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Pérdida de generador síncrono: etapa de potencia y eficiencia del alternador
Los alternadores (generadores síncronos) y los motores síncronos son la misma máquina, excepto por diferentes etapas de flujo de energía y problemas de aplicación. Entonces, si una máquina convierte energía eléctrica en energía mecánica, se sabe que es un generador síncrono (alternador). Cuando la misma máquina se utiliza para convertir energía eléctrica en energía mecánica, se conoce como motor síncrono. Lo mismo es cierto para las pérdidas de motores y generadores síncronos a continuación.
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perdida de alternador
Estos son los diferentes tipos de pérdidas que ocurren en los alternadores. Todas estas pérdidas se pueden clasificar en
- pérdida eléctrica
- pérdida magnética
- pérdida mecánica
pérdida eléctrica
También conocido como pérdida eléctrica. pérdida de cobre La pérdida más notable es el alternador. Depende de la cantidad de corriente que pasa por el conductor y su resistencia.es comúnmente conocido como yo2R-pérdida. Ocurre tanto en el estator como en el rotor del alternador como se explica a continuación.
Pérdida del estator: Esto es causado por la resistencia de los devanados del inducido y las corrientes inducidas en el estator. Debido a la gran corriente de armadura, esta pérdida está dada por
PAG.pérdida del estator = (yoestator)2 (Restator)
dónde
- PAG.pérdida del estator = pérdida de potencia del estator
- Iestator = corriente inducida en el estator (devanado del inducido)
- restator = resistencia del estator (devanado del inducido)
Pérdida de rotor: Esta pérdida es comparativamente mucho menor que la pérdida del estator debido a la pequeña corriente continua del rotor.está dado por
PAG.Rotor_loss = (yorotor)2 (Rrotor)
dónde
- PAG.Rotor_loss = pérdida de potencia del rotor
- Irotor = corriente inducida en el rotor (devanado de campo)
- rrotor = resistencia del rotor (devanado de campo)
Del mismo modo, el cobre I2Cantidades relativamente pequeñas de pérdida R ocurren en otras partes del alternador.
brasileros
PAG.brasileros = (yorotor)2 (Rpolaco)
Pérdida de rectificación de diodo
PAG.pérdida de diodo = yodiodo Ⅴd
pérdida del regulador
PAG.pérdida del regulador = yorotor Ⅴd
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pérdida magnética
La pérdida magnética también se conoce como pérdida de núcleo o pérdida de hierroEstas pérdidas ocurren en el núcleo del alternador debido a las propiedades magnéticas del material.Estas pérdidas se dividen en dos tipos.
- pérdida de histéresis
- Pérdida por corrientes de Foucault
pérdida magnética = Pacero de alta velocidad +Peddie
Pérdida por histéresis: Esto es causado por la magnetización y desmagnetización del núcleo ferromagnético debido al campo magnético cambiante. Los ferroimanes no tienen la capacidad de revertir repentinamente su magnetización. Durante la inversión magnética, se desmagnetiza gradualmente. Sin embargo, el campo magnético aplicado cambia rápidamente. Parte de la potencia aplicada se utiliza para desmagnetizar el núcleo. Esto se conoce como pérdida por histéresis dada por
PAG.acero de alta velocidad = ηBmáx.1.6 pedoⅤ
dónde
- PAG.acero de alta velocidad = pérdida por histéresis
- η = factor de histéresis
- B.máx. = máxima densidad de flujo magnético
- pedo = frecuencia de suministro
- V = volumen de material magnético
Pérdida por corrientes de Foucault: Las pérdidas por corrientes de Foucault son causadas por corrientes inducidas en el núcleo del alternador. Como sabemos, un campo magnético cambiante induce una corriente en un conductor, y el núcleo está hecho de hierro, que es un buen conductor, disipando energía en forma de calor conocida como pérdidas por corrientes parásitas.está dado por
PAG.eddie = kmi B.2 pedo2t2Ⅴ
dónde
- PAG.eddie = pérdida por corrientes de Foucault
- kmi = coeficiente de corriente de Foucault
- B.máx. = máxima densidad de flujo magnético
- pedo = frecuencia de suministro
- t = espesor del laminado
- V = volumen de material magnético
La pérdida por corrientes de Foucault se reduce al laminar el núcleo. Los núcleos están diseñados con láminas delgadas laminadas entre ellos para reducir las corrientes inducidas (de Foucault).
