operacion paralelos generadores

8/6/2019 operacion paralelos generadores

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En la actualidad es raro encontrar la

existencia de un alternador nico que

de manera aislada alimente su propia

carga. Esto slo se lo puede encontrar

en aplicaciones tales como los gene-

radores de emergencia.

Con objeto de aumentar el rendimien-

to y abilidad del sistema, las dieren-

tes centrales estn conectadas entre

s en paralelo, por medio de lneas de

transporte y distribucin. La red asconstituida representa un generador

gigantesco en el que prcticamente

la tensin y la recuencia se mantie-

nen constantes.

Esto se debe a que sobre esta gran

red, la introduccin de un nuevo gene-

rador no altera los parmetros bsicos

anteriores, por representar una poten-

cia muy reducida rente al conjunto total.

Principios bsicos de generadorsncrono.Los generadores sncronos se clasi-

can por su construccin en: campo gi-

ratorio y armadura giratoria, por su tipo

de excitacin en autoexcitados y ex-

citacin separada, y por su tipo de ro-

tor en: polos salientes; para velocida-

des iguales o menores de 1800 RPM

y polos lisos; para velocidades igua-

les a 3600 RPM. [1]

Los generadores sncronos autoexci-

tados ya no requieren de escobillas y

los de excitacin separada requieren

de escobillas y en lugar del conmuta-

dor utilizan anillos rosantes.

Se debe suministrarse alimentacin de

c.c. al circuito de campo del rotor. Co-

mo ste est en movimiento (el rotor),

es necesario adoptar construcciones

especiales con el in de suministrar

energa al campo. La solucin comn

es el uso de anillos deslizantes y es-

cobillas. Los anillos deslizantes son

aros que rodean el eje de la mqui-

na, pero aislados del mismo eje. Ca-

da extremo ( y -) del arrollamiento de

la bobina de campo est conectado a

un anillo y sobre cada anillo hace con-tacto una escobilla. Si a las escobillas

se les conecta una uente, en todo mo-

mento quedar aplicado el mismo vol-

taje al devanado de campo, sin impor-

tar velocidad o posicin angular. [3]

Figura 2. Esquema sico y modelo del circui-

to de campo

Si aadimos los devanados b y cal estator, con las separaciones ade-

cuadas, podemos obtener una m-

quina trisica. La gura 2 ilustra una

Anillos

f -f c

Escobillas

Flecha

Vcd R

Lf

if

Operacin en paralelo degeneradores sncronos

Elaborado por Adrin Criollo

Hoy en da el campo de la ingeniera elctrica a dado nuevas visiones de cmo compartir la distribucin depotencia elctrica y para ello se recurren a los tradiciones generadores sncronos. Para tener la idea de quson los generadores sncronos tenemos la necesidad de explorar el efecto bsico de generacin.

Estator Laminado

b

a

-a

-a

Terminales de campo

Flecha:

Anillos

deslizantes f -fc

a

Escobillas

Armadura

Flujo

Magntico

Densidad de

flujo alta

Densidad de

flujo baja

Rotor (no

laminado)

Entrehierro

Estator

(laminado)

Bobina

de campo

-0=0

Flecha

Flecha

Figura 1. Esquema en partes de mquina sncrona


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Figura 4. Generador que se conecta en parale-

lo con un sistema de potencia en operacin. []

Estas condiciones de puesta en para-

lelo requieren ciertas explicaciones. La

condicin 1 es obvia: para de dos gru-

pos de voltajes sean idnticos, deben

tener la misma magnitud de voltaje rms.

Los voltajes en las ases a y a` sern

completamente idnticos en todo mo-mento si ambas magnitudes y sus n-

gulos son iguales, lo que explica la

condicin.

Figura 5. Esquema de secuencia de ases

La condicin 2 asegura que la secuen-

cia en la que el voltaje de ase llegue

a su pico en los dos generadores sea

la misma. Si la secuencia de ase es

dierente en la gura 5 entonces aun

cuando un par de voltajes (los de a-

se a) estn en ase, los otros dos pa-

res de voltajes estarn desasados por

120. Si se conectan los generadores

de esta manera, no habr problema

St

CargaGenerador 1

Generador 2

VC

VA

VB

Secuencia de

fases abc

VB

VA

VC

Secuencia de

fases acb

de ellas. Cada ase debe estar sepa-

rada por 120e. La expresin de vol-

taje inducido para a y -a es la mis-

ma. Obtengamos una expresin para

b-b y c-c.[6]

Figura 3. Esquema de generador trisico

El porqu de la utilizacin de losgeneradores sncronos en paraleloVarios generadores pueden alimentar una

carga ms grande que una sola mquina.

Tener varios generadores incrementa

la conabilidad del sistema de poten-

cia, debido a que la alla de cualquie-

ra de ellos no causa la prdida total

de potencia en la carga. Tener variosgeneradores que operan en paralelo

permite la remocin de uno o ms de

ellos para cortes de potencia y man-

tenimientos preventivos.

