CAPITULO 7 - GENERADOR CON CARGA.ppt

11

GENERADOR CON CARGA.

A. GARDUÑO GARCÍA

22

GENERADOR CON CARGA..

1.- El generador es independiente del sistema de potencia.

• El valor de su corriente y F.P. dependen de las cargas: resistiva, inductiva y capacitiva conectadas.

La tensión inducida es función de la acción del flujo de armadura que interactúa con el flujo eslabonado que produce la rueda polar. A. GARDUÑO GARCÍA

33

REACCIÓN DE ARMADURA.La corriente de carga, forma alrededor de toda la bobina un flujo magnético.

El Flujo eslabonado en ranura que interactúa con el flujo polar se denomina flujo de reacción de armadura.

I

Flujo en ranura

Flujo de reacción de armadura.

Flujo disperso en cabezal

Flujo disperso en cabezal

Flujo disperso en ranura

A. GARDUÑO GARCÍA

44

REACCIÓN DE ARMADURA (RESISTIVA).

Diagrama fasorial de tensión y flujo que la induce,.

La corriente esta en fase con la tensiónCuando la es carga resistiva.

El flujo eslabonado varía como funciónCoseno y la tensión es de variación Seno,(diapositiva 4.9).

Ea

Eb

Ia

Ib

Ic

Φa

Φb

Φc

Ec

●

●

+

++

●

Φpolar

ΦRA

Φtotal

A. GARDUÑO GARCÍA

55

REACCIÓN DE ARMADURA (RESISTIVA).

máx. 5.1

.6060

RA

iiiRA CosCoscba

ΦaΦIa

ΦIb

ΦIc

60°

60°

s.respectiva corrientes lasinducen que flujos los a

opuesto es vector el que indica negativo signo El

)( ,)( ,

:son armadura de corriente lapor producidos

armadura dereacción de flujos los Así

.Im)()150(máx

.Im)()30( .máx

.90 .máx

0 Si

).135( máx.

).90( .máx

).90( máx.

.21

.21

.i

21

21

a máximáximáx

c

b

a

c

b

a

cb

áxSenIi

áxSenIi

SenIi

t

tSenIi

tSenIi

tSenIi

A. GARDUÑO GARCÍA

66

REACCIÓN DE ARMADURA (INDUCTIVA).

Diagrama fasorial de tensión y flujo que la induce.

La corriente se atrasa 90° con la tensión

+

+ ●

●

Φpolar

ΦRA

Φtotal

ΦEa

Ea

EbEc

Ia

Ib

IcΦEb

ΦEc

A. GARDUÑO GARCÍA

77

REACCIÓN DE ARMADURA (INDUCTIVA).



)( ,)( , 0



.Im)()120(máx

.Im)()120( .máx

.0

0 Si

).120( máx.

).120( .máx

).0( máx.

.23

.23

i

23

23

a máximáxi

c

b

a

c

b

a

cb

áxSenIi

áxSenIi

i

t

tSenIi

tSenIi

tSenIi

máx.

máx.máx.

5.1

.30)23

(30)23

(

RA

RA CosCos

ΦIb

ΦEb

ΦEc30°30°

ΦIc

A. GARDUÑO GARCÍA

88

REACCIÓN DE ARMADURA (CAPACITIVA).

ΦEa

Diagrama fasorial de tensión y flujo que la induce...

Ea

EbEc

Ia

Ib

Ic

ΦEb

ΦEc

La corriente se adelanta 90° con la tensión

+

+

●

●Φpolar

ΦRA

Φtotal

A. GARDUÑO GARCÍA

99

REACCIÓN DE ARMADURA (CAPACITIVA).



)( ,)( , 0



.Im)()60(máx

.Im)()60( .máx

.0

0 Si

).60( máx.

).60( .máx

).180( máx.

.23

.23

i

23

23

a máximáxi

c

b

a

c

b

a

cb

áxSenIi

áxSenIi

i

t

tSenIi

tSenIi

tSenIi

máx.

máx.máx.

5.1

.30)23

(30)23

(

RA

RA CosCos

ΦIc ΦEb

ΦEc

ΦIb

A. GARDUÑO GARCÍA

1010

GENERADOR CON CARGA.

RA=0, Xs ≠ 0.

Diagrama fasorial para cargas con distintos factores de potencia.

.

IRL 0°

ER

Vn

ELEC

IC

IL L- Φ°

L+ Φ°

1.- El generador es independiente del sistema de potencia.

