Reacción de armadura en Alternador o Generador síncrono
La reacción de armadura es un aspecto importante en el generador de CC y el generador o alternador síncrono de CA. La reacción de la armadura en el alternador se define como el efecto del flujo de la armadura sobre el flujo principal producido por los polos de campo.
Una máquina eléctrica consiste normalmente en bobinado de campo y bobinado de armadura. El suministro de CC se da al bobinado de campo para producir flujo magnético. El conductor de la armadura se gira a una velocidad síncrona con la ayuda de un motor principal.
Cuando existe un movimiento relativo entre el flujo magnético y el devanado de la armadura, el conductor de la armadura corta el flujo de campo. Por lo tanto, habrá un cambio en el enlace de flujo en el conductor.
De acuerdo con la ley de Faraday de inducción electromagnética, se induce un campo electromagnético en los conductores de la armadura. Cuando la carga se aplica a los terminales de la armadura, la corriente comienza a fluir a través del devanado de la armadura. Dado que la corriente es de naturaleza alterna, induce un flujo en el conductor, llamado flujo de armadura.
El flujo de armadura así producido reaccionará con el flujo de campo principal y distorsionará el efecto del flujo principal, llamado reacción de armadura en alternador o generador síncrono. Debido a esta distorsión, el flujo resultante se fortalecerá o debilitará.
La distorsión puede depender del tipo de carga aplicada al alternador. Un generador de CC también tiene efectos de reacción de armadura más o menos similares. En esta sección, vamos a discutir los diferentes efectos de reacción de la armadura, que se pueden ver en detalle a diferentes cargas.
Conozca la construcción y el funcionamiento del alternador para conocer su funcionamiento.
Reacción de la armadura a la carga del factor de potencia unitario
Cuando una carga resistiva con un factor de potencia unitario está conectada al alternador, la corriente de carga comenzará a fluir a través del devanado de la armadura. Como se trata de una carga resistiva pura, la corriente de la armadura estará en fase con el voltaje inducido.
La corriente de la armadura producirá su propio flujo en el conductor, que también estará en fase con el voltaje inducido. Dado que el campo electromagnético inducido va a la zaga del flujo de campo principal en 900, el flujo de armadura producido también se retrasará en 900 con respecto al flujo principal. A continuación se muestra el diagrama de fasores en la carga del factor de potencia de unidad.
Como el flujo de armadura actúa perpendicularmente sobre el flujo de campo principal, la distribución del flujo de campo principal debajo de una cara de polo no permanece uniformemente distribuida. Como puede ver en la forma de onda, el flujo de armadura cruzará y distorsionará el flujo de campo principal en un punto, debilitando así el flujo principal. Se dice que es un efecto de magnetización cruzada.
También puede notar que el flujo de armadura también ayuda al flujo principal en otro punto. En este caso, la reacción de la armadura fortalece el flujo de campo principal. Debido a estos efectos, el flujo de campo principal se distorsionará, sin causar mucho cambio en el voltaje generado.
En otras palabras, la densidad de flujo en la punta posterior del polo aumenta mientras que el flujo en la punta principal del polo disminuye. Debido a esto, se dice que la reacción de la armadura a la carga resistiva tiene un efecto de distorsión que mantiene la intensidad de campo promedio constante.
Reacción de la armadura con carga de retraso de factor de potencia cero
Cuando se conecta al alternador una carga inductiva pura con factor de potencia de retraso cero, la corriente de carga comienza a fluir a través de los conductores de la armadura.
La corriente de la armadura se retrasará en 900 y, por lo tanto, el flujo de la armadura producido también se desplazará en 900 con respecto a los polos.
Habrá una diferencia de fase de 900 entre el flujo de armadura y el flujo de campo principal. Se puede ver que el flujo de armadura estará en oposición directa al flujo principal. A continuación se muestra el diagrama de fases en la carga del factor de potencia de retraso.
