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LABORATORIO DE MAQUINAS II
DUVAN ESTEBAN MORALES
JUAN SEBASTIÁN LONDOÑO
ALEJANDRO ELIAS ESPINOSA
SAMIR BALLESTEROS MADERA
Preinforme De Laboratorio
Práctica #4:
Generador de Inducción
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Profesor: Ing. Luis Martin David
Medellín - Antioquia
Universidad de Antioquia
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Eléctrica
2014
Preinforme De Laboratorio
Práctica # 4:
Generador de Inducción
1. Objetivo General:
 Obtener las características de la máquina de inducción como generador
asincrónico
 Identificar las partes fundamentales del generador de inducción.
 Obtener la curva de magnetización de la máquina de inducción.
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 Observar el proceso de autoexcitación de un generador de inducción.
 Calcular el punto de operación del generador de inducción.
 Observar el comportamiento del generador de inducción bajo cargas resistivas,
inductivas, capacitivas y combinación de ellas.
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2. Apuntes para el Preinforme
Generalidades
Un generador de inducción o generador asíncrono es un tipo de generador eléctrico
de CA que utiliza los principios de los motores de inducción para producir energía. Los
generadores de inducción funcionan girando mecánicamente su rotor más rápido que
la velocidad de sincronismo, dando deslizamiento negativo. En esta condición de
operación, la máquina toma una corriente que se retrasa de la tensión en más de 90
grados, la potencia activa fluye hacia fuera de la máquina y la potencia reactiva
ingresa. Un motor asíncrono de corriente normal por lo general se puede utilizar como
un generador, sin ninguna modificación interna. Esta diferencia con respecto a la
maquina síncrona, se debe a que la máquina de inducción no dispone de un
devanado de excitación ubicado en el rotor, ni del sistema de control de la corriente
de excitación. Por esta razón, para crear su campo magnético, la máquina de
inducción debe absorber toda la potencia reactiva necesaria de la red o de la red y un
banco de capacitores conectados a sus bornes para la compensación de la potencia
reactiva. Para hacer funcionar un generador de inducción debe ser excitado con un
voltaje líder, esto se hace normalmente mediante la conexión a una red eléctrica, o, a
veces son autoexcitados mediante el uso de condensadores de corrección de fase.
Principio de funcionamiento
Los generadores de inducción y motores producen energía eléctrica cuando su rotor
se gira más rápido que la velocidad de sincronismo. Para un motor típico de
funcionamiento de cuatro polos en una red eléctrica de 60 Hz, la velocidad de
sincronismo es de 1800 revoluciones por minuto. La misma de cuatro polos del motor
de funcionamiento en una red de 50 Hz. tendrá una velocidad síncrona de 1500 rpm.
En el funcionamiento normal del motor, la rotación de flujo del estator es más rápido
que la rotación del rotor. Esto hace que el flujo del estator para inducir corrientes del
rotor, que crean un flujo del rotor con la polaridad magnética opuesta al estator. De
esta manera, el rotor es arrastrado a lo largo de detrás de flujo del estator, en un valor
igual al deslizamiento.
Durante el funcionamiento del generador, un motor acciona el rotor por encima de la
velocidad de sincronismo. El flujo del estator todavía induce corrientes en el rotor,
pero dado que el flujo del rotor opuesto está cortando las bobinas del estator, una
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corriente activa se produce en las bobinas del estator, y el motor ahora funciona como
un generador, el envío de energía a la red eléctrica.
Figura 1. Generador de inducción con doble alimentación impulsado a velocidad
variable alimentando una carga aislada.
Excitación
Se debe tener en cuenta que todavía se requiere una fuente de corriente para el flujo
de magnetización para el estator de excitación, para inducir la corriente del rotor.
Los generadores de inducción no son, en general, de auto-excitación, lo que significa
que requieren un suministro eléctrico, por lo menos inicialmente, para producir el flujo
magnético giratorio La alimentación eléctrica puede ser suministrada desde la red
eléctrica o, una vez que comienza la producción de energía, desde el generador en sí.
El flujo magnético giratorio del estator induce corrientes en el rotor, que también
produce un campo magnético. Si el rotor gira más lento que la tasa del flujo giratorio,
la máquina actúa como un motor de inducción. Si el rotor se gira más rápido, actúa
como un generador, produciendo energía.
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 numerosas aplicaciones a escala
mundial. En el ámbito nacional, en se describe una aplicación del generador de
inducción operando en paralelo con un sistema eléctrico de potencia, sin embargo
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como se ha manifestado, es factible su operación autónoma como generador
autoexcitado.
