conexión en paralelo de alternadores felipe quevedo
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Conexión en Paralelo de Generadores Síncronos
Carrera de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Universidad Politécnica Salesiana
Cuenca-Ecuador
Felipe Quevedo Avila
Abstract— Este documento tiene como objetivo
principar poner en marcha un generador Un
generador síncrono es un tipo de máquina
eléctrica rotativa capaz de transformar energía
mecánica (en forma de rotación) en energía
eléctrica.El paralelo de alternadores es muy
importante y ha servido de mucho el
aprender y saber cómo funcionan las
redes eléctricas del mundo, el paralelo de
alternadores es indispensable por la razón
de que un solo generador no podría
abastecer a tanta carga que consume el
país por decir un ejemplo, es por esta
razón que los ingenieros han desarrollado
el paralelo de alternadores dando una
gran ventaja para el sistema de red, lo
primordial es que al poner en paralelo
aumenta la confiabilidad del sistema es
decir podemos abarcar mucha mas
potencia que consume la carga y también
podemos hacer un mantenimiento de un
alternador mientras los demás siguen en
funcionamiento.
I. Marco Teórico: Maquinas Síncronas
Estas máquinas pueden cumplir tres
diferentes funciones a saber:
a) Generadores o alternadores
b) Motores
c) Condensador rotativo o
compensador síncrono
En su construcción física son muy
similares, pero en sus prestaciones cambian,
según el uso a que se las destina.
La conversión de energía:
a) De mecánica a eléctrica
b) De eléctrica a mecánica
c) De eléctrica a eléctrica.
Generadores
Se construyen de tres formas diferentes;
De inducido rotante, fig. 1 .-Los polos
excitados con corriente continua están
fijos en el estator, y el rotor, con
devanado mono o trifásico, tiene las
salidas de corriente a través de anillos
rozantes.- Se lo utiliza solo para
pequeñas potencias, como ser grupos
electrógenos portátiles, porque al ser la
salida de corriente a través de elementos
móviles no es posible manejar grandes
potencias. Otra aplicación: Excitatrices
sin escobillas.
Figura 1 Diseño de un generador de Inducido
rodante
De inducido fijo y rueda polar giratoria,
fig. 2 y 4. Los polos son alimentados
por corriente contínua a través de dos
anillos rozantes, giran accionados por
un motor térmico o hidráulico.- El
inducido, estático, sede de las corrientes
alternas, entrega energía directamente al
consumo. -Es la máquina más común en
las usinas hidráulicas.
Figura 2 Esquema de Construcción de
alternadores síncronos con rotores de polos
salientes y listos
Figura3Esquema de Construcción de
alternadoressíncronos con rotores de
polossalientes y listos
De inducido fijo igual que en el caso
anterior, y el rotor es ranurado
exteriormente, donde se alojan las
bobinas que alimentadas por c.c. a
través de dos anillos, generan los polos.-
También se los denomina "turbo
alternadores".- El rotor es generalmente
de 2 o 4 polos.- fig. 2 y 5. Se los destina
para grandes potencias y velocidades.
Generalmente son accionados por
turbinas a gas o vapor.
Figura 4 Aspecto interior de un rotor con polos
Salientes
Figura 5 Aspecto General de un rotor listo
montado tetrapolar
II. Desarrollo
Puesta en Paralelo de Generadores
Síncronos Las razones principales para la puesta en
paralelo son:
Asegurar la continuidad de
servicio.
Economía que se logra en los
costos de instalación y
funcionamiento (obras en un solo
lugar, supervisión y manutención).
A diferencia de los generadores de C.C., los
generadores síncronos en paralelo deben
girar a la misma velocidad si tienen el
mismo número de polos y en consecuencia,
la distribución de la potencia Activa, entre
ambas maquinas, depende exclusivamente,
casi siempre, de la característica velocidad
— potencia de sus respectivos motores
impulsores.
Requisitos para conectar generadores
síncronos en paralelo:
a. Secuencia correcta de fases.
b. Las tensiones de fase deben estar
en fase con las del sistema.
c. La frecuencia debe ser casi
exactamente igual a la del sistema.
d. La tensión de la maquina a
sincronizar debe ser
aproximadamente igual a la tensión
del sistema.
Maniobras de acoplamiento
El acoplamiento de un alternador a
la red exige la
máxima atención por parte del o
los operarios encargado de dicha
operación.
Se pone en marcha el motor de corriente
continua que acciona el alternador y
seguidamente se maniobra sobre el
regulador de velocidad has conseguir que
ésta sea lo más aproximada posible a la
velocidad síncrona correspondiente a la
frecuencia de la red.
Para comprobarlo se observa el
frecuencímetro conectado a los bornes del
generador Se observa que el generador va a una
velocidad de 1800rpm
Se maniobra el reóstato que regula
la intensidad de la corriente de
excitación que recorre las bobinas
inductoras hasta conseguir que
la fuerzaelectromotriz generada en
el bobinado inducido del alternador
( medida por su voltímetro V ) sea
algo superior que la tensión de la
red.
