Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

168 CAPÍTULO 4 Generadores síncronos
Por lo tanto, la eficiencia total de la máquina es de
P sal
P entr
100%
798 kW
889.6 kW
100% 89.75%
e) Si repentinamente se desconecta de la línea la carga del generador, la corriente I A bajaría a cero y E A
5 V f . Debido a que la corriente de campo no cambia, |E A | no cambia y V f y V T deben aumentar para
ser iguales a E A . Por lo tanto, si la carga desapareciera súbitamente, el voltaje en las terminales del
generador aumentaría a 532 V.
f) Si se carga el generador con 1 200 A con un factor de potencia de 0.8 en adelanto y el voltaje en las
terminales es de 480 V, entonces el voltaje interno generado tendría que ser
E A V R A I A jX S I A
480 ∠0° V (0.015 )(692.8 ∠36.87° A) ( j 0.1 )(692.8 ∠36.87° A)
480 ∠0° V 10.39 ∠36.87° V 69.28 ∠126.87° V
446.7 j61.7 V 451 ∠7.1° V
Por lo tanto, se debe ajustar el voltaje interno generado E A para suministrar 451 V si se quiere que
V T siga siendo igual a 480 V. Con base en la característica de circuito abierto, la corriente de campo
tendría que ser ajustada a 4.1 A.
¿Qué tipo de carga (en adelanto o en retraso) requiere una corriente de campo mayor para mantener
el voltaje nominal? ¿Qué tipo de carga (en adelanto o en retraso) impondrá mayor esfuerzo
térmico al generador? ¿Por qué?
EJEMPLO 4-3
Un generador síncrono con seis polos de 480 V, a 50 Hz, conectado en Y, tiene una reactancia síncrona
por fase de 1.0 V. Su corriente de inducido a plena carga es de 60 A con un factor de potencia de 0.8 en
retraso. Este generador tiene pérdidas por fricción y por rozamiento con el aire por 1.5 kW y pérdidas en el
núcleo por 1.0 kW a 60 Hz a plena carga. Debido a que se desprecia la resistencia del inducido, se supone
que las pérdidas I 2 R son insignificantes. La corriente de campo está ajustada de tal manera que el voltaje
en las terminales es igual a 480 V en vacío.
a) ¿Cuál es la velocidad de rotación de este generador?
b) Si se cumplen los siguientes supuestos, ¿cuál es el voltaje en las terminales del generador?
1. Está cargado con una corriente nominal con un factor de potencia de 0.8 en retraso.
2. Está cargado con una corriente nominal con un factor de potencia de 1.0.
3. Está cargado con una corriente nominal con un factor de potencia de 0.8 en adelanto.
c) ¿Cuál es la eficiencia del generador (desprecie las pérdidas eléctricas) cuando opera a corriente nominal
con un factor de potencia de 0.8 en retraso?
d) ¿Cuánto par del eje debe aplicar el motor principal a plena carga? ¿Qué tan grande es el par opositor
inducido?
e) ¿Cuál es la regulación de voltaje de este generador con un factor de potencia de 0.8 en retraso? ¿Y con
un factor de potencia de 1.0? ¿Y con un factor de potencia de 0.8 en adelanto?
Solución
Este generador está conectado en Y, por lo que su voltaje de fase está dado por V f 5 V T /Ï3 . Esto quiere
decir que cuando se ajusta V T a 480 V, V f 5 277 V. La corriente de campo se ajustó de tal manera que V T, SC
5 480 V, por lo que V f 5 277 V. En el vacío, la corriente en el inducido es cero, por lo que las caídas del
voltaje de reacción del inducido y en I A R A son cero. Debido a que I A 5 0, el voltaje interno generado E A
5 V f 5 277 V. El voltaje interno generado E A (5 Kfv) sólo varía cuando cambia la corriente de campo.
Puesto que el problema dice que la corriente de campo se ajusta en un principio y luego se deja fija, la
magnitud del voltaje interno generado es E A 5 277 V y no cambiará en este ejemplo.