capitulo 7 - generador con carga.ppt
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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).
s.respectiva corrientes lasinducen que flujos los a
opuesto es vector el que indica negativo signo El
)( ,)( , 0
:son armadura de corriente lapor producidos
armadura dereacción de flujos los Así
.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).
s.respectiva corrientes lasinducen que flujos los a
opuesto es vector el que indica negativo signo El
)( ,)( , 0
:son armadura de corriente lapor producidos
armadura dereacción de flujos los Así
.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
GENERADORES EN PARALELO INDEPENDIENTES DEL SISTEMA DE
POTENCIA.
E
E02
E01
Eref
% carga (Q)100
S2
S1
Característica Voltaje - % de carga Q
S1, S2 = pendientes
600
A. GARDUÑO GARCÍA
1616
GENERADORES EN PARALELO INDEPENDIENTES DEL SISTEMA DE
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.
GENERADOR CONECTADO A BUS INFINITO.
A. GARDUÑO GARCÍA
1919
GENERADOR CONECTADO A BUS INFINITO.
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
GENERADOR CONECTADO A BUS INFINITO.
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
GENERADOR CONECTADO A BUS INFINITO.
.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