- Resumen
- Introducción
- Desarrollo
- Generador conectado
a la red - Generador
Síncrono en vacío - Generador
Síncrono en carga - Partes de un
Generador Síncrono - Simulaciones y
gráficas - Conclusiones
- Referencias
Resumen
En este trabajo se estudian la constitución de
los generadores síncronos, su funcionamiento y
características a tomar en cuenta en su
operación.
Los generadores sincrónicos o alternadores son
maquinas sincrónicas que se usan para convertir potencia
mecánica en potencia eléctrica de c.a.
Palabras Clave – rotor,
estator, excitatriz, imanes permanentes.
Introducción
El principio de funcionamiento y la constitución
de las máquinas síncronas, trata de conseguir un
acoplamiento magnético entre los campos del rotor y el
estator. Normalmente (aunque también pueden encontrarse
máquinas en las que no es esto así), en el rotor se
sitúa un campo magnético fijo. En las
máquinas de pequeña potencia ese campo
magnético fijo se puede conseguir utilizando un simple
imán permanente, pero para máquinas de mayor
potencia no es suficiente con el imán permanente y se
recurre a electroimanes. Se necesita pues, una fuente de
corriente continua que pueda ser introducida en el rotor. La
solución más utilizada consiste en disponer en el
eje de anillos rozantes a través de los que inyectar en el
inductor la corriente continua necesaria para generar un potente
campo magnético.
Desarrollo
A. Generador
Síncrono
Esquema de una maquina síncrona
operando como generador
Máximo ángulo (d) entre las f.m.m.:
teóricamente es 90º, pero por estabilidad se
opera a ángulos menores.Potencia activa máxima operando en
condiciones nominales según el fabricante.Tensión generada mínima dada por la
excitación mínima requerida por el rotor para
que la máquina genere y la tensión generada
máxima limitada por la corriente
rotórica.Máxima corriente de estator dada por las
condiciones nominales.
B. Funcionamiento
Para conectar el generador a una red es necesario que
gire a la velocidad de sincronismo correspondiente a la
frecuencia de dicha red. Cuanta más fuerza (par torsor) le
aplique, mayor electricidad producirá, aunque el generador
seguirá girando a la misma velocidad, impuesta por la
frecuencia de la red eléctrica.
Generador desacoplado de la
red
En un generador monofásico, de rotor de
imán permanente que gira a velocidad la tensión generada
en el estator, debida al flujo enlazado, es:
con k constante de diseño. Así,
reemplazando el imán permanente por un enrollado de
excitación, se puede controlar el voltaje inducido.
Ubicando tres enrollados en el estator espaciados a 120º
geométricos, resulta un generador trifásico con
frecuencia eléctrica igual a la velocidad del
eje.
La frecuencia f, según la velocidad de giro n y
el número de polos p, es:
Generador
conectado a la red
La frecuencia y la velocidad de giro del eje la impone
la red, además, dicha velocidad depende del número
de polos:
La potencia mecánica aplicada al eje no
variará la velocidad del rotor, sino que se
transformará en potencia eléctrica hacia la red,
cuyo factor de potencia dependerá de la corriente de
excitación.
Las características constructivas de un generador
síncrono dependen de la aplicación:
• Centrales hidroeléctricas:
Máquinas de eje vertical.
Rotor de polos salientes corto y de gran
diámetro.Gran número de polos (300-350
[RPM]).
• Centrales térmicas o de ciclo
combinado:
máquina de eje vertical.
rotor cilíndrico largo y de poco
diámetro.Usualmente de 2 polos. Velocidades de 1500-3000
[RPM]
Generador
Síncrono en vacío
Cuando el generador trabaja en vacio no hay caída
de tensión: la tensión de salida coincide con la
FEM E
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