UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA

MAQUINAS ELECTRICAS

SECCION UNICA

Ing. Armando Galvez

Investigacin No. 1

Sincronizacion de generadores trifasicos a una barra de potencia infinita

Eduardo Alejandro Motta Porras201020844

Fecha de: 04/03/2013

Introduccion

Cuando la demanda de energa aumenta es necesario poner en marcha otro alternado, de la misma central o de otra, para que cuando esta demanda llegue a su tope, puedan ambos alternadores repartirse la carga y disponer de una reserva rodante. Antes de cerrar el interruptor de acoplamiento de un alternador, el cual ya esta funcionando pero no esta entregando energa a la red, se deben de verificar las cuatro condiciones de acoplamiento.

La primera es comprobar igualdad del numero de fases del alternador y de la red ( lo normal). Las otras tres se verificaran en el momento del acoplamiento. Para esta comprobacin necesitaremos de un dispositivo que nos verifique la igualdad de frecuencias (Dos frecuenciometros), un dispositivo que verifique la igualdad de tensiones, (dos voltimetros) y un sincronoscpio ( este ultimo aparato es muy sencillo pero requiere de una explicacin ms detallada.

Bueno a lo que vamos: Comprobamos que la tensin de salida de los dos alternadores es la misma, que la frecuencia de salida es la misma. Entonces nos fijaremos en lo que indica el sincronoscpio y cuando este est preparado podremos cerrar el interruptor de acoplamiento. Por ejemplo. Un sincronoscopio de lmparas encendidas funciona con tres bombillas colocadas en triangulo que lucen con ms y menos brillo y en un sentido de giro. En el momento que la bombilla situada en el vrtice superior brilla ms que las otras nos indica que se puede acoplar.

A continuacion se presenta una investigacion abarcando este tema de estudio con intenciones de ampliar el tema de generadores sincronos, que en el libro de texto en ocaciones se limita cierta informacion que es muy importante y aplicable como lo es este tema.

ContenidoSincronizacin

Para abastecer la demanda energtica de las ciudades y de la poblacin en general se requieren grandes cantidades de energa que han llevado a generar alternativas para lograr satisfacer el gran incremento anual de consumo. Se debe tener presente que los generadores sncronos no se utilizan en acoplamientos en serie por presentar poco inters prctico porque no se los podra acoplar fcilmente sin tener que apagar todos el sistema y adems porque el funcionamiento es inestable en esta configuracin.

El acoplamiento de los alternadores resulta ms complejo que el de los dnamos (DC), debido a la presencia de una nueva caracterstica, la frecuencia, cuyo valor debe ser ajustada de forma muy precisa para ser igual para todos los alternadores ya que si no se da esto producir un dao en la mquina. 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 generadores de emergencia.

La principal diferencia entre los diferentes tipos de generadores sncronos, se encuentra en su sistema de alimentacin en continua para la fuente de excitacin situada en el rotor. Al utilizar varios alternadores o generadores se puede alimentar una carga ms grande que una sola mquina. El tener varios generadores incrementa la confiabilidad del sistema de potencia, debido a que la falla de cualquiera de ellos no causa la prdida total de potencia en la carga. Tener varios generadores que operan en paralelo permite separar uno o ms de ellos para cortes de potencia y mantenimientos preventivos. Si se hace un anlisis simple se ve que al usar un solo generador y este operar cerca de plena carga, entonces ser relativamente ineficiente.

Con varios generadores ms pequeos trabajando en paralelo, es posible operar slo una fraccin de ellas. Las que estn operando lo hacen casi a plena carga y por lo tanto de manera ms eficiente.

Con la finalidad de mejorar el parmetro de rendimiento y fiabilidad de los sistemas, las diferentes centrales se conetan entre s en paralelo, por medio de lneas de transporte y distribucin. La red as constituida representa un generador gigantesco en el que prcticamente la tensin y la frecuencia se mantienen constantes. Esto se debe a que sobre esta gran red (barras infinitas de potencia), la introduccin de un nuevo generador no altera los parmetros bsicos anteriores, por representar una fraccin muy reducida frente al conjunto total.

Mtodos de Sincronizacin

En este punto comn mente llamo puesta en paralelo de generadores se deben seguir algunos pasos y precauciones para el optimo funcionamiento de estas maquinas sncronas.

