Cada máquina eléctrica rotativa funciona basándose en La ley de Faraday. Cada máquina eléctrica requiere una campo magnético y una bobina (conocida como armadura) con un movimiento relativo entre ellas. En el caso de una alternador…suministramos electricidad al polo para producir un campo magnético y la energía de salida se toma de la armadura. Debido al movimiento relativo entre el campo y la armadura, el director de las armaduras cortan el flujo del campo magnético y por lo tanto habría un cambio en la vinculación del flujo con estos conductores de las armaduras. De acuerdo con La ley de inducción electromagnética de Faraday habría una EMF inducida en la armadura. Por lo tanto, tan pronto como la carga se conecta con los terminales de la armadura, hay un actual que fluye en la bobina de la armadura.
Tan pronto como la corriente comienza a fluir a través del conductor del inducido hay un efecto inverso de esta corriente en el flujo de campo principal del alternador (o generador síncrono). Este efecto inverso se denomina Reacción de la armadura en el alternador o el generador síncrono. En otras palabras, el efecto del flujo de armadura (estator) en el flujo producido por los polos del campo del rotor se llama reacción de la armadura.
Ya sabemos que un actual conductor de transporte produce su propio campo magnéticoy este campo magnético afecta al campo magnético principal del alternador.
Tiene dos efectos indeseables, o bien distorsiona el campo principal, o reduce el flujo del campo principal o ambos. Se deteriora el rendimiento de la máquina. Cuando el campo se distorsiona, se conoce como un efecto de magnetización cruzada. Y cuando el flujo de campo se reduce, se conoce como el efecto desmagnetizador.
La conversión de la energía electromecánica tiene lugar a través del campo magnético como medio. Debido al movimiento relativo entre los conductores de la armadura y el campo principal, se induce un EMF en el bobinas de armadura cuya magnitud depende de la velocidad relativa y también de la flujo magnético. Debido a la reacción de la armadura, el flujo se reduce o se distorsiona, la red inducida por la EMF también se ve afectada y por lo tanto el rendimiento de la máquina se degrada.
Reacción de la armadura en el alternador
En un alternador, como en todas las demás máquinas síncronas, el efecto de la reacción de la armadura depende de la factor de potencia es decir, la relación de fase entre la terminal voltaje y corriente de armadura.
Poder de reacción (rezagado) es el campo magnético energía, así que si el generador suministra una carga retardada, esto implica que está suministrando energía magnética a la carga. Como esta energía proviene de la excitación de la máquina síncrona, la potencia reactiva neta se reduce en el generador.
Por lo tanto, la reacción de la armadura es desmagnetizante. De forma similar, la reacción de la armadura tiene un efecto magnetizador cuando el generador suministra una carga principal (ya que la carga principal toma la VAR principal) y a cambio da VAR (energía magnética) de retardo al generador. En el caso de una carga puramente resistiva, la reacción de la armadura es sólo de magnetización cruzada.
La reacción de la armadura del alternador o generador síncronodepende del ángulo de fase entre la corriente de armadura del estator y el voltaje inducido a través de la armadura del alternador.
La diferencia de fase entre estas dos cantidades, es decir, la corriente y el voltaje de la armadura puede variar de 90o a + 90o
Si este ángulo es , entonces,
Para entender el efecto real de este ángulo en la reacción de la armadura del alternador, consideraremos tres casos estándar,
- Cuando = 0
- Cuando = 90o
- Cuando = 90o
Reacción del armadura del alternador en el factor de potencia de la unidad
En la unidad factor de potenciael ángulo entre la corriente de armadura I y la EMF E inducida, es cero. Eso significa que la corriente de armadura y la EMF inducida están en la misma fase. Pero sabemos teóricamente que la EMF inducida en el inducido se debe al cambio del flujo del campo principal, vinculado con el conductor del inducido.
Como el campo es excitado por DC, el flujo de campo principal es constante con respecto a los imanes de campo, pero sería alternante con respecto a la armadura ya que hay un movimiento relativo entre el campo y la armadura en el alternador. Si el flujo de campo principal del alternador con respecto a la armadura puede representarse como
Entonces la emf E inducida a través de la armadura es proporcional a, df/dt.
