MODELADO DEL GENERADOR SÍNCRONO Y CURVA DE CAPABILIDAD - CIRCUITO EQUIVALENTE. - CURVA DE CAPABILIDAD. Gómez Palacio, Durango. 23 de Julio de 2009 Instructor: Raúl García Kasusky

CIRCUITO EQUIVALENTE Introducción El generador síncrono es uno de los elementos mas importantes de un sistema de potencia, ya que éste se encarga de generar la energía eléctrica que será transmitida a grandes distancias para ser posteriormente utilizada por los usuarios. El modelado del generador depende del tipo de análisis que se pretenda realizar, el enfoque dado en esta presentación será el correspondiente a un modelo simplificado para el análisis de estado estable.

MÁQUINA SÍNCRONA TRIFÁSICA Eje de campo (CD) Eje de la fase A c’ b Rotor Entrehierro Estator a a’ Eje de la fase C Eje de la fase B c b’ Maquina síncrona de dos polos

Generador síncrono (Tipos de rotor) GENERADOR DE POLOS LISOS (ROTOR CILÍNDRICO) 4 polos N S GENERADOR DE POLOS SALIENTES 4 polos N S

Generador síncrono de polos lisos (Rotor Cilíndrico) Circuito equivalente Ecuación de voltaje del circuito: Voltaje interno. Donde: Resistencia de armadura. Reactancia síncrona. Voltaje en terminales. Corriente Diagrama fasorial La referencia es el voltaje de terminales: La magnitud del voltaje interno es proporcional a la corriente de campo: La impedancia de la maquina:

Generador síncrono de polos lisos (Rotor cilíndrico) Potencia de generación: Donde: Entonces: Si se desprecia: Donde:

Generador síncrono de polos salientes Eje d Eje q Diagrama fasorial Potencia de generación:

CURVA DE CAPABILIDAD La curva de capabilidad de un generador se deriva de manera simplificada sin tomar en cuenta el efecto de saturación y despreciando la resistencia y capacitancia en los devanados. Cuando la máquina síncrona opera en sus valores nominales, es decir; valores a los cuales los devanados y el núcleo alcanzan la temperatura de régimen de diseño, se obtienen las fronteras de la región de operación dentro de la cual la máquina no sufre daño ni envejecimiento prematuro.

Curva de capabilidad del generador de polos lisos Límite de corriente de campo Recordando: Entonces: Rotor: Límite de corriente en el estator Estator: Límite máximo de la fuente de energía mecánica Límite mínimo de la fuente de energía mecánica Límite de calentamiento de cabezales o de subexcitación Límite práctico de estabilidad

Curva de capabilidad del generador de polos salientes Estator: Ángulo : Rotor: Voltaje interno: Ángulo máximo : Recordando: A B C

Curva de capabilidad del generador de polos salientes Límite de corriente en el estator Límite de corriente de campo Límite practico de estabilidad (margen de 10%) Límite práctico de estabilidad permanente 10% Circulo de reluctancia Límite teórico de estabilidad permanente

Generador sobreexcitado: Condensador Síncrono Suponiendo: Generador sobreexcitado: Lugares geométricos de potencia constante para : E, I Generador con excitación normal: Generador subexcitado:

Practica: Un generador trifásico de 60Hz, 635 MVA, factor de potencia de 0.95, 24 kV, 3600 rpm, tiene la carta de operación que se muestra posteriormente. El generador esta entregando a una barra infinita 458.47 MW y 114.62 MVAR a 22.8 kV. Calcule el voltaje de excitación E, además de localizar el punto de operación real en la curva de capabilidad ya mencionada. La reactancia síncrona es 1.7241 pu sobre la base de la maquina y la resistencia es insignificante. Utilizando el programa interactivo (CurvasPLPS) desarrollado en Matlab, llene la primera sección de la tabla que se muestra a continuación para el generador del problema anterior. Además llene la segunda sección para el mismo generador con un rotor de polos salientes, considerando que las reactancias de eje directo y de cuadratura son: xd = 1 pu y xq = 0.6 pu, los parámetros restantes son similares.

CURSO: CONTROL DE SEP’s III NOMBRE: ____________________________