Reacción de inducido y reactancia síncrona
Con carga en atraso (inductiva), la reacción de inducido es…
En vacío la tensión de bornes iguala a la FEM E. Bajo carga, el flujo de la corriente I se combina con el del campo, y ese efecto depende de la fase de la corriente (el factor de potencia). Mueve el deslizador de ángulo de fase de atraso a adelanto y mira los fasores y la tensión. Con carga en atraso, ¿la reacción aumenta el flujo o lo recorta?
La corriente de carga perturba el flujo
En vacío solo está el flujo del campo y la tensión iguala a la FEM E. Bajo carga el devanado trifásico del inducido también crea un campo giratorio, y este flujo gira a la misma velocidad que el del campo y se combina con él. El flujo resultante es el flujo real de entrehierro y fija la tensión. Así bajo carga la tensión difiere de su valor en vacío. Cuánto y en qué dirección depende de la fase de la corriente.
El factor de potencia fija el signo de la reacción
Con carga resistiva (factor unidad) la corriente está en fase con la FEM, así que el flujo del inducido es espacialmente perpendicular al del campo. Solo lo distorsiona de lado, dejando la magnitud casi igual (transversal). Con carga en atraso (inductiva) la corriente se retrasa otros 90°, así que el flujo del inducido se opone de frente y recorta el del campo (desmagnetiza); el flujo cae y la tensión baja. Con carga en adelanto (capacitiva) ocurre lo opuesto: el flujo del inducido ayuda al del campo (magnetiza); el flujo crece y la tensión sube. El mismo generador puede ver su tensión bajar o subir según el factor de la carga.
Agrupa todo en la reactancia síncrona
El cambio de flujo de la reacción de inducido se manifiesta al final como un efecto de tensión proporcional a la corriente. Al ser una tensión proporcional a la corriente y adelantada 90°, es justo la caída que produce una reactancia. Por eso esta reactancia de reacción se suma a la de fuga del propio devanado en una sola reactancia síncrona Xs. El circuito equivalente por fase queda entonces E = V + I(Ra + jXs). La resistencia Ra suele ser pequeña y a menudo se desprecia, dando E = V + jIXs. La regulación es (E - V)/V, grande con carga en atraso y a veces negativa con carga en adelanto.
De vuelta a la primera pantalla
Con carga en atraso la reacción fue desmagnetizante y la tensión bajó. El flujo del inducido se combina con el del campo, pero se opone y lo recorta en atraso, lo ayuda y lo aumenta en adelanto, y solo lo distorsiona de lado con carga resistiva. El factor de potencia fija el signo de la reacción. Como este cambio de flujo es al final una tensión proporcional a la corriente y adelantada 90°, se agrupa con la fuga en una sola reactancia síncrona Xs, dando E = V + jIXs. Esta única ecuación que une la E en vacío y la V en carga sostiene la regulación del generador y, en la próxima unidad, el motor síncrono y su control del factor de potencia.
Con el comportamiento bajo carga ordenado en E = V + jIXs por una sola reactancia síncrona, la misma máquina puede funcionar como motor. En un motor el ángulo de carga (la fase entre E y V) fija el par, y cambiar la excitación desplaza el factor de la corriente de atraso a adelanto. Así un motor síncrono produce par y ajusta el factor a la vez. La próxima unidad trata par y factor juntos mediante el ángulo de carga y la excitación (MC-D3).