El ángulo de carga utilizado principalmente para el generador síncrono y el ángulo de par es lo mismo para el motor síncrono. El ángulo de potencia también es el mismo en el contexto de las máquinas síncronas, pero es más genérico, también se utiliza en la línea de transmisión de potencia.
Déjame explicarte cuáles son:
Ángulo de carga (o ángulo de torsión): para un generador síncrono, el campo magnético gira a velocidad síncrona y el campo magnético giratorio se crea en el estator. Estos dos campos no están completamente alineados. El campo del estator va por detrás del campo giratorio . Este retraso expresado en ángulo se llama ángulo de carga. La potencia desarrollada por el generador es directamente proporcional al seno de este ángulo. Este ángulo juega un papel importante para la estabilidad del generador. Si el ángulo supera los 90º, el generador se vuelve inestable. Esto puede suceder cuando ocurre un cambio repentino de una carga grande o la falla dura más tiempo. La inestabilidad del generador es una de las razones del apagón masivo en caso de que ocurra una falla mayor en la línea de transmisión.
Para el caso del motor síncrono, el ángulo se llama ángulo de torque y el campo giratorio es inferior al campo del estator en este caso.
Ángulo de potencia: para un generador, el ángulo de potencia es la diferencia entre el voltaje inducido por el generador y el voltaje terminal del generador. El valor del ángulo de potencia es el mismo que el ángulo de carga. Entonces, en el contexto del generador, el ángulo de potencia y el ángulo de carga significan lo mismo.
Para el caso de la línea de transmisión, el ángulo de potencia es el ángulo entre los ángulos de los voltajes en dos puntos diferentes (bus). La transferencia de potencia entre los dos puntos del sistema de potencia es proporcional al seno de este ángulo.
Aunque existe una clara diferencia entre estos tres términos, se utilizan de forma anónima en muchos casos en el sistema de energía.
¿Cuál es la diferencia entre el ángulo de torque y el ángulo de carga en una máquina síncrona trifásica?
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El rotor de la turbina y el generador es un dispositivo que almacena energía cinética. Está en equilibrio entre la potencia aplicada desde la turbina y la potencia entregada al estator del alternador.
La potencia transferida desde el rotor al estator a través del campo magnético depende del seno del ángulo entre el campo magnético del rotor y el desarrollado en el estator. Cuando los dos están alineados, no se transfiere potencia, y cuando el ángulo es de 90 grados con el rotor al frente, la transferencia de potencia es máxima. Cuando se sincroniza con una red externa, el campo del estator está relacionado con el voltaje del terminal y gira a una velocidad establecida por todo el sistema eléctrico.
En cualquier carga entre los dos, el ángulo permanecerá constante mientras la potencia extraída del alternador coincida con la potencia suministrada por la turbina. Si la potencia de la turbina aumenta ligeramente, el desequilibrio aumenta la energía en el rotor, y esto hace que se acelere muy ligeramente. Como resultado, el rotor se mueve un poco por delante del campo del estator, y aumenta el ángulo entre los dos campos. A su vez, la energía eléctrica entregada al alternador aumenta y se restablece el equilibrio. En la nueva condición de equilibrio, el rotor vuelve a la velocidad síncrona pero a un ángulo mayor. Si la carga eléctrica aumenta levemente, la potencia extra se extrae en primera instancia del rotor, lo que la ralentiza, disminuye el ángulo de carga y restablece el equilibrio.
El cambio es un proceso dinámico, y si la carga mecánica aumenta en una cantidad relativamente grande o (más comúnmente) la carga eléctrica debería caer repentinamente, el ángulo del rotor oscilará antes de estabilizarse. En estas condiciones, es posible que el ángulo del rotor supere los 90 grados, y la energía eléctrica comenzará a caer. El resultado será ruidoso y posiblemente bastante violento a medida que el alternador se resbala. Sobre este tema, recuerdo haber visto hace muchos años un diagrama de un análogo mecánico compuesto por un rotor accionado y otra parte giratoria conectada a él que representa el campo del estator, con resortes que conectan los dos.
Esfuerzo de torsión. En un motor síncrono, la potencia por fase
Pm = (Eb.V) / Zs cos (θ – α) – Eb2 / Zs cos (θ)
Como la velocidad del motor es siempre constante, la expresión anterior también expresa el par desarrollado por el motor.
La condición para la potencia máxima es Θ = α
De ahí el valor de la potencia máxima.
Pmax = (EbV) / Zs – E2b / Zs cos (θ)
Cuando, θ = 90
o, cos (θ) = 0 para que,
Pmax = (Eb. V) / Zs
En la mayoría de los libros, el ángulo de torque y el ángulo de carga son iguales, incluso en el libro escrito por DP Kothari en la máquina, lo cual es totalmente incorrecto. El ángulo de carga o el ángulo de potencia es el ángulo entre el voltaje terminal y el voltaje de excitación. El ángulo de torque es el ángulo entre el campo de excitación mmf y el espacio de aire resultante mmf … en un generador síncrono. El ángulo de carga y los ángulos de torque difieren debido a la presencia de fugas en la armadura emf….
Por ejemplo, en un generador síncrono cuando excita el rotor, crea un campo giratorio que gira a una velocidad síncrona (3000 RPM). Los conductores maduros o los conductores del estator cortan el campo magnético giratorio e inducen un voltaje en él. El voltaje inducido en los conductores del estator hace que la corriente fluya en los conductores del estator, lo que finalmente crea otro campo giratorio y este campo del estator gira a velocidad síncrona pero con un cierto retraso o retraso de ángulo. Ese ángulo de retraso se llama ÁNGULO DE CARGA o ÁNGULO DE TORQUE Este fenómeno también se llama Reacción de armadura.
El ángulo de carga y el ángulo de torque significan lo mismo. Es el ángulo entre el EMF inducido (E) y el voltaje terminal (V), o el ángulo entre los campos magnéticos del estator y el rotor.
El ángulo de torsión es el ángulo entre el campo mmf y el espacio de aire resultante mmf. El ángulo de carga es el ángulo entre la fem excitada y la fem terminal. Hay una ligera diferencia entre los dos debido a la fuga de la armadura. El voltaje de flujo y la caída de voltaje a través de la pequeña resistencia agrupada de la bobina del estator.
En el circuito equivalente, si se ignora la reactancia de fuga de la armadura y la resistencia (porque son muy pequeñas) o solo se considera la reactancia de reacción de la armadura, los dos ángulos son iguales.
El ángulo de potencia también es el mismo en el contexto de las máquinas síncronas, pero es más genérico, también se utiliza en la línea de transmisión de potencia. Para explicar cuáles son: Ángulo de carga (o ángulo de torsión): para un generador síncrono, el campo magnético gira a velocidad síncrona y el campo magnético giratorio se crea en el estator. Pero el hecho es que el ángulo de carga o el ángulo de potencia es el ángulo entre el voltaje terminal y el voltaje de excitación. El ángulo de torque es el ángulo entre el campo de excitación mmf y el espacio de aire resultante mmf … en un generador síncrono. El ángulo de carga y los ángulos de torque difieren debido a la presencia de fugas en la armadura fem.
Este es el ángulo entre el campo mmf y el mmf resultante producido en la máquina síncrona, los cuales son responsables del par.
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