Este documento describe las características y funcionamiento de los generadores síncronos. Explica que estos generadores convierten energía mecánica en energía eléctrica a la misma frecuencia mediante un rotor y un estator. También describe el efecto de diferentes tipos de carga (inductiva, resistiva, capacitiva) en la tensión y corriente del generador. Finalmente, presenta datos de laboratorio que muestran el comportamiento de un generador síncrono bajo diferentes cargas.

1. GRUPO 1
GENERADOR SINCRONO – II Parte

3. INTRODUCCION
Los generadores eléctricos se pueden clasificar de distintas maneras de acuerdo a
sus características, una de las clasificaciones más generales es de acuerdo a las
frecuencias con las que opera el rotor del mecanismo y la frecuencia con la que se
obtiene la corriente del generador es la misma.
Un generador síncrono se define como una máquina rotatoria que es capaz de
convertir una energía mecánica en energía eléctrica. Ésta se encuentra compuesta
de dos partes: un rotor y un estator. El rotor es la parte móvil del generador, mientras
que el estator es la parte fija.
En este tipo de generadores el rotor gira de acuerdo a la energía mecánica que se
suministra. Esta energía procede de lo que se llama impulsor primario que es el
mecanismo que gira por la fuerza mecánica. Por ejemplo, un propulsor en un molino
de viento; o una turbina en una planta hidroeléctrica.
Las máquinas síncronas se pueden clasificar en dos tipos de acuerdo al tipo de
arreglo rotor – estator que se emplee.
 Armadura giratoria. El inducido se encuentra en el rotor, y el campo
magnético en el estator.
 Campo giratorio. El inducido se encuentra en el estator, y el campo
magnético en el rotor.
La mayoría de los generadores en el mercado son de tipo síncrono, con algunas
excepciones como son los generadores eólicos.
Características de los generadores síncronos
 Su salida es usualmente corriente alterna, en algunos casos se emplean
rectificadores para obtener una salida de directa.
 Las estaciones emplean dos o más generadores en paralelo para suplir las
demandas variantes de energía.
 Para generadores de alta frecuencia se emplean turbinas de vapor
alimentadas por combustibles fósiles o fuentes de energía nuclear.
 Para generadores de baja frecuencia se emplean turbinas hidráulicas.

4. LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS II
PRÁCTICA No. 7: GENERADOR SINCRONO – II Parte
CARACTERISTICAS DE LOS GENERADORES SINCRONOS BAJO
CARGA
La diferencia de funcionamiento en vacío al de carga es que existe una composición
de flujos, debido a las corrientes que circulan en el inducido, éstas alteran el valor y
forma de la tensión inducida.
Un incremento de carga es un incremento en la potencia real o la reactiva
suministrada por el generador. Tal incremento de carga aumenta la corriente
tomada del generador. Si no cambiamos la resistencia de campo, la corriente de
campo se mantiene constante, y por tanto, el flujo también es constante.
Además, si el motor primario mantuviera su velocidad (constante, la magnitud del
voltaje interno generado también sería constante.
Fig: Esquema del GS bajo carga
Supongamos un generador síncrono reducido a su mínima expresión: monofásico,
bipolar, una espira, y en los siguientes estados de carga:
a) Carga inductiva pura
En este caso los flujos aparecen en sentido contrario. Produciendo un efecto
desmagnetizante, es decir que los flujos se restan; y además produciendo que los
polos inducidos de igual nombre estén enfrentados.

5. Fig: Esquema del GS y resta de flujos
supongamos que colocamos una carga con una f.d.p. en atraso y le adicionamos
otra con el mismo f.d.p.; podemos observar que el valor de aumenta pero
mantiene el mismo ángulo de desfase con respecto a entonces tenemos un
incremento en el valor de que como ya dijimos antes, debe conservar el
mismo ángulo de desfase con respecto a y ya que el valor de es constante,
entonces se produce una disminución en el valor de tal como se muestra en el
siguiente diagrama fasorial.
Fig: Diagrama Fasorial del GS con Carga Inductiva

