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Cualidades que deben tener un avr

De

las partes del generador, esta es si duda una de las más importantes. Entre sus funciones están las de

controlar y enviar la corriente de excitación del generador, con el fin de mantener constante la tensión de salida del generador, entre determinados rangos de frecuencia y de carga ya preestablecidos. Este dispositivo controla una corriente de baja intensidad que alimenta los devanados del estator de una excitatriz, la que induce en su rotor una diferencia de potencial que se llevará a un sistema de rectificación. Este llamado puente de rectificación rotativo, se encarga de recoger, del devanado trifásico del rotor de la excitatriz una corriente de alto amperaje, para enviarlo al rotor principal del generador rectificada es decir bipolar (+) y (-). El AVR en el momento del arranque deberá excitar el generador a partir de las pequeñas tensiones generadas por el magnetismo remanente, existente en el PMG. Además debe garantizar la protección de los devanados rotativos del generador, al producirse sobre excitaciones debidas a las variaciones de frecuencia en el momento del arranque o la parada del motor primario, esto debe realizarlo manteniendo baja la tensión de salida mientras la frecuencia esté por fuera del valor nominal. En los casos de sobrecargas transitorias en los que el motor primario tiende a disminuir su velocidad, el AVR disminuye la tensión de salida proporcionalmente a la pérdida de velocidad, disminuyendo la potencia de salida para dar posibilidad al motor de recuperarse rápidamente. Los AVR deben permitir el ajuste remoto de la tensión de salida del generador, como también censar la potencia reactiva generada a través de un transformador de cuadratura, produciendo una caída de tensión proporcional a los VARs. Características generales de los AVR.

1.

Tensión de excitación.

2.

Corriente de excitación.

3.

Tensión de alimentación.

4.

Entradas para potenciómetros de ajuste remoto.

5.

Medición de tensión de salida de generador. Sensing.

6.

Entrada para transformador de corriente en cuadratura.

7.

Potenciómetro para ajuste de frecuencia mínima.

8.

Potenciómetro para ajuste de tensión nominal.

9.

Ajuste de ganancia amplificador de tensión.

Cualidades de los reguladores de tensión para generadores sincrónicos.

De acuerdo con lo que hemos estudiado hasta ahora, podemos decir que un buen regulador de tensión ha de tener las siguientes cualidades: a.- Rapidez de respuesta. Es decir. Ha de intervenir rápidamente después de una variación de carga, para evitar que tensión caiga rápidamente. Para ello, ha de tener poca inercia, elevado par motor y corto recorrido. b.- Exactitud. Para llevar exactamente la tensión al valor de régimen, después de una perturbación. c.- Sensibilidad. Para reaccionar a las perturbaciones débiles. d.- Amortiguación eficaz. Para evitar la producción de oscilaciones. A ser posible el amortiguamiento ha de ser ajustable para que el usuario pueda ajustarlo a las características de su generador. e.- Sobrerregulación. Para aprovechar al máximo las posibilidades del generador.

Esquema general de un AVR Como bien se conoce de la teoría de las maquinas eléctricas, la función principal de un sistema de excitación es proveer corriente al devanado de campo del generador sincrónico. Además de esto, es deseable que este sistema proteja el equipo de sobrecorrientes o de corrientes muy bajas que empeoren su desempeño o que pongan en peligro la maquina o la estabilidad del sistema. El requerimiento principal del AVR es la regulación de la tensión en los terminales del generador, siempre y cuando las demás variables como potencia activa y reactiva, entre otras, se mantenga dentro de las capacidades permitidas por el equipo. Además, la máquina debe responder a cualquier perturbación producida en el sistema. Para cumplir con estos requerimientos, adem´as de brindar la protecci´on necesaria, un AVR debe poseer diversas herramientas para brindar la mayor disponibilidad y confiabilidad posible. Esto s´olo se logra teniendo la redundancia m´axima que se pueda dentro de sus esquemas de control. El diagrama general de un AVR se muestra en la figura 2.3. Como se muestra, un AVR est´a compuesto generalmente por un regulador, un excitador, un transductor de la tensi´on terminal,

