conexión en paralelo de alternadores felipe quevedo

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Page 1: Conexión en paralelo de alternadores felipe quevedo

Conexión en Paralelo de Generadores Síncronos

Carrera de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Universidad Politécnica Salesiana

Cuenca-Ecuador

Felipe Quevedo Avila

[email protected]

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.

Page 2: Conexión en paralelo de alternadores felipe quevedo

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.

Page 3: Conexión en paralelo de alternadores felipe quevedo

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

Page 4: Conexión en paralelo de alternadores felipe quevedo

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

Page 5: Conexión en paralelo de alternadores felipe quevedo

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