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“UMSA - FACULTAD DE INGENIERIA”

INGENIERÍA MECÁNICA – ELECTROMECÁNICA

SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA JTP (ELT-286)

NOMBRE:

DOCENTE:

AÑO:

TELLERIA VELASCO OSCAR LUIS

ING. OSCAR ROMAY

2020

OSCAR LUIS TELLERIA VELASCO

Reactancia 1.- Reactancia sincrónica reactancia transitoria y reactancia subtransitoria 1.1.- Reactancia sincrónica Xd

La reactancia síncrona Xd es una reactancia virtual, que se utiliza para resolver el efecto de voltaje en el circuito del inducido causado por la reactancia de fuga del inducido real y el cambio en el flujo del entrehierro causado por la reacción del inducido. Una vez que se alcanza el estado estable, la reactancia síncrona limitará la magnitud de la corriente de falla. 1.2.- Reactancia transitoria X’d

La reactancia transitoria Xd 'limita la corriente de falla después de algunos ciclos del cortocircuito. Se define como la reactancia que presenta el generador en un intervalo de tiempo de 0,5 a 2 segundos. 1.3.- Reactancia subtransitoria X’’d

La reactancia subtransitoria Xd '' limita la magnitud de la corriente de falla en el primer ciclo después de la ocurrencia de un cortocircuito. Se define como el valor de reactancia del estator en el intervalo de tiempo desde el momento de la falla a 0.1 segundos 2.- Condiciones de operación para maquinas sincrónicas, periodo sincrónico, periodo transitorio, periodo sub transitorio 2.1.- En el eje directo

Teniendo en cuenta el cortocircuito repentino en el terminal del generador, el circuito del inducido es casi puramente inductivo. El eje de la fuerza de reacción del inducido se encuentra a lo largo del eje de excitación (es decir, a lo largo del eje recto). Por lo tanto, la corriente del inducido solo debe estar en un período estático o permanente.

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Limitado por la reactancia síncrona Xd en el eje directo

Figura 2 El circuito equivalente de un motor síncrono en estado estable o en estado permanente Donde Xd = XI * Xmd ……………(1)

Siendo XI = la reactancia de dispersión Xmd = la reactancia de magnetización en el eje directo

Durante el período de transición, la corriente de cortocircuito es causada por una parte de la corriente inducida en el circuito de excitación (que representa la reactancia Xf) y la reactancia síncrona Xd en el eje permanente..

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Figura 3 Circuito Equivalente de la Reactancia Transitoria en el Eje Directo

Durante el período subtransitorio, el devanado amortiguador actúa sobre los polos del motor del polo saliente y el circuito de corrientes parásitas, y su eje coincide con el eje de CC. Estos circuitos se entrelazan con el flujo magnético principal generado por el devanado de campo en el tiempo t = 0. Y también tenderán a mantener el flujo de la corriente de campo, y estos circuitos deben conectarse en paralelo con el devanado de campo. El circuito equivalente XDd en este caso es la reactancia de fuga del devanado del amortiguador o del circuito de corrientes parásitas o ambos. Sobre el eje recto.

Figura 4 Circuito Equivalente de la Reactancia Subtransitoria de Eje Directo

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La magnitud de la corriente disminuye con el tiempo, porque la resistencia del devanado consume gradualmente la energía magnética acumulada en el devanado de campo en el tiempo t = 0. La constante de tiempo del devanado del amortiguador y el devanado del circuito de corrientes parásitas tienen una relación de reactancia antifugas más alta, que es mucho más baja que la constante de tiempo del devanado de campo, por lo que su impacto en el transitorio es mucho más corto que el del devanado de campo. 2.2.- En el eje en cuadratura

Si se produce un cortocircuito repentino a una cierta distancia del generador, por lo que hay una resistencia considerable en el circuito, el eje de reacción del inducido y el eje de avance están desfasados. En este caso, los dos ejes deben tratarse de la misma manera que El tratamiento del eje positivo es similar. Para el funcionamiento en régimen permanente se deben aplicar diferentes constantes a cada eje, similar a la reactancia transitoria Xd 'y subtransitoria Xd del eje directo ", se debe introducir la reactancia transitoria del eje ortogonal Xqr y subtransitoria Xq". Obviamente, porque la reactancia transitoria en el eje ortogonal viene dada por el circuito, porque no hay devanado de excitación en el eje ortogonal X'q = Xq En otras palabras, la

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reactancia transitoria es igual a 57 de la reactancia en estado

Figura 5 Circuito Equivalente de la Reactancia Transitoria en el Eje en Cuadratura Donde Xq = XI + Xmq Siendo XI la reactancia de dispersión y Xmq la reactancia de magnetización

Resultado En el eje ortogonal, si la reactancia del devanado amortiguador del motor de polo saliente con respecto al eje ortogonal es Xdq, la reactancia subtransitoria en el eje ortogonal viene dada por el circuito. Si la reactancia del rotor sólido es la misma, el circuito también es Adecuado para ruta de corriente parásita de rotor sólido reemplazada por Xdq

