Informe de laboratorio

“El Alternador”

Integrantes:

Sebastián Peña Ítalo Bustamante Pablo Moraga Francisco erices Mauricio Orellana Fernando silva

INTRODUCCIÓN

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz (F.E.M.).

En la actualidad, la generación de C.C. se realiza mediante pilas y acumuladores o se obtiene de la conversión de C.A. a C.C. mediante los puentes rectificadores. El uso de la dinamo para la producción de energía en forma de C. C. se estuvo utilizando hasta la llegada de los alternadores, que con el tiempo la han dejado totalmente desplazada. Hoy en día únicamente se utilizan las dinamos para aplicaciones específicas, como por ejemplo, para medir las velocidades de rotación de un eje (tacodinamos), ya que la tensión que presentan en los bornes de salida es proporcional a la velocidad de la misma.

Se puede decir que una dinamo es una máquina eléctrica rotativa que produce energía eléctrica en forma de corriente continua aprovechando el fenómeno de inducción electromagnética. Esta máquina consta fundamentalmente de un electroimán encargado de crear un campo magnético fijo conocido por el nombre de inductor, y un cilindro donde se enrollan bobinas de cobre, que se hacen girar a una cierta velocidad cortando el flujo inductor, que se conoce como inducido.

Componentes de un Alternador

Rotor o inductor

Es el encargado de crear el campo magnético inductor el cual provoca en el bobinado inducido la corriente eléctrica que suministra después el alternador

Rotor de jaula de ardilla

Está constituido por barras de cobre o de aluminio y unidas en sus extremos a dos anillos del mismo material.

Rotor bobinado o de anillos rozantes

El rotor está constituido por tres devanados de hilo de cobre conectados en un punto común. Los extremos pueden estar conectados a tres anillos de cobre que giran solidariamente con el eje (anillos rozantes). Haciendo contacto con estos tres anillos se encuentran unas escobillas que permiten conectar a estos devanados unas resistencias que permiten regular la velocidad de giro del motor. Son más caros y necesitan un mayor mantenimiento.

Estator o inducido

El estator es la parte fija del alternador. Además, es la parte en donde están alojadas las bobinas inducidas que generan la corriente eléctrica y  tiene una armazón que está formado por un paquete ensamblado de chapas magnéticas de acero suave laminado en forma de corona circular, troqueladas interiormente para formar en su unión las ranuras donde se alojan las bobinas inducidas

Porta Carbones

Se deslizan libremente en su caja siendo obligadas a apoyarse sobre el colector por medio de un resorte que carga al carbón con una tensión determinada.

Puesta en funcionamiento del alternador

Maquina sincrónica:

1. Suministrarle corriente alterna (C.A.)

2. Regular la Velocidad al valor de 1500 rpm (f = 50 Hz)

3. Inyectarle 220 (v) corriente continua (C.C)

Si en el caso de que éste trabaje con cargas, se debe seguir los mismos paso pero agregando

otros procedimientos,

1. Suministrarle corriente alterna (C.A.)

2. Regular la Velocidad al valor de 1500 rpm (f = 50 Hz)

3. Inyectarle 220 (v) corriente continua (C.C)

4. Aplicar carga Resistiva de 4400 (ohm)

5. Aplicar carga Resistiva de 2200 (ohm)

6. Aplicar carga Resistiva de 1100 (ohm)

7. Cambiar la carga a Inductiva de 4400 (ohm)

8. Cambiar la carga a Capacitiva de 4400 (ohm)

Reacciones del alternador con carga R-L-C

Carga Resistiva

Cuando se conecta una carga resistiva pura se contará con un factor de potencia unitario, encontrando la corriente en fase con el voltaje.

En esta carga la tensión disminuye 15 volt

Carga Inductiva

Cuando se tiene una carga inductiva pura conectada a las terminales de salida del generador se presentara un desfase de 90° entre la corriente y la f.e.m., por lo que repercutirá de tal forma que los valores máximos de las corrientes se verán desplazadas 90° con respecto al máximo de las f.e.m.

En esta carga la tensión disminuye 10 volt

Carga Capacitiva

En una carga capacitiva pura conectada a las terminales del generador, se externa que la corriente alcanzará su valor máximo 90°. Punto en que la f.e.m. es máxima.

