Generadores Sincronos Conexion en Paralelo

 

Introducción ingeniería  eléctrica a dado nuevas visiones de como compartir la distribución de Hoy en día el campo de la ingeniería potencia eléctrica para ello se recurren a los tradiciones generadores síncronos . Para tener la idea de que son los generadores síncronos tenemos la necesidad de explorar el efecto básico de generación para ello recordaremos que es un generador síncrono.

Principios básicos de generador síncrono. Los generadores síncronos se clasifican por su  su  construcción construcción en:  en: campo giratorio y armadura giratoria por su tipo de excitación en autoexcitados y excitación separada y por su tipo de rotor en: polos salientes! para velocidades iguales o menores de "#$$ %P& y polos lisos! para velocidades iguales a '($$ %P&. )"* Los generadores generadores sínc síncronos ronos autoexc autoexcitado itados s ya no requi requieren eren de escobilla escobillas s y los de exci excitaci tación ón separada separada requieren de escobillas y en lugar del conmutador utili+an anillos rosantes.

,ig " -squema en partes de &aquina íncrona alimentación  de c.c. al circuito de campo del rotor. /omo éste está en  movimiento  movimiento 0el e debe suministrarse alimentación rotor1 es necesario adoptar construcciones especiales con el fin de suministrar energía al campo. La solución com2n es el uso de 3anillos desli+antes y escobillas3. Los anillos desli+antes son aros que rodean el e4e de la máquina pero aislados del mismo e4e. /ada extremo 0f y 5f1 del arrollamiento de la bobina de campo está conectado a un anillo y sobre cada anillo 6ace contacto una escobilla 0fig ".7 c1. i a las escobillas se les conect con ecta a una fuente fuente en tod todo o mom moment ento o que quedar dará á aplica aplicado do el mis mismo mo volta4 volta4e e al dev devana anado do de campo campo sin importar  velocidad o velocidad o posición angular . )'*

,ig 8 -squema físico y  y  modelo del modelo del circuito de campo.

 

i a9adimos los devanados 3b3 y 3c3 al estator con las separaciones adecuadas podemos obtener una máquina trifásica. La figura "."$ ilustra una de ellas. /ada fase debe estar separada por "8$e. La expresión de volta4e inducido para 3a3 y 35a3 es la misma. ;btengamos una expresión para 3b5b3 y 3c5c3.)(*

,ig ' -squema de generador trifásico.

El por qué de la utilización de los generadores síncronos en  par  p aral alel elo o " por medio del cierre del interruptor ". i el interruptor se cierra de manera arbitraria en cualquier momento es posible que los generadores se da9en severamente y que la carga pierda potencia. i los volta4es no son exactamente iguales en cada uno de los generadores que se conectan 4untos 6abrá un flu4o de corriente muy grande cuando se cierre el interruptor. Para evitar este problema cada una de las tres fases debe tener exactamente la misma magnitud de volta4e y ángulo de fase que el conductor al que se conectara. -n otras palabras el volta4e de fase a debe ser exactamente igual al volta4e en la fase a3 y así en forma sucesiva para las fases b5b? y c5c?. Para lograr  esto se deben cumplir las siguientes condiciones de puesta en paralelo: •

Deben de ser iguales los voltajes de línea rms. •

Los dos generadores deben tener la misma secuencia de ase.

•

Los ángulos de ase de los dos ases deben de ser iguales.

•

La recuencia del generador nuevo! llamado generador en apro"imación! debe ser un poco ma#or  que la recuencia del sistema en sistema en operación.

 

,ig @ >enerador que se conecta en paralelo con un sistema de  de potencia potencia  en operación. )* -stas condi -stas condicion ciones es de puest puesta a en paral paralelo elo requieren ciertas explic explicacion aciones. es. La condición condición " es obvia: para de dos grupos  grupos de volta4es sean idénticos deben tener la misma magnitud de volta4e rms. Los volta4es en las fases a y a? serán completamente idénticos en todo momento si ambas magnitudes y sus ángulos son iguales lo que explica la condición.

,ig A -squema de secuencia de fases.

La asegura que lade secuencia en la queen el la volta4e llegueaun a sucuando pico enunlos dos seacondición la misma.8i la secuencia fase es diferente figurade 8afase entonces par de generadores volta4es 0los de fase a1 estén en fase los otros dos pares de volta4es estarán desfasados por "8$. i se conectan los generadores de esta manera no 6abrá problema con la fase a pero fluirá enormes corrientes en las fases b y c lo que da9ara ambas maquinas. )8* Procedimiento general para conectar generador en paralelo. Primero utili+ando voltímetros se debe a4ustar la corriente de campo del generador en aproximación 6asta que Primero utili+ando su volta4e en los terminales sea igual al volta4e en línea del sistema en operación. $egundo! la secuencia de fase del generador en aproximación se debe comparar con la secuencia de fase del $egundo! la sistema en operación.

