Cuando el generador está girando a la velocidad nominal y digamos que la carga disminuye, entonces el par mecánico será mayor que el par eléctrico, lo que aumentará la velocidad del generador. Entiendo esto. Lo que tengo problemas para entender es cómo ocurre esto físicamente, es decir, qué sucede con la corriente de armadura y de campo durante ese período transitorio y cómo afectan la velocidad.
Aquí hay una descripción de la imagen general basada en los supuestos mencionados a continuación.
Suponga que el generador es un generador trifásico impulsado por un motor primario. Suministra una carga pero no está conectado a una red con otras fuentes de alimentación. La carga conectada determina la corriente de armadura y el factor de potencia. Supongamos que el regulador automático de voltaje (AVR) del generador ajusta la corriente de campo para mantener el voltaje terminal del generador en el valor nominal. Supongamos que el motor principal es un motor de combustión interna. Supongamos que el regulador de velocidad del motor ajusta el acelerador para mantener el motor a la velocidad nominal del generador.
La potencia eléctrica suministrada por el generador viene dada por Pe (vatios) = V (voltios) X I (amperios) X pf (factor de potencia) X 1.732 (raíz cuadrada de 3). La potencia mecánica proporcionada por el motor Pm = Pe + pérdidas. Pm = Torque X Velocidad X a unidades de medida constante. El par de torsión requerido para impulsar el generador a la velocidad nominal está determinado por las pérdidas de Pe +.
Si la carga cambia, la corriente disminuirá y el factor de potencia puede aumentar o disminuir. El voltaje del terminal aumentará debido al cambio en la caída de voltaje a través de la impedancia interna del generador. El AVR cambiará la corriente de campo para mantener la tensión nominal del terminal. El par de torsión requerido para mantener la velocidad del generador disminuirá porque la potencia habrá disminuido con muy poco cambio de voltaje. La velocidad tenderá a aumentar, pero el regulador de velocidad cambiará la configuración del acelerador del motor para mantener la velocidad.
En el nuevo punto de operación, la velocidad y el voltaje no habrán cambiado. La corriente, la potencia, el par, el ángulo de par y el caudal de combustible habrán disminuido. El factor de potencia y la corriente de campo podrían aumentar o disminuir.
Resumen de los puntos esenciales
Un cambio en la carga es, por definición, un cambio en la corriente de armadura. Como no sucede nada instantáneamente que cambie mucho el voltaje, un cambio en la carga debe ser un cambio en la energía eléctrica consumida. Por la conservación de la energía, un cambio en la potencia consumida debe causar un cambio en el par producido por el generador como una carga en el motor primario. Esto podría ilustrarse examinando la corriente, el flujo magnético y las interacciones de fuerza. Un cambio en el par de torsión presentado al motor primario dará como resultado un cambio de velocidad. Los sistemas reguladores reaccionan ante el cambio. La magnitud y la duración del cambio se pueden determinar mediante un análisis matemático dinámico detallado del sistema completo.
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