MQUINA SINCRNICA MS CARACTERSTICAS GENERALES DE LA MS

MÁQUINA SINCRÓNICA (MS)

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA MS • La velocidad no varía con la carga (Característica Astática) • Tienen un enrollado trifásico en el estator conectado a la red de CA y uno monofásico en el rotor alimentado con CC (en algunos pocos casos es al revés). • Pueden intercambiar con la red tanto potencia activa como potencia reactiva en ambos sentidos.

TIPOS PRINCIPALES DE GENERADORES SINCRÓNICOS TRIFÁSICOS • TURBOGENERADORES: Máquinas de rotor cilíndrico, alta velocidad, pocos polos (usualmente 2) de eje horizontal. Su motor primario o sistema mecánico es una turbina de vapor o de gas. • HIDROGENERADORES: Máquinas de rotor saliente, baja velocidad, muchos polos de eje vertical. Su motor primario es una turbina hidráulica.

CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS

ROTOR CILÍNDRICO DEL TURBOGENERADOR

CORTE TRANSVERSAL DE UNA RANURA DEL ROTOR DE UN TURBOGENERADOR

CONEXIÓN DE LAS MITADES DE BOBINA EN EL ESTATOR DE UNA MÁQUINA DE 100 MW

CORTE TRANSVERSAL DE UNA RANURA DEL ESTATOR

CORTE DE UN TURBOGENERADOR TÍPICO

HIDROGENERADOR EN UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA

ESTATOR Y ROTOR DE UN HIDROGENERADOR DE GRAN POTENCIA

POLOS DE UNA MÁQUINA DE ROTOR SALIENTE

GENERADOR SINCRÓNICO DE POLOS SALIENTES EN DISPOSICIÓN HORIZONTAL

VARIABLES DE ACOPLAMIENTO ELECTROMECÁNICO

FEM INDUCIDA Y CARACTERÍSTICA DE VACÍO

DIAGRAMA ESPACIAL DE FLUJOS Y PAR ELECTROMAGNÉTICO PAR DE INTERACCIÓN MUTUA PAR DE RELUCTANCIA

CARACTERÍSTICA DE PAR EN FUNCIÓN DEL ÁNGULO DE POTENCIA

OPERACIÓN DE LA MS

MÁQUINA SINCRÓNICA CONECTADA A LA RED La P es suministrada o recibida por el sistema mecánico El intercambio de Q es controlado por el sistema de excitación

REACTANCIA SINCRÓNICA XS • Es el parámetro inductivo que tiene en cuenta el efecto provocado por el flujo total que concatena al enrollado del estator y da lugar a una diferencia fasorial de tensiones entre la tensión en la red Vn y la tensión de vacío Eo • Todo flujo está asociado a una inductancia y una reactancia. • El flujo total que concatena al enrollado del estator (mutuo+dispersión) está asociado a la inductancia y reactancia sincrónica.

DIAGRAMA FASORIAL Y CIRCUITO EQUIVALENTE Se desprecia la resistencia del enrollado del estator por ser mucho más pequeña que la reactancia sincrónica

POTENCIA ACTIVA

POTENCIA REACTIVA

MOTOR SINCRÓNICO

CONDICIONES DE OPERACIÓN EN LOS 4 CUADRANTES ELÉCTRICOS Los valores positivos de P y Q son los entregados por la MER a la RED.

CONCLUSIONES • La MS se caracteriza principalmente por: – Operar a velocidad constante e independiente de la carga. – Estator cilíndrico con enrollado trifásico. – Rotor de dos tipos: • Cilíndrico (Turbogeneradores) • Saliente (Hidrogeneradores) – Puede intercambiar tanto potencia activa como reactiva con la red – Precisan de un sistema de excitación para suministrar la corriente continua al enrollado del rotor.

CONCLUSIONES • Su velocidad no depende de su estado de carga. • La variable que define el estado de carga en la MS es el Ángulo de Potencia d. • La Reactancia Sincrónica refleja el efecto de la reacción de armadura y permite elaborar un circuito equivalente simple. • La MS puede operar como motor y como generador y en ambos casos sobrexcitada o subexcitada.