ME2-2021-II - Clase 19 - Motores Síncronos

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Clase 19
Motores Síncronos
Máquinas Eléctricas II
Ricardo Bolaños
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Facultad de Ingeniería
2021-II
4/03/2022
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Corrección de Factor de Potencia con Motores Síncronos
Máquinas II - 2021-IIFuente: S.J. Chapman, Máquinas Eléctricas.
Observaciones:
Puede ser útil tener una o más cargas en adelanto (motores síncronos sobreexcitados) en el sistema por las
razones siguientes:
1. Una carga en adelanto puede suministrar cierta potencia reactiva Q a las cargas cercanas en retraso,
en lugar de que esta potencia tenga que venir del generador. Debido a que la potencia reactiva no tiene
que viajar a través de las líneas de transmisión de alta resistencia, la corriente en la línea de transmisión
se reduce y las pérdidas en el sistema de potencia son mucho menores.
2. Debido a que las líneas de transmisión portan menos corriente, pueden ser menores para cierto flujo de
potencia nominal. El equipo que se utiliza para un menor valor nominal de corriente reduce
significativamente el costo del sistema de potencia.
3. Si se requiere un motor síncrono para operar con un factor de potencia en adelanto, el motor debe girar
sobreexcitado. Este modo de operación incrementa el par máximo del motor y reduce la posibilidad de
exceder accidentalmente el par máximo.
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Diagramas Fasoriales Máquina Síncrona
Máquinas II - 2021-IIFuente: S.J. Chapman, Máquinas Eléctricas.
𝑄 (+)
(Efecto Inductivo)
𝑄 −
(Efecto Capacitivo)
G
M
Un generador convierte energía mecánica que entrega como
potencia eléctrica y un motor síncrono consume potencia
eléctrica y la convierte en potencia mecánica. Ambas
máquinas pueden consumir o entregar potencia reactiva
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐼𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑖𝑣𝑎
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Aumento de Carga en la Máquina Síncrona
Máquinas II - 2021-IIFuente: S.J. Chapman, Máquinas Eléctricas.
Generador
Efecto del incremento de carga sobre un generador a factor de potencia 
constante en el voltaje en terminales del generador.
en adelanto en atraso
Se necesita mayor corriente de campo para
inducir el voltaje interno con carga en atraso.
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Aumento de Carga en la Máquina Síncrona
Máquinas II - 2021-IIFuente: S.J. Chapman, Máquinas Eléctricas.
Motor
en adelanto en atraso
Efectos del incremento de carga en
un motor con factor de potencia en
adelanto.
Efectos del incremento de la
corriente de campo en un motor con
factor de potencia en atraso.
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Consumo y Entrega de Reactivos de un Motor Síncrono
Máquinas II - 2021-IIFuente: S.J. Chapman, Máquinas Eléctricas.
Diagrama fasorial subexcitado Diagrama fasorial sobreexcitado
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Condensador Síncrono
Máquinas II - 2021-IIFuente: S.J. Chapman, Máquinas Eléctricas.
Se define como un motor sincrónico en vacío, funcionando sobreexcitado para suministrar potencia
reactiva (Q) al sistema de potencia, permite realizar corrección del factor de potencia.
Diagrama fasorial del condensador sincrónico
No se entrega ni consume 
potencia activa del motor.
Curva en V del condensador sincrónico y diagrama fasorial de la máquina
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Régimen Transitorio por Cortocircuito
Máquinas II - 2021-IIFuente: P. Kundur. Power System Stability and Control
La condición más severa en un generador
síncrono es la falla trifásica en los terminales.
Se requiere análisis de componentes simétricas.
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Régimen Transitorio por Cortocircuito
Máquinas II - 2021-IIFuente: P. Kundur. Power System Stability and Control
Periodos en la corriente de falla
Escala semilogarítmica de la magnitud efectiva de las
componentes AC de la corriente de falla como función de
tiempo. Permite determinar las contantes de tiempo de la
disminución en cada período.
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Régimen Transitorio por Cortocircuito
Máquinas II - 2021-IIFuente: P. Kundur. Power System Stability and Control
Corriente subtransitoria. Constante de tiempo de subtransitoria
Corriente de Estado Estable
Constante de tiempo de I transitoria. >> Corriente transitoria
Corriente de falla en cualquier instante después de la falla:
Reactancias:
Subtransitoria Transitoria
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Régimen Transitorio
Máquinas II - 2021-IIFuente: P. Kundur. Power System Stability and Control
Siendo H la constante de inercia:
=
𝐽
𝑑𝜔
𝑑𝑡
= 𝜏 = 𝜏 − 𝜏
=
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Límite de Estabilidad – Método de Áreas Iguales
Máquinas II - 2021-IIFuente: A.Garcés, Estabilidad Sistemas Eléctricos de Potencia
𝐽
𝑑𝜔
𝑑𝑡
= 𝜏 = 𝜏 − 𝜏
𝐽𝜔
𝑑𝜔
𝑑𝑡
= 𝑃 − 𝑃
2𝐻
𝜔
𝑑𝜔
𝑑𝑡
= 𝑃 − 𝑃
¡Gracias!
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