En esta carga la tensión aumenta 10 volt

Acoplamiento del alternador a la red

Cuando se desea aumentar la potencia suministrada por un sistema de generación de C.A, se acoplan en paralelo varios alternadores. También es corriente acoplar alternadores a la red eléctrica con el fin de aportar energía eléctrica al sistema general de producción.

Para realizar el acoplamiento con éxito es necesario que se cumplan las siguientes condiciones:

a) la tensión de los alternadores a acoplar debe ser igual

b) la frecuencia de los alternadores también debe ser la misma, tendrán que ser lo más próximas, solo admitido error angular pequeño para asi poder encontrar el punto de sincronismo y cerrar el interruptor que hará que las maquinas mantengan la misma frecuencia.

c) el orden de sucesión de las fases de los alternadores debe ser igual

d) en el momento de la conexión las tensiones de los alternadores deben estar en fases. Es decir, las sinusoides que representan a las tensiones de cada uno de los alternadores deben superponerse exactamente.

Para conseguir que se cumplan estas condiciones se actúa sobre la velocidad y la corriente de excitación de los alternadores mientras se siguen con aparatos de medidas adecuados las diferentes variables del proceso. en la actualidad, los procesos de acoplamiento entre los alternadores o entre los alternadores y la red eléctrica se realizan mediante dispositivos automáticos e informatizados de sincronización.

Los alternadores deben funcionar a una velocidad rigurosamente constante para conseguir mantener la frecuencia a un valor fijo. Cuando se exige una mayor potencia eléctrica al alternador, este reacciona proporcionando una mayor resistencia al movimiento, por lo que la tendencia es perder velocidad. si la velocidad llegara a descender se perdería sincronismo con la red que esta acoplado y habría que desconectar automáticamente el generador de la red. Para evitar esto, se dota al conjunto de alternador y grupo de motor, que le impulsa, de un sistema de regulación automático de velocidad estable.

Dado que el alternador también debe proporcionar una cierta cantidad de potencia reactiva a los receptores que lo requieran, se lo dota de un sistema que controla automáticamente la corriente de excitación del inductor, produciéndose una mayor potencia reactiva al aumentar dicha corriente de excitación.

El acoplamiento de dos alternadores entre sí o bien de un alternador y de una red trifásica de distribución, se podrá realizar siguiendo el siguiente circuito

:

En nuestro caso la conexión del alternador a entrar en paralelo se realiza en triángulo porque la tensión de las lámparas y el voltímetro del sin cronoscopio es de 220 V

  La maniobra de un paralelo debe satisfacer dos condiciones:

  1)  Que no lleve consigo perturbaciones en el funcionamiento de la instalación

2)   Que se haga sin peligro de deterioro en los aparatos y máquinas.

  Para poder lograr esas condiciones se deben cumplir las siguientes premisas:

  a)  El valor eficaz de la fem. Desarrollado  por el nuevo alternador tiene que ser igual a la  tensión de la línea.

b)  La frecuencia de la f.e.m. desarrollada por el nuevo alternador tiene que ser igual a la frecuencia de la tensión en la línea.

c)  La secuencia o sucesión de fases del alternador debe ser la misma que la de la red a la que se va a acoplar.

d)  Que exista correspondencia entre los terminales del alternador a acoplar y los de la red o el alternador al que se acople. Esta condición es consecuencia inmediata de las condiciones b y c.

  Pasos que se deben seguir para cumplir con las premisas  del paralelo

  a) Se pone en marcha el alternador que se va a acoplar a la red, por medio de una maquina impulsora, y se regula su velocidad nominal hasta obtener la velocidad nominal del alternador.

Seguidamente se excita el alternador hasta que el mismo logre la misma tensión que la de la línea.

b) Se regula  mas finamente la velocidad de la maquina impulsora para que el frecuencímetro instalado en el alternador de la misma lectura que el instalado en la red. Como al variar la velocidad del alternador se varía no solo la frecuencia de la f.e.m. inducida sino también su valor eficaz, se debe proceder a realizar un nuevo ajuste en la intensidad de excitación con el objeto de que se siga verificando la primera premisa.

c) Consiste en acoplar el alternador en el momento en que satisfecha ya las dos condiciones anteriores, la tensión en sus bornes está en fase con la de línea, para determinar dicho momento se emplean unos aparatos llamados sincronoscopio, de los cuales  el más sencillo es el sincronoscopio de lámpara, constituido por tres lámparas incandescentes.