6. b) Carga resistiva
El flujo producido por los polos del rotor y el producido por las corrientes del
inducido están desfasados. Generando así una distorsión del campo resultante.
Fig: Esquema del GS y desfasaje de flujos
Si tuviéramos un generador síncrono con una carga resistiva, le aplicamos otra con
el mismo f.d.p. (f.d.p.=1), y teniendo en cuenta las mismas restricciones que en el
caso anterior, podemos observar en el diagrama fasorial que el valor de decrece
ligeramente.
Fig: Diagrama fasorial del GS con Carga Resistiva
c) Carga capacitiva pura
En este caso los flujos tienen igual sentido. Dando como consecuencia un efecto
magnetizante, es decir que los flujos se van a sumar; y los polos inducidos contrarios
enfrentados.

7. Fig: Esquema del GS y suma de flujos
Del mismo modo que en los casos anteriores, si colocamos una carga con f.d.p. en
adelanto, y le agregamos otra con el mismo f.d.p. notamos que el valor de se
incrementa realmente, es decir se produce un aumento de la tensión en sus
terminales, tal como vemos en el diagrama fasorial.
Fig: Diagrama Fasorial del GS con Carga Capacitiva
d) Carga R-L
En este caso los flujos están desfasados un ángulo que depende de la carga del
generador; en consecuencia se produce un efecto desmagnetizante, la suma
vectorial de los flujos es menor; y los polos de igual nombre enfrentados, se
rechazan apareciendo un momento resistente.
Fig: Esquema del GS y suma vectorial de flujos

8. INFORME
El día sábado se realizó la practica 7 sobre generadores síncronos con carga. Se realizó el
montaje correspondiente con ayuda de la guía, se tomó los datos que pedía las tablas y así
completar las incógnitas.
Para este montaje se necesitó de voltímetros, conectores, motor síncrono, se uso
SALIDA CC VARIABLE(Excitación), elREOSTATODE ARRANQUE a su Max. Resistencia
REOSTATO DE EXCITACIÓN a su Min. Resistencia
Las tablas a completar fueron en carga R y carga RL
1. Carga L.
Después de haber realizado el circuito 1, efectuar las siguientes maniobras:
1. Preparar los mandos de los módulos:
SALIDA CC VARIABLE (Excitación): Interruptor abierto
Convertidor girado totalmente en sentido
Anti horario
SALIDA CC VARIABLE: Interruptor abierto
Salida a 220V aproximadamente.
REOSTATO DE ARRANQUE: Max. Resistencia
REOSTATO DE EXCITACIÓN: Min. Resistencia
2. Activar el motor de arrastre hasta lograr la velocidad nominal del alternador.
3. Cerrar el interruptor del módulo de salida cc variable y regular la manivela hasta
obtener la corriente nominal del alternador.
4. Posicionar los conmutadores solo del módulo de la carga L en la posición 1, después
en 2, 3, …
Controlar que la velocidad sea estable, eventualmente cambiar la excitación del
motor y la excitación del alternador de manera que la tensión de salida esté cerca
del valor nominal.

9. 2. Carga R y carga RL.
Después de haber realizado el circuito 1, efectuar las siguientes maniobras:
1. Repetir las operaciones indicadas en los puntos 1-3 de la prueba con carga L.
2. Llevar el conmutador sólo de la cargaR ala posición 1, después en 2, 3,… y para cada
posición tomar los datos suministrados por los instrumentos.
3. Característica con un factor de potencia de 0,8 en atraso.
Llevar simultáneamente los conmutadores R y L para realizar Cos y por
cada posición tomar los datos suministrados por los instrumentos.

10. CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE UN GENERADOR SINCRONO CON CARGA.
Circuito 1

11. LOS DATOS SUMINISTRADOS POR LOS INSTRUMENTOS.
Tabla de datos.
ITEM CARGA IA2 (A) I (mA) de
cada línea
V (v) de
cada línea
P(W) Cos
1 L1
L2
L3
0,58
0,02
0,28
0,13
1,00
0,77
0,17
0,02
0,2156
0,0221
2 L1
L2
L3
0,59
0,26
0,54
0,53
0,42
0,24
0,17
0,1092
0,1296
0,0901
3 L1
L2
L3
0,58
1,41
1,25
1,66
0,65
0,31
0,56
0,9165
0,3875
0,9296
4 L1
L2
L3
0,58
0,01
0,0
0,0
0,30
0,33
0,20
0,003
0
0
5 L1
L2
L3
0,58
0,0
0,0
0,0
0,87
1,48
0,25
0
0
0
Formula.
P=V*I
P= (1)(0,58)= 0,58 W
P= (0,77)(0,58)= 0,446 W
P= (0,17)(0,58)= 0,0986W
P= (0,42)(0,59)= 0,247 W
P= (0,24)(0,59)= 0,141 W
P= (0,17)(0,59)= 0,100W