Poner en funcionamiento el generador a conectar

En este punto se pone en funcionamiento el generador que se desea colocar en paralelo esto conlleva a llevarlo a su velocidad sncrona (igualando de esta manera f1=f2) e igualando el valor de sus voltajes, otra condicin es la secuencia de fase del generador en aproximacin se debe comparar con la secuencia de fase del sistema en operacin. Para asegurarnos de cumplir estas condiciones y de las expuestas en puntos anteriores se indican algunos mtodos a continuacin

Secuencia de fases

Otra condicin es la secuencia de fase del generador en aproximacin se debe comparar con la secuencia de fase del sistema en operacin. Para asegurarnos de cumplir esta condicin y de las expuestas en puntos anteriores se indican algunos mtodos a continuacin:

Existen muchas formas de comprobar esto una de ellas es conectar alternativamente un pequeo motor de induccin a los terminales de cada uno de los dos generadores. Si el motor gira en la misma direccin en ambas ocasiones, entonces la secuencia de fase es la misma en ambos generadores.

Si el motor gira en direcciones opuestas, entonces las secuencias de fase son diferentes y se deben invertir dos de los conductores del generador en aproximacin. Otro mtodo ms simple un, para medir la secuencia es el uso de un secuenciometro, el mismo que puede ser electrnico o un electromecnico, pero ambos siguen el mismo principio de el motor de induccin expuesto anteriormente

Sincronizacin de los generadores

Este punto es el de mayor importancia cuanto se trata de generadores en paralelo, es por eso que se antes de poner en funcionamiento los dos o ms generadores debemos hacer algunas pruebas para asegurarnos de su correcta sincrona:

El mtodo de las "lmparas de fase apagadas"

Este mtodo consiste en conectar las lmparas entre UU', VV", WW" la diferencia de potencial entre lmparas, nos indica si se cumplen las condiciones es decir cuando las lmparas estn apagadas se verifican las condiciones

El mtodo de las "luces rotantes o encendidas"

Las diferencias de potencial entre lmparas varan en mdulo si las velocidades de rotacin son diferentes. Cuando estn en sincronismo la lmpara UU' est apagada y las otras dos brillan igualmente, de no ocurrir esto se ve el encendido alternativamente en un sentido u otro como si girasen, indicando que la mquina va ms lenta o ms rpida. Una vez cumplida las condiciones se puede decir que las maquinas estn es sincrona.

A continuacin se indica un esquema con todas estas caractersticas juntas:

En la grafica se puede ver un voltmetro llamado voltmetro cero, se lo coloca como se indica en el esquema entre la misma fase y recibe su nombre debido a que cuando indica un valor de cero voltios el generador esta en sincrona:

Uso de un Sincronoscopio

Un sincronoscopio como es de suponer es un instrumento que nos indica la sincrona de los generadores, mide la diferencia en los ngulos de fase de cualquier fase entre los dos sistemas.

Entre los principales estn los de aguja y los electrnicos

Condiciones Eletromecnicas a Cumplir

Para conectar generadores en paralelo es necesario tomar en cuenta algunos aspectos para el correcto funcionamiento y de esta manera evitar cualquier tipo de problemas tales como que los generadores se daen severamente y que la carga pierda potencia, dichos aspectos se explican a continuacin:

Secuencias de fase

Los dos generadores deben tener la misma secuencia de fase.

Los ngulos de fase de las dos fases deben de ser iguales, la secuencia en la que el voltaje de fase llegue a su pico en los dos generadores sea la misma. Si la secuencia de fase es diferente entonces aun cuando un par de voltajes estn en fase, los otros dos pares de voltajes estarn desfasados por 120. Si se conectan los generadores de esta manera, no habr problema con la fase a, pero fluir enormes corrientes en las fases b y c, lo que daara ambas mquinas.

Un mtodo que permite comprobar la sucesin de fases se describe a continuacin: Se recurre a un pequeo motor asncrono trifsico, que se conecta provisionalmente a las barras de la red. Luego se van acoplando sucesivamente, pero uno a uno, los distintos alternadores, pudiendo estar seguros que la sucesin de fases es idntica para todos ellos cuando el motor gira en el mismo sentido.

