Operación del Generador

Operación en vacío

Asumimos que la resistencia de los devanados del estator es despreciable.

Diagrama Fasorial:

-No existe intercambio de potencia con la red.-El generador entra de esta manera en el sistema cuando se conecta respetando las 4 condiciones mencionadas en la presentacion anterior.

Operación con Carga

Asumimos que la resistencia de los devanados del estator es despreciable.

El generador entrega potencia en la red.Al ángulo δ se le denomina ángulo de carga.

Diagrama Fasorial en Diversas Condiciones de Operación

Asumimos que la resistencia de los devanados del estator es despreciable.

Factor de Potencia en atraso

Factor de Potencia en adelanto.

Factor de Potencia unitario

“E”, FEM interna, “V” Voltaje en los terminales de la maquina, “I” Corriente de armadura.

Potencia Compleja suministrada por fase

De la Ecuación: La tensión de sistema V es usualmente conocida, así que tenemos , luego podemos escribir:

Potencia trifásica suministrada

• Tenemos:

Operación en estado estacionario

• Cuando la carga eléctrica incrementa, necesitamos incrementar la potencia mecánica en la entrada.

• La velocidad del rotor (w) debe mantenerse constante porque esta, determina la frecuencia.

• Debido a ello solo podemos incrementar el torque mecánico para alimentar carga eléctrica adicional, mientras mantenemos la misma velocidad.

Potencia activa suministrada

• De:

• |V| y X son valores constantes.• |E| depende de la magnitud del campo magnético del

rotor.• Cuando el campo magnético se mantiene constante y

la potencia mecánica es incrementada, la potencia eléctrica en la salida tiene que aumentar.

• Como |V|, |E| y X son constantes, el ángulo de carga debe de aumentar.

El ángulo de carga

• De:

• Consideramos los siguientes tres casos:

Máxima potencia de transferencia• En teoría, el ángulo de carga δ ≤ 90°.• Este limite se denomina “Limite por estabilidad en estado

estacionario”.• Por encima de los 90°, el generador perderá el sincronismo.• La máxima potencia que se puede transferir se da cuando δ=90°.

Es esta región, cuando la potencia mecánica a la entrada aumenta, la potencia eléctrica también aumenta.

En esta región, cuando la potencia mecánica aumenta, el ángulo de carga aumenta, pero la potencia eléctrica que se entrega disminuye, lo cual ocasiona un desbalance del equilibrio y la posterior perdida del sincronismo.

Potencia Reactiva suministrada

• De:• El control de la potencia reactiva se da

ajustando |E|. (Aunque el ángulo de carga también afecta la salida de potencia reactiva, la magnitud del voltaje interno predomina)

• Consideramos estos tres casos:

Intercambio de Potencia Reactiva

• Podemos variar la magnitud del voltaje de excitación para absorber o entregar potencia reactiva.

Factor de Potencia en atraso

Factor de Potencia en adelanto.

Factor de Potencia unitario

Entrega Potencia Reactiva Sobreexcitado

Consume Potencia Reactiva SubexcitadoNo entrega ni consume

potencia Reactiva.

Ejemplo 1

• Un generador de 50MVA, 30kV, 60Hz, trifasico, tiene una reactancia de 9Ω por fase, la resistencia se considera despreciable. El generador esta entregando potencia al sistema con un fdp de 0.8 en atraso a su tension nominal.– (a) Determinar el voltaje de excitación por fase E y el ángulo de

carga δ.– (b) Con la excitación constante y los valores encontrados en (a),

el torque es reducido hasta que el generador entregue 25MW. Determinar la corriente de armadura y el nuevo factor de potencia.

– (c) ¿Cual es la máxima potencia que el generador puede transferir con dicha excitación?

Ejemplo 1: Voltaje de Excitación