OBJETIVOS: Aprender a identificar los parámetros para realizar el modelamiento de los generadores síncronos. Definir la eficiencia y regulación en los generadores síncronos. MARCO TEÓRICO: Modelo del generador síncrono: En términos prácticos el modelamiento matemático de la maquina síncrona puede separarse en dinámica eléctrica y en mecánica; donde las variables a controlar son las siguientes: 𝑉𝑛 : 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑃: 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑙𝑜𝑠 𝑅𝑠 : 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑜𝑟 𝛾: 𝑒𝑛𝑙𝑎𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑖𝑚𝑎𝑛𝑒𝑠 𝐿𝑞 : 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑞 𝐿𝑑 : 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑑 𝐽: 𝑛𝑖𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 𝐹: 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 Modelo eléctrico: Con el fin de hacer el modelamiento mas simple se uso un marco común de referencia que rota conjuntamente con el rotor y que deriva en que las tensiones y corrientes del estator son transformados en dos conjuntos de variables ortogonales. Una de ellas alineadas con el flujo magnético de devanado de campo llamado eje directo y la otra alineada con un eje de 90° eléctrico atrasado con respecto al primero, llamado eje de estructura. Devanado del generador síncrono y sus ejes. El diagrama cumple con las convenciones de la IEEE recomendadas. Para el modelamiento matemático se asume lo siguiente: El devanado trifásico del estator es simétrico. Las capacitancias de todos los devanados pueden ser despreciadas. Todos los devanados distribuidos pueden ser representados de forma concentrada. El cambio en la inductancia de los devanados del estator debido a la posición del rotor es sinusoidal y no contiene armónicos. Las pérdidas por histéresis son despreciables, pero las asociadas a las corrientes de eddy pueden ser incluidas en el modelo de los devanados amortiguadores. En los estados transitorio y subtransitorio la velocidad del rotor es aproximadamente la velocidad sincrónica (ω≈𝜔𝑛). Todos los circuitos magnéticos son lineales y no presentan saturación, además su inductancia no varía con la corriente. La siguiente figura muestra el arreglo de los devanados de acuerdo con su acoplamiento magnético en el marco de referencia dq0: Representación del generador sincrónico en tres juegos de devanados ficticios Modelo mecánico: Para completar el conjunto de ecuaciones necesarias para representar el comportamiento del generador, se requiere de un modelo apropiado de su dinámica mecánica. 𝐽𝜃𝑚 = 𝑇𝑎 = 𝑇𝑚 − 𝑇𝑒 Donde; 𝜃𝑚 representa el ángulo mecánico del rotor del generador Generador síncrono Regulación de tensión: La regulación de tensión de un generador síncrono se define como la razón de cambio en el voltaje en las terminales desde los voltajes sin carga hasta plena carga. La regulación porcentual es: 𝑅𝑔 = 𝐸𝑎 − 𝑉𝑎 ∗ 100% 𝑉𝑎 Donde: a) Circuito equivalente por fase en un generador síncrono con reacción de la armadura. b) En atraso c) Unitario d) En adelanto. Eficiencia del generador síncrono. Este defina la calidad de la máquina. 𝐸𝐹 = 𝐸𝐹 = 𝑃𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 ∗ 100% 𝑃𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑃𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 ∗ 100% 𝑃𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 + 𝑊𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎𝑠 + 𝑊𝑚𝑎𝑔𝑛𝑒𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠 + 𝑊𝑖𝑛𝑑 W: perdidas Las perdidas magnéticas y mecánicas se determinan con el método del motor separado. BIBLIOGRAFÍA KOSOW, Irving L. Control de Máquinas Eléctricas: España: Reverte S.A, 2006. 429p. (ISBN 978-84-3046-1). VARGAS-MACHUCA SALDARRIAGA, Federico 1990 Máquinas Eléctricas Rotativas Lima: Megaprint Edicioneselectronic, M. (s.f.).