A. GARDUÑO GARCÍA

1111

REGULACIÓN DE VOLTAJE. (El generador es independiente del sistema de potencia).

IaInom

Vt Vt

Vnom

EL

ER

EC

Iexc1 2 34

Característica de vacío. Característica con carga de F.P. diferentes.

F.P. en atraso. F.P. en adelanto.

F.P unitario. .

Línea de entrehierro Curva de saturación100%

nom

nom0

VV EREG

A. GARDUÑO GARCÍA

1212

GENERADORES EN PARALELOINDEPENDIENTES DEL SISTEMA DE

POTENCIA..

El reparto de carga depende de las curvas de operación de los primo motores y de la variación de la corriente de excitación de cada uno de ellos.

A. GARDUÑO GARCÍA

1313

GENERADORES EN PARALELOINDEPENDIENTES DEL SISTEMA DE

POTENCIA.

S1, S2 = pendientesf

f02

f01

fref

% carga (P)100

S2

S1

Característica frecuencia - % de carga

400

A. GARDUÑO GARCÍA

1414

GENERADORES EN PARALELO INDEPENDIENTES DEL SISTEMA DE

POTENCIA..Para reducir la carga (P1 KW) del generador 1, se baja su característica reduciendo lavelocidad de su primo motor por medio del gobernador, en el generador 2 se incrementa la velocidad para que tome mayor carga (P2 KW).

% carga (P).10010

fref

f1

f2

f

Característica frecuencia - % de carga.

850

A. GARDUÑO GARCÍA

1515


POTENCIA.

E

E02

E01

Eref

% carga (Q)100

S2

S1

Característica Voltaje - % de carga Q

S1, S2 = pendientes

600

A. GARDUÑO GARCÍA

1616


POTENCIA..Para reducir la carga (Q1 KW) del generador 1, se baja su característica reduciendo lacorriente de excitación , en el generador 2 se incrementa la corriente de excitaciónpara que tome mayor carga (Q2 KW).

% carga (Q)10035

Eref

E1

E2

E

Característica voltaje - % de carga (Q).

850

A. GARDUÑO GARCÍA

1717

GENERADOR CONECTADO A BUS INFINITO.

GENERADORPrimomotor

BUS INFINITO:

V y f, son constante.

A. GARDUÑO GARCÍA

1818

Condiciones de acoplamiento en paralelo.

1ª.-Los voltajes deben ser iguales.

2ª.-Las frecuencias también.

3ª.-Igual secuencia de fases.

4ª.-Los diagramas fasoriales en fase.


A. GARDUÑO GARCÍA

1919


Condiciones de acoplamiento en paralelo.

Bus infinito

A

B

C

A

B

C

Generador.A. GARDUÑO GARCÍA

2020

GENERADOR CONECTADO A BUS INFINITO..

Método de lámparas apagadas.

Se cierra el interruptor (s) cuando los voltajesestán en fase y tienen la misma magnitud, frecuencia y secuencia.

GENERADOR

2

1

ABC

A

C

B

S

A. GARDUÑO GARCÍA

2121


Método de lámpara encendidas.

El interruptor S se cierra si se cumplen las cuatro las condiciones acoplamiento.

Las lámparas 1 y 2 tienen aplicada una diferencial de potencial igual √3 Vfase.

GENERADOR

2

1

A

B

C

ABC

S

Bus infinito

A. GARDUÑO GARCÍA

2222


.Método Siemens Halske.

El interruptor S cuando se cumplen las cuatro las condiciones acoplamiento.Las lámparas 1 y 2 tienen aplicada una diferencial de potencial igual √3 Vfase y la 3 cero potencial.

GENERADOR

2

1

A

B

C

ABC

S

3Bus infinito

A. GARDUÑO GARCÍA

2323

OPERACIÓN CON CARGA (F.P. ATRASADO).

Ra = 0. Vn = voltaje nominal. IL = Corriente de carga. Φ = Ang. F:P. EL = Tensión de Vació.

Todas las magnitudes se Multiplican por el factor (Vn/Xs), para convertir el diagrama fasorialdiagrama de potencia.Vn

IL

ILXs

EL

Φ

Diagrama fasorial de voltajes.

Φ

ILXs Sen Φ

ILXs Cos Φ

3(Vn)²/Xs

S =3VnIL

3ELVn /XS

Diagrama fasorial de potencias.