Para determinar la secuencia de fase con las lámparas se puede utilizar dos métodos denominados:

Método de lámparas encendidas.

Método de lámparas apagadas.

En el primer caso las lámparas se conectan en distintas fases en el instante en que ambas fases coinciden las lámparas quedan encendidas sin que se produzcan en ellas oscilaciones. En el segundo caso, las lámparas se conectan entre las fases del mismo nombre. Cuando se igualan las fases las lámparas permanecen apagadas. En nuestro caso el sincronoscopio que se utiliza está compuesto por dos lámparas encendidas y un voltímetro de tensión cero.

Para poder cerrar el interruptor que acopla el alternador a la línea trifásica, utilizando un sincronoscopio de lámpara encendida y apagada, se debe cumplir:

Que dos lámparas estén encendidas con el mismo brillo (lámparas encendidas)

Que una lámpara esté apagada (lámpara apagada)

Que el voltímetro indique tensión cero

Que las tres condiciones anteriores se cumplan para un mismo instante de tiempo.

Potencia activa del alternador

Los alternadores de cierta potencia cuentan con excitatriz, que es a su vez un generador de corriente alterna trifásico (Cuyo inductor está montado sobre el estator del alternador y el inducido sobre el rotor), en cuya salida se encuentra un rectificador trifásico, que alimenta el electroimán, con lo cual se evitan los anillos mencionados, que ocasionan pérdidas en los mismos y desgaste de los carbones.

La potencia activa entregada por el alternador está dada por la siguiente expresión:

P = 3 UF I cos ϕ Del diagrama vemos que:

XS I cos ϕ = EF sen δ Luego:

Siendo:

UF: Tensión de fase en bornes de la máquina

EF: Fuerza electromotriz inducida por fase

XS: Reactancia sincrónica por fase

δ : Angulo entre la fuerza electromotriz inducida y la tensión en bornes

o ángulo de potencia de la máquina.

Potencia reactiva del alternador

la entrega de potencia reactiva entre los diversos alternadores acoplados en paralelos esta condicionada a la intensidad de su corriente de excitación, la cual viene determinada por el estatismo de los reguladores de tensión empleados Como controlar la potencia activa y reactiva del alternador?a Potencia Activa se controla mediante el primo-motor o máquina que acoplada al eje del generador le proporciona el par motriz. Primo-motor pueden ser una turbina de vapor, turbina a gas, turbina hidráulica, motor diesel, motor a gasolina, etc. Mediante el servo control del gobernador se regula la admisión de más vapor, gas, caudal, combustible, etc., del primo-motor para brindar mas o menos potencia activa según se requiera. A mayor demanda de potencia, mayor consumo del vapor, gas o combustible del primo-motor.

La potencia Reactiva se controla de manera indirecta mediante la inyección de corriente DC al campo o excitatriz del generador. A mayor corriente mas excitación y mayor potencia reactiva, pero esto tiene un límite, si se sale del rango permitido se disparan las protecciones del generador.

Mejoramiento del factor de Potencia del alternador

Para comprender cuanta potencia reactiva puede absorber el generador sin impacto negativo se describe en la siguiente figura.

Este grafico muestra la curva tipica de la capacidad de un generador que describe la capacidad de una maquina de producir y absorber energia . En esta curva , los kVAR producidos y absorbidos se encuentran en el eje X (positivo hacia la derecha). En el eje Y muestra kW (positivo hacia arriba). kVAR y kW se muestran como cantidades por unidad en base a las especificaciones del alternador.

