Por: Prakash Yvms
Al analizar las máquinas síncronas, especialmente en simulaciones dinámicas o estudios de estabilidad, dos reactancias juegan un papel protagónico:
- Xd (Reactancia del eje directo) y
- Xq (Reactancia del eje en cuadratura)
Pero, ¿Cómo se miden realmente estos parámetros misteriosos en la práctica? ¡Exploremos!
- La Prueba de Deslizamiento (Slip Test) – Revelando Xd y Xq (para máquinas de polos salientes)
Esta prueba elegante funciona cuando el rotor tiene saliencia física (como en los hidrogeneradores). La idea es simple, pero poderosa:
- Hacer funcionar el generador ligeramente por debajo de la velocidad síncrona.
- Mantener el devanado de campo abierto (sin excitación).
- Aplicar una fuente de alimentación trifásica equilibrada de bajo voltaje al estator.
A medida que el campo del estator barre lentamente más allá de los polos del rotor, la corriente del estator varía debido al cambio de la reluctancia magnética. Esta modulación captura ambos ejes:
- Cuando la corriente es mínima → la FMM del estator se alinea con el eje directo (d) → se usa para obtener Xd.
- Cuando la corriente es máxima → la FMM del estator se alinea con el eje en cuadratura (q) → se usa para obtener Xq.
La forma de onda lo cuenta todo:
Xd = V / I_mín, Xq = V / I_máx
(Donde V es el voltaje aplicado, e I_mín/I_máx son los valores extremos observados)
Este método es un clásico para máquinas de polos salientes. Para rotores cilíndricos (turbo-generadores), donde la saliencia es negligible (Xd ≈ Xq), esta prueba no se utiliza.
- Pruebas de Circuito Abierto y Cortocircuito – Obteniendo Xd
Para rotores cilíndricos, o cuando solo se necesita estimar Xd, se utilizan dos pruebas estándar:
- En la prueba de circuito abierto, se hace funcionar el generador a velocidad síncrona y se varía la corriente de campo mientras se mide el voltaje en los terminales. Esto nos da la característica de circuito abierto (OCC).
- En la prueba de cortocircuito, se ponen en cortocircuito los terminales del estator y nuevamente se varía la corriente de campo, esta vez registrando la corriente del estator, lo que nos da la característica de cortocircuito (SCC).
Ahora, para la misma corriente de campo:
Xd = Vca / Icc
Esto da la Xd no saturada. También se puede aplicar una corrección si se desean los valores saturados en condiciones nominales.
- Método Basado en Superposición
Otro método elegante utiliza la superposición:
Con el devanado de campo excitado, aparece un voltaje interno E en el inducido en condiciones de circuito abierto.
Cuando se aplica un cortocircuito, la corriente inducida se relaciona directamente con este voltaje generado.
Al superponer los efectos de la excitación y el inducido, se deriva la misma relación:
Xd = Vmax / I_min, Xq = Vmin / I_max
Por qué esto es importante
Xd influye fuertemente en los niveles de corriente de falla y en la regulación de voltaje.
Xq juega un papel clave en las características potencia-ángulo y en los márgenes de estabilidad.
Juntas, son la piedra angular de los modelos de máquinas síncronas utilizados en la planificación de sistemas, estudios de protección y simulaciones dinámicas.
Comprender estas pruebas garantiza que los parámetros de la máquina estén basados en la realidad física, proporcionando la base para un análisis preciso en los sistemas de potencia.
Artículo realizado por Prakash Yvms a quien agradecemos por compartir esta información. Recomendamos seguirlo por Linkedin.