Φ

j3VnILSen Φ = jQ

3VnILCos Φ = P

A. GARDUÑO GARCÍA

2424

OPERACIÓN CON CARGA F.P. ATRASADO.

Φ

P= 3VnICosΦ

jQ= j3VnIsenΦS

3(Vn)²/Xs

Limite de la corrientede campo al usar elF.P. de placa.

Limite de la corriente de armadura (valor nominal).

Φ= ángulo cos F.P.

3ELVn/XS

A. GARDUÑO GARCÍA

2525

CURVA DE POTENCIA REAL.

EL=[(VnCos Φ + ILRa)² + (VnSen Φ + ILXs)²]½

E

Iexc

Característica de vacío.

EL

Ilimite

Pmáx = ELVn/Xs

P=( ELVnSen δ)/XsP

δ90°

Característica de potencia real

Pmax.

A. GARDUÑO GARCÍA

2626

REGULACIÓN DE VOLTAJE. (El generador es independiente del sistema de potencia).

IaInom

Vt Vt

Vnom

EL

ER

EC

Iexc1 2 34

Característica de vacío. Característica con carga de F.P. diferentes.

F.P. en atraso. F.P. en adelanto.

F.P unitario. .

Línea de entrehierro Curva de saturación100%

nom

nom0

VV EREG

A. GARDUÑO GARCÍA

2727

CURVA DE CAPABILIDAD.

Operación con carga de F.P. atrasOperación con carga de F.P. atrasado.

A

B

C

jQ

S

P

Φ0

Curva de capabilidad de un generador (0ABCD0ABCD).

D

jQ

A. GARDUÑO GARCÍA

2828

CURVAS DE CAPABILIDAD..

jQ

P

Pnom

F.P. = 0.8(-)

F.P. = 0.7(-)

F.P. = 0.85(-)

P2

Curva de capabilidad para F.P.= 0.7(-), F.P. = 0.8(-) y F.P. = 0.85(-).

jQnom

Snom.

A. GARDUÑO GARCÍA

2929

EFICIENCIA DEL GENERADOR SÍNCRONO Define la calidad de la máquina.

100.indmecánicasmagnéticaseléctricassalida

salida

wwwwPP

100entrada

salida

PP

Psalida = 3VfaseIfaseCosΦ

Weléctricas = mI²faseRfase

Rfase del estator = resistencia efectiva a la temperatura de trabajo.

m= No. de fases

Ifase = corriente que demanda la carga.

Las pérdidas magnéticas y mecánicas se determinan con el método del motor separado.

A. GARDUÑO GARCÍA

3030

MÉTODO DEL MOTOR SEPARADO. Se emplea para determinar las pérdidas magnéticas y mecánicas del generador síncrono.

ηREQUISITOS:

2º.- Se alimenta a su voltaje nominal el motor a la velocidad síncrona , para determinar sus pérdidas magnéticas y mecánicas igual con (A).

1º.- Conocer la curva de eficiencia vs. potencia entrada del primo motor.

%PENTRADA100

Motor desacoplado

FUENTE

A

VW

MOTOR GENERADOR

A. GARDUÑO GARCÍA

3131

MÉTODO DEL MOTOR SEPARADO.

3º.- El generador se acopla al motor, el generador en vacío a velocidad síncrona sin excitación. la potencia de entrada suministra las perdidas mecánicas, magnéticas del motor y las mecánicas del generador Igual (B).

FUENTE

A

V W

Vrem Vrem

MOTOR GENERADOR

A. GARDUÑO GARCÍA

3232

MÉTODO DEL MOTOR SEPARADO.4º.-Se excita al generador y se obtiene la curva de saturación,

La potencia de entrada suministra las pérdidas mecánicas, magnéticas del motor y las perdidas mecánicas y magnéticas del generador igual con D.

% vn

130

FUENTE

A

V W

V V

IexcCaracterística de vacío.

ns

MOTOR GENERADOR

A. GARDUÑO GARCÍA

3333

MÉTODO DEL MOTOR SEPARADO.

De (4) Pmagnéticas del generador = D - B

De (2) Pmagnéticas y mecánicas del motor= A.

Pmecánicas del generador = B – A = C

En (3) , [A + Pmecánicas del generador ] = B,

C Pérdidas mecánicas del generador

Pérdidas

VnA. GARDUÑO GARCÍA

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