Similares caractersticas constructivas

Las maquinas deben ser iguales, es obvio que no se podr obtener dos generadores totalmente idnticos, pero al menos que se parezcan mucho en su parte constructiva, a mas de eso que las potencias que entregan cada uno sean de similar valor, y preferiblemente del mismo fabricante o estar homologadas con las mismas normas internacionales IEC o IEEE/ANSI.

Voltajes iguales

Si los voltajes de los generadores no son exactamente iguales, habr un flujo 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 voltaje y ngulo de fase que el conductor al que se conectara. En otras palabras, el voltaje de fase a debe ser exactamente igual al voltaje en la fase a y as en forma sucesiva para las fases b-b y c-c. Y tambin hay que asegurarse de ser iguales los voltajes de lnea rms.

Frecuencias iguales

Las frecuencias de los 2 o ms generadores al igual que los voltajes deben ser las mismas ya que de lo contrario se ocasionaran graves problemas, esto lo podemos visualizar en las siguientes graficas:

La primera grafica tiene 60 HZ y un voltaje fase de 120v:

La siguiente grafica tiene 58 HZ apenas 2 HZ menor que la anterior y el mismo voltaje de fase:

Y en la sguiente grafica podemos ver la el resultado de que sucedera si ponemos a funcionar el generador a frecuencias diferentes (60HZ y 58 HZ):

Como se puede observar en la grafica resultante, la suma de las ondas a distintas frecuencias y al mismo voltaje se obtiene a la salida un voltaje totalmente distorsionado y con una frecuencia igual a la diferencia entre el valor de las frecuencias de las dos primeras ondas, lo cual ocasionara grandes problemas en la carga.

Concluciones

Al utilizar varios alternadores o generadores se puede alimentar una carga ms grande que una sola mquina. El tener varios generadores incrementa la confiabilidad del sistema de potencia, debido a que la falla de cualquiera de ellos no causa la prdida total de potencia en la carga. Tener varios generadores que operan en paralelo permite separar uno o ms de ellos para cortes de potencia y mantenimientos preventivos. Si se hace un anlisis simple se ve que al usar un solo generador y este operar cerca de plena carga, entonces ser relativamente ineficiente.

Para ajustar la reparticin de potencia reactiva entre generadores sin cambiar el voltaje VT, se debe incrementar de manera simultnea la corriente de campo de un generador a la vez que se disminuye la corriente de campo en el otro. Para ajustar VT sin cambiar la reparticin de potencia reactiva, se debe incrementar o disminuir de manera simultnea las corrientes de campo de ambos generadores. En este trabajo se han podido destacar las grandes ventajas que brinda la configuracin de alternadores en paralelo, como es el suministrar la suficiente potencia que requieran las cargas, como el suministro en la distribucin de energa elctrica. y esto a su vez satisface una demanda que cada da va creciendo debido a que el mundo es mas dependiente de la energa elctrica.

Antes de conectar los generador en paralelo recordar siempre y asegurarse de los siguientes puntos:

Se acelera la mquina al nmero de r.p.m. nominales igualando frecuencia1 con frecuencia 2.

Se regula la excitacin hasta que la tension de bornes sea igual a latension de lnea.

Se realiza la sincronizacion.

Se activa el interruptor para unirla a la barra infinita.

Segn las necesidades de potencia se aumenta la velocidad o se aumenta la excitacin.

Bibliografia

Referencias electronicas

1. http://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieria-electrica/respuestas/77061/sincronizacion-de-generadores

2. http://www.buenastareas.com/materias/sincronizacion-de-alternadores-trifasicos/0

3. http://www.alipso.com/monografias4/Paralelo_de_generadores/

4. http://www.monografias.com/trabajos89/generadores-sincronos-paralelo/generadores-sincronos-paralelo.shtml

5. http://www.alipso.com/monografias4/Paralelo_de_generadores/

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Refernencias bibligraficas

1. Stephen Chapman. Mquinas Elctricas. Editorial Mc- Graw Hill. 3ra edicin. 2003

2. Fraile Mora, Jesus. Mquinas Elctricas. Mc-Graw Hill. 3ra edicin. 2003

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