Citas bibligráficas
Ramírez, R., (2013). Generador de inducción con doble bobinado en el estator autoexcitado con capacitores shunt y autoregulado con capacitores serie [Tesis, Universidad Nacional de Ingeniería]. http://hdl.handle.net/20.500.14076/2284
Ramírez, R., Generador de inducción con doble bobinado en el estator autoexcitado con capacitores shunt y autoregulado con capacitores serie [Tesis]. : Universidad Nacional de Ingeniería; 2013. http://hdl.handle.net/20.500.14076/2284
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title = "Generador de inducción con doble bobinado en el estator autoexcitado con capacitores shunt y autoregulado con capacitores serie",
author = "Ramírez Arcelles, Roberto Rubén",
publisher = "Universidad Nacional de Ingeniería",
year = "2013"
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El generador de inducción es ampliamente conocido por su operación en paralelo con un sistema eléctrico de potencia que le provee la potencia reactiva para la creación del campo magnético, tal como se ha reportado en numerosos artículos técnicos publicados sobre el tema. Sin embargo, el concepto de autoexcitación de la máquina de inducción apareció por primera vez en 1935, cuando se mostró que la máquina de inducción puede funcionar como generador en modo aislado, si es impulsada a una velocidad determinada y se le conecta un capacitor en conexión shunt para el suministro a la máquina de la potencia reactiva requerida para generar la tensión esperada [14]. A lo largo de los años se ha investigado el principio de funcionamiento, el diseño y aspectos de control del Generador de Inducción Autoexcitado (GIA). Los análisis en estado estacionario para determinar los requerimientos de capacitores shunt para los GIA y su influencia sobre la máxima potencia disponible han sido tratados en detalle en numerosas publicaciones. Todos estos trabajos han puesto en evidencia que la principal desventaja del GIA es su pobre regulación de tensión. Como solución, se han presentado diversos esquemas de regulación de tensión con configuraciones de control complejas y con problemas operacionales como armónicos y transitorios de conmutación que vician las grandes ventajas de las máquinas de inducción como fuentes de generación autónomas. En este contexto, la incorporación de capacitores en conexión serie para proveer potencia reactiva adicional, cuando el GIA opera con carga, ha resultado una de las más atractivas opciones para mejorar la regulación del GIA, ya que por el carácter autorregulaste de la compensación serie se logra evitar la necesidad de un regulador de tensión. De otro lado, existen trabajos referidos al análisis transitorio de autoexcitación y desexcitación del GIA, en los cuales la saturación fue incorporada utilizando la inductancia magnetizante expresada en función de la corriente magnetizante; en otros trabajos, se ha propuesto un polinomio que describe la variación de la inversa de la inductancia magnetizante con el flujo concatenado magnetizante. En [31] se desarrolló y verificó experimentalmente un modelo para el análisis de la operación en estado estacionario de un Generador de Inducción Autoexcitado con dos bobinados independientes en el estator (GIADBE), el bobinado de mayor tensión, para conectar los capacitores shunt de excitación y el otro bobinado para alimentar una carga puramente resistiva. Este modelo que consideró las corrientes como variables, fue desarrollado para su aplicación en el diseño de generadores de inducción con doble bobinado en el estator destinados a plantas eólicas, las que tenían previsto entregar potencia a un banco de baterías de 12 o 24 voltios. En estos casos resultaba adecuado utilizar un bobinado independiente de mayor tensión para la conexión de los capacitores de excitación. El GIADBE, al igual que el GIA, presenta la desventaja de la pobre regulación de tensión y la desexcitación con potencias mayores a la potencia máxima. En la presente tesis se ha desarrollado el modelo dinámico del Generador de Inducción Autoexcitado con Doble Bobinado en el Estator (GIADBE), en el cual, uno de los devanados del estator es utilizado para conectar los capacitores shunt para la autoexcitación y en el otro devanado se conecta la carga en serie con capacitores para compensar el efecto desmagnetizante de la carga. El modelo dinámico del GIADBE ha sido desarrollado utilizando un sistema de referencia d-q fijo al estator y los flujos concatenados como variables. De esta manera la saturación del circuito magnético del generador ha sido representada mediante un polinomio que describe la variación de la inversa de la inductancia magnetizante con el flujo concatenado magnetizante de la máquina. A partir de este modelo dinámico, se ha obtenido las ecuaciones para el análisis del proceso de autoexcitación en vacío del GIADBE con un capacitor shunt en el devanado de excitación, asi como la autoexcitación con una carga determinada y un capacitor en serie. Por lo tanto, con estos modelos se muestra el proceso transitorio de autoexcitación del GIADBE impulsado a velocidad constante, en vacío y con una carga determinada, asimismo se han definido las posibles condiciones críticas para la autoexcitación. Utilizando el modelo dinámico se han simulado algunos transitorios de interés en el GIADBE con capacitores shunt en el devanado de excitación y capacitores en serie con la carga. También se ha simulado cambios bruscos de carga, cortocircuitos en la carga y cortocircuito en el capacitor serie. Mediante estas simulaciones se ha mostrado las ventajas de la incorporación del capacitor en serie con la carga. Las ecuaciones algebraicas que representan la operación en estado estacionario han sido obtenidas a partir del modelo dinámico del GIADBE, que considera capacitores shunt en el devanado de excitación y capacitores en serie con la carga. Se ha calculado las características de operación del GIADBE, impulsado a velocidad constante y alimentando cargas resistivas. Los resultados han mostrado el efecto autorregulador del capacitor serie. Finalmente se puede resumir que los capacitores serie se pueden utilizar para mejorar la regulación de tensión e incrementar la capacidad de carga del GIA, logrando evitar la necesidad de un regulador de tensión por el carácter autorregulante de la compensación serie, mostrando un camino para futuros trabajos en el tema.
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