UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGOFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA

Maquinas Sncronas

PROFESOR:Ing. Iparraguirre Vsquez, Luis Enrique

INTEGRANTES: Hernndez Surez,Jorge Armando. Rodrguez dvila,Erick Jess. Muoz Prez,Renato Joseph. Cano Orencio,Yuriko. Cordoba Cruzado,Jonathan hans.

CURSO: Mquinas Elctricas

CICLO: V

TRUJILLO- PERU2013

Maquinas Sncronas

Aspectos constructivos de la mquina sncrona

En trminos prcticos es la fuente de C.A. usado como tal casi en exclusiva, actuando como generador; se le conoce habitualmente como el alternador.

Es un mquina de gran versatilidad, puede usarse tanto como motor, como generador y como condensador con el fin de mejorar el factor de potencia de un sistema elctrico. Desde el punto de vista del uso como generador, puede trabajar en forma aislada, con lo que se tiene frecuencia variable, o bien sincronizada con un S.E.P. (Red Infinita), en que su frecuencia queda fijada por el sistema.

Desde el punto de vista de su construccin, tiene devanados tanto en el estator como el rotor. En la generalidad de las mquinas, y siempre en las de gran tamao, la armadura est ubicada en el estator y en ella se tiene C.A. El campo que tiene C.C. para la excitacin, consecuentemente con lo anterior, va ubicado en el rotor.En consideracin a la velocidad de las mquinas, se construyen con rotor cilndrico las de alta velocidad y con polos salientes las de baja velocidad usualmente impulsadas por turbinas de vapor o gas, las primeras y por turbinas hidrulicas las segundas.

La figura Muestra una mquina sncrona (M.S.) trifsica de un par de polos salientes, con los devanados de campo y armadura. Mquina sncrona de polos salientes Como por el devanado de armadura circulan corrientes 3 balanceadas sinusoidales, aparece un C.M.R. que viaja a velocidad sincrnica, es decir,

Para que exista torque en rgimen permanente (estado estacionario), el C.M. producido por las corrientes en el rotor debe girar a la velocidad sincrnica , debiendo existir, adems, un cierto ngulo de desfase entre la f.m.m. de la armadura (Fa) y la f.m.m. del campo (Ff). Recordemos que segn:

Esta expresin la podemos rescribir, de acuerdo a esta nomenclatura, como:

Grficamente se tiene el siguiente diagrama fasorial: Fuerza magnetomotriz de armadura (Fa) y de campo (Ff) Donde:

Ondas de fuerza magnetomotriz en el entrehierro En un generador sncrono trifsico, la armadura tiene tres bobinas del mismo tipo que en el caso de una mquina de induccin, por lo tanto se tiene un campo magntico rotatorio de la misma forma que el analizado en esa oportunidad. De las consideraciones hechas de C.M.R. en la mquina de induccin, Fa es tambin sinusoidal. La f.m.m. resultante en el entrehierro es, entonces, la suma punto a punto de las f.m.m. parciales Fa y Ff. A modo de resumen podemos concluir que:

- La f.e.m.i. en la fase a es proporcional a la excitacin del campo - La f.m.m de armadura , creado por , llamada tambin f.m.m. de reaccin de armadura gira a la velocidad sncrona .

- La figura anterior alternativamente se puede graficar en funcin de la densidad de flujo B.

Analicemos ahora el caso en que Ia, atrasa a en un cierto ngulo . Bajo estas consideraciones el valor mximo de estara anticipando al eje de la fase a en este ngulo , con lo que al realizar la suma punto a punto se est en la situacin que muestra la figura.

Diagrama fasorial de la mquina sncrona operando como generador, factor de potencia en atraso

Obs: El C.M. resultante en la mquina es la suma de igual a

-El flujo es proporcional a la f.m.m. si no existe saturacin y si se tiene entrehierro uniforme. Bajo estas consideraciones la onda de densidad de flujo de reaccin de armadura es proporcional a la onda de f.m.m. de armadura

-Como , etc. son sinusoidales pueden representarse por fasores y se pueden sumar.

La figura siguiente muestra el diagrama fasorial de la mquina sncrona operando como motor, para en la primera figura y en atraso con respecto a la tensin de excitacin en la otra figura. Diagrama fasorial de la M.S. operando como motor, para fp = 1 y fp inductivo

Estos diagramas fasoriales muestran que la posicin espacial de la f.m.m. , con respecto al campo a polar, dependen del desfase entre es decir, para la produccin de torque, se ajusta as misma a las condiciones de operacin.

Por otra parte es posible observar en operacin como motor que el torque electromagntico acta sobre el rotor en direccin tal, que tiende a alinear los polos del campo con

En un generador, el flujo adelanta a y el torque electromagntico acta en oposicin a la rotacin.

Desde otro punto de vista, la operacin como motor o generador, puede ser explicada como:

- Generador: adelante a debido al torque de la mquina motriz aplicado al eje. - Motor: atrasa a debido al torque de carga que debe impulsar el eje de la mquina. Af

Observacin.- Cuando y son cte., la mquina se ajusta as misma a los diferentes requerimientos de torque, varindose en forma interna el ngulo de torque

La figura Sgte muestra las posibilidades de operacin de la mquina como una funcin del ngulo de torque.

Caracterstica torque ngulo de una mquina sncrona de rotor cilndrico La mquina sale de sincronismo cuando el ngulo de torque sobrepasa los 90. En estas condiciones, se produce un brusco desplazamiento del rotor, hasta que quedan enfrentados polos de igual nombre. Estos se repelen y se producen fuertes oscilaciones de la mquina.

Ejemplo: Consideremos una M.S. trifsica con resistencia y reactancia de armadura despreciables, sin prdidas, conectada a una barra infinita. Se mantiene en un valor tal que si la mquina est en vaco. Mediante diagramas fasoriales, describir cmo la M. S. se adapta a los distintos requerimientos de torque, en operacin como motor y como generador.

Mquina sncrona conectada a una barra infinita Solucin: El flujo resultante en el entrehierro genera una Tensin en cada fase de la mquina, que es usualmente llamada tensin de entrehierro.Como,

En vaco, el torque y el ngulo de torque son nulos, como

El diagrama fasor, se muestra en la figura.

Diagrama fasor de f.m.m y f.e.m.i.

En operacin como motor, al aplicarle carga al eje, la M.S. trata de disminuir su velocidad, es decir el ngulo de torque crece, por lo que la mquina desarrolla un mayor torque, transcurrido un periodo transitorio, la mquina en estado estacionario, queda con un ngulo de torque resultante rf. De ello resulta que no est en fase con el resultante debido a que ahora existe ya que debe tener un valor tal que la mquina pueda desarrollar la a potencia necesaria para servir la carga mecnica en el eje.

La figura muestra el diagrama fasor correspondiente.

Diagrama fasor como motor

Ntese que bajo cualquier condicin debe permanecer cte. ya que depende de la tensin aplicada que es cte., tambin lo ser entonces . El ngulo es el ngulo de factor de potencia de la corriente de armadura en relacin con la tensin de entrehierro.

Del diagrama se puede ver que:

Pero es proporcional al componente de la potencia activa de entrada, ems d la expresin es proporcional al torque. Es decir, la potencia activa de entrada es proporcional al torque mecanico de la salida de la maquina.

Bibliografia