<p>los Curva de capacidad de un generador síncrono define un límite dentro del cual la máquina puede operar con seguridad. También se conoce como Gráficos de operación o Gráficos de capacidad. La región de operación permisible está restringida a los siguientes puntos que se indican a continuación:
- La carga de MVA no debe exceder la clasificación del generador. Este límite está determinado por el calentamiento del inducido del estator por la corriente del inducido.
- La carga de MW no debe exceder la clasificación del motor principal.
- No se debe permitir que la corriente de campo exceda un valor específico determinado por el calentamiento del campo.
- Para un funcionamiento estable o en régimen permanente, el ángulo de carga δ debe ser inferior a 90 grados. El límite de estabilidad teórico de la condición estable ocurre cuando δ = 90⁰.
La curva de capacidad se basa en el diagrama fasorial de la máquina síncrona. los diagrama fasorial de un alternador de rotor cilíndrico con factor de potencia retrasado se muestra a continuación:
Para simplificar, se supone que la resistencia del inducido y la saturación son despreciables. Se supone que la máquina está conectada a barras colectoras de voltaje constante para que el voltaje Vp sea constante. La longitud O’O (= Vp) es fija. Los ejes Ox y Oy se dibujan con su origen O en la punta de Vp.
Del diagrama fasorial,
La potencia real de salida del generador se da como:
La salida de potencia reactiva del generador se da como:
A continuación se muestra una curva de capacidad típica para un generador de rotor cilíndrico:
La curva se traza en el plano S, donde P es el eje vertical y Q es el eje horizontal. Para potencia constante Ia y voltios-amperios S = VA, el lugar geométrico es un círculo con centro en O y radio OB (= 3 Vp Ia). La operación P constante se encuentra en una línea paralela al eje Q. El lugar geométrico de excitación constante es un círculo de centro O’ y radio O’B ( = 3 Vp Ef/Xs). Las líneas de factor de potencia constante son líneas radiales rectas desde O.
Para excitación Ef igual a cero, la corriente de armadura se da como:
= corriente de cortocircuito a tensión nominal
= OO’
El límite de estabilidad teórico es una línea recta O’M en ángulo recto con O’O en O’. Aquí δ = 90⁰. Entre ayb, el funcionamiento del alternador está limitado por la máxima corriente de campo, y un círculo de radio (3 V Ef/ Xs) con centro O’. Entre b y c, la operación está limitada por el límite de MVA. Aquí Ia es la corriente de armadura máxima permisible. Entre c y d, la operación está limitada por la potencia del motor primario. Entre d y e, el funcionamiento está limitado por el límite práctico de estabilidad.
El límite teórico de estabilidad ocurre donde δ = 90⁰. Pero debe existir un margen de seguridad entre el límite teórico y el utilizado en la práctica. El límite práctico suele tomarse un 10% menos que el límite teórico de estabilidad. La zona de operación completa del alternador es abcdkOa. La operación del alternador dentro de esta área es segura desde el punto de vista del calentamiento y la estabilidad. Una vez que se ubica un punto de operación dentro de esta área, se encuentran la potencia deseada P, S, Q, es decir, la corriente, el factor de potencia y la excitación.
Considere la figura dada a continuación.
Aquí se considera un punto de operación F y se da la siguiente información:
- Si el punto F está dentro de la curva de capacidad, la máquina no se sobrecalentará y no es probable que pierda el sincronismo.
- Una recta desde F hasta el origen O’ del If forma un ángulo δ con el eje.
- Una línea FG a través de F paralela a O’Oa da una potencia igual a OG.
- Una línea desde F hasta el origen O del eje Q da el ángulo del factor de potencia ϕ desde el eje vertical. es decir, ∠FOG = ϕ
- La corriente de armadura Ia viene dada por OF.
- La salida de VA viene dada por (OF x tensión de funcionamiento)
- La salida de VAr viene dada por el voltaje de salida GF x
- O’F da la excitación Ef.
Esto es todo acerca de la curva de capacidad.