El rango normal de funcionamiento de un grupo electrógeno se determina entre cero y 100 por ciento de los kW especificados del alternador (positivo) y entre 0,8 y 1,0 de factor de potencia (área verde en la curva). Las líneas negras sobre las curvas muestran el rango de funcionamiento de un alternador específico cuando opera fuera del rango normal. Nótese que a medida que cae el factor de potencia, la máquina se debe corregir para evitar el sobrecalentamiento. En el cuadrante izquierdo, se puede ver que la salida cercana a lo normal (área amarilla) se puede lograr con una cierta carga de factores de potencia en servicio, en este caso, hasta un factor de potencia de 0,97 en servicio. En este punto, la capacidad para absorber kVAR adicional rápidamente cae hasta cerca de cero (área roja), indicando que el AVR se está “apagando” y cualquier nivel de kVAR inversa mayor que el nivel mostrado causará que la máquina pierda control del voltaje.En otras palabras, si la máquina está especificada para operar a 1.000 kVA y un factor de potencia de 0,8 (especificación 600 kVAR), con un nivel de kVAR inversa de 0,2 por unidad (especificado), se excederán las capacidades de la máquina. Por lo tanto, con más de 120 kVAR de potencia reactiva inversa y un factor de potencia en servicio menor de 0,97 (para la mayoría de la gente un nivel sorprendentemente bajo) tenemos un problema. La solución a este problema en esta máquina específica implica evitar el exceso de kVAR inversa mediante un diseño y funcionamiento adecuado del sistema.

Los alternadores sincrónicos tienen capacidad limitada para absorber kVAR de dispositivos de carga, y al sobrepasar ese límite puede producirse el apagado del grupo electrógeno.

El funcionamiento en paralelo necesita del análisis cuidadoso de la secuencia de las cargas para evitar condiciones de VAR inversa que pueden dañar el grupo electrógeno.

Es conveniente considerar la modificación de la secuencia de operación del sistema o la limitación del funcionamiento de los filtros hasta que las cargas adecuadas estén en su

lugar para evitar las condiciones de kVAR inversa sobre el grupo electrógeno.

Se debe especificar la magnitud de kVAR inversa que puede absorber el grupo electrógeno, no solamente el factor de potencia

Maquina sincrónica como motor

Una maquina sincrónica es una maquina eléctrica rotativa de corriente alterna que convierte energía eléctrica en energía mecánica, siendo así se utiliza como motor sincrónico, o bien si fuese lo contrario transformara energía mecánica en energía eléctrica, se utilizaría como generador sincrónico.

Para el caso del motor sincrónico estos son motores de corriente alterna y están compuestos básicamente de un rotor y un estator, típicamente un capacitor a una bobina del motor siendo necesaria para la rotación de la dirección apropiada. Su velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la cual esta conectada y por el numero de pares de polos del motor.

La expresión matemática que relaciona la velocidad de la maquina con los parámetros mencionados esta dada por:

n : Velocidad de la maquina (rpm)

f : Frecuencia de la red (Hz)p.p.: Pares de polos

Por ejemplo, si se tiene una maquina de dos pares de polos a una frecuencia de 50Hz, esta operara a 1500rpm

Funcionan muy similar a un alternador. Dentro de la familia de los motores sincrónicos debemos distinguir:

o.-Los motores sincrónicos

o.-Los motores asincrónicos sincronizados

o.-Los motores de imán permanente

Los motores sincrónicos son llamados así, porque la velocidad del rotor y la velocidad del campo magnético del estator son iguales. Los motores sincrónicos se usan normalmente en máquinas grandes que tienen una carga variable y necesitan una velocidad constante.

Funcionamiento del motor sincrónico

El motor de corriente alterna síncrono, es un generador (alternador) utilizado al revés. En lugar de generar corriente a partir de movimiento, puede recibir corriente para generar movimiento, es decir es una máquina reversible. Tiene unos problemas en el momento de arrancar y por ello apenas se utilizan.

Como es sincrónico con la frecuencia de la corriente alterna (es decir su velocidad de rotación depende exclusivamente de la frecuencia de la corriente que recibe), en el momento de conectarlo, la inercia le impide alcanzar la velocidad de sincronismo inmediatamente, y al contrario que los motores asincrónicos, no puede reaccionar, a menos de que sea muy pequeño.

Además, los alternadores van siempre asociados (en el mismo eje), con un dinamo que les proporciona la corriente continua necesaria para excitar los electroimanes del inductor, y ésta no genera si no gira.Así pues, los motores sincrónicos grandes, deben ser arrastrados por otro motor hasta llegar a la velocidad de sincronismo, y entonces conectarlos a la corriente. A partir de este momento, siguen por si solos.