Efectuadas la maniobras anteriores,
es preciso afinar la igualdad de
frecuencias y tensiones, al
mismo tiempo hay que observar el
sincronoscopio
Esquema
Figura6Esquema de conexión de
instrumentospara el acoplamiento de
generadoressíncronos.
Consideremos un sistema elemental
formado por dos generadores trifásicos
idénticos G1 y G2 con sus respectivos
motores primarios PM1 y PM2,
suministrando potencia a una carga L tal
como se representa en el esquema unifilar
de la siguiente figura.
Figura7Operación en paralelo de dos
generadoressíncronos
Supongamos generador G1 esta
alimentando la carga a la tensión y
frecuencia nominal estando desconectado el
generador G2. El generador G2 podrá
acoplarse en paralelo con el G1, girando a
la velocidad de sincronismo y ajustando el
re6stato de excitación hasta igualar su
tensión con la de las barras.
El interruptor S2 deberá cerrarse en el
instante en que ambas tensiones están
momentáneamente en concordancia de fase,
momento en el que la diferencia de tensión
entre barras del interruptor es igual a cero.
Para determinar el momento oportuno de
cerrar el interruptor se utiliza un dispositivo
de nominado sincronoscopio.
Una vez sincronizado G2, en la forma
indicada, se puede distribuir la carga tanto
activa como reactiva entre las dos maquinas
actuando adecuadamente sobre los
reguladores de los motores primarios y
sobre los reóstatos de excitación.
En la figura mostrada a continuación, las
líneas llenas descendentes PM1 y PM2,
representan las características velocidad
potencia de los dos motores impulsores,
para una abertura constante de la válvula de
regulación.
Potencia de salida
Figura8Característicavelocidad-potencia de los
motoresprimarios
La línea horizontal AB, representa la
potencia total de la carga P, y las potencias
de salida de cada generador son P1 y P2
(despreciando las perdidas).
Si se incrementa la abertura de la
regulación de PM2 a PM'2, la potencia de la
carga será ahora A'B'. Luego la potencia de
salida del generador G2 se ha incrementado
de P2 a P'2 y la del generador G1 ha
decrecido a P'1.
Al mismo tiempo ha sido incrementada la
frecuencia del sistema. Ella puede ser
restablecida, a su valor nominal, mediante
un mayor desplazamiento de carga de G1 a
G2, lo que se consigue cerrando la válvula
de regulación del motor impulsor, lo que
implica bajar su curva velocidad-potencia a
la línea segmentada PM'1
La potencia se representa ahora por la línea
segmentada A"B", y las potencias de salida
de los generadores son P"1 y P"2. Así, la
frecuencia del sistema y la potencia de
salida de los generadores se pueden
controlar por medio de las válvulas de
regulación de los motores impulsores.
Los cambios en la excitación, afecta la
tensión en terminales y la distribución de la
potencia reactiva. Por ejemplo, si se ajustan
los dos generadores de la primera figura de
forma que las potencias activas y reactivas
se distribuyan por igual, el diagrama
vectorial correspondiente será el de trazo de
la siguiente figura en el que Vt es la tensión
en tomes, II la corriente de la carga, Ia la
corriente en el inducido de cada generador
y Ef la tensión inducida debida al campo
inductor. La caída de tensión en la
reactancia síncrona de cada generador es j
XsIa, y la caída de tensión en la resistencia
puede despreciarse
Supongamos que se incrementa la
excitación del generador G1; la tensión en
las barras Vt aumentara, pero podrá
restituirse a su valor nominal debilitando la
excitaci6n del generador G2. Las
condiciones finales están representadas por
los vectores de trazo discontinuo de la
ultima figura mostrada: no han variado ni la
tensión en Homs ni la intensidad y factor de
potencia de la carga, y como no se han
tocado los reguladores de los motores
impulsores no han variado tampoco ni la
potencia de salida ni la componente en fase
de la corriente de los inducidos de las
maquinas.
El generador al cual se ha incrementado la
excitación suministra ahora la mayor parte
de los KVA reactivos retrasados de la
carga. En las condiciones representadas por
los vectores discontinuos de la última figura
mostrada: el generador G1 esta
suministrando la totalidad de la energía
reactiva y el generador G2 trabaja con
factor de potencia igual a la unidad.
3. Conclusiones
Para concluir todo lo expuesto
anteriormente podemos decir que los
generadores síncronos nos son muy útiles
cuando mantengamos una velocidad
constante, nos presta grandes ventajas
descritas anteriormente.
Los generadores síncronos en paralelo
deben girar a la misma velocidad si tienen
el mismo número de polos y en
consecuencia, la distribución de la potencia
Activa, entre ambas maquinas, depende
exclusivamente, casi siempre, de la
característica velocidad — potencia de sus
respectivos motores impulsores.
4. Referencia
[1]Maquinas Eléctricas/Stephen J.
Chapman/4ta
edición
[2] http://www.TheGenera
ElectricCompany.com
[3]http://www.fing.uncu.edu.ar/catedras/ele
ctrotecnia/archivos/Apuntes/maquinas_sinc
ronas/paralelo_gen_sincr.pdf
[4]http://es.wikipedia.org/wiki/Generadores
Sincronos
[5] http://electricidad.utpuebla.edu.com