IntroduccinLas grandes cantidades de energa que se requieren
para abastecer lademandade las ciudades y de lapoblacinen general
han llevado a generar alternativas para lograr satisfacer el gran
incremento anual deconsumo.Debemos tener presente que los
generadores sncronos no se utilizan en acoplamientos en serie por
presentar pocointersprctico porque no se los podra acoplar
fcilmente sin tener que apagar todos elsistemay adems porque el
funcionamiento es inestable.En este tema deinformacin, slo nos
referiremos al acoplamiento en paralelo.El acoplamiento de los
alternadores resulta ms complejo que el de las dnamos, debido a la
presencia de una nueva caracterstica, la frecuencia, cuyovalordebe
ser severamente igual para todos los alternadores ya que si no se
da esto producir undaoen 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.Con objeto de
mejorar el parmetro de rendimiento y fiabilidad del sistema, las
diferentes centrales estn conectadas entre s en paralelo, por medio
de lneas detransporteydistribucin. Laredas 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), laintroduccinde un nuevo generador no
altera los parmetros bsicos anteriores, por representar
unapotenciamuy reducida frente al conjunto total.Generadores
sncronos en paraleloLa principal diferencia entre los diferentes
tipos de generadores sncronos, se encuentra en su sistema
dealimentacinen continua para la fuente de excitacin situada en el
rotor.Seguramente todos nos planteamos la pregunta Por qu la
utilizacin de los alternadores en paralelo?Pues la respuesta seria
que varios alternadores o generadores pueden alimentar una carga ms
grande que una sola mquina.Como se menciono brevemente en la
introduccin 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
hacemos unanlisissimple vemos 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
eficienteCondiciones requeridasPara conectar generadores en
paralelo es necesario tener muy en cuenta algunos aspectos para el
correcto funcionamiento y de esta manera evitar cualquier tipo
deproblemastales como que los generadores se daen severamente y que
la carga pierda potencia dichos aspectos se explican a continuacin
Voltajes igualesSi 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.3.2 Frecuencias igualesLas frecuencias de los 2 o ms
generadores al igual que los voltajes deben ser las mismas ya que
se ocasionaran graves problemas, esto lo podemos visualizar en las
siguientesgraficas:La primera grafica tiene 60 HZ y un voltaje fase
de 120v
Fig. 1 Grafica del voltaje 120V, 60HzLa siguiente grafica tiene
58 HZ apenas 2 HZ menor que la anterior y el mismo voltaje de
fase
Fig. 2 Grafica del voltaje 120V, 58HzY en la sguete grafica
podemos ver la el resultado de que sucedera si ponemos a funcionar
el generador a frecuencias diferentes (60HZ y 58 HZ)
Fig. 3 Diferencia de frecuencias 2Hz.Como se puede ver en la
grafica resultante de la suma de lasondasa 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 nos
ocasionara grandes problemas en la carga3.3 Secuencias de faseLos
dos generadores deben tener la misma secuencia de fase.
Fig.4 Secuencia de fases"Un sencillomtodopermite comprobar la
sucesin de fases. Para ello se recurre a un pequeomotorasncrono
trifsico, que se conecta provisionalmente a las barras de la red.
Luego se van acoplando sucesivamente, pero uno a uno, los distintos
alternadores, pudiendo estarsegurosque la sucesin de fases es
idntica para todos ellos cuando el motor gira en el mismo
sentido."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
ambasmquinas.3.4 Similares caractersticas constructivasUn factor
casi no mencionado enfuentesbibliogrficas es que 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.Procedimiento para conectar los generadoresEn 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.4.1 Poner en funcionamiento el generador a
conectarEn este punto se pone en funcionamiento el generador que se
desea colocar en paralelo esto conlleva a llevarlo a
suvelocidadsncrona (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
algunosmtodosa continuacin4.2 Secuencia de fasesOtra 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 continuacinExisten muchas formas de
comprobar esto una de ellas es conectar alternativamente un pequeo
motor deinduccina los terminales de cada uno de los dos
generadores. Si el motor gira en la mismadireccinen 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 secuencimetro, el mismo que
puede ser electrnico o un electromecnico, pero ambos siguen el
mismo principio de el motor de induccin expuesto anteriormente4.3
Sincronizacin de los generadoresEste 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 algunaspruebaspara asegurarnos de su correcta
sincrona4.3.1 El mtodo de las "lmparas de fase apagadas"
Fig. 5 Sincronizacin: Lmparas apagadasEste 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
Fig.6 Diferencia de potencial en las lmparas.4.3.2 El mtodo de
las "luces rotantes o encendidas"
Fig. 7 Sincronizacin: Lmparas encendidasLas 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.
