La curva de ángulo de potencia de la máquina síncrona es la representación gráfica de la salida eléctrica con respecto al ángulo de potencia. Como sabemos, el ángulo de potencia también se conoce como ángulo de carga, por lo que se puede decir que esta curva es una representación gráfica de la salida eléctrica del generador con respecto al ángulo de carga. En este artículo, discutiremos la curva de ángulo de potencia y su importancia.
En primer lugar, debemos conocer la relación matemática entre la salida eléctrica de la máquina síncrona en términos de ángulo de carga para obtener el gráfico de potencia frente al ángulo de carga. La salida eléctrica del generador síncrono se da a continuación.
Pe = (EfVt/Xs)Sinδ
Donde Ef, Vt, Xs y δ son voltaje de excitación sin carga, voltaje terminal del generador, reactancia síncrona del generador y ángulo de carga respectivamente. Se le solicita que lea “Ecuación de flujo de potencia a través de una carga inductiva” para obtener el detalle de la parte de derivación de la expresión anterior de salida eléctrica.
Dibujemos ahora un gráfico entre Pe y el ángulo de carga δ suponiendo que el resto de los parámetros sean constantes.
La representación gráfica anterior de potencia wrt δ se llama Curva de ángulo de potencia. Se puede ver fácilmente en el gráfico anterior que es sinusoidal. Por lo tanto, la curva del ángulo de potencia es sinusoidal.
Importancia de la curva de ángulo de potencia
La curva de ángulo de potencia nos informa sobre la salida de potencia eléctrica de la máquina síncrona cuando se varía el ángulo de potencia δ. Se puede ver en esta curva que a medida que aumentamos δ de 0 a 90°, la salida aumenta sinusoidalmente. Pero un aumento adicional en el ángulo de potencia δ más allá de 90°, la salida eléctrica del generador disminuye. ¿Qué significa esto?
Esto simplemente significa que la salida eléctrica del generador es menor que la entrada mecánica. Por lo tanto, los polos de la máquina comenzarán a deslizarse y eventualmente perderá el sincronismo. Así, la máquina, es decir, el generador, se vuelve inestable. El límite de estabilidad en estado estacionario es el máximo flujo de potencia posible a través de un punto específico sin pérdida de sincronismo, cuando la potencia se incrementa gradualmente. Por lo tanto, el límite de estabilidad en estado estacionario de la máquina síncrona corresponde a la potencia para el ángulo de carga δ = 90°. Para ser exactos, será (EfVt/Xs).
No solo el límite de estabilidad de estado estable, sino también el límite de estabilidad transitoria, también se ve afectado por el ángulo de carga en el que opera la máquina. El límite de estabilidad de estado transitorio es básicamente la cantidad máxima de flujo de energía posible sin pérdida de sincronismo cuando ocurre una perturbación repentina. El límite de estabilidad transitoria está determinado por los criterios de área igual que utilizan la curva de ángulo de potencia. Por lo tanto, la curva del ángulo de potencia es muy importante para el estudio del límite de estabilidad de la máquina síncrona.