Se utiliza un solo generador y este ope-

ra cerca de plena carga, entonces se-

r relativamente ineciente. Con varias

mquinas ms pequeas trabajando en

paralelo, es posible operara slo una

raccin de ellas. Las que estn ope-

a

-b

c

-a

b

-c

rando lo hacen casi a plena carga y

por lo tanto de manera ms eciente.

Las condiciones requeridas para

operar en paraleloLa gura 1 muestra un generador sn-

crono G1 que suministrar potencia a una

carga con otro generador G2 a pun-

to de conectarse en paralelo con G1

por medio del cierre del interruptor S1.

Si el interruptor se cierra de manera ar-

bitraria en cualquier momento, es posi-

ble que los generadores se daen se-

veramente y que la carga pierda poten-

cia. Si los voltajes no son exactamente

iguales en cada uno de los generado-res que se conectan juntos, habr un

fujo de corriente muy grande cuando

se cierre el interruptor. Para evitar es-

te problema, cada una de las tres a-

ses debe tener exactamente la misma

magnitud de voltaje y ngulo de ase

que el conductor al que se conectara.

En otras palabras, el voltaje de ase a

debe ser exactamente igual al voltaje

en la ase a y as en orma sucesiva

para las ases b-b` y c-c`. Para lograr

esto se deben cumplir las siguientescondiciones de puesta en paralelo:

Deben de ser iguales los voltajes

de lnea rms.

Los dos generadores deben tener la

misma secuencia de ase.

Los ngulos de ase de las dos a-

ses deben de ser iguales.

La recuencia del generador nuevo,

llamado generador en aproximacin,

debe ser un poco mayor que la re-

cuencia del sistema en operacin.


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con la ase a, pero fuir enormes co-

rrientes en las ases b y c, lo que da-

ara ambas mquinas. [2]

Procedimiento general para co-nectar generador en paraleloPrimero utilizando voltmetros se debe

ajustar la corriente de campo del ge-

nerador en aproximacin hasta que su

voltaje en los terminales sea igual al vol-

taje en lnea del sistema en operacin.

Segundo, la secuencia de ase del ge-

nerador en aproximacin se debe com-

parar con la secuencia de ase del sis-tema en operacin.

Existen muchas orma de comprobar

esto una de ellas es conectar alterna-

tivamente un pequeo motor de induc-

cin a los terminales de cada uno de

los dos generadores. Si el motor gira

en la misma direccin en ambas oca-

siones, entonces, entonces la secuen-cia de ase es la misma en ambos ge-

neradores. Si el motor gira en direccio-

nes opuestas, entonces las secuencias

de ase son dierentes y se deben in-

vertir dos de los conductores del ge-

nerador en aproximacin. [3]

Otra manera simple es el mtodo de

las tres lmparas incandescentes. En

la gura 3 se muestra un circuito de es-

te tipo. La operacin comienza arran-

cando la mquina por medio del mo-tor primario (turbina, diesel, etc.) te-

niendo en cuenta que deben prender

y apagar al mismo tiempo las tres lm-

paras. Esto indica que existe la misma

secuencia de ase, si prenden y apa-

gan muy rpido es debido a que tiene

dierentes recuencias, lo cual se arre-

gla subiendo la velocidad del prima-

rio motor, que se logra aumentando el

fujo con el restato de campo. Ahora,

si prenden y apagan en desorden es-

to indica que no tienen la misma re-cuencia de ases, lo cual se hace inter-

cambiando la secuencia de ases del

alternador hacia la red. [2]

Conexin de las fases y excitatrizLos devanados del alternador se co-

nectan en estrella para obtener tres a-

ses y un neutro como se muestra en

la gura 4, la excitatriz se conecta a la

rueda polar con el cuidado de no ex-

ceder las magnitudes nominales [1]

Para acoplar los alternadores usaremos

el mtodo de las tres lmparas apaga-

das. Este mtodo se basa en conectar

las lmparas en serie con ambas a-

ses. Cuando las lmparas se encien-

den al mismo tiempo y lentamente es-

to indica que la secuencia de ases es

la correcta. [1]

Acoplamiento correcto

En la gura 10 se muestra como laslmparas se apagan al mismo tiempo

esto indica que existe la misma re-

cuencia de ases y podemos acoplar

V

V

V

G

R

R

S

S

T

T

Voltmetro de red

Voltmetro

de cero

Lmpara 1

Voltmetro del

generador

Lmpara 2

Lmpara 3

Interruptor general

de acoplamiento

Generador

sncrono

REDC.A.

P1

P2

Neutro

P3

G3

G3

AAA

12

34

56

A

v

v

v

AA

12

34

56

alternador con carga

Figura 6. Esquema de secuencia de ases

Figura 7. Acoplamiento en paralelo con otro alternador

Figura 8. Mtodo de las tres lmparas


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la mquina; hay que tener mucho cui-

dado con las tensiones de las mqui-

nas ya que stas de ser iguales ase-

gurar que las tensiones de ase sean

las mismas tomando las tensiones delnea de cada una de las dos mqui-

nas y teniendo cuidado de no exce-

der los datos nominales de placa co-

rriente de excitacin tensin, corrien-

tes de ases. [1]

Figura 9. Las recuencias son iguale, lmparas

apagadas

Fallas en el acoplamientoUn error de acoplamiento es muy no-

torio usando este mtodo, ya que las

lmparas no indican el error cometido

siempre y cuando las lmparas tengas

una secuencia lgica con las ases es-

tas prendern en dierente orden comose muestra en la gura 10.