Los motores sincrónicos muy pequeños, tiene una inercia muy baja, y el inductor está formado por imanes. Se les utiliza para accionar relojes y programadores, como por ejemplo en las máquinas lavadoras electromecánicas (ahora más antiguas o sencillas).También se utilizan como compensadores del factor de potencia, y su función se asemeja a la de los condensadores utilizados para avanzar la fase, cuando cargas inductivas la retrasan.

Modernamente existen arrancadores electrónicos, que lo que proporcionan al motor sincrónico, es una alimentación cuya frecuencia parte de cero, y va subiendo lentamente, de forma que el rotor pueda vencer la inercia momentánea, y además proporcionan corriente continua para el inductor.

Control del factor de potencia.

Una característica sobresaliente de la máquina sincrónica conectada a un sistema eléctrico es que el factor de operación puede ser controlado por la corriente de campo. Esto es, la Corriente de campo puede ser ajustada para que la corriente de armadura esté en adelanto o Atraso respecto del voltaje terminal. En la figura 16 se muestra el circuito equivalente y el Diagrama fasorial de la MS para operación motor. Asumiendo operación a potencia Constante conectado a una red infinita con voltaje terminal Vt . Despreciando la resistencia la potencia activa trifásica transferida es P = 3Vt Ia cosϕ

La Máquina Sincrónica en Régimen Permanente

Las máquinas de corriente continua y de inducción tienen un amplio rango de aplicaciones industriales tales como tracción, bombeo, control y otros. Sin embargo, la operación del sistema eléctrico de potencia requiere la conversión de grandes cantidades de energía primaria - petróleo, gas natural, agua, carbón, uranio -, en energía y potencia eléctrica. La energía eléctrica puede ser transportada y convertida en otras formas de energía en forma limpia y económica. La máquina sincrónica es hoy por hoy, la más ampliamente utilizada para convertir grandes cantidades de energía eléctrica y mecánica. La máquina sincrónica es un convertidor electromecánico de energía con una pieza giratoria denominada rotor o campo, cuya bobina se excita mediante la inyección de una corriente continua, y una pieza fija denominada estator o armadura

 por cuyas bobinas circula corriente alterna. Las corrientes alternas que circulan por los enrollados del estator producen un campo magnético rotatorio que gira en el entrehierro de la máquina con la frecuencia angular de las corrientes de armadura. El rotor debe girar a la misma velocidad del campo magnético rotatorio producido en el estator para que el torque eléctrico medio pueda ser diferente de cero. Si las velocidades angulares del campo magnético rotatorio y del rotor de la máquina sincrónica son diferentes, el torque eléctrico medio es nulo. Por esta razón a esta máquina se la denomina sincrónica; el rotor gira mecánicamente a la misma frecuencia del campo magnético rotatorio del estator durante la operación en régimen permanente. La condición necesaria, pero no suficiente, para que el torque medio dela máquina sea diferente de cero es: w r = w e

Aun cuando un gran porcentaje de máquinas sincrónicas son utilizadas como generadores en las plantas de producción de energía eléctrica, debido fundamentalmente al alto rendimiento que es posible alcanzar con estos convertidores y a la posibilidad de controlar la tensión, en numerosas ocasiones se emplea industrialmente como elemento motriz. Como otros convertidores electromecánicos, la máquina sincrónica es completamente reversible y se incrementa día a día el número de aplicaciones donde puede ser utilizada con grandes ventajas, especialmente cuando se controla mediante fuentes electrónicas de frecuencia y tensión variable.

