13.3: Condensador síncrono

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Los motores síncronos cargan la línea de alimentación con un factor de potencia principal. Esto a menudo es útil para cancelar el factor de potencia de retraso más comúnmente encontrado causado por los motores de inducción y otras cargas inductivas. Originalmente, los grandes motores síncronos industriales entraron en amplio uso debido a esta capacidad para corregir el factor de potencia rezagado de los motores de inducción.

Este factor de potencia principal se puede exagerar al eliminar la carga mecánica y sobreexcitar el campo del motor síncrono. Dicho dispositivo se conoce como condensador síncrono. Además, el factor de potencia principal se puede ajustar variando la excitación del campo. Esto hace posible casi cancelar un factor de potencia de retraso arbitrario a la unidad al poner en paralelo la carga de retraso con un motor síncrono. Un condensador síncrono se opera en una condición límite entre un motor y un generador sin carga mecánica para cumplir con esta función. Puede compensar un factor de potencia anterior o rezagado, absorbiendo o suministrando energía reactiva a la línea. Esto mejora la regulación del voltaje de la línea eléctrica.

Dado que un condensador síncrono no suministra un par, se puede prescindir del eje de salida y la unidad se encierra fácilmente en una carcasa hermética a los gases. El condensador síncrono puede entonces llenarse con hidrógeno para ayudar al enfriamiento y reducir las pérdidas por viento. Dado que la densidad del hidrógeno es 7% de la del aire, la pérdida por viento para una unidad llena de hidrógeno es 7% de la encontrada en el aire. Además, la conductividad térmica del hidrógeno es diez veces mayor que la del aire. Por lo tanto, la eliminación de calor es diez veces más eficiente. Como resultado, un condensador síncrono lleno de hidrógeno puede ser impulsado más duro que una unidad enfriada por aire, o puede ser físicamente más pequeño para una capacidad dada. No hay peligro de explosión siempre y cuando la concentración de hidrógeno se mantenga por encima del 70%, típicamente por encima del 91%.

La eficiencia de las líneas de transmisión de energía largas se puede aumentar colocando condensadores síncronos a lo largo de la línea para compensar las corrientes de retraso causadas por la inductancia de la línea. Se puede transmitir más potencia real a través de una línea de tamaño fijo si el factor de potencia se acerca a la unidad mediante condensadores síncronos que absorben potencia reactiva.

La capacidad de los condensadores síncronos para absorber o producir energía reactiva sobre una base transitoria estabiliza la red eléctrica contra cortocircuitos y otras condiciones de falla transitoria. Se estabilizan las caídas transitorias y caídas de milisegundos de duración. Esto complementa tiempos de respuesta más largos de regulación de voltaje de acción rápida y excitación de equipos generadores. El condensador síncrono ayuda a la regulación de voltaje al extraer corriente principal cuando el voltaje de línea se hunde, lo que aumenta la excitación del generador restaurando así el voltaje (Figura abajo) Un banco de condensadores no tiene esta capacidad.

El condensador síncrono mejora la regulación de voltaje de línea eléctrica