MÁQUINAS SINCRÓNICAS - Rosalina Alvarado Tirado

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MÁQUINAS SINCRÓNICAS
CAPÍTULO OCTAVO
REACCIÓN DEL INDUCIDO DE LAS MÁQUINAS
SINCRÓNICAS CON CARGA EQUILIBRADA
8-1. Fenómeno de reacción del inducido del alternador polifásico con carga equilibrada
Estudiemos primero la reacción de la armadura y su efecto sobre el campo del alternador en los aspectos físicos de los fenómenos.
La corriente del devanado del estator del alternador crea la onda fundamental de una f.m.m. llamada de reacción del inducido y que gira sincrónicamente con el rotor. La fuerza magnetomotriz de la reacción del inducido afecta a la f.m.m. producida por el devanado de campo y puede o bien aumentar o bien debilitar el campo de excitación de una máquina y también deformar o “distorsionar” el campo magnético de excitación.
En un alternador el desplazamiento de la corriente del estator 1 con respecto a la f.e.m. Eo inducida en el devanado del estator por el flujo
del devanado de campo puede estar dentro de los límites — -C
Consideremos primero los casos límite, cuando i|> = 0,
n
2
4’= y y ’P
, donde es el ángulo de fase entre la corriente
del estator 1 y la f.e.m. Eo.
La figura 8-1 a representa la distribución de las corrientes del estator y de los flujos de un alternador en = 0. La rotación de los polos se supone que es en el sentido de las agujas del reloj. El máximo de la onda fundamental del campo estará situado opuestamente al centro del polo, y en estos mismos puntos los conductores tienen su
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máxima f.e.m. inducida; en ip = 0 los conductores por los que pasa la máxima corriente estarán también en la posición representada en la figura 8-1 a. La disposición mutua de la onda fundamental de campo (curva 2) y la onda fundamental de la reacción de la armadura (curva /) están representadas en la figura 8-1 b. En este caso la f.m.m. de la reacción del inducido está dirigida perpendicularmente a la f.m.m. de los
Fig. 8-1. — Campo de reacción
del inducido para = 0.
Fig. 8-2. — Campo de reacción del
inducido para ip = —.
polos, lo mismo que en una máquina de c.c. cuando las escobillas están en la línea neutra. De esto resulta la distorsión de la forma de onda del campo y una distribución asimétrica de la densidad de flujo debajo de la expansión polar. La densidad de flujo debajo de la arista anterior del polo resulta algo aumentada, mientras debajo de la arista posterior es disminuida. El eje del campo resultante 3 está desplazado por la acción de la f.m.m. de la reacción del alternador en sentido contrario al de rotación del rotor, correspondiendo esto a un desplazamiento en el sentido de la rotación del campo del inducido en una máquina de c.c.
La figura 8-2 a representa la distribución de las corrientes y los
a
2
flujos para ip =
es decir, para una corriente de carga pura-
mente inductiva con respecto a la f.e.m. Eo. En este caso el máximo
de la corriente estará desplazado en el espacio un ángulo desde el máximo de f.e.m. que coincide con el centro del polo. Este despla-
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zamiento será opuesto al sentido de rotación, ya que la onda fundamental de reacción del inducido gira sincrónicamente con los polos
de campo, mientras cuando ip = 4- h onda de corriente está retrasada con respecto a la onda de f.e.m. un ángulo ip = —	• El
campo creado por la f.m.m. de reacción del inducido será opuesto al
Fig. 8-4. — Campo de reacción del in-
ducido para 0 <	.
flujo de campo del campo del polo y, por consiguiente, tendrá un efecto desmagnetizante.
La figura 8r3 a representa la distribución de las corrientes y los
flujos para ip =
es decir, para una corriente puramente capa-
citiva / con respecto a la f.e.m. Eo. En este caso el máximo de corriente estará desplazado a la derecha del máximo de f.e.m., que permanece, lo mismo que antes, debajo del centro del polo y, por consiguiente, la reacción del inducido tendrá un efecto magnetizante sobre el campo.
Para todos los valores intermedios de xp, por ejemplo los que están
comprendidos en el margen 0 < ^p <	> es decir, con una carga mixta
de naturaleza inductiva (fig. 8-4), la onda sinusoidal de la f.m.m. del armónico fundamental de la reacción del inducido se puede resolver en dos componentes con las amplitudes
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REACCIÓN DEL INDUCIDO DE MÁQUINAS SINCRÓNICAS
Fa eos xp y Fo sen ip,
cuya suma vectorial es igual a la amplitud de la f.m.m. de reacción del inducido Fa. El valor F„ = Fi se determina por la ecuación (4-36)
_ m V 2 wkwy
r a —	/.
n p
La componente
F* = F. eos	(8-1)
crea una reacción transversal (en cuadratura) del inducido análoga a la representada en la figura 8-1 y la componente
Fai = Fa sen
(8-2)
crea una componente axial desmagnetizante de la reacción del inducido análoga a la del caso representado en la figura 8-2. Del mismo modo, para 0	” *a Lm.m. de reacción del inducido Fo se
puede resolver en las componentes
Fag = Fa eos q»; Fot = Fa sen xp,
la primera de las cuales representa la componente de cuadratura y la segunda la axial de reacción del inducido, aumentando esta última la excitación del campo lo mismo que en el caso de la figura 8-3. La componente en cuadratura de la f.m.m., de amplitud Faq, está representada en la figura 8-4 b por la curva 3, y la componente axial, de amplitud F^, está representada por la curva 1.
La suma vectorial de las ondas fundamentales de f.m.m. del inducido y del devanado de campo constituye en la máquina sincrónica la f.m.m. que crea el flujo magnético resultante.
Cuando se dibujan los diagramas vectoriales de las ff.mm.mm. y ff.ee.mm. es necesario conocer el valor de la f.m.m. de reacción del inducido que equivale a un cierto valor de la f.m.m. del campo. Para determinar el efecto de la f.m.m. de reacción podemos utilizar la característica en vacío con la f.m.m. o la corriente del devanado de campo proporcional a ella representada a lo largo del eje de abscisas. Cuando se reduce la f.m.m. de reacción del inducido a la escala de la f.m.m. del campo es necesario distinguir los casos de máquinas de polos no salientes y de polos salientes.