Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

186 CAPÍTULO 4 Generadores síncronos
problema se ilustra en la figura 4-41. Nótese que incluso con cambios muy pequeños en f sc en uno
de los generadores se produce un fuerte cambio en la repartición de potencia. Para asegurar un buen
control de la repartición de potencia entre generadores, éstos deben tener caídas de velocidad dentro
de un intervalo de 2 a 5%.
4.10 TRANSITORIOS (OSCILACIONES MOMENTÁNEAS)
EN LOS GENERADORES SÍNCRONOS
Cuando el par aplicado al eje de un generador o la carga de salida de un generador cambia súbitamente,
siempre hay un transitorio (oscilación momentánea) que dura un periodo finito antes de que
el generador retorne a su estado estacionario. Por ejemplo, cuando un generador síncrono se conecta
en paralelo con un sistema de potencia en operación, inicialmente gira más rápido y tiene una frecuencia
más alta que el sistema de potencia. Una vez que se conecta en paralelo, hay un periodo
transitorio antes de que el generador se estabilice y trabaje en la misma frecuencia de línea a la vez
que suministra a la carga una pequeña cantidad de la potencia.
Para observar esta situación remítase a la figura 4-42a), donde se aprecian los campos magnéticos
y el diagrama fasorial del generador justo antes de conectarse en paralelo con el sistema de potencia.
En este caso, el generador en aproximación no alimenta ninguna carga, esto es, su corriente
en el estator es cero, E A 5 V f y B R 5 B net .
V = E A
B net = B R
a)
E A B R
B S
I A
jX S I A
ind = k B R B net
V
b)
B net
ind tiene el sentido de las
manecillas del reloj
FIGURA 4-42 a) Diagrama fasorial y campos magnéticos de un generador en el momento de la
conexión en paralelo con un sistema de potencia muy grande. b) Diagrama fasorial y diagrama de casa
justo después de a). En este caso el rotor se adelanta a los campos magnéticos netos y produce un
par en el sentido de las manecillas del reloj. Este par disminuye la velocidad del rotor hasta llegar a la
velocidad del sistema de potencia.
Exactamente en el tiempo t 5 0 se cierra el interruptor que conecta el generador con el sistema
de potencia, lo que causa que fluya una corriente en el estator. Ya que el rotor del generador aún gira
más rápido que la velocidad del sistema, continúa moviéndose por delante del voltaje del sistema
V f . El par inducido en el eje del generador está dado por
t ind 5 kB R × B net (3-60)
La dirección de este par es contraria a la dirección del movimiento y se incrementa conforme aumenta
el ángulo de fase entre B R y B net (o E A y V f ). Este par opuesto a la dirección del movimiento
disminuye la velocidad del generador hasta que finalmente gira a velocidad síncrona con el resto del
sistema de potencia.
De manera similar, si el generador gira a una velocidad menor a la velocidad síncrona cuando se
conecta en paralelo con el sistema de potencia, entonces el rotor queda en retraso con respecto a los
campos magnéticos netos y se induce en el eje de la máquina un par en la dirección del movimiento.
Este par incrementará la velocidad del rotor hasta que gire a velocidad síncrona.