29.2 : Cortocircuito trifásico: máquina síncrona sin carga

Realizar una prueba de cortocircuito trifásica en una máquina sincrónica sin carga ayuda a comprender su impacto en el sistema. El oscilograma de la corriente de falla de CA, con la compensación de CC eliminada, revela que la amplitud de la forma de onda disminuye desde un valor inicialmente alto hasta un nivel de estado estable para una fase de la máquina.

Este comportamiento se produce debido al flujo magnético producido por las corrientes de armadura de cortocircuito. Inicialmente, estas corrientes siguen caminos de alta reluctancia, pero finalmente cambian a caminos de menor reluctancia, aumentando así la inductancia de la armadura. Esta dinámica se puede representar mediante un circuito de resistencia-inductor en serie (R-L) variable en el tiempo.

Según la teoría de máquinas estándar, se utilizan reactancias específicas, como reactancias subtransitorias, transitorias y de estado estable, para calcular la corriente de falla de CA instantánea. Este cálculo se basa en la tensión terminal de línea a neutro RMS previo a la falla. La corriente de falla subtransitoria RMS en el momento de la falla está determinada por la reactancia subtransitoria de cortocircuito del eje directo y la constante de tiempo asociada. Con el tiempo, la corriente de falla de CA RMS se estabiliza en su valor de estado estable.

Cada fase de la máquina experimenta un desfase de CC diferente, y el desfase máximo se produce cuando el ángulo de corriente inicial es cero. Las reactancias y las constantes de tiempo de la máquina, proporcionadas por los fabricantes o derivadas de pruebas, son cruciales para predecir el comportamiento de la máquina durante las fallas. Esta información ayuda a gestionar los posibles daños y a mantener la estabilidad del sistema durante las fallas.

Comprender estas características es esencial para diseñar sistemas de energía robustos. Los datos obtenidos de estas pruebas permiten a los ingenieros predecir cómo se comportará el sistema en condiciones de falla, lo que facilita el desarrollo de estrategias para controlar los daños y garantizar la estabilidad del sistema. Este enfoque garantiza que los sistemas de energía puedan soportar fallas y continuar operando de manera confiable, manteniendo así la integridad y seguridad de las redes eléctricas.