Fig. 8 Diferencia de potencialA continuacin se indica un esquema
con todas estas caractersticas juntasEn 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
Fig.9 Instrimentos para la puesta en paralelo del
generador.4.3.3 Uso de un SincronoscopioUn 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 dossistemas.
Fig.10 Sincronoscopio de luces encendidad.Entre los principales
estn los de aguja y los electrnicos
Fig.11 Sincronoscopio de aguja.Puesta a cargaEn un alternador
una vez que tiene las rpm deseadas lo que conlleva a la frecuencia
de red y la tensin ajustada a la deservicio, al aplicrsele carga
existir una cada de tensin que deber ser compensada con una mayor
excitacin y mantener la tensin de operacin de forma automtica o de
formamanual, de la misma forma al asumir carga (Kw) la maquina
motriz necesitara compensar la cada de velocidad del mismo modo de
la tensinDe la misma forma un alternador que pierde carga tendr que
hacer ajustes de velocidad y de voltaje, de no haces esto podramos
provocar grandes daos a la maquina, como un embalamiento y todos
los problemas que acarrea dicha situacin.La carga en un alternador
implica ajuste de voltaje y ajuste de velocidad. En caso de
alternadores en paralelo, una vez trabajando sincronizadamente el
ajuste de tensin ser controlada por un compensador en cuadratura,
que ir a mantener el FP (factor de potencia) lo cual implica un
cuidado especial del mismo modo las cargas entre los alternadores
ser controlada por el torque de la maquina al ser ajustado
elcontrolde velocidadA continuacin se explican ms detalladamente
algunos casos que pueden suceder en la puesta a carga de los
generadores:Se considera el caso de una mquina, conectada a barras
sobre las cuales existen ya trabajando otras mquinas, tales que sus
potencias son muy superiores a la primera, de manera que sta no
puede alterar la tensin de barras, por esto se considera u = cte. y
se dice sobre barras infinitas.Caso1:Mquina en vaco: ser I = 0, d =
0, E0 = U porque el estar en vaco es su fem la que coincide con la
tensin de barras.
Fig. 12 Maquina en vacio.Caso2:Se le aumenta la velocidad de la
mquina motriz conectada al alternador. Como d es una medida de la
potencia desarrollada, el incremento de la velocidad resultar en un
avance de E0 sobre u en un ngulo d. Con esto fluir una I
perpendicular a j.Xd. I en conclusin se entrega corriente a la
red
Fig. 13 Aumento de la maquina motriz.Caso 3:Se vara solamente la
excitacin.Sobreexcitado: corriente en retraso de p /2Subexcitado:
corriente en adelanto de p/2Y en conclusin se produce corriente
reactiva pura
Fig. 14 Variacin de la excitacin.Caso 4:Se aumenta la velocidad
y la excitacin.Como la diferencia E01 - U es mayor, la I ser mayor
y en conclusin a este caso mejoramos o variamos el cosF segn la
necesidad o norma presente
Fig. 15 Aumento de velocidad y excitacion.Esquema alternador
sncrono realA continuacin se indican algunos esquemas reales de
generadores en paralelo en el mismo se indican todos los
instrumentos y cuidados que se deben colorar, adems se pueden ver
las mltiples protecciones para el cuidado del equipo.
Fig. 16 Esquema real del alternador en paralelo.Tambin
semuestraa continuacin un panel que tienen acoplando todos los
instrumentos necesarios para la puesta en paralelo
Fig. 17 Tablero con aparatos demedicinde la puesta en
paralelo.
Leer
ms:http://www.monografias.com/trabajos89/generadores-sincronos-paralelo/generadores-sincronos-paralelo.shtml#ixzz3TFcT7PKs