Figura 10. Las recuencias no son iguales, lm-

paras encendidas

Acoplamiento con compaa de luzEl procedimiento es exactamente el

mismo slo que las lmparas se co-

nectan en serie con las ases del al-

ternador y con las de compaa de

luz en el diagrama siguiente se mues-

tra la conexin.

Figura 11. Aspecto externo de un sincronoscopio

Modernas instalacionesEn las modernas instalaciones se em-

plea unas columnas de sincronizacin

gura 10, compuestas por un brazo

saliente y giratorio del cuadro general

de la central y que tiene dos voltme-

tros (red y generador), dos recuenc-

metros (red y generador) un voltmetrode cero y un sincronoscopio de aguja.

En las centrales automticas o con te-

lemando, el acoplamiento se hace au-

tomticamente con la ayuda de equi-

pos electrnicos. [1]

Operacin de generadores en parale-lo con grandes sistemas de potenciaCuando un generador sncrono se co-

necta a un sistema de potencia, a me-

nudo el sistema de potencia es tan

grande que ninguna de las acciones

del operador del generador tendr gran

eecto en el sistema de potencia. Este

enmeno se idealiza con el concep-

to de bus innito el cual es un sistema

de potencia tan grande que su volta-

je y recuencia no cambian sin impor-

tar que tanta potencia real y reactiva

se le demande o se le suministre. [1]

Cuando un generador opera en para-

lelo con un bus innito tenemos que: -El sistema al que se conecta el ge-

nerador controla la recuencia y vol-

taje en los terminales del generador.

G3

A

v

v

v

AA

1

2

3

4

5

6

acoplamiento a la red

V

V0

V

f

S

f

R

R

T

T

S

S

R TS

GGeneradorsncrono

R

EDC.A.

Cargas

a)

Generador

Barrrajeinfinito

Figura 12. Columna de sincronizacin para el acoplamiento de un alternador a la red

Figura 13. Generador sncrono que opera en paralelo con un bus infnito.


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-Los puntos de ajuste del mecanis-

mo regulador del generador contro-

lan la potencia real suministrada al

sistema por el generador.

-La corriente de campo en el genera-dor controla la potencia reactiva sumi-

nistrada al sistema por el generador.

ConclusionesSe debe tener mucha cautela con los

valores de corriente y voltaje para no

daar la mquina ya que es posible

que la lnea a la que nos deseamos

acoplar supero el voltaje que puede

producir nuestro alternador. En ese

caso no se debe de acoplar ya que la

mquina resentira y reduciramos suvida til. Las lmparas se deben co-

nectar con criterio, pues no podemos

conectar la lmpara que va de la ase

uno a la ase dos teniendo en cuenta

que si las lmparas no prenden ade-

cuadamente es recomendable cambiar

las ases y no mover las lmparas, si

se acopla mal la mquina actuar co-

mo motor pudiendo romper la fecha.

Para ajustar la reparticin de potencia

real entre los generadores sin cambiar

(recuencia del sistema), se deben in-

crementar simultneamente los puntosde ajuste del mecanismo regulador en

un generador al mismo tiempo que se

disminuyen los puntos de ajuste en el

mecanismo regulador del otro genera-

dor. La mquina cuyos puntos de ajus-

te del mecanismo regulador se incre-

menta alimentara mas carga.

Para ajustar sin cambiar la reparticin

de potencia total, se deben incrementar

o disminuir simultneamente los pun-

tos de ajuste del mecanismo regula-dor de los generadores.

Para ajustar la reparticin de potencia

reactiva entre generadores sin cambiar

VT, se debe incrementar de manera si-

multnea la corriente de campo de un

generador a la vez que se disminuye la

corriente de campo en el otro. La ma-

quina cuta corriente de campo se in-

crementa alimentara mas carga.

Para ajustar VT sin cambiar la reparti-

cin de potencia reactiva, se debe in-crementar o disminuir de manera si-

multnea las corrientes de campo de

ambos generadores.

Referencias[1]Hay Williams, Enginnering Electromag-

netism 5a Edicin McGraw Hill, Nueva York

[2]Stephen Chapman, Maquinas Elec-

tricas, 4 edicin, Mac Graw Hill, Mxico

[3]JESUS FRAILE MORA; Mquinas Elc-

tricas; 5 Edicin, Mac Graw Hill ,Mxico

[4]Alexander, Charles K Fundamentos

de Circuitos Electricos, 3a edicin McGraw Hill

[5]H.HUSBCHER, Electrotecnia Curso

Elemental ,2 edicin

LINKS:

[6]www.inele.uro/apuntes.com

Autor: Marco Mesas Estudiante de Elec-

trnica Argentina

Tema: Generador sncrono puestas en

paralelo.

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