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Figura 6 Circuito Equivalente de la Reactancia Subtransitoria en el eje en Cuadratura 3.- Ensayo de vacío y de cortocircuito El parámetro más utilizado en todas las expresiones es la reactancia síncrona Xd, por lo que es importante señalar el proceso obtenido experimentalmente, que tiene dos pruebas: cortocircuito y circuito abierto

3.1.- Prueba de vacío y pérdidas rotacionales

El terminal del motor síncrono está abierto (sin carga) y accionado a velocidad síncrona. La emoción es cero, por lo que tenemos lo

siguiente Figura 7 Maquina sincronica La potencia suministrada a la máquina es la de las pérdidas de fricción y ventilación t 1w s = Pfv + Pnoc = PRV pérdidas rotacionales de vacío……….(2) Pnoc = 0 fricción y ventilación ……….(3) INGENIERIA-UMSA

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Luego ponemos excitación a la máquina (If ¹ 0), de esta manera cuantificamos Pfv + Pnoc (pérdidas de núcleo en circuito abierto) = PRV

Figura 8 Maquina sincronica



t 2w s = PRV = Pfv + Pnoc



No cuantifica pérdidas por dispersión (Ia = 0A). Se obtendría la siguiente gráfica:

Figura 9 Perdidas por dispersión

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La figura anterior usa Eaf como la abscisa de la condición de circuito abierto. Sin embargo, si agregamos materia gris a este problema, encontraremos que lo realmente importante en la figura es el flujo total f R en la máquina, por lo que Eaf puede reemplazar ER bajo condiciones de carga. Como conclusión, podemos decir que la pérdida depende del BRP: En las condiciones anteriores de If¹0: cambiamos el valor de If y observamos lo que le sucede a Eaf. Obtendremos la siguiente imagen.

Figura 11 Grafica de perdidas

3.2.- Prueba de corto circuito.

Para realizar esta prueba, se cortocircuita la línea de voltaje de salida y se conecta un amperímetro para cuantificar su corriente

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Figura 12 Circuito de fase

Figura 13 Circuito equivalente por fase

Hacemos variaciones a la excitación (If) y tabulamos:

If

Ia

Pf=Pfv+SCLL+Pf R

0

0

Pfo

If1

Ia1

Pf1

SCLL: pérdidas de cortocircuito

carga en If2

Ia2

Pf2

Graficando Ia vs. If obtenemos la característica de cortocircuito (scc). INGENIERIA-UMSA

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¿Por qué no hay efectos de saturación en esta gráfica? Se puede responder esta pregunta analizando el circuito equivalente por fase.

…………(4)

La prueba requiere corrientes de línea iguales a dos veces la nominal. Xal ha resultado ser típicamente de .015pu para la mayoría de las máquinas. De esto, el voltaje ER es: ER = j(0.15pu)(2pu) = 0.3jpu ê ER ê = 0.3l = 4.44f KwNPH(0.3f R) Para la prueba el flujo f R es el 30% de f Rpico \ no hay saturación. Como paso siguiente juntemos las dos características en una misma gráfica.

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l R: encadenamientos de flujo debido a l af + l as

l af = LafIf = LAia………….(5) Determinemos la reactancia no saturada

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……………(6) Ia(sc) = pendiente de la recta del entrehierro (constante) Determinemos la reactancia saturada

……….(7)

pendiente de la característica occ en el punto nominal En la gráfica: of’ = corriente If para producir Vnom en circuito abierto. of" = corriente If para producir Inom en cortocircuito. DEFINAMOS SCR = Razón de corto circuito

……….(8)

…….(9)

Regresemos a la prueba de cortocircuito para analizar lo siguiente: Pflecha = Pf = Pfv + SCLL = Pf - Pfv = SCLL

potencia en flecha INGENIERIA-UMSA

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SCLL = 3Ia2RACA + Pérdidas de flujo disperso (pérdidas extrañas)

SCLL - 3Ia2RACD = 3Ia2(RACA - RACD) + Pérdidas extrañas de dispersión pérdidas extrañas totales

Regulación de voltaje Para estudiar esto, conectemos nuestro generador sincrónico a un bus infinito:

Tenemos que:

ER » VT = 4.44f KwNPHf R ……….(10) INGENIERIA-UMSA

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Graficamente

………(11)

…………(12)

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f f = kIf

………….(13)

Poniendo todo en parámetros externos de la máquina:

Para un punto de operación dado, si desconecto la máquina del bus, tendré regulación o variación de voltajes.

.............(12)

½ Vnom½ ® ½ VTCARGA½

Gráficamente sería así

Eaf calculada = jXsIa + VT

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El voltaje Eaf varía sin mover If. (regulación de voltaje)

Del circuito equivalente obtenemos Eaf calculada:

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Eafcalc = jXsIa + VT

……….(13)

m: pendiente de la recta para f R = cte.

Determinamos

…….(14) así queda determinado el punto X.

Si por alguna razón desconectamos la máquina del bus infinito, entonces la condición f R = cte. Desaparecido, estamos estudiando las características de circuito abierto (punto Y) para que para una excitación constante, la tensión Eaf pueda variar, que es la regulación de tensión

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