Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

4.8 Generador síncrono que opera solo 165
Una forma conveniente de comparar el comportamiento del voltaje de dos generadores es su
regulación de voltaje. La regulación de voltaje (VR) de un generador se define por medio de la
ecuación
VR V sc V pc
V pc
100% (4-67)
donde V sc es el voltaje sin carga del generador y V pc es el voltaje a plena carga del generador. Un
generador síncrono que opera con un factor de potencia en retraso tiene una regulación de voltaje
positiva bastante grande, un generador síncrono que opera con un factor de potencia unitario tiene
una regulación de voltaje positiva pequeña y un generador síncrono que opera con un factor de potencia
en adelanto a menudo tiene una regulación de voltaje negativa.
Por lo general, se desea mantener constante el voltaje suministrado a una carga, incluso cuando
la carga misma varía. ¿Cómo se pueden corregir las variaciones de voltaje en las terminales? El
método más obvio es variar la magnitud de E A para compensar los cambios en la carga. Recuérdese
que E A 5 Kfv. Debido a que en un sistema normal la frecuencia no debe variar, se debe controlar
E A por medio de la variación del flujo en la máquina.
Por ejemplo, supóngase que se añade una carga en retraso al generador. En este caso, el voltaje
en las terminales disminuirá, como se demostró previamente. Para regresar el voltaje a su nivel anterior
se debe disminuir el resistor de campo R F . Si se disminuye R F , la corriente de campo aumentará.
Un incremento de I F causa un aumento del flujo, que a su vez incrementa E A y un aumento de E A
causa un incremento del voltaje de fase y del voltaje en las terminales. Esta idea se puede resumir
de la siguiente manera:
1. Un decremento en la resistencia de campo del generador incrementa su corriente de campo.
2. Un incremento en la corriente de campo causa un aumento del flujo en la máquina.
3. Un incremento en el flujo causa un aumento del voltaje interno generado E A 5 Kfv.
4. Un incremento en E A causa un incremento en V f y en el voltaje en las terminales en el generador.
Se puede invertir el proceso para disminuir el voltaje en las terminales. Es posible regular el
voltaje en las terminales de un generador a través de una serie de cambios en la carga simplemente
ajustando la corriente de campo.
Problemas de ejemplo
Los siguientes tres problemas ejemplifican cálculos sencillos que incluyen voltajes, corrientes y
flujos de potencia en los generadores síncronos. El primer problema es un ejemplo que incluye la
resistencia del inducido en sus cálculos, mientras que los siguientes dos desprecian R A . Parte del
primer ejemplo plantea la pregunta: ¿cómo se debe ajustar la corriente de campo de un generador
para mantener constante V T conforme cambia la carga? Por otro lado, parte del segundo ejemplo
plantea la pregunta: si la carga cambia y el campo permanece constante, ¿qué le pasa al voltaje
en las terminales? Se debe comparar el comportamiento calculado de los generadores en estos dos
problemas para saber si están de acuerdo con los argumentos cualitativos de esta sección. El tercer
ejemplo ilustra la utilización del programa MATLAB para encontrar las características de las terminales
de un generador síncrono.
EJEMPLO 4-2
Un generador síncrono con cuatro polos de 480 V, a 60 Hz, conectado en D, tiene la OCC que se muestra
en la figura 4-23a). Este generador tiene una reactancia síncrona de 0.1 V, y una resistencia del inducido
de 0.015 V. A plena carga la máquina suministra 1 200 A con un factor de potencia de 0.8 en retraso.