Relación de cortocircuito de una máquina síncrona

los Relación de cortocircuito (SCR) de una máquina síncrona se define como la relación entre la corriente de campo necesaria para generar la tensión nominal en un circuito abierto y la corriente de campo necesaria para hacer circular la corriente nominal del inducido en un cortocircuito. La relación de cortocircuito se puede calcular a partir de la característica de circuito abierto (OCC) a la velocidad nominal y la característica de cortocircuito (CCS) de una máquina síncrona trifásica como se muestra en la siguiente figura:relación-de-cortocircuito-del-motor-síncrono

De la figura anterior, la relación de cortocircuito viene dada por la ecuación que se muestra a continuación.relación-de-cortocircuito-de-la-máquina-sincrónica-eq-1

Ya que los triángulos Oab y Ode son semejantes. Por lo tanto,Corto-Circuito-Ratio-de-Synchronous-Machine-eq-2-compresor

La reactancia síncrona del eje directo Xd se define como la relación entre el voltaje de circuito abierto para una corriente de campo dada y la corriente de cortocircuito del inducido para la misma corriente de campo.

Para la corriente de campo igual a Oa, la reactancia síncrona del eje directo en ohmios viene dada por la ecuación que se muestra a continuación:Corto-Circuito-Ratio-de-Synchronous-Machine-eq-3

El valor por unidad de Xd se da como:Corto-Circuito-Ratio-de-Synchronous-Machine-eq-4

Pero, la impedancia base es:Corto-Circuito-Ratio-de-Synchronous-Machine-eq-5 Por lo tanto,Corto-Circuito-Ratio-de-Synchronous-Machine-eq-6

De la ecuación (1) y la ecuación (6), obtenemosCorto-Circuito-Ratio-de-Synchronous-Machine-eq-7

De la ecuación (7) está claro que la relación de cortocircuito es igual al recíproco del valor por unidad de la reactancia síncrona del eje directo.

En un circuito magnético saturado, el valor de Xd depende del grado de saturación.

Importancia de la relación de cortocircuito (SCR)

Relación de cortocircuito es un factor importante de la máquina síncrona. Afecta las características operativas, el tamaño físico y el costo de la máquina. La gran variación en el voltaje terminal con un cambio en la carga ocurre por el valor más bajo de la relación de cortocircuito de un generador síncrono. Para mantener constante el voltaje terminal, la corriente de campo (If) debe variar en un amplio rango.

Para el pequeño valor de la relación de cortocircuito (SCR), la potencia de sincronización es pequeña. Como la potencia de sincronización mantiene la máquina en sincronismo, un valor más bajo de SCR tiene un límite de estabilidad bajo. En otras palabras, una máquina con un SCR bajo es menos estable cuando opera en paralelo con los otros generadores.

Una máquina síncrona con un alto valor de SCR tenía una mejor regulación de voltaje y un límite de estabilidad de estado estable mejorado, pero la corriente de falla de cortocircuito en la armadura es alta. También afecta el tamaño y el costo de la máquina.

La tensión de excitación de la máquina síncrona viene dada por la ecuación:Corto-Circuito-Ratio-de-Synchronous-Machine-eq-8

Para el mismo valor de Tph, la tensión de excitación es directamente proporcional al flujo de campo por polo.Corto-Circuito-Ratio-de-Synchronous-Machine-eq-9

La inductancia síncrona se da como:Corto-Circuito-Ratio-de-Synchronous-Machine-eq-10

Por lo tanto,Corto-Circuito-Ratio-de-Synchronous-Machine-eq-11

Por lo tanto, la relación de cortocircuito es directamente proporcional a la reluctancia del entrehierro o la longitud del entrehierro.

Si se aumenta la longitud del entrehierro, se puede aumentar el SCR. Con el aumento de la longitud del entrehierro, el campo MMF debe aumentar para el mismo valor de voltaje de excitación (Ef). Por lo tanto, para aumentar el valor del campo MMF, se debe aumentar la corriente de campo o el número de vueltas de campo. Todo esto requiere una mayor altura de postes de campo y, en consecuencia, aumenta el diámetro total de la máquina.

Por lo tanto, una conclusión es que el gran valor de SCR aumentará el tamaño, el peso y el costo de la máquina.

Los valores típicos del SCR para diferentes tipos de máquinas son los siguientes:-

  • Para rotor cilíndrico máquinas, el valor de SCR se encuentra entre 0,5 y 0,9.
  • en el caso de la Máquina de polos salientesse encuentra entre 1 y 1,5 y
  • Para compensadores síncronoses 0.4.

Se trata de la relación de cortocircuito de una máquina síncrona.

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