-x -xiist sten en mu muc c6as 6as fo form rma a de comp mpro roba barr est esto una una de el elllas es con onec ecttar al altterna ernattivam ivamen entte un  de inducción inducción   a los terminales de cada uno de los dos generadores. i el motor gira en la peque9o  motor  de peque9o

 

dirección  en ambas ocas ocasiones iones enton entonces ces entonc entonces es la secu secuenci encia a de fase es la misma en ambos misma dirección generadores. i el motor gira en direcciones opuestas entonces las secuencias de fase son diferentes y se deben invertir dos de los conductores del generador en aproximación. )'* ;tra manera simple es el  el  método  método de las tres lámparas incandesentes en la figura ' se muestra muestra  un circuito de este tipo. La operación comien+a arrancando la maquina por medio del motor primario 0turbina diesel etc1 teniendo en cuenta que deben prender y apagar al mismo  tiempo  tiempo las tres lámparas esto indica que existe la misma secuencia de fase si prenden y apagan muy rápido esto es debido a que tiene diferentes frecuencias esto se arregla subiendo la  la velocidad velocidad  del primario motor esto se 6ace aumentando el flu4o con el reóstato de campo si prenden y apagan en desorden esto indica que no tienen la misma frecuencia de fases esto se 6ace red.. )8* intercambiando la secuencia de fases del alternador 6acia la  la red

,ig ( -squema de secuencia de fases. /onexión de las fases y excitatri+ Los devanados del alternador se conectan en estrella para obtener tres fases y un neutro como se muestra en la figura @ la excitatri+ se conecta a la rueda polar con el cuidado de no exceder las magnitudes nominales)"*

 

,ig # Bcoplamiento en paralelo con otro alternador  Para acoplar los alternadores usaremos el método de las tres lámparas apagadas este método se basa en conectar las lámparas en serie con ambas fases cuando las lámparas se encienden al mismo tiempo y lentamente esto indica que la secuencia de fases es la correcta. )"*

,igura C. &étodo de las tres lámparas.  Bcoplamiento correcto correcto -n la figura "$ se muestra como las lámparas se apagan al mismo tiempo esto indica que existe la misma frecuencia de fases y podemos acoplar la maquina 6ay que tener muc6o cuidado con las tensiones de las maquinas ya que estas de ser iguales asegurar que las tensiones de fase sean las mismas tomando las tensiones de línea de cada una de las dos maquinas y teniendo cuidado de no exceder los  datos  datos nominales de placa corriente de excitación tensión corrientes de fases. )"*

,igura "$. Las frecuencias son iguale lámparas apagadas ,allas en el acoplamiento

 

Dn error de acoplamiento es muy notorio usando este método ya que las lámparas no indican el error  cometido siempre y cuando las lámparas tengas una secuencia lógica lógica  con las fases estas prenderán en diferente orden como se muestra en la figura ""

,igura "". Las frecuencias no son iguales lámparas encendidas  Bcoplamiento con con compa9ía de lu+ -l -l  procedimiento  procedimiento es exactamente el mismo solo que las lámparas se conectan en serie con las fases del alternador y con las de compa9ía de  de lu+ lu+ en  en el  el diagrama diagrama siguiente  siguiente se muestra la conexión.

,igura "8. Bspecto externo de un sincronoscopio.

%odernas instalaciones -n las modernas instalaciones se emplea unas columnas de sincroni+ación figura "" compuestas por un bra+o saliente y giratorio del cuadro general de la central y que tiene dos voltímetros 0red y generador1 dos frecuencímetros 0red y generador1 un voltímetro de cero y un sincronoscopio de agu4a. -n las centrales automá automátic ticas as o con telema telemando ndo el aco acopla plamie miento nto se 6ac 6ace e aut automá omátic ticame amente nte con la ayu ayuda da de equipo equipos s electrónicos. )"*

 

,igura "'. /olumna de sincroni+ación para el acoplamiento de un alternador a la red.

&peración de generadores en paralelo con grandes sistemas de sistemas de potencia. /uando un generador síncrono se conecta a un sistema de potencia a menudo el sistema de potencia es tan acciones del  del operador del generador tendrá gran efecto en el sistema de potencia. grande que ninguna de las acciones -ste fenómeno se ideali+a con el  el  concepto concepto de  de bus bus  infinito el cual es un sistema de potencia tan grande que su volta4e y frecuencia no cambian sin importar que tanta potencia real y reactiva se le demande o se le suministre. )"*

,igura "8. >enerador síncrono que opera en paralelo con un bus infinito. /uando un generador opera en paralelo con un bus infinito tenemos que: -l sistema al que se conecta el generador controla la frecuencia y volta4e en los terminales del generador. Los puntos de a4uste del mecanismo regulador del generador controlan la potencia real suministrada al sistema por el generador. La corriente de campo en el generador controla la potencia reactiva suministrada suministrada al sistema por el generador.

 

'onclusiones e debe tener muc6a cautela con los valores valores  de corriente y volta4e para no da9ar la maquina ya que es posible que la línea a la que nos deseamos acoplar supero el volta4e que puede producir nuestro alternador en este caso no se debe de acoplar ya que la maquina resentiría y reduciríamos la vida 2til de ella las lámparas se conectan con criterio no podemos conectar la lámpara que va de la fase uno a la fase dos teniendo en cuenta que si las lámparas no prenden adecuadamente es recomendable cambiar las fases y no mover las lámparas si se acopla mal la maquina actuara como motor pudiendo romper la flec6a. Para a4ustar la repart repartición ición d de e pot potencia encia rea reall entre los generadores sin c cambiar ambiar 0frecuencia del sistema1 se deben incrementar simultáneamente los puntos de a4uste del mecanismo regulador en un generador al mismo tiempo que se disminuyen los puntos de a4uste en el mecanismo regulador del otro generador. La maquina cuyos puntos de a4uste del mecanismo regulador se incrementa alimentara mas carga. Pa Para ra a4us a4usta tarr si sin n ca camb mbia iarr la repa repart rtic ició ión n de pote potenc ncia ia to tota tal l se de debe ben n in incr crem emen enta tarr o di dism smin inui uir  r  simultáneamente los puntos de a4uste del mecanismo regulador de los generadores. Para a4ustar la repartición de potencia reactiva entre generadores sin cambiar