Archive for julio 22nd, 2010

Diagrama de control para pequeños ángulos de carga con Simulink/Matlab

En la entrada anterior habiamos visto el diagrama completo del ángulo de carga de una línea eléctrica simple considerando que este varia desde cero hasta noventa grados eléctricos. Pero en la práctica se puede aproximar a un comportamiento lineal las ecuaciones en mención considerando una pequeña variación del ángulo de carga. De esta manera las ecuaciones se linealizan (valga la redundancia) y permite simplificar el diagrama expuesto en la entrada anterior.

El presente diagrama tiene el cálculo para un ángulo de carga desde O° hasta 2° en donde se han eliminado algunos elementos no lineales del diagrama anterior.

En la práctica las máquinas eléctricas sólo permiten una pequeña variación del ángulo de carga, ya que esto incrementa las corrientes al interior de la máquina eléctrica. Se limita el ángulo de carga, para poder mantener el diseño de la máquina dentro de las tolerancias de las normas eléctricas y de costos competitivos en el mercado. Un diseño que permite mayores corrientes en el rotor y por lo tanto, mayor ángulo de carga, implica tener mayor cantidad de hierro y cobre, lo que eleva el costo de producción y mantenimiento.

Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Diagrama completo de control del ángulo de carga

Es sabido que la transmisión de potencia eléctrica se divide en dos cosas muy separadas. En primer lugar la cantidad de potencia activa que se transmite depende mucho del ángulo de carga de los variables eléctricas en la línea eléctrica en estudio. En segundo lugar, la cantidad de potencia activa que se transmite depende fundamentalmente de los valores de los voltajes que hay entre la barra que transmite y la barra que recibe. Por lo tanto, el ángulo de carga, determina en buena forma las capacidad de transmisión de potencia eléctrica.

En el diagrama mostrado, se observa un estudio de la transmisión de potencia eléctrica en una línea simple con barra fuente y de recepción. El ángulo de carga varia desde O° hasta 90° a lo largo de los 10 segundo que demora la simulación. Se puede observar como es la variación de la potencia activa y reactiva según el ángulo de carga.

Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Corriente en bobina de rotor de una máquina eléctrica

En una máquina eléctrica se da el desplazamiento «S» definido con la diferencia proporcional de las velocidades angulares del rotor y del estator. Éste desplazamiento a su vez, determina la intensidad de la corriente que se genera en el rotor con la finalidad de que el desplazamiento sea mínimo, o como se suele decir, el elemento de la máquina eléctrica (rotor o estator) con menor velocidad angular alcance al otro con mayor frecuencia angular.

Esta intensidad de corriente predetermina las capacidades de la máquina eléctrica de responder ante situaciones determinadas, y es un punto importante para el diseño de la estructura mecánica así como el de la capacidad eléctrica de los conductores y la disipación de energía eléctrica producida por pérdidas eléctricas propias de las interacciones electromagéticas al interior de una máquina eléctrica.

Matlab/Simulink permite una fácil y flexible aproximación para estudiar en detalle este tema.

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