<p>El ángulo de carga en una máquina síncrona se define como el ángulo entre la mmf o flujo archivado y la mmf o flujo de entrehierro resultante. El ángulo de carga y el ángulo de potencia son lo mismo que se usan como sinónimos.
Hay básicamente tres tipos diferentes de flujo en una máquina eléctrica giratoria: flujo de estator, flujo de rotor y flujo de entrehierro resultante. El flujo de entrehierro resultante es el flujo neto en el entrehierro de la máquina debido a la acción combinada del flujo del estator y del rotor. En la máquina síncrona, somos muy conscientes del término Reacción de armadura que afecta el campo (el devanado de campo se enrolla en el rotor para la máquina síncrona) flujo generado.
El ángulo de carga también se define como el ángulo entre el voltaje de excitación sin carga Ef y el voltaje terminal Vt. Tenga en cuenta que esta definición no tiene ninguna diferencia con la definición anterior. ¿Cómo? Esto es porque; en condiciones sin carga, la fem se inducirá en el devanado del inducido o del estator solo por el flujo de campo o el flujo del rotor Øf. Esta fem se retrasará 90 grados con respecto al flujo de campo.
Recuerde siempre que la fem generada siempre tiene un retraso de 90 grados con respecto al flujo que la genera. Aquí la fem es inducida por el flujo de campo; por lo tanto, retrasa el flujo de campo en 90 grados. |
El voltaje del terminal es el voltaje a través del terminal del inducido que se induce debido al flujo de entrehierro resultante. Por lo tanto, el voltaje terminal Vt se retrasará con respecto al flujo de entrehierro resultante Ør en 90 grados. Por tanto, el ángulo entre Ef y Vt será igual al ángulo entre el flujo de campo y el flujo de entrehierro resultante. Un diagrama fasorial simple que muestra la relación entre Ef, Vt, Øf y Ør.
El ángulo de potencia también se puede definir en términos de la fuerza mmf del inducido o del estator y la fuerza mmf del entrehierro resultante. En un generador síncrono, el estator mmf va a la zaga del entrehierro resultante mmf. Este ángulo de retraso se denomina ángulo de carga o de potencia.
Importancia del ángulo de carga
En la máquina síncrona, el ángulo de carga es un parámetro muy importante. Primero comprendamos el significado físico de este parámetro antes de entrar en algún tipo de fórmula o expresión matemática. Como se discutió anteriormente en esta publicación, el ángulo de carga es el ángulo entre el flujo de campo y el flujo de entrehierro resultante. Esto significa que, a medida que la entrada de potencia mecánica al generador síncrono aumenta a través del motor primario, los polos de campo serán arrastrados por delante del polo o flujo del estator. Esto a su vez aumentará el ángulo de carga. Un mayor ángulo de carga hará que aumente el par electromagnético. Dado que el par electromagnético se opone al par motor principal en la máquina síncrona, tan pronto como este par equilibre el par motor principal, la entrada mecánica se convertirá en salida eléctrica. Por lo tanto, aumentar el ángulo de carga aumenta la potencia de salida.
La potencia de salida de un generador síncrono se da como
P = (EfVtSinδ) / Xs
De la expresión anterior, está claro que el aumento en el ángulo δ aumenta la potencia de salida siempre que la excitación del campo y el voltaje del terminal del generador se mantengan constantes. Esta es la razón por la que el ángulo de carga también se conoce como ángulo de potencia. Ahora podría pensar, ¿podemos seguir aumentando el ángulo de carga para aumentar la salida del generador?
No podemos. ¿Por qué? Esto se debe a que si aumentamos el ángulo δ más allá de los 90 grados, la salida del generador caerá por debajo de su salida máxima de (EfVt)/Xs. Dado que la salida eléctrica del generador ha disminuido mientras que la entrada mecánica es aún mayor, el generador perderá el sincronismo. Por lo tanto, la estabilidad en estado estacionario se ve afectada por el ángulo de carga.
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