Cuando un alternador pierde la excitación, no existen fuerzas electromotrices inducidas
en el estator, las corrientes que circulan por el estator de la máquina reaccionan con el
entrehierro del rotor, haciendo circular corrientes parásitas y estas tratarán de producir
una fuerza electromotriz inducida en el estator, es decir, funcionará como generador
asincrónico.
Sino existe otro generador conectado en paralelo, la máquina se parará, por lo tanto, no
entregará energía.
Si está conectada a otras máquinas por medio de un sistema interconectado, funcionará
como máquina asincrónica con una velocidad superior a la de sincronismo (debido al
deslizamiento). La corriente que produce un flujo en el entrehierro es provista por el
estator y por la red, es decir, que la corriente magnetizante del generador asincrónico va
a ser prevista por los otros generadores síncronos en forma de potencia reactiva pura.
Esta corriente es muy grande porque el hierro del rotor no está preparado para
proporcionar una gran reacción de armadura, entonces esta corriente (capacitiva para el
generador o inductiva para la red) se suma a la corriente necesaria para entregar
potencia activa, que depende de la máquina primaria (llegando a ser 4 veces de la
nominal en el estator).
Si los rotores son de polos lisos, no poseen arrollamientos amortiguadores para conducir
las corrientes inducidas, por lo tanto, producen en el rotor calentamientos rápidos. Para
el caso de polos salientes, este calentamiento no se produce, por la acción del devanado
de amortiguación.
En un turboalimentador que pierde su excitación, no trae problemas desde el punto de
vista de su explotación, a no ser que la potencia reactiva (red) sea muy grande y haga
sobrecargar a las otras máquinas y las saque de servicio por sobrecarga. En el caso del
rotor con polos salientes, se producen grandes oscilaciones de potencia muy
perjudiciales para el sistema.
Si la pérdida de excitación es pequeña, en relación con la red, es posible que salga de
servicio por sus propias protecciones de máxima corriente; si la máquina es grande, la
corriente entregada por la red no es suficiente para poder accionar dichas protecciones.
Las pérdidas de excitación puede deberse a problemas con el interruptor de campo o
fallas en la excitatriz, pudiéndose ser detectada por un relé de mínima corriente en el
rotor. En condiciones normales, la corriente en el rotor varía en un rango muy grande y
puede llegar a valer cero, en algunos casos negativa (caso de grandes unidades con
excitación principal y piloto). Por lo visto, la protección de mínima corriente es
impracticable y en casos de cortocircuitos externos, pueden producirse salidas de
sincronismo de escasa duración, implicando que la protección sea temporizada.
El relé direccional de impedancia tipo mho, se sitúa en el área de reactancia negativa.
En la figura siguiente:
Aquí se representa la recta de funcionamiento donde se muestra los puntos de
funcionamiento normal y de pérdida de sincronismo como máquina sincrónica, como
así también el funcionamiento como máquina asincrónica. Esto es válido para rotores de
polos salientes.
El pasaje de un punto de funcionamiento normal a la característica de accionamiento, no
es instantánea sino que tiene un tiempo de retardo, siendo la variación de tipo
oscilatoria.
Si las oscilaciones de potencia y cuando la impedancia del generador es grande
(respecto a la red o sistema interconectado), estas oscilaciones pueden llegar a tocar las
característica del relé y hacerlo salir de servicio.
El relé no deberá operar en forma instantánea sino con un retardo de 200 milisegundos
(que es el tiempo en que la oscilación de potencia puede estar dentro de la
característica). También puede utilizarse dos relés de impedancia, uno con
características instantáneas y el otro con un retardo de 500 milisegundos, es decir,
cuando la máquina está muy cargada accionará en forma instantánea sino lo está, lo hará
con un retardo.
Otro caso para tener en cuenta es el de rotor de polos salientes, donde la característica
toma una forma diferente como la siguiente.
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