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CURVA DE CAPABILIDAD DE POLOS LISOS Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Aplicadas Carrera de Ingeniería Eléctrica Tapia Vega Fausto Saúl, Acosta Muñoz Henry Nelson
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Resumen — El presente texto da a conocer sobre el tema de la Curva de Capabilidad de Polos Lisos, la misma que indica que se basa en un diagrama fasorial de potencias activa y reactiva llamado Diagrama Circular de la Máquina Síncrona. nA la curva de c apabilidad se le llama también diagrama de límite térmico, porque permite determinar el valor al cual la máquina sus su s embobinados y sus núcleos, alcanzan la temperatura de régimen de operación estable de acuerdo a sus aislamientos y manufactura, La primera restricción proviene de la potencia que puede proporcionar la turbina. Operando a esta potencia, la maquina puede generar o absorber potencia reactiva. Si aumentamos la potencia activa, tenemos una menor capacidad de generar o absorber potencia reactiva. En cualquier caso, la potencia aparente no puede ser mayor a la capacidad del generador, porque elevaría la temperatura de los devanados del estator por encima del nivel para el que fueron diseñados. Palabras clave: curva de capabilidad, potencia, estator. Abstract- This text provides information on the topic of the Floor Capability Curve, which indicates that it is based on an active and reactive power diagram called the Synchronous Machine Circular Diagram. The curve of the capacity of the flame can also be seen in the thermal limit diagram, since it allows to determine the value of the machine and its cores. The power that the turbine can provide. Operating at this power, the machine can generate or absorb reactive power. If we increase the active power, we have a lower capacity to generate or absorb reactive power. In any case, the apparent power can not be greater than the capacity of the generator, because the temperature of the windings of the state will rise above the level for which they have been selected. Keywords: Capability curve, power, stator.
I NTRODUCCIÓN NTRODUCCIÓN
I.
El generador síncrono (alternador) es un tipo de máquina eléctrica rotativa capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica. A estos también se los conoce como Máquinas Síncronas, la razón por la que se llama generador síncrono es la igualdad entre la frecuencia eléctrica como la frecuencia angular, es decir, el generador girara a la velocidad del campo magnético, por lo que a esta igualdad de frecuencias se le denomina sincronismo. sincronismo. Los generadores constan fundamentalmente del rotor y el estator, ambos con devanados. El generador síncrono es un o de los elementos más 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. Las características del generador en estado estable se r efieren sobre todo a los límites térmicos para la operación segura del generador. Es muy útil que el operador conozca las características de comportamiento en estado estable (Capabilidad) de su máquina, ya que éstas marcan las condiciones límites de operación, además el operador puede conocer cómo influyen los parámetros de la unidad en su operación y no dependen de que los instrumentos de medición tengan indicados los límites. II.
OBJETIVOS
Objetivo General Determinar los límites de operación dentro de los cuales será confiable las condiciones de la máquina síncrona. Obtención de un diagrama que represente en forma clara la situación en que se encuentra operando un generador generador síncrono.
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III.
DESARROLLO
El límite de capabilidad en la sección superior de la curva corresponde a los límites térmicos del campo y de la armadura del generador. El campo electromagnético de excitación (CD) y el del estator (CA) girando en sincronismo forman un campo que atraviesa el entrehierro radialmente. Este flujo aumenta las perdidas en el núcleo y genera calor adicional. Normalmente, el campo del generador es ajustado de tal forma que se entregan potencia real y potencia reactiva al sistema de potencia. En la región de operación normal, la curva de capabilidad del generador muestra los límites de operación. Éstos son límites térmicos (rotor y estator). En el área de subexcitación, la operación es limitada por el calentamiento del hierro en el extremo del estator.
La primera restricción proviene de la potencia que puede proporcionar la turbina. Operando a esta potencia, la maquina puede generar o absorber potencia reactiva. Si se aumenta la potencia activa, se tiene una menor capacidad de generar o absorber potencia reactiva. En cualquier caso, la potencia aparente no puede ser mayor a la capacidad del generador, porque elevaría la temperatura de los devanados del estator por encima del nivel para el que fueron diseñados. El límite de capabilidad en la sección superior de la curva corresponde a los límites térmicos del campo y de la armadura del generador. El campo electromagnético de excitación (CD) y el del estator (CA) girando en sincronismo forman un campo que atraviesa el entrehierro radialmente. Este flujo aumenta las perdidas en el núcleo y genera calor adicional. Normalmente, el campo del generador es ajustado de tal forma que se entregan potencia real y potencia reactiva al sistema de potencia. En la región de operación normal, la curva de capabilidad del generador muestra los límites de operación. Éstos son límites térmicos (rotor y estator). En el área de subexcitación, la operación es limitada por el calentamiento del hierro en el extremo del estator. A continuación, se presenta el código de programación en el software Matlab el cual permite hallar la curva de capabilidad.
