MODELADO DEL GENERADOR SÍNCRONO Y CURVA DE CAPABILIDAD

1. MODELADO DEL GENERADOR SÍNCRONO Y CURVA DE CAPABILIDAD - CIRCUITO EQUIVALENTE. - CURVA DE CAPABILIDAD. Gómez Palacio, Durango. 23 de Julio de 2009 Instructor: Raúl García Kasusky

2. CIRCUITO EQUIVALENTE Introducción El generador síncrono es uno de los elementos mas importantes de un sistema de potencia, ya que éste se encarga de generar la energía eléctrica que será transmitida a grandes distancias para ser posteriormente utilizada por los usuarios. El modelado del generador depende del tipo de análisis que se pretenda realizar, el enfoque dado en esta presentación será el correspondiente a un modelo simplificado para el análisis de estado estable.

3. MÁQUINA SÍNCRONA TRIFÁSICA Eje de campo (CD) Eje de la fase A c’ b Rotor Entrehierro Estator a a’ Eje de la fase C Eje de la fase B c b’ Maquina síncrona de dos polos

4. GENERADOR DE POLOS LISOS (ROTOR CILÍNDRICO) GENERADOR DE POLOS SALIENTES S S N N N N S S 4 polos 4 polos Generador síncrono (Tipos de rotor)

5. Circuito equivalente Diagrama fasorial La referencia es el voltaje de terminales: Ecuación de voltaje del circuito: Donde: Voltaje interno. La impedancia de la maquina: Resistencia de armadura. Reactancia síncrona. La magnitud del voltaje interno es proporcional a la corriente de campo: Voltaje en terminales. Corriente Generador síncrono de polos lisos(Rotor Cilíndrico)

6. Potencia de generación: Si se desprecia: Donde: Donde: Entonces: Donde: Generador síncrono de polos lisos (Rotor cilíndrico)

7. Diagrama fasorial S Eje q N Eje d Potencia de generación: Generador síncrono de polos salientes

8. CURVA DE CAPABILIDAD La curva de capabilidad de un generador se deriva de manera simplificada sin tomar en cuenta el efecto de saturación y despreciando la resistencia y capacitancia en los devanados. Cuando la máquina síncrona opera en sus valores nominales, es decir; valores a los cuales los devanados y el núcleo alcanzan la temperatura de régimen de diseño, se obtienen las fronteras de la región de operación dentro de la cual la máquina no sufre daño ni envejecimiento prematuro.

9. Límite de corriente de campo Estator: Límite de corriente en el estator Rotor: Límite mínimo de la fuente de energía mecánica Recordando: Límite máximo de la fuente de energía mecánica Límite de calentamiento de cabezales o de subexcitación Entonces: Límite práctico de estabilidad Curva de capabilidad del generador de polos lisos

10. Curva de capabilidad del generador de polos salientes Estator: Ángulo : Rotor: Voltaje interno: Ángulo máximo : Recordando: A B C

11. Límite de corriente de campo Límite de corriente en el estator Límite practico de estabilidad (margen de 10%) Límite práctico de estabilidad permanente 10% Circulo de reluctancia Límite teórico de estabilidad permanente Curva de capabilidad del generador de polos salientes

12. Generador con excitación normal: Condensador Síncrono Suponiendo: Generador sobreexcitado: Lugares geométricos de potencia constante para : E, I Generador subexcitado:

13. Practica:Un generador trifásico de 60Hz, 635 MVA, factor de potencia de 0.95, 24 kV, 3600 rpm, tiene la carta de operación que se muestra posteriormente. El generador esta entregando a una barra infinita 458.47 MW y 114.62 MVAR a 22.8 kV. Calcule el voltaje de excitación E, además de localizar el punto de operación real en la curva de capabilidad ya mencionada. La reactancia síncrona es 1.7241 pu sobre la base de la maquina y la resistencia es insignificante. Utilizando el programa interactivo (CurvasPLPS) desarrollado en Matlab, llene la primera sección de la tabla que se muestra a continuación para el generador del problema anterior. Además llene la segunda sección para el mismo generador con un rotor de polos salientes, considerando que las reactancias de eje directo y de cuadratura son: xd = 1 pu y xq = 0.6 pu, los parámetros restantes son similares.

14. CURSO: CONTROL DE SEP’s III NOMBRE: ____________________________