curso de excitaciones la robla
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Regulación de tensióny Sistemas de Excitación.
José Quintario
20042004
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- La Robla. Curso de Regulación de Tensión y Sistemas de Excitación. -- La Robla. Curso de Regulación de Tensión y Sistemas de Excitación. -
•Rectificadores
•Conceptos básicos de regulación.
•Sistemas de Excitación
•Maquinas sincronas
•Regulador de Tensión
•Limitadores.
•Configuración de rectificadores y rectificadores
•Otros equipos asociados
Indice
MAQUINASSINCRONAS.
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Máquina Síncrona.
Rotores
Estator
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Máquina Síncrona. Ecuacionesbásicas eléctricas.
e = dφ / dt
MAQUINA SINCRONA
Ω
+
-
V
E = K1 n φ φ = K2 If
E = K1 K2 n If
E = 4,44 N f φ
e Fuera electromotrizE Tensión eficazN Número de espirasn rpmf Frecuenciaφ flujo magnéticoIf Intensidad de campoK Constantes
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Máquina Síncrona. Ecuacionesbásicas mecánicas.
Mmotor - Meléct = J ( dΩ / dt)
Meléct Par eléctricoMmotor Par motorJ Momento de inerciaΩ Velocidad angular
Ω
Mmotor Meléct
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Máquina Síncrona. Curva devacio.
E = K1 K2 n If
E=K If
Codo saturación
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Máquina Síncrona. Modeloequivalente.
Modelo equivalente.Máquina síncrona no saturada.Eo = K Iexc.
Iexc.
Eo U
Xd
I
U = E - jXd I
Eo
Uj Xd I
I
δ
φ
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Máquina Síncrona. Modeloequivalente.
Eo
U Xd I
I
δ
φ
Xd I Cos φ
Xd I Sen φ
φ
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Máquina Síncrona. Diagramade Potencias.
Eo
U Xd I
I
δ
φ
Xd I Cos φ
Xd I Sen φ
φ
P = 3 U I Cos φ
Q = 3 U I Sen φ
Multiplicando el gráfico por 3U/Xd
P
Q
Xd I Cos φ = E Sen δ
P = (3 U/ Xd) E Sen δ
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Máquina Síncrona. Diagramade Potencias.
P
Q
Circunferencias de Corriente de estator constante
Circunferencias de Corriente de rotor constante
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Máquina Síncrona. Límite deángulo polar.
P = (3 U/ Xd) E Sen δ
P
3 Eo U senδ 3 U (Xd-Xq) sen 2δP = + Xd 2 Xd Xq
3 Eo U senδ 3 U (Xd-Xq) sen 2δM = + Ωs Xd Ωs 2 Xd Xq
δδδδ
MPar máximo
I exc. máx
δ1 δ2
100 A
80 A
60 A
Mc
Q2 < Q1δ 2 > δ1
Potencia
Par
Q
12Pc
Q2 Q1
δ = 90 º
Limite teórico de estabilidad δ = 90 º
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Máquina Síncrona. Límites defuncionamiento.
• Limitación mínima excitaición• Limite corriente de estator• Límite corriente de rotor• Limite potencia activa
P
Q
1
2
3
4
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Máquina Síncrona rotor liso.
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Máquina Síncrona polossalientes.
• Limitación mínima excitaición• Limite corriente de estator• Límite corriente de rotor• Limite potencia activa• Corriente de excitación nula.
P
Q
1
2
3
4
5
3 Eo U senδ 3 U (Xd-Xq) sen 2δP = + Xd 2 Xd Xq
Potencia
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Máquina Síncrona polossalientes.
RECTIFICADORES.
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Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 18
Conceptos básicos deRectificadores.
Diodo
Tiristor
IGBT
Tensión Entrada Tensión Salida
α
Ángulo de disparo
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 19
Conceptos básicos de Rectificadores.Disparo Tiristores.
Pulsos de disparo tiristores Tensión de salida del puente
CONCEPTOS BASICOSDE REGULACION.
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Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 21
Conceptos básicos de regulación.Control en lazo abierto.
Sistema
Variable a regularVariable manipulable
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Conceptos básicos de regulación.Control en lazo cerrado.
