Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

APÉNDICE
C
Teoría de polos salientes
de las máquinas síncronas
El circuito equivalente de un generador síncrono que se presentó en el capítulo 4 sólo
es válido en el caso de máquinas que tienen rotores cilíndricos y no de aquellas con rotores
de polos salientes. De la misma forma, la expresión de la relación entre el ángulo
de par d y la potencia que suministra el generador [ecuación (4-20)] sólo es válida para
rotores cilíndricos. En el capítulo 4 se despreciaron los efectos que provocan las protuberancias
de los rotores y se supuso que se podía utilizar la teoría cilíndrica simple.
Esta suposición no está tan lejos de la realidad para el trabajo en estado estacionario,
pero está a años luz de la realidad si se examina la conducta transitoria de generadores
y motores.
El problema con el circuito equivalente simple de los motores de inducción es que
desprecia los efectos del par de reluctancia en los generadores. Para entender la idea del
par de reluctancia, véase la figura C-1. En ella se muestra un rotor de polos salientes sin
devanados dentro de un estator trifásico. Si el campo magnético del estator se produce
como se observa en la figura, inducirá un campo magnético en el rotor. Puesto que es
mucho más fácil producir un flujo sobre el eje del rotor que producir un flujo que cruce
este eje, el flujo inducido en el rotor se alineará con el eje del rotor. Puesto que hay un
cierto ángulo entre el campo magnético del estator y el campo magnético del rotor, se
inducirá un par en el rotor que tenderá a alinear el rotor con el campo del estator. La
magnitud de este par es proporcional al seno de dos veces el ángulo entre los dos campos
magnéticos (sen 2d).
Puesto que la teoría del rotor cilíndrico de máquinas síncronas desprecia el hecho
de que es más fácil establecer un campo magnético en ciertas direcciones que en otras
(esto es, pasa por alto el efecto de los pares de reluctancia), es inexacta cuando se trata
de rotores con polos salientes.
c9
b
sinc
a
a9
B S
B R
FIGURA C-1 Rotor de polos salientes
que ilustra la idea del par de reluctancia.
Se induce un campo magnético en el
rotor por medio del campo magnético del
estator y se produce un par en el rotor que
es proporcional al seno de dos veces el
ángulo entre los dos campos.
b9
c
C.1 DESARROLLO DEL CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN
GENERADOR SÍNCRONO CON POLOS SALIENTES
Como en el caso de la teoría del rotor cilíndrico, hay cuatro elementos en el circuito equivalente de
un generador síncrono:
1. Voltaje interno que produce el generador E A .
2. Reacción del inducido del generador síncrono.
3. Autoinductancia del devanado del estator.
4. Resistencia del devanado del estator.
El primero, tercero y cuarto elementos no cambian en la teoría de polos salientes de los generadores
síncronos, pero se debe modificar el efecto de reacción del inducido para explicar el hecho de que es
más fácil establecer un flujo en ciertas direcciones que en otras.
Esta modificación de los efectos de la reacción del inducido se logra de la siguiente manera. La
figura C-2 muestra un rotor de polos salientes con dos polos que gira en sentido contrario al de las
manecillas del reloj dentro de un estator de dos polos. El flujo del rotor se llama B R y apunta hacia