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pérdida mecánica
Las pérdidas mecánicas son causadas por las partes móviles del alternador. Estas son pérdidas constantes porque la velocidad del rotor es constante en un generador síncrono.Hay dos tipos de pérdidas mecánicas en los alternadores.
Pérdida de fricción: En un alternador, la pérdida por fricción ocurre en los cojinetes debido a la fricción entre las partes giratorias y los cuerpos estacionarios.está dado por
PAG.fricción = kN
donde ‘k’ es una constante y ‘N’ es la velocidad en RPM
Resistencia al viento: El viento es causado por la fricción entre las partes giratorias y el aire.está dado por
PAG.viento = kN3
La resistencia al viento aumenta con el cubo de la velocidad y también depende del diseño del rotor. Los rotores de polos salientes tienen una mayor resistencia al viento debido a los polos que sobresalen. Por lo tanto, la velocidad se tiene en cuenta al diseñar el rotor.
Pérdida perdida: Las pérdidas por dispersión son varias pérdidas pequeñas que ocurren en los alternadores debido a varias razones, pero que no se explican fácilmente, como la distorsión del flujo, la distribución desigual de la corriente en la armadura, etc. Considerado como el 1% o 0,01 del total. pérdida.
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eficiencia del alternador
La eficiencia del alternador es la relación entre la potencia de salida P.afuera a la fuerza mecánica de entrada Pde.Está dado por
Eficiencia, η = Pafuera ÷Pde
Eficiencia, η = Pafuera ÷ (Pafuera +Ppérdida)
% eficiencia, η = Pafuera ÷ (Pafuera +Ppérdida) x 100%
La eficiencia del alternador es inversamente proporcional a las pérdidas. Las pérdidas dependen de la velocidad y la corriente de carga. Para un alternador dado, su eficiencia depende solo de la corriente de carga ya que tiene una velocidad constante. La eficiencia máxima del alternador es de alrededor del 80%.
El siguiente diagrama muestra las etapas de potencia de un alternador (flujo de potencia del generador síncrono).
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Fórmula de eficiencia del alternador
La fórmula para la eficiencia de un alternador trifásico es:
Eficiencia, η = Pafuera ÷ (Pafuera +Ppérdida)
Su potencia de salida viene dada por la fórmula:
PAG.afuera = 3 VIa cos θ
dónde
La pérdida de potencia se puede clasificar en pérdida variable y pérdida constante.
PAG.pérdida =Pvariable +Pincesante
La pérdida variable depende de la corriente de carga, como la pérdida de cobre, mientras que la pérdida constante depende solo de la velocidad constante en un generador síncrono.por lo tanto
PAG. variable = 3Ia2ra
Las pérdidas por devanado de campo y las pérdidas mecánicas se dan como constantes.
PAG.incesante =Protor +Pmecánico +Potros
PAG.C = yopedo2R+Pacero de alta velocidad +Peddie +Potros
Entonces la pérdida total de potencia será:
PAG.pérdida = 3Ia2ra +PC
Por lo tanto, la fórmula para la eficiencia del alternador es:
η = PAGafuera ÷ (Pafuera +Ppérdida)
η = 3VIacosθ ÷ (3VIacosθ+3Ia2ra +PC)
Condiciones para la máxima eficiencia
La eficiencia del alternador se maximiza cuando la pérdida variable es igual a la pérdida constante.
PAG.variable =PC
3ia2ra =PC
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