Regulador SistemaConsigna
Perturbación
Variable a regular
Variable manipulable
Regulador+-
SISTEMAS DEEXCITACIÓN.
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Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 24
SISTEMAS DE EXCITACION
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Clasificación de los sistema de excitación.Tipo de alimentación al campo principal.
•DIRECTAS (Estáticas)
•INDIRECTAS (Con excitatriz)
•Excitatriz de Corriente Alterna y diodos rotátivos (Brushless)
•Excitatriz de Corriente Alterna y diodos estacionarios
•Excitatriz de Corriente Continua.
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Clasificación de los sistema de excitación.Tipo de alimentación al rectificador
•Desde bornas del generador (Shunt).
•Sin compundaje
•Compundanje serie
•Compundanje vectorial
•Excitación forzada
•Desde barras seguras.
•Generador de imanes permanentes. (PMG)
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Tipos de excitaciones.Tipo de alimentación al campo principal.
•Excitación indirecta con excitatriz rotativa.
•Excitación (directa) estática.
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Tipos de excitacionesindirectas.
•Excitación sin escobillas con diodos rotativos y excitatrizde alterna
•Excitatriz de alterna con diodos no giratorios
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 29
Tipos de excitacionesindirectas.
•Excitatriz decorriente continua
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 30
Tipos de alimentación de laexcitación.
•Desde bornas del generador.
•Desde barras seguras.
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 31
Tipos de alimentación de laexcitación.
•Generador de imanespermentes.
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 32
Tipos de alimentación de laexcitación.
•Compundaje serie.
•Compundaje vectorial.
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 33
Tipos de alimentación de laexcitación.
•Excitación forzada contransformador de compundaje.
•Excitación forzadacon baterias
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Generador con excitaciónestática
La excitación ataca directamente al rotor.Tiene escobillas y anillos
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 35
Generador con excitación sinescobillas
1 Polos excitatriz
1
2
3
4
5
2 Parte giratoria excitatriz
3 Diodos rotativos
4 Polos máquina principal
5 Estator máquina principal
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 36
Generador con excitación sinescobillas
4 Polos máquina principal
2 Parte giratoria excitatriz
3 Diodos rotativos
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 37
Generador con excitaciónalimentada por PMG
La excitación es alimentada por un generador de imanes permanentes.Este generador está acoplado al eje directamente o a través de una reductora.
Generador imanes permanentes
Cojinete
Sondas de temperaturaen metal y aceite. (Pt 100)
AVR
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 38
Generador con excitatriz decorriente continua.
REGULADOR DETENSIÓN.
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Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 40
Esquema básico de unregulador de tensión.
U
-Consigna
U+
PID+
-
Acondicionamientoseñal
R
L
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 41
Regulación de tensión.
Consigna
Tensión de grupo
Salida regulador
Corriente campo
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 42
Canal manual.
-Setpoint
If+
PI+
-PI regulator Pulse generator
Controlled Rectifier
U/Un
1
If0 Ifn
Atención con operar en manual
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 43
Regulación Reactiva.(regulación sobreimpuesta)
P
Q
U
-+
PID
+
-
I
=
PI
+ -
Q Setpoint
Q
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 44
Regulación de Factor de potencia.(regulación sobreimpuesta)
Q
P
U
-+
PID
+
-
I
=
PI
+ -
FP Setpoint
PF
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 45
Condiciones de activaciónregulación sobreimpuesta.
-
+
-PI
+
-Consigna
Energía reactiva
Q
+PID Generador Red
Lazo regulación tensión
Lazo regulación de reactiva
Otras señalesal punto suma
&
Interruptor grupo cerradoInterruptor de red cerrado
No limitadoresSelección regulador
Perturbaciones en la redConexión y desconexión bruscas de cargasCortocircuitos...
Lazo regulación tensión
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 46
Secuencia de Arranque/Parada.
rpm
kV
MW
MVAr
ReguladorVelocidad
Reguladortensión
Sincronizador Cierre interruptor
grupo
Reguladorreactiva
LIMITADORES.
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Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 48
LIMITADORES
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 49
Limitación corriente deexcitación.
If/Ifn
t [s ]
1,6
1,05
3 s
Etapa instantánea 160 % 3sRégimen permanente 105 %Curva térmica
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 50
Limitación corriente de estator.
