Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

290 CAPÍTULO 6 Motores de inducción
Par inducido, N • m
500
0
–500
–1.000
–1.500
0
0
Región
del motor
Región del
generador
Par máximo
del generador
1.000
n
2.000 3.000
sinc
Velocidad mecánica, r/min
FIGURA 6-58 Característica par-velocidad de una máquina de
inducción que muestra la región de operación del generador. Nótese
el par máximo del generador.
Como generador, una máquina de inducción tiene varias
limitaciones serias. Puesto que le falta un circuito de campo separado,
un generador de inducción no puede producir potencia
reactiva. De hecho, la consume y se le debe conectar una fuente
externa de potencia reactiva en todo momento para mantener el
campo magnético de su estator. Esta fuente externa de potencia
reactiva también debe controlar el voltaje en los terminales del
generador: si no hay corriente de campo, un generador no puede
controlar su propio voltaje de salida. Normalmente, el sistema
de potencia externo al que está conectado mantiene el voltaje
del generador.
La gran ventaja del generador de inducción es su simplicidad.
Un generador de inducción no requiere de un circuito
de campo separado y no tiene que operar continuamente a una
velocidad fija. Siempre y cuando la velocidad de la máquina
sea mayor a n sinc del sistema de potencia al que está conectado,
funcionará como generador. Mientras más grande sea el par
aplicado a su eje (hasta cierto punto), mayor será la potencia de
salida resultante. El hecho de que no requiere ningún regulador
complicado hace de este generador una buena opción para utilizarlo
en molinos de viento, sistemas de recuperación de calor
y otros sistemas de potencia suplementarios similares que están
conectados a un sistema de potencia existente. En este tipo de
aplicaciones los capacitores pueden suministrar la corrección del factor de potencia y el sistema de
potencia externo puede controlar el voltaje en los terminales del generador.
Generador
de inducción
trifásico
P
Q
Generador de inducción aislado
FIGURA 6-59 Generador de inducción aislado con un banco de
capacitores para suministrar potencia reactiva.
Una máquina de inducción también puede funcionar como un generador aislado, independiente de
cualquier sistema de potencia, siempre y cuando los capacitores estén disponibles para suministrar
la potencia reactiva que requiere el generador y las cargas
Banco de capacitores
Q
I L
Terminales
P
Q
A las cargas
añadidas. En la figura 6-59 se muestra un generador de inducción
aislado.
La corriente de magnetización I M que requiere una máquina
de inducción en función del voltaje en los terminales
se puede encontrar si se opera la máquina como motor en vacío
y se mide la corriente del inducido en función del voltaje
en los terminales. En la figura 6-60a) se ilustra una curva de
magnetización como ésta. Para lograr cierto nivel de voltaje
en un generador de inducción, los capacitores externos deben
suministrar la corriente de magnetización que corresponde a
ese nivel.
Puesto que la corriente reactiva que puede producir un
capacitor es directamente proporcional al voltaje que se le
aplica, el lugar geométrico de todas las combinaciones posibles
de voltaje y corriente a través de un capacitor es una línea
recta. En la figura 6-60b) se muestra esta gráfica de voltaje y
corriente para una frecuencia dada. Si se conecta un conjunto
trifásico de capacitores a través de los terminales de un
generador de inducción, el voltaje en vacío de éste será la
intersección de la curva de magnetización del generador y la línea de carga del capacitor. En la
figura 6-60c) se puede ver el voltaje en los terminales en vacío de un generador de inducción de tres
conjuntos diferentes de capacitancia.
¿Cómo se acumula el voltaje en un generador de inducción cuando se enciende? Cuando un
generador de inducción se enciende, el magnetismo residual en su circuito de campo produce un