de fase por el coseno de fi eh
tenemos unas pérdidas en el cobre del
rotor eh Por disipación
eh Y por otro lado tenemos una potencia
consumida en el devanado del rotor que
al ser de continua es igual a la tensión
de excitación por la corriente de
excitación además tenemos unas pérdidas
mecánicas por rotación debidas a la
fricción y a la ventilación en la
máquina el rendimiento por tanto del
generador síncrono
será la potencia generada partido por la
potencia generada más las pérdidas
variables y las pérdidas fijas Como
pérdidas fijas tenemos precisamente La
potencia de excitación del rotor y las
pérdidas mecánicas y como pérdidas
variables pues tenemos solamente las
pérdidas en el en el cobre y ahí tiene
la expresión de rendimiento de la
máquina la potencia mecánica de entrada
es la potencia el eje del generador si
no tenemos en cuenta las posibles
pérdidas mecánicas si el eje Gira a una
velocidad eh angular Omega sub s
relacionada con la velocidad de
sincronismo la potencia eléctrica
interna será igual a la potencia
mecánica en el eje del generador y
tendrá la expresión que ven ahí delante
por tanto el par eh vendrá dado por esa
otra expresión y vemos que es función
del ángulo de carga en el caso de tener
un impulsor acoplado a la máquina como
cualquier otra máquina eléctrica
rotativa El par desarrollado se opone al
par aplicado por la máquina impulsora y
en el caso de tener un motor será
directamente El par
desarrollado las máquinas síncronas
presentan algunas ventajas entre ellas
que el factor de potencia puede variarse
según sea requerido también que la
velocidad es constante con independencia
de la condición de carga y que su
potencia varía linealmente con la
tensión como inconvenientes no pueden
usarse en aplicaciones en las que se
requiera una velocidad variable a no ser
que se les acople un variador de
frecuencia y por otro lado requieren una
excitación de corriente continua con lo
cual hay que poner anillos rozantes y
escobillas con el consiguiente
mantenimiento Y además no pueden
arrancar solas
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