Maquinas electricas 3, balance energetico del generador sincrono

1. BALANCE ENERGÉTICO DEL GENERADOR
SINCRONO
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2. BALANCE ENERGÉTICO DEL GENERADOR SINCRONO
P.E
P.S
P. Electromecánica
Potencia
Mecánica
Potencia
Eléctrica
Pérdidas
Mecánicas
Pérdidas
Núcleo
Pérdidas
En el cobre
del rotor
Pérdidas
En el cobre
del estator
 FÓRMULAS
 POTENCIA DE ENTRADA: 𝑷𝒆
𝑷𝒆 = 𝑻𝝎
 PERDIDAS MECANICAS: ∆Pmec
Causada por la fricción de los rodamientos y por la
fricción de las partes móviles, y el aire dentro de la
carcaza del generador.

3.  PERDIDAS EN EL NUCLEO O FIERRO: ∆Pfe
Las perdidas en el núcleo son las perdidas por
histéresis y las perdidas por corrientes parasitas que
ocurren en el metal del generador
 POTENCIA ELECTROMAGNETICA: Pelectromag.
𝑷𝒆𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒐𝒎𝒂𝒈 = 𝟑𝑬𝑨𝑰𝑨
∆PF = IF
2 RF
Son las perdidas en el cobre den devanado inductor.
 PERDIDAS EN EL DEVANADO INDUCTOR O DE CAMPO
SHUNT
 PERDIDAS EN EL DEVANADO DE ARMADURA O INDUCIDO
Son las perdidas en el cobre del devanado inducido.
∆PA = 3IA
2 RA
 PERDIDAS ROTACIONALES
∆𝑷𝒓𝒐𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏𝒂𝒍𝒆𝒔 = ∆𝑷𝒇𝒆 + ∆𝑷𝒎𝒆𝒄
 POTENCIA DE SALIDA
𝑷𝑺 = 𝟑𝑽𝑻𝑰𝑳𝒄𝒐𝒔∅

4. PRUEBAS EN UN GENERADOR SINCRONO
Entre las pruebas que se le realizan a un generador
síncrono tenemos lo siguiente:
 Prueba en vacío.
 Prueba en cortocircuito.
 Prueba de la resistencia de inducido (armadura)
 PRUEBA DE VACÍO DE UN GENERADOR SINCRONO
CARACTERISTICAS
 Esta prueba nos permite obtener la curva
característica de vacío.
 Esta prueba consiste en poner el generador en vacío,
lo que significa que no debe haber carga alguna en sus
bornes, se hace girar a su velocidad nominal y se
regula la corriente de excitación del rotor If hasta
obtener la tensión nominal en los bornes del
generador.

5. CIRCUITO EQUIVALENTE
𝑰𝑭
𝑹𝑭
𝑳𝑭
𝑽𝑭 𝑬𝑨
𝑰𝑨
𝑹𝑨 XS
INDUCTOR (rotor)
INDUCIDO (estator)
𝑽𝑻
Como no hay carga no habrá corriente en el inducido IA
=0, por consiguiente no habrá caída de tensión en la
resistencia RA y en la reactancia Xs , luego la tensiones
serán iguales.
𝑬𝑨 = 𝑽𝑻
LECTURA DE INSTRUMENTOS
𝑽
𝑨
Lee la tensión en bornes del estator VT (el
voltímetro debe ser de corriente alterna).
Lee la corriente de Campo IF (el amperímetro
debe ser de corriente continua).

6. CURVA CARACTERÍSTICA DE VACÍO
VT = EA
Al ir aumentando la corriente de campo IF
, se obtienen
valores de EA, y la corriente de armadura siempre será
cero debido a que esta en vacío y se obtiene: EA = VT
Con estos datos podemos construir la “Curva de
características de vacío” (EA vs IF ) que permite
encontrar la tensión interna generada por una corriente
de campo dada.
Se debe notar que en un principio, la curva es
prácticamente una recta, esto es debido a que al inicio
la fuerza magnetomotriz se ejerce en el entrehierro, y
el incremento de la corriente de campo es casi lineal.

7.  PRUEBA DE CORTOCIRCUITO DE UN GENERADOR
SINCRONO
CARACTERISTICAS
 Esta prueba nos permite obtener la curva
característica de cortocircuito.
 Esta prueba consiste en poner el generador en
cortocircuito, lo que significa que se debe de
cortocircuitar los bornes de salida.

8. CIRCUITO EQUIVALENTE
En modulo
ya que generalmente:
Xs>>Ra esta ecuación
se reduce
LECTURA DE INSTRUMENTOS
𝑽
𝑨𝟏
𝑨𝟐
Lee la tensión de cortocircuito en bornes del
estator Vcc (el voltímetro debe ser de corriente
alterna).
Lee la corriente de Campo IF (el amperímetro
debe ser de corriente continua).
Lee la cociente de cortocircuito Icc = IA

9. CURVA CARACTERÍSTICA DE VACÍO
La prueba de cortocircuito consiste en llevar
nuevamente la corriente de campo a cero, para luego
cortocircuitar los bornes del generador y proseguir a ir
incrementando la corriente de campo, obteniéndose la
siguiente gráfica.
Se observa que al contrario de la curva en vacío, en esta
prueba se obtiene una recta, esto es debido a que los
campos magnéticos que se generan al conectar la
armadura en cortocircuito, prácticamente se anulan,
produciendo un campo neto pequeño como se muestra
en el diagrama fasorial siguiente; provocando que la
máquina no se sature, obteniendo así la recta de la
gráfica.

10.  PRUEBA DE RESISTENCIA DE ARMADURA DE UN
GENERADOR SINCRONO
 Para conexión “Δ”
𝑅𝑎 =
3
2
(
𝑉𝐷𝐶
𝐴
)
Esta prueba consiste en hacer uso de una fuente de
corriente continua en cada fase de la armadura,
aplicando el método de Voltio-Amperimétrico como se
muestra en la figura.
De las mediciones obtenemos:
 Para conexión “Y”
𝑅𝑎 =
1
2
(
𝑉𝐷𝐶
𝐴
)

11.  REGULACION DE VOLTAJE
Una manera conveniente de comparar el
comportamiento de los voltajes de los generadores es
mediante su regulación de voltaje (VR) del generador,
se define por la ecuación:
%
100
x
V
V
V
VR
fl
fl
nl 

fl
V
nl
V : Es el voltaje generado en vacío
: Es el voltaje a plena carga en el generador
1. Con un factor de potencia en atraso tiene una
regulación de voltaje positiva, bastante elevada.
2. Trabajando con un factor de potencia unitaria,
tiene una baja regulación de voltaje positiva.
3. Funcionando con un factor de potencia en
adelanto, con frecuencia tiene una regulación de
voltaje negativa.

12.  PARALELO DE GENERADORES SINCRONOS
CONDICIONES PARA PUESTA EN PARALELO
 Deben ser iguales los voltajes de línea 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 deben ser iguales.
VENTAJAS DE LA PUESTA EN PARALELO
 Varios generadores incrementa la confiabilidad del
sistema de potencia, debido a que la falla de
cualquiera de ellos no causa la pérdida total de
potencia en la carga.
 Varios generadores que operan en paralelo permite
la remoción de uno o más de ellos para cortes de
potencia y mantenimientos preventivos.
 Varios generadores pueden alimentar una carga más
grande que una sola máquina.

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«GRAN PARTE DEL ÉXITO SE ASIENTA SOBRE
LA INSISTENCIA»