P
Q
Reducir excitaciónAumentar excitación
Zona de funcionamiento subexcitada
Zona de funcionamiento sobreexcitada
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 51
Limitación mínima excitación.
P
θ
Relé de pérdidade excitación
Limitadormínima
excitación
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 52
Limitación V/Hz.
E = 4,44 N f K If
Limites de funcionamiento V/Hz.(en zonas próximas de la velocidad nominal)
U/Un
Hzrpm
1
50
1
Limites de funcionamiento V/Hz.(durante el arranque de la máquina)
CONFIGURACIÓN DEREGULADORES YRECTIFICADORES.
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Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 54
Redundancia de Reguladores.
•Monocanal con regulador manual
AVR
ReferenciaAUTO
ReferenciaMANUAL
Generación de pulsos
•Doblecanal Automático- Manual
AVR
ReferenciaAUTO
ReferenciaMANUAL
Generación de pulsos
Generación de pulsos
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 55
Redundancia de Reguladores.
•Doblecanal Automático.
AVR
ReferenciaAUTO
Generación de pulsos
AVR
ReferenciaAUTO
Generación de pulsos
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 56
Redundancia de Rectificadores.
•Rectificador único. (sin redundancia)
Generación de pulsos
•Dos Rectificadores en paralelo. (1+1)
Generación de pulsos
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 57
Redundancia de Rectificadores.
•Varios Rectificadores en paralelo. (n-1)
Generación de pulsos
Amplificador de impulsos
Amplificador de impulsos
Amplificador de impulsos
Amplificador de impulsos
OTROS EQUIPOSASOCIADOS.
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Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 59
Tipos de Cebado.
Cebado DC
Cebado AC
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 60
Cebado.
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 61
Cebado y Arranque suave.
Final del cebado
Sobrepaso nulo
Tensión de grupo
Salida regulador
Corriente campo
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 62
Protección de diodos rotativos.
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 63
Protección de diodos rotativos.Diodo abierto.
≈
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 64
Protección de diodos rotativos.Diodo en cortocircuito.
≈
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 65
Protección de sobretensión rotor.
R
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 66
Protección de sobretensión rotor.
R
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 67
Equipo de Desexcitación.
RUf
If Operación normal
RUf
IfCierre polo auxiliar(solape)
R
IfApertura polos principales
Polo auxiliar(con solape)
Polos principales
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 68
SINCRONIZACION
SINCRONIZACION.
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Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 70
Condiciones de cierre delinterruptor
• Igualdad de módulos de tensión (regulador de tensión)• Igualdad de frecuencias (regulador de velocidad)• Igualdad de fase
Voltímetro doble
Frecuencímetro doble
Sincronoscopio
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 71
Circuito equivalente
GENERADOR
Xgen XredXtrafo
REDTRAFO
Egen Ered+ +
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 72
Cierre del interruptor
GENERADOR
Xgen XredXtrafo
REDTRAFO
Egen EredI
I = Egen - Ered
Xgen + Xtrafo + Xred
+ +
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 73
Generador supersíncrono
Tensión del Generador
Tensión de Red
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 74
Oposición de polos
Ered
Egen
δ
I = Egen - Ered
Xgen + Xtrafo + Xred
-100
-50
0
50
100
Atención polaridad de los trafos de tensión
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 75
Flujo de potencia activa
Ered
Egen
δ
Potencia Transmitida
P = Sen δ Ered x Egen
Xgen + Xtrafo+ Xred
• Corrientes elevadas• Desequilibrios en la red• Pérdida de vida del eje
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 76
Sincronización manual
SubirTensión
BajarTensión
SubirVelocidad
BajarVelocidad
CERRAR
ABRIR
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 77
Sincronización automática
TensiónRED
Tensión GRUPO
Tensión
+-
Velocidad
+-
Orden
Cierre delinterruptor
IUI
IUI
PID
PIDα
dαdt
&
∆U
∆s
α
Date of last change Reference/Name of Presentation/SN 78
Máquina Síncrona. Ecuacionesbásicas mecánicas.
Mmotor - Meléct = J ( dΩ / dt)
Meléct Par eléctricoMmotor Par motorJ Momento de inerciaΩ Velocidad angular
Ω
Mmotor Meléct
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