7

1.- ANTECEDENTES

1.1.- MARCO HISTÓRICO DE LAS MÁQUINAS SÍNCRONAS

Dentro de los componentes que conforman los SEPs se hallan las máquinas

síncronas, éstas son los únicos componentes dinámicos que pueden generar

y regular potencia activa y reactiva dentro del sistema. Nuestro sistema

interconectado, que abastece a nuestro país se halla conformado

esencialmentepor centrales hidroeléctricas y térmicas.

Dado los avances tecnológicos de la electrónica moderna los generadores

pueden ser regulados, controlados y protegidos utilizando relés digitales

multifunción. También podemos comunicarnos con las centrales o con

cualquier estación de control del sistema, gracias a la telemetría que utiliza

los siguientes modos de comunicarse: Fibras ópticas, microondas, línea

telefónica y hasta la propia línea de transmisión.

Hoy en día el desafío industrial apunta sobre el diseño de las máquinas

síncronas HIG EFICIENT, con constantes de tiempo y parámetros que

facilitan su regulación y operación dentro del sistema.

La Facultad no cuenta con textos sobre el desarrollo del presente trabajo y

mucho menos con los programas computacionales.

Los resultados de la investigación serán aplicados en beneficio de las

Universidades, Institutos y Centros de Investigación en:

- Estudio profundo del principio de funcionamiento de los alternadores.

- El cálculo y análisis de sus parámetros electromecánicos.

- Diagnóstico del estado de cada uno de sus componentes.

- Estudio de las corrientes de cortocircuito y sus implicancias.

- Determinación de la eficiencia y regulación de los alternadores.

- Planeamiento y programación del mantenimiento predictivo.

8

Los Ingenieros y Técnicos únicamente contamos con una capacitación muy

superficial sobre el tema. Los fabricantes nos facilitan sus catálogos, donde

se incluyen únicamente el comportamiento permanente de las máquinas

síncronas y no así el comportamiento transitorio, periodo donde se me

permite planificar la protección, estabilidad y coordinación del aislamiento de

los sistemas eléctricos de potencia.

1.2.-OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

Para desarrollar en forma coherente los procesos transitorios de las máquinas

síncronasy poder comprender a cabalidad los efectos de su comportamiento

frente a estas perturbaciones es que presentamos los objetivos de la investi-

gación del presente trabajo:

1.2.1.-Objetivos Generales.-

Promover el estudio del comportamiento dinámico en sus estados

permanente y transitorio de las máquinas eléctricas vía simulación

utilizando el poderoso digsilent.

1.2.2.- Específicos.-

a.- Diseñar y construir programas específicos para determinar el

comportamiento dinámico de las máquinas rotativas.

b.- Determinar una herramienta amigable que se pueda utilizar

en el diagnóstico de las máquinas eléctricas sin que éstas

sean interrumpidas en su diario trabajo.

c.- Fomentar en los Ingenieros y Técnicos la investigación del

comportamiento dinámico de las máquinas síncronas.

d.- Diseñar y construir un programa computacional para meter-

minar el comportamiento dinámico en estado estable y

9

durante los frecuentes transitorios que se presentan en los

sistemas eléctricos de potencia.

1.3.-ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN

El presente trabajo de investigación “Influencia de los transitorios electro-magnéticos en máquinas síncronas de gran porte” comprende lo siguiente:

- Constitución electromecánica.

- Estudio en estado permanente.

- Estudio en estado transitorio.

- Diseñar un programa computacional que me permita simular el

comportamiento de las máquinas síncronas en sus estados

permanente ytransitorios.

1.4.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Dado la importancia de las máquinas síncronas dentro de las Centrales

Hidroeléctrica y térmicas convencionales es que estoy planteando este

tema tan importante en el abastecimiento y regulación de la energía

eléctrica de nuestro país.

Habiéndonos documentado adecuadamente y disponiendo de

herramientas modernas de simulación, tal como digsilent es que he

decidido realizar el presente trabajo, que por cierto es muy complejo.

Este proyecto debe ser capaz de proporcionarnos la información ON LINE

de los parámetros de trabajo de la máquina y por medio de estos poder

analizar el estado de los materiales aislantes y el comportamiento

dinámico permanente y transitorio de las máquinas síncronas.

El tema propuesto forma la parte medular de los siguientes cursos que

actualmente se dictan en la FIEE:

10

. Instalaciones eléctricas I y II

. Análisis de sistemas de potencia I y II

. Protección y estabilidad de los sistemas eléctricos de potencia.

. Análisis transitorio de los sistemas eléctricos.

. Coordinación de la protección.

. Máquinas Eléctricas II y III.

Además los resultados de la investigación será un aporte de muchísima

importancia para los estudiantes de la FIEE, los mismos que se aplicarán

en beneficio de nuestra comunidad Universitaria, Institutos Tecnológicos

y demás profesionales vinculados con la generación de Energía Eléctrica.

Quisiéramos resaltar que nuestra FIEE no cuenta con la bibliografía

adecuada para desarrollar profesionalmente un tema de simulación

utilizando el poderoso digsilent.

Nuestra facultad carece de este tipo de información y más del 70% de

nuestros egresados trabajan en el área de instalaciones, mantenimiento

de máquinas y transformadores eléctricos.

Finalmente podremos afirmar que el presente trabajo será un aporte de

muchísima importancia para nuestra Universidad, dado que no disponemos

de información similar.

1.5.- HIPÓTESIS

El avance tecnológico existente obliga a las empresas a disponer de

equipos modernos que faciliten los trabajos de: diagnóstico, operación,

control y mantenimiento de las máquinas síncronas.

En función a los objetivos generales y específicos que persigue el siguiente

trabajo de investigación es que se plantea la siguiente hipótesis:

11

Con la utilización del software digsilentes posible simular el

comportamiento dinámico en sus estados estacionario y transitorio de las

máquinas síncronas.

1.5.1.- Variables Dependientes:

Modelamiento de las máquinas síncronas.

Simulación del comportamiento de las máquinas.

Protocolo de pruebas de los generadores.

1.5.2.- Variables Independientes:

Máquina prima (motor de corriente continua).

Fuente variable de corriente trifásica de 30 Amperios.

Instrumentos de precisión de corriente alterna y continua.

Cronómetro.

Computador.

Software para trabajo en ambiente Windows.

Tarjeta de adquisición de datos.