Potencia activa
La Potencia activa suministrada a la línea es proporcional a deslizarse por encima de
la velocidad de sincronismo. La Potencia nominal completa del generador se alcanza
a los valores de deslizamiento muy pequeñas. A la velocidad sincrónica de 1.800 rpm,
el generador producirá ningún poder. Cuando la velocidad de marcha se aumenta a
1.860 rpm, se produce potencia máxima de salida. Si el motor primario es incapaz de
producir suficiente energía para impulsar plenamente el generador, la velocidad se
mantendrá en alguna parte entre 1800 y 1860 rpm gama.
Capacitancia requerida
Un banco de condensadores debe suministrar potencia reactiva para el motor cuando
se utiliza en el poder independiente. La reactiva suministrada debe ser igual o mayor
que la potencia reactiva que la máquina se basa normalmente cuando se opera como
un motor. Tensión en los terminales se incrementará con la capacitancia, pero está
limitado por la saturación del hierro.
Conexiones a la red y autónomos
En los generadores de inducción, el flujo de magnetización se establece por una
batería de condensadores conectados a la máquina en caso de sistema
independiente y en caso de conexión a la red que llama la corriente magnetizante de
la red. Para un sistema conectada a la red, la frecuencia y la tensión en la máquina
serán dictadas por la red eléctrica, ya que es muy pequeña en comparación con todo
el sistema. Para sistemas independientes, la frecuencia y el voltaje son función
compleja de parámetros de la máquina, capacitancia utilizada para la excitación, y el
valor de la carga y el tipo.
El uso de generadores de inducción
Los generadores de inducción se utilizan a menudo en las turbinas eólicas y algunas
instalaciones micro hidroeléctricas debido a su capacidad para producir energía útil a
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diferentes velocidades del rotor. Los generadores de inducción son mecánica y
eléctricamente más sencillo que otros tipos de generadores. También es más
resistente, no requiere cepillos o conmutadores.
Generadores de inducción son especialmente adecuados y por lo general se utiliza
para las estaciones generadoras eólicas como en este caso la velocidad es siempre
un factor variable, y el generador es fácil en la caja de cambios.
¿Qué le sucede al generador de inducción si se supera el par resistente
máximo?
¿Qué sucede si el generador de inducción funciona con una velocidad inferior a
la velocidad síncrona?
¿Cómo se puede mejorar la regulación de voltaje de un generador de
inducción?
Un método de análisis gráfico para explicar y calcular un comportamiento en estado
estacionario es analizar los requerimientos de capacitores “shunt” para generadores
asíncronos autoexcitados convencionales, proponiendo un método analítico para calcular la
capacitancia mínima requerida para la autoexcitación en vacío; donde este valor es
inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la velocidad y a la reactancia magnetizante
saturada. Asimismo, la influencia de la magnitud del banco de capacitores “shunt” sobre la
máxima potencia disponible en terminales del generador asíncrono autoexcitado, la principal
desventaja del GIA (Generador de Inducción Auto inducido) es su pobre regulación de tensión,
inclusive operando con velocidad regulable. Por esta razón se ha investigado soluciones para
mejorar la característica externa (Tensión-Potencia) y mejorar su factibilidad de aplicación
como fuente de generación independiente. Varios Investigadores han presentado diversos
esquemas de regulación de tensión, que utilizan capacitores “shunt”, inductancias variables o
reactores saturables, en esquemas de lazo cerrado usando contactores o conmutación a
tiristores. Sin embargo estas soluciones de reguladores de tensión implican configuraciones
complejas e intrincados diseños de circuitos de control y problemas operacionales como
armónicos y transitorios de conmutación que vician las grandes ventajas de las máquinas
asíncronas 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, que logra eliminar el requerimiento de un
regulador de tensión ya que la compensación serie tiene carácter autoregulante. En ese
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sentido hay esquemas de autorregulación donde utilizan capacitores en serie para reforzar la
potencia reactiva suministrada por los capacitores conectados en paralelo con los terminales
de la máquina y lograr una característica externa (Tensión-Potencia) con tensión
razonablemente constante. Los capacitores serie pueden conectarse de dos formas; en la
primera (conexión corta) los capacitores están en serie con la carga y en la segunda
(conexión larga) se conectan en serie con cada fase de la máquina, para compensar la caída
de tensión en la resistencia y la reactancia de dispersión del estator
3. Bibliografía.
 KOSOW I.L. Máquinas Eléctricas y Transformadores.
 KOSTENKO L.P., PIOTROVSKI L.M. Máquinas Eléctricas II
 Breenen, M.B. and Abbondati, A., "Static exciter for induction generators", IEEE
Trans. Industry Applications, Vol IA-13, No 5, pp 133-139, September, 1977.
 Chan, T.F., "Steady state analysis of self-excited induction generators", IEEE
Trans. on Energy Conversion, Vol 9, No 2, pp 288-296, June, 1994.
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