Por lo tanto, de estas ecuaciones anteriores (1) y (2) está claro que el ángulo entre,f y la EMF E inducida será de 90o.
Ahora, el flujo de armaduraa es proporcional a la corriente de armadura I. Por lo tanto, el flujo de armaduraa está en fase con la corriente de armadura I.
De nuevo en la unidad el factor de potencia eléctrica La I y la E están en la misma fase. Así que, en el factor de potencia unitario,a está en fase con E. Así que en esta condición, el flujo de la armadura está en fase con EMF inducida E y el flujo de campo está en cuadratura con E. Por lo tanto, el flujo de la armaduraa está en cuadratura con el flujo de campo principalf.
Como estos dos flujos son perpendiculares entre sí, el la reacción de la armadura del alternador en el factor de potencia unitario es puramente de tipo distorsionador o de magnetismo cruzado.
Como el flujo de la armadura empuja el flujo de campo principal perpendicularmente, la distribución del flujo de campo principal bajo la cara del polo no permanece uniformemente distribuida. La densidad de flujo bajo las puntas de los polos de arrastre aumenta un poco mientras que bajo las puntas de los polos de arrastre disminuye.
Reacción del armadura del alternador en el retardo del factor de potencia cero
Con un factor de potencia eléctrica cero, la corriente de la armadura se retrasa en un 90o para inducir EMF en la armadura.
Como la EMF inducida en la bobina de la armadura debido al flujo de campo principal, la EMF lidera el flujo de campo principal en un 90o. De la ecuación (1) obtenemos, el flujo de campo,
Por lo tanto, en t = 0, E es el máximo yf es cero.
En t = 90oE es cero yf tiene un valor máximo.
En t = 180oE es el máximo yf cero.
En t = 270oE es cero yf tiene un valor máximo negativo.
Aquí,f tiene un valor máximo de 90o antes de E. Por lo tantof lidera a E por 90o.
Ahora, la corriente de armadura I es proporcional al flujo de armaduraa…y yo me retraso en E por 90…o. Por lo tanto,a se retrasa E por 90o.
Por lo tanto, se puede concluir que, el flujo de campof lidera a E por 90o.
Por lo tanto, el flujo de la armadura y el flujo de campo actúan directamente opuestos entre sí. Por lo tanto, la reacción de la armadura del alternador a un factor de potencia cero retardado es un tipo puramente desmagnetizante. Esto significa que el flujo de la armadura debilita directamente el flujo de campo principal.
La reacción del armadura del alternador en el factor de potencia principal
En la condición de factor de potencia principal, la corriente de armadura I conduce la emf E inducida por un ángulo de 90o. Una vez más, hemos mostrado justo, el flujo de campof conduce, inducida emf E por 90o.
De nuevo, el flujo de armaduraa es proporcional a la corriente de armadura I. Por lo tanto,a está en fase con I. Por lo tanto, el flujo de armaduraa también lidera a E, por 90o mientras que yo lidero a E por 90o.
Como en este caso tanto el flujo de armadura como el flujo de campo conducen, indujeron la EMF E por 90opuede decirse que el flujo de campo y el flujo de la armadura están en la misma dirección. Por lo tanto, el flujo resultante es simplemente la suma aritmética del flujo de campo y el flujo de la armadura. Por lo tanto, por fin, se puede decir que la reacción de la armadura del alternador debido a una pura conducción el factor de potencia eléctrica es del tipo magnetizante.
Naturaleza de la reacción de la armadura
- El flujo de reacción de la armadura es de magnitud constante y gira a velocidad sincrónica.
- La reacción de la armadura es de magnetización cruzada cuando el generador suministra una carga a un factor de potencia unitario.
- Cuando el generador suministra una carga a un factor de potencia principal, la reacción de la armadura es en parte desmagnetizante y en parte cruzada.
- Cuando el generador suministra una carga a un factor de potencia principal, la reacción de la armadura es en parte magnetizante y en parte cruzada.
- El flujo de la armadura actúa independientemente del flujo del campo principal.