%Datos de entrada Text0='Tarea de Maquinas Electricas II' ; Text1='-------------------------------------'; Text2='ingrese sus valores' ; disp(Text0);
Figura 1. Curva de Capabilidad para Generador de Polos Lisos.
Las características del generador en estado estable se refieren sobre todo a los límites térmicos para la operación segura del generador. Es muy útil que el operador conozca las características de comportamiento en estado estable (Capabilidad) de su máquina, ya que éstas marcan las condiciones límites de operación, además el operador puede conocer cómo influyen los parámetros de la unidad en su operación y no dependen de que los instrumentos de medición tengan indicados los límites. La curva o diagrama de capabilidad se basa en un diagrama fasorial de potencias activa y reactiva llamado Diagrama Circular de la Máquina Síncrona . nA la curva de capabilidad se le llama también diagrama de límite térmico, porque permite determinar el valor al cual la máquina sus embobinados y sus núcleos, alcanzan la temperatura de régimen de operación estable de acuerdo a sus aislamientos y manufactura.
disp(Text1); disp(Text2); Snom=input('Potencia aparente nominal: [Snom = 201.35 MVA] :\n'); disp(''); Vnom=input('Tensión nominal: [Vnom = 13.8 kV] :\n'); disp(''); Xdpu=input('Reactancia síncrona en eje directo:[xd = 1.044 p.u.] :\n' ); disp(''); Xqpu=input('Reactancia síncrona en eje de cuadratura:[xq = 0.724 p.u.] :\n' ); disp('');
3 fpnom=input('Factor de potencia nominal: [f.p. = 0.85] :\n'); disp(''); Pmecmax=input('Potencia mecánica máxima: [Pmec,máx = 171.1 MW] :\n'); disp(''); % Maxima corriente de Armadura theta=linspace(0,pi,100); r=Snom./(sin(theta).^2+cos(theta).^2); polar(theta,r); colormap(hsv(50)) ; hold on %Potencia Maxima de la Turbina x=linspace(-sqrt(Snom^2Pmecmax^2),sqrt(Snom^2-Pmecmax^2),50);
Figura 2. Curva de Capabilidad de Generador de polos lisos.
y=Pmecmax;
III.
%plot(x,y,'-r'); plot(x,y,'-ro','linewidth',0.1,'markersize',1), hold on
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%Limite Minima corriente de excitación %entre los puntos: (-3Va2/Xq, 0) y (-3Va2/Xd, 0), %esta una semicircunferencia corresponde a los %puntos donde la excitación es cero, a partir de la %cual la excitación del campo comenzara a aumentar.
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%a=-3Va2/Xq
CONCLUSIONES
La curva de capabilidad es uno de los elementos más 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 comportamiento de un generador síncrono comprende fundamentalmente dos condiciones de operación: a) estado transitorio y b) estado estable. Las características del generador en estado estable se refieren sobre todo a los límites térmicos para la operación segura del generador
%b=-3Va2/Xd %Tension simple del Generador
IV. RECOMENDACIONES
Va=Vnom/sqrt(3); %Corriente de Plena carga
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I=Snom/(sqrt(3)*Vnom); %Impedancia Base
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Zbase=Va/I; %Reactancia sincrona de eje de directo %Xd=Xd(pu)*Zbase
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Xd=Xdpu*Zbase;
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%Reactancia sincrona de eje de cuadratura %Xd=Xq(pu)*Zbase
Revisar varias fuentes bibliográficas para poder recopilar más información que sea de utilidad y despejen las dudas del tema que se está estudiando. Realizar la programación de manera que su estructura facilite la comprensión del tema y su uso vaya enfocado al aprendizaje. IV. BIBLIOGRAFÍA https://www.academia.edu/8654873/Curvas_de_capabil idad https://es.scribd.com/document/72259856/Curva-deCapabilidad
