Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

4.11 Valores nominales de los generadores síncronos 193
nales. La figura 4-47 muestra el diagrama fasorial de un generador
síncrono con el voltaje y corriente del inducido nominales.
La corriente puede asumir varios ángulos, como se
muestra. El voltaje interno generado E A es la suma de V f y
jX S I A . Nótese que para ciertos ángulos de corriente posibles
el E A que se requiere excede el E A, máx . Si el generador opera
a la corriente del inducido nominal y con estos factores de
potencia, se quemarían los devanados de campo.
El ángulo de I A que requiere del E A máximo posible,
mientras que V f permanece en el valor nominal, nos brinda
el factor de potencia nominal del generador. Es posible
operar el generador con un factor de potencia menor (con
más retraso) que el valor nominal, pero sólo por medio de
la reducción de los kilovoltamperes que suministra el generador.
Curvas de capacidad
de los generadores síncronos
Los límites de calentamiento del estator y rotor, junto con
cualquier otro límite de un generador síncrono, se pueden expresar
en forma gráfica por medio del diagrama de capacidad
de un generador. Un diagrama de capacidad es una gráfica de
la potencia compleja S 5 P + jQ. Esta fórmula se obtiene del
diagrama fasorial del generador, suponiendo que V f es constante
en el voltaje nominal de la máquina.
La figura 4-48a) muestra el diagrama fasorial de un generador
síncrono que opera con un factor de potencia en retraso
y a voltaje nominal. Se dibuja un grupo ortogonal de ejes en
el diagrama con origen en la punta de V f y en volts. En este
diagrama, el segmento vertical AB tiene una longitud de X S I A
cos u y el segmento horizontal OA tiene una longitud de X S I A
sen u.
La potencia real de salida del generador está dada por
P 3V I A cos (4-17)
la potencia reactiva de salida está dada por
y la potencia aparente de salida por
Q 3V I A sen (4-19)
S 3V I A
(4-35)
por lo que los ejes horizontal y vertical de esta figura se pueden
volver a calibrar en términos de las potencias real y reactiva
(figura 4-48b). El factor de conversión que se requiere para
cambiar la escala de los ejes de volts a voltamperes (unidades
de potencia) es 3V f /X S :
I A máx
I A4
I A1
I A2
I A3 (nominal)
E A1
Vf
E A máx
E A3 (nominal)
E A 4
jX S I A máx
FIGURA 4-47 Figura que explica cómo el límite de corriente de campo
del rotor determina el factor de potencia nominal de un generador.
E A2
d
u
Vf
0 A
I A
u
d
3Vf
2
––––
X S
a)
3E A V
D –– ––– f
E =
X S
b)
Volts
jX S I A
E A
B
FIGURA 4-48 Determinación de la curva de capacidad de un
generador síncrono. a) Diagrama fasorial del generador; b) sus unidades
de potencia correspondientes.
kW
f
S = 3V I A
u
u
B
Volts
P = 3V I A cosu
0 A
kVAR
Q = 3V f I A sen u
f
P
3V I A cos
3V
X S
(X S I A cos ) (4-40)
3V
y Q 3V I A sen (X
X S I A sen )
(4-41)
S