Por lo tanto, el flujo principal disminuye en esta condición de carga. Este efecto de la reacción de la armadura sobre esta carga se dice que es un efecto de desmagnetización.
Debido a esto, el flujo de campo principal se debilita y, por lo tanto, el campo electromagnético inducido se reducirá. Para mantener el mismo valor de los campos electromagnéticos generados, la excitación archivada tendrá que aumentarse para superar el efecto de desmagnetización.
Reacción de la armadura a carga inicial de factor de potencia cero
Cuando se conecta una carga capacitiva pura con factor de potencia inicial cero, la corriente de carga comienza a fluir a través de los conductores de la armadura.
En esta condición de carga, la corriente de carga se avanzará en 900 y, por lo tanto, el flujo de armadura producido también se avanzará en 900 con respecto a los campos electromagnéticos inducidos. Por lo tanto, el flujo de armadura estará en fase con el flujo de campo principal, lo que resultará en el fortalecimiento del flujo de campo. Por lo tanto, el flujo principal aumenta en esta condición de carga. A continuación se muestra el diagrama del fasor en la carga del factor de potencia principal.
Se dice que la reacción de la armadura en esta carga es un efecto de magnetización. Debido a este efecto, el flujo de campo principal se debilita y, por lo tanto, el campo electromagnético inducido se reducirá. Para mantener el mismo valor de los campos electromagnéticos generados, la excitación archivada tendrá que reducirse para superar el efecto de magnetización.
Para cualquier factor de potencia intermedio, el efecto de la reacción de la armadura en el alternador será parcialmente distorsionado y parcialmente desmagnetizado.
De las explicaciones, podemos resumir que
- Cuando un alternador suministra una carga en el factor de potencia de unidad, el efecto de la reacción de la armadura es en parte magnetización cruzada y en parte distorsión.
- El efecto de la reacción de la armadura es la desmagnetización cuando un alternador suministra una carga con un factor de potencia de retraso.
- Cuando un alternador suministra una carga en el factor de potencia principal, el efecto de la reacción de la armadura es la magnetización.
- Cuando un alternador suministra una carga en el factor de potencia intermedio, el efecto de la reacción de la armadura distorsiona en parte y desmagnetiza en parte.
- Los efectos de la reacción de la armadura pueden hacer que el campo electromagnético generado varíe. Para superar eso, el flujo principal se varía para generar el voltaje nominal.
Preguntas frecuentes
El efecto del flujo de armadura sobre el flujo de campo principal, distorsionando así el efecto del flujo principal, se denomina reacción de armadura en alternador o generador síncrono.
La reacción de la armadura en el alternador causa distorsión en el flujo de campo principal, aumentando o disminuyendo el flujo resultante. La distorsión del flujo de campo causa tres efectos, como el efecto de magnetización cruzada, desmagnetización y magnetización.
El flujo de reacción de la armadura es constante en magnitud y gira a una velocidad constante llamada velocidad síncrona. La naturaleza de la reacción de la armadura es la magnetización cruzada cuando el generador síncrono suministra una carga de factor de potencia de unidad.
Cuando el generador suministra la carga de factor de potencia principal, la reacción de la armadura se magnetiza. la reacción de la armadura se desmagnetiza cuando el generador suministra la carga del factor de potencia de retraso.
Cuando se conecta una carga capacitiva pura o una carga líder de factor de potencia cero a través de los terminales del alternador, la corriente en el devanado de la armadura conducirá la fem inducida en 90°. Por lo tanto, el flujo de armadura estará en fase con el flujo de campo principal, lo que resultará en el fortalecimiento del flujo de campo causando el efecto de magnetización. Pero para cualquier factor de potencia intermedio, el efecto de la reacción de la armadura será en parte distorsionante y en parte desmagnetizante.
La reacción de la armadura se puede reducir aumentando la resistencia de la trayectoria del campo de magnetización entre los dientes de la armadura y la punta del poste. El efecto de reacción de la armadura también se puede mitigar agregando el devanado compensador en serie con el devanado de la armadura.
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