12. Tabla de datos carga R.
ITEM CARGA IA2 (mA) I (A) de
cada línea
V (v) de
cada línea
P(W) Cos
1 R1
R2
R3
0,58
0
0
0
5,99
1,77
4,52
3,47
1,026
2,621
2 R1
R2
R3
0,57
0
0
0
4,05
4,40
3,25
2,308
2,508
1,852
3 R1
R2
R3
0,57
0
0
0
2,58
3,08
2,95
1,47
1,755
1,681
4 R1
R2
R3
0,57
0
0
0
2,61
3,03
6,04
1,487
1,727
3,442
5 R1
R2
R3
0,57
0
0
0
1,16
0,93
1,22
0,661
0,53
0,695
P= (0,65)(0,58)= 0,377 W
P= (0,31)(0,58)= 0,179 W
P= (0,56)(0,58)= 0,324 W
P= (0,30)(0,58)= 0,174 W
P= (0,33)(0,58)= 0,191 W
P= (0,20)(0,58)= 0,116 W
P= (0,87)(0,58)= 0,504 W
P= (1,48)(0,58)= 0,858 W
P= (0,25)(0,58)= 0,145 W

13. Formula.
Tabla de datos carga RL.
ITEM CARGA IA2 (mA) I (A) de
cada línea
V (v) de
cada línea
P(W) Cos
1 RL1
RL2
RL3
0,57
0
0
0
5,61
3,76
1,98
3,197
2,143
1,128
2 RL1
RL2
RL3
0,57
0
0
0
4,86
2,23
3,88
2,77
1,27
2,21
3 RL1
RL2
RL3
0,57
0
0
0
1,95
2,10
1,55
1,11
1,197
0,883
4 RL1
RL2
RL3
0,57
0
0
0
6,76
7,59
7,71
3,85
4,326
4,394
5 RL1
RL2
RL3
0,57
0
0
0
2,18
2,47
2,83
1,24
1,407
1,613

14. EVIDENCIAS EN LABORATORIO
JK

15. CONCLUSIONES
 Un generador síncrono es un dispositivo que convierte potencia mecánica de un
motor primario en potencia eléctrica de ca con un voltaje y frecuencias específicos
 El termino síncrono se refiere al hecho de la frecuencia eléctrica de la maquina
esta confinada, o sincronizada con, la tasa mecánica de rotación del eje.
 Los generadores síncronos se utilizan para producirla mayor parte de la potencia
eléctrica que se utiliza en todo el mundo.
 La velocidad del eje depende de la frecuencia de alimentación y el número de
polos.
 Controlando la alimentación del rotor, la máquina puede operar absorbiendo o
inyectando reactivos a la red (reactor o condensador síncrono, respectivamente).
Esto se podría usar para mejorar el factor de potenciadel sistema eléctrico.
 La habilidad de un generador síncrono para producir potencia eléctrica está
limitada principalmente por el calentamiento dentrode la máquina.

16. REFERENCIAS
[1] Hay Williams, Enginnering Electromagnetism 5a EdiciónMcGraw Hill, Nueva York
[2] Stephen Chapman, Maquinas Electricas,4 edición, Mac Graw Hill ,México
[3] JESUS FRAILE MORA; Máquinas Eléctricas;5 Edición , Mac Graw Hill ,México
[4] Alexander, Charles K Fundamentos de CircuitosElectricos, 3a edición Mc Graw Hill
[5] H. HUSBCHER, Electrotecnia Curso Elemental, 2ª edición
[6] Marco Mesias Estudiante de ElectrónicaArgentinaTema: Generador síncrono.