Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

Problemas 201
c) ¿Cuál es la regulación de voltaje del generador si se carga
con kVA nominales con cargas con un FP de 0.9 en adelanto?
d) ¿Cuál es la regulación de voltaje del generador si se carga
con kVA nominales con cargas con un FP unitario?
e) Utilice el MATLAB para dibujar la gráfica del voltaje en
las terminales del generador en función de la carga de los
tres factores de potencia.
4-5. Suponga que la corriente de campo del generador del problema
4-2 se ajusta para suministrar su voltaje nominal cuando
se carga con corriente nominal con un factor de potencia unitario.
a) ¿Cuál es el ángulo d del par del generador cuando suministra
corriente nominal con un factor de potencia unitario?
b) ¿Cuál es la potencia máxima que este generador puede
proporcionar a una carga con factor de potencia unitario
cuando la corriente de campo se ajusta al valor de corriente?
c) Si el generador opera a plena carga con un factor de potencia
unitario, ¿qué tan cerca está del límite de estabilidad
estática de la máquina?
4-6. El voltaje interno producido E A por un generador trifásico
síncrono conectado en Y es de 14.4 kV, y el voltaje en las
terminales V T es de 12.8 kV. La reactancia síncrona de esta
máquina es de 4 Ω, y la resistencia del inducido se pueden
pasar por alto.
a) Si el ángulo de par del generador d 5 18°, ¿cuánta potencia
suministra este generador en el momento actual?
b) ¿Cuál es el factor de potencia del generador en este momento?
c) Trace el diagrama fasorial bajo estas circunstancias.
d) Si se hace caso omiso de las pérdidas en este generador,
¿qué par debe aplicar a su eje el motor primario en estas
condiciones?
4-7. Un generador síncrono de 100 MVA, 14.4 kV, un FP de 0.8
en retraso, 50 Hz, con dos polos, conectado en Y, tiene una
reactancia síncrona por unidad de 1.1 y una resistencia en el
inducido por unidad de 0.011.
a) ¿Cuál es la reactancia síncrona y la resistencia en el inducido
en ohms?
b) ¿Cuál es la magnitud del voltaje interno generado E A en
condiciones nominales? ¿Cuál es el ángulo d del par en
estas circunstancias?
c) Pase por alto las pérdidas en el generador. ¿Qué par debe
aplicar el motor primario al eje del generador a plena
carga?
4-8. Un generador de turbina de vapor, conectado en Y, con 20 polos,
12 kV, 200 MVA, un FP de 0.85 en retraso y 50 Hz, tiene
una reactancia síncrona de 0.9 por unidad y una resistencia en
el inducido de 0.1 por unidad. Este generador opera en paralelo
con un sistema de potencia muy grande (bus infinito).
a) ¿Cuál es la velocidad de rotación del eje del generador?
b) ¿Cuál es la magnitud del voltaje generado interno de E A
en condiciones nominales?
c) ¿Cuál es el ángulo del par del generador en condiciones
nominales?
d) ¿Cuál es el valor de la reactancia síncrona del generador y
del inducido en ohms?
e) Si la corriente de campo es constante, ¿cuál es la potencia
máxima posible que puede salir de este generador?
¿Cuánta potencia de reserva o par contiene este generador
a plena carga?
f) A la potencia máxima posible, ¿cuánta potencia reactiva
suministrará o consumirá este generador? Dibuje el
diagrama fasorial correspondiente. (Suponga que I F es
constante.)
4-9. El motor primario de un generador síncrono trifásico de 480 V,
250 kVA, FP en retraso de 0.8, con dos polos y 60 Hz, tiene
una velocidad en vacío de 3 650 r/min y una velocidad en
plena carga de 3 570 r/min. Este generador opera en paralelo
con un generador síncrono de 480 V, 250 kVA, 0.85 de FP en
atraso, con cuatro polos y 60 Hz, cuyo motor primario tiene
una velocidad en vacío de 1 800 r/min y una velocidad en
plena carga de 1 780 r/min. Las cargas alimentadas por estos
generadores son de 300 kW con un FP de 0.8 en retraso.
a) Calcule las caídas de velocidad del generador 1 y el generador
2.
b) Encuentre la frecuencia de operación del sistema de potencia.
c) Encuentre la potencia suministrada por cada uno de los
generadores en el sistema.
d) ¿Qué deben hacer los operadores del generador para ajustar
la operación de la frecuencia a 60 Hz?
e) Si V T es de 460 V, ¿qué se debe hacer para corregir el
voltaje tan bajo en las terminales?
4-10. Tres generadores síncronos idénticos físicamente operan en
paralelo. Los tres están dimensionados para una carga nominal
plena de 100 MW con un FP de 0.8 en retraso. La frecuencia
en vacío del generador A es de 61 Hz y la caída de velocidad
es de 3.4%. La frecuencia en vacío del generador B es de
61.5 Hz y la caída de velocidad es de 3.4%. La frecuencia en
vacío del generador C es de 60.5 Hz y la caída de velocidad
es de 2.6%.
a) Si este sistema de potencia alimenta una carga total de
230 MW, ¿cuál es la frecuencia del sistema y cómo se
repartirá la potencia entre los tres generadores?
b) Dibuje una gráfica que muestre la potencia suministrada
por cada generador en función de la potencia total suministrada
a todas las cargas (puede utilizar el MATLAB
para elaborar esta gráfica). ¿Con qué carga se excederán
los valores nominales del generador? ¿Qué generador excederá
primero sus valores nominales?
c) ¿La repartición de potencia del inciso a) es aceptable?
Explique su respuesta.
d) ¿Qué acciones puede tomar un operador para mejorar la
repartición de potencia real entre estos generadores?
4-11. Un molino de papel consta de tres generadores (calderas) para
suministrar vapor al proceso y también para utilizar algunos
de sus productos de desecho como fuente de energía. Debido
a que tiene capacidad extra, el molino consta de tres generadores
de turbina de 10 MW para aprovechar esta situación.