¿Existe una ecuación que relacione la velocidad con el voltaje en un generador síncrono?

Sí, dado un cierto nivel de excitación (corriente de campo), el voltaje es directamente proporcional a la velocidad.

Esto se debe a que el voltaje en cualquier bobina es proporcional a la tasa de cambio (derivada) del flujo a través de la bobina.

La magnitud del flujo es proporcional a la corriente del campo.

La tasa de cambio es proporcional tanto a la magnitud del flujo como a la velocidad del generador; así, el voltaje es directamente proporcional a la velocidad y la corriente de campo.

Si piensa en el generador como un ventilador o una bomba, la inclinación (el ángulo de las aspas es como el campo magnético (flujo) y la velocidad es igual a la velocidad. Si las aspas son “planas”, no se empujará aire. Si las aspas están inclinadas, el aire fluirá, pero solo si gira.Gira el ventilador más rápido y creará más presión, que es como el voltaje.

Supongo que el voltaje en un generador “sincrónico” sería directamente proporcional a las RPM (= velocidad). El voltaje inducido en un bucle de cable es proporcional a la tasa de cambio de tiempo del flujo magnético que enhebra ese bucle, que (obviamente) sería proporcional a las RPM.

En cualquier máquina rotativa

E = kφω

E es el voltaje inducido

k incluye el tamaño de la máquina, el número de polos y el número de vueltas en serie

ω es la velocidad de rotación en radianes por segundo