 

El principal inconveniente para su uso como motor es que no desarrolla torque de arranque, pero si se incluye en el rotor de la máquina un devanado auxiliar de jaula de ardilla, es posible obtener torque de aceleración como motor de inducción hasta una velocidad cercana a la de sincronismo, y excitar en el momento apropiado la bobina del campo, con la finalidad de sincronizar la máquina a la red mediante los torques transitorios adicionales que se obtienen durante este proceso. Si la fuente de alimentación puede reducir la frecuencia angular de las tensiones o corrientes de armadura a valores muy bajos, la máquina es capaz de sincronizarse a esa red y posteriormente ser acelerada a la par que se incrementa paulatinamente la frecuencia de la fuente. Como la construcción de fuentes de gran potencia controladas en frecuencia es hoy día factible mediante puentes inversores con interruptores estáticos, es posible que en el futuro esta máquina incremente notablemente su importancia como accionamiento industrial, e incluso desplace a las máquinas de corriente continua. Durante la operación de la máquina sincrónica en régimen permanente, la velocidad mecánica del rotor es igual a la velocidad angular del campo magnético rotatorio producido por el estator. En estas condiciones, sobre los conductores o bobinas del campo no se induce fuerza electromotriz. Para producir fuerza magneto motriz en el rotor es necesario inyectar corriente en esta bobina mediante una fuente externa. De esta forma se obtienen dos campo magnéticos rotatorios que giran a la misma velocidad, uno producido por el estator y otro por el rotor. Estos campos interactúan produciendo torque eléctrico medio y se realiza el proceso de conversión electromecánica de energía. La bobina del rotor o campo de la máquina sincrónica se alimenta mediante la inyección de corriente continua, como se mencionó anteriormente, con la finalidad de producir un campo magnético de magnitud constante, semejante al de un imán permanente, pero de una intensidad mucho mayor. Debido a que el rotor de la máquina gira en régimen permanente a la velocidad sincrónica, el campo magnético constante producido en este sistema se comporta, desde el punto de vista del estator, como un campo magnético rotatorio

Regulación de la carga, curva "V"

Vamos a ver cómo tiene que actuar para que el alternador puede entregar la potencia activa y la potencia reactiva requerida por la carga.

En cuanto a la potencia activa, que es necesaria para provocar un avance d de la fem E 0 con respecto a la tensión de salida V Y . Para ello se debe impartir al inductor polar rueda un desplazamiento hacia adelante igual a ( d / p ) en relación con la organización que tiene en marcha en vacío. Esto se logra mediante el aumento del par de accionamiento por medio de un aumento de líquido a la turbina, la aceleración temporal resultante dura hasta el momento en que el par de frenado generada en el alternador restaura el equilibrio necesario con el aumento de par de accionamiento y imprime con lo que mantiene el funcionamiento síncrono.

En cuanto a la potencia reactiva , tienes que o bien aumentar la emoción (inductiva de potencia reactiva) o disminuir (capacitiva de potencia reactiva):

Una representación eficaz de la carga de salida en función de la excitación es proporcionada por la llamada curva de "V" o curvas Mordey :

I = f (E 0 ) o I = f (Ie), V Y = const. , N = const. , P = const.

Estas curvas se pueden obtener a partir de una construcción gráfica que se basa en el diagrama vectorial de ser simplificado. Se traza de acuerdo con la escala de 1 [mm] = v [V] el segmento vertical O'_O que representa la V Y . Así, a la izquierda, se traza la línea r lejos de V Y cantidad de B * _C * [mm], que se encuentra en la escala:

la fuente de P para el cual desea que la curva de "V" . Tomado de un punto genérico B T en la recta r , se deduce que B T _O está en la escala de las tensiones de caer en la reactancia sincrónica y, de acuerdo con la escala:

la corriente de salida, O'_B T está en la escala de la tensión de vacío fem E 0 . Y 'entonces fácil identificar el punto B T elige de lo que vale la pena el desplazamiento de fase de salida j T y el ángulo de carga d T partido. Por lo general, usted dibuja las estructuras de la tensión de salida y el control de la frecuencia y de poderes iguales a Pn , Pn / 2 , 0 [W]:

Particularmente significativos son los puntos B y W que representa el punto de corriente y la unidad fdp salida mínima , B LS que es el punto límite de estabilidad para que el ángulo de carga es   de 90 grados   y tiene la fem mínima vacía  . Los puntos por debajo de B LS dan lugar a un funcionamiento inestable. Los puntos anteriores B W corresponden a un suministro de corriente en diferido en la tensión (por tanto, con la entrega de la potencia reactiva inductiva ) y el régimen de sobreexcitado , los puntos por debajo de B W corresponden a un suministro de corriente antes de la tensión (por lo tanto, para suministrar energía reactiva capacitiva ) y régimen bajo-excitado . Se observa que, para la misma potencia activa entregada, un aumento de la excitación (y por lo tanto el vacío fem) conduce a una

reducción del ángulo de carga y por lo tanto, a un aumento en el margen de estabilidad del alternador.

