Concepto de estado subtransitorio, transitorio y estacionario

El concepto de Subtransitorio, Transitorio y Estacionario surge en caso de falla en un Alternador. Supongamos un cortocircuito repentino en el alternador trifásico. La corriente de falla fluirá en las tres fases del alternador y su forma de onda será como se muestra en la figura a continuación.

Cuando el alternador está cortocircuitado, las corrientes en todas las tres fases aumentan rápidamente a un valor alto de alrededor de 10 a 18 veces la corriente a plena carga, durante el primer cuarto de ciclo. El flujo que cruza el entrehierro es grande durante un primer par de ciclos. La reactancia durante estos primeros dos o tres ciclos es mínima y la corriente de cortocircuito es alta. Esta reactancia se llama reactancia subtransitoria y se denota por X”. Los primeros ciclos se encuentran en un estado subtransitorio.

Después de unos primeros ciclos, la disminución en el valor rms de la corriente de cortocircuito es menos rápida que la disminución durante los primeros ciclos. Este estado se denomina estado transitorio y la reactancia en este estado se denomina reactancia transitoria X’. los cortacircuitos los contactos se separan en el estado transitorio.

Finalmente, el transitorio se extingue y la corriente alcanza un estado sinusoidal estacionario llamado estado estacionario. La reactancia en este estado se denomina reactancia de estado estacionario Xd. Dado que la corriente de cortocircuito del alternador va a la zaga del voltaje en 90 grados, la reactancia involucrada es la reactancia del eje directo.

Como se desprende claramente de la figura anterior, los componentes de cd en las tres fases son diferentes; por tanto, las formas de onda de las tres fases no son idénticas. Si el voltaje de la fase, digamos, Y, es máximo en el instante del cortocircuito, el componente de CC de la corriente de cortocircuito es cero. Por lo tanto, la forma de onda es simétrica, como se muestra en la figura a continuación.

Las corrientes y la reactancia vienen dadas por las siguientes expresiones,

Donde

I = corriente de estado estacionario, valor rms

I’ = corriente transitoria, valor rms

I” = Corriente subtransitoria, valor rms

Ea = fem inducida por fase

Xd = Reactancia síncrona del eje directo

Xd’ = Reactancia transitoria del eje directo

Xd” = Reactancia subtransitoria de eje directo

A medida que se produce el cortocircuito, la corriente de cortocircuito alcanza un valor elevado. El contacto del interruptor automático comienza a separarse después de la operación del relé de protección. Los contactos del disyuntor se separan durante el ‘estado transitorio’. El valor eficaz de la corriente en el instante de la separación de los contactos se denomina corriente de corte del interruptor automático y se expresa en kA.

Si un interruptor automático se cierra debido a una falla existente, la corriente aumentaría a un valor alto durante el primer medio ciclo. El valor pico más alto de la corriente se alcanza durante el pico del primer bucle de corriente. Este valor pico se denomina corriente de cierre del interruptor automático y se expresa en kA. Esta es la razón por la que la corriente de cierre del interruptor automático es más alta que la corriente de corte.

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