Acercando los pares de valores ( E 0 , I ) de un diagrama cartesiano se obtiene la curva de "V" a continuación:

Si dibuja las curvas de "V" como I = f (Ie) , debido a la no linealidad de la característica de magnetización, la característica de potencia de salida no venga a ser compuesto de dos roto, pero también será curvilínea.

Cómo mejorar el Factor de Potencia

Mejorar el factor de potencia resulta práctico y económico, por medio de la instalación de condensadores eléctricos estáticos, o utilizando motores sincrónicos disponibles en la industria (algo menos económico si no se dispone de ellos).

A continuación se tratará de explicar de una manera sencilla y sin complicadas ecuaciones ni términos, el principio de cómo se mejora el factor de potencia:

El consumo de KW y KVAR (KVA) en una industria se mantienen inalterables antes y después de la compensación reactiva (instalación de los condensadores), la diferencia estriba en que al principio los KVAR que esa planta estaba requiriendo, debían ser producidos, transportados y

entregados por la empresa de distribución de energía eléctrica, lo cual como se ha mencionado anteriormente, le produce consecuencias negativas .

Pero esta potencia reactiva puede ser generada y entregada de forma económica, por cada una de las industrias que lo requieran, a través de los bancos de capacitores y/o motores sincrónicos, evitando a la empresa de distribución de energía eléctrica, el generarla transportarla y distribuirla por sus redes.

Veamos un ejemplo:

Un capacitor instalado en el mismo circuito de un motor de inducción tiene como efecto un intercambio de corriente reactiva entre ellos. La corriente de adelanto almacenada por el capacitor entonces alimenta la corriente de retraso requerida por el motor de inducción.

La figura 4 muestra un motor de inducción sin corrección de factor de potencia. El motor consume sólo 80 amp. para su carga de trabajo. Pero la corriente de magnetización que requiere el motor es de 60 amp, por lo tanto el circuito de alimentación debe conducir: 100amp. RAIZ(802 + 602) = 100 amp .

Por la línea de alimentación fluye la corriente de trabajo junto con la corriente no útil o corriente de magnetización. Después de instalar un capacitor en el motor para satisfacer las necesidades de magnetización del mismo, como se muestra en la figura 5, el circuito de alimentación sólo tiene que conducir y suministrar 80 amp. Para que e1 motor efectúe el mismo trabajo. Ya que el capacitor se encarga de entregar los 60 amp. Restantes. El circuito de alimentación conduce ahora únicamente corriente de trabajo.

Esto permite conectar equipo eléctrico adicional en el mismo circuito y reduce los costos por consumo de energía como consecuencia de mantener un bajo factor de potencia.

CONCLUSIÓN

De el presente trabajo podemos concluir que cumple con la finalidad de proporcionar, una base teórica; para iniciar el estudio de los alternadores, que son parte fundamental en la generación de electricidad.

Los alternadores utilizados en las centrales eléctricas son del tipo trifásico. Constituidos deuna parte fija (donde se induce una fuerza electromotriz) y de una parte interna móvil(donde se alojan los polos magnéticos). La parte móvil (rotor) puede ser de polos salientes,utilizados en centrales hidroeléctricas, ó lisos, empleados en centrales termoeléctricas.

Los polos magnéticos interconectan circuitos eléctricos y magnéticos para producir un flujomagnético. La interacción entre la corriente eléctrica y el campo magnético es la base de laconversión de la energía electromagnética.

Los alternadores no operan en forma aislada para alimentar una carga, por lo tanto, en lascentrales eléctricas se tiene más de una unidad generadora conectadas en paralelo. Para acoplar una unidad generadora con otra ó al resto del sistema de transmisión de energía eléctrica, se deben cumplir ciertas condiciones: debe existir igualdad de voltaje, frecuencia y haber una coincidencia de fases