un compensador de carga, un estabilizador de potencia del sistema y distintos circuitos de protecci´on de la m´aquina. Adem´as, puede notarse que el lazo de control del regulador tiene una tensi´on de referencia Vref , el cual es en corriente continua (CC). Esta referencia debe estar definida para cada m´aquina y puede variar para cada una dependiendo de los requerimientos y la topolog´ıa de la red donde se encuentre el generador. La m´aquina sincr´onica est´a representada en la figura 2.3 con el bloque Generador. Su entrada corresponde al devanado de campo, el cual es alimentado con CC, mientras que la salida, corresponde al devanado de armadura, de la cual inician las realimentaciones necesarias para el control. Las l´ıneas discontinuas indican que estos elementos son opcionales y no siempre se encuentran en un AVR. Claro est´a que cuantos m´as elementos, mejor protegido y controlado se tiene el generador. Es de gran importancia mostrarle al lector que el diagrama de la figura 2.3, en general no ha cambiado con los aportes de la actualidad, sino que se han ido introduciendo dise˜nos nuevos sobre excitadores, limitadores de corriente, reguladores, entre otros. Por esa raz´on es que en lo que resta del cap´ıtulo, se mostrar´an los distintos dise˜nos que se han creado sobre alg´un bloque en particular del AVR, pero no del esquema del AVR como tal. Esto demuestra el aporte del proyecto, pues el objetivo principal de este trabajo obliga a producir un cambio en el esquema general del controlador. El transductor de la tensi´on terminal mide la tensi´on en los terminales del generador, la cual es alterna (CA), y la transforma en directa mediante un rectificador y un filtro obteniendo como salida la tensi´on V . Luego ´esta se˜nal es comparada con el valor de referencia Vref de la m´aquina. Como la tensi´on en los terminales del generador es mayor a la tensi´on aplicada al devanado de campo, antes de la conversi´on a corriente directa se utiliza un transformador de potencial (TP), el cual no se muestra en la figura, para obtener un valor de tensi´on terminal menor que sirva para poder realizar la comparaci´on con el valor de referencia. Adem´as, el regulador se encarga de procesar la se˜nal de entrada para que llegue de la manera que el excitador lo requiera (Van Cutsem y Vournas, 1998). En condiciones normales de operaci´on, lo que este dispositivo hace esamplificar el error Vref − V , donde V es la tensi´on de salida del transductor. Por otra parte, el excitador provee de CC al devanado de campo del generador y lo hace de acuerdo a lo que le indique el regulador. La corriente del excitador debe variarse r´apidamente, en caso de que se presente una perturbaci´on. Tambi´en, el estabilizador del sistema de potencia, como su nombre lo dice, busca mayor estabilidad de la m´aquina, adem´as de que busca mejorar la respuesta din´amica del sistema (Kundur, 1994). Para esto, introduce otros par´ametros al control como velocidad, frecuencia, potencia activa, entre otros. Si este sistema nota alguna desviaci´on de estos par´ametros respecto a los valores establecidos que deba tener, genera una se˜nal que, como se observa en la figura 2.3, va a producir un aumento en la diferencia Vref − V del lazo de control, y esto va a hacer que se produzca una correcci´on mediante el regulador y el excitador. Tambi´en se puede observar que este elemento es opcional. Otro bloque opcional es el de compensaci´on de carga, el cual est´a conformado por una resistencia Rc y una reactancia Xc en serie. Esto quiere decir que se agrega una impedancia en serie positiva (o negativa) entre las terminales del generador y el transductor, lo que provoca que la tensi´on realimentada V cambie. Por esto, la m´aquina corregir´ıa un error Vref − V que realmente no existe y que se agreg´o s´olo debido a la compensaci´on. En consecuencia, la m´aquina regula respecto a una tensi´on virtual, dada por

SISTEMA DE EXCITACIÓN La función básica de un sistema de excitación es suministrar corriente directa al devanado de campo de la maquina sincrónica. A través del control de la tensión y corriente de campo realiza funciones de control y de protección para una operación satisfactoria del sistema de potencia.

Elementos de un sistema de excitación Excitatriz: provee la potencia de corriente continua al arrollamiento de campo de la maquina sincrónica, constituye la etapa de potencia. Regulador: procesa y amplifica la señal de control de entrada a un nivel y forma adecuado para el control de la excitatriz. Incluye función de regulación y estabilizador.

Transductor de tensión en bornes: censa la tensión en bornes, la rectifica y la filtra para obtener un valor de corriente continua que se compara con una referencia, la cual representa la tensión deseada en bornes. Compensador de carga: se utiliza cuando se desea controlar la tensión en un punto eléctrico remoto, respecto a los terminales del generador. Estabilizador del sistema de potencia: provee una señal adicional de entrada al regulador para amortiguar las oscilaciones de potencia del sistema. Tiene como entrada el deslizamiento de velocidad del rotor, la potencia acelerante y/o la desviación de frecuencia. Circuitos limitadores y de protección: asegura que los límites de capacidad de la maquina sincrónica no sean excedidos. Límites de la corriente de campo, de tensión de excitación, de tensión en terminales, de sobrexcitación y sobreexcitación, etc. Se aplica al control de excitación en puntos de suma o en compuertas.

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos93/maquinas-sincronicas/maquinassincronicas.shtml#sistemadeb#ixzz4cf5xOUmy

Básicamente, la función de reguladores de voltaje AVR o automática para el generador es asegurar que el voltaje generado por el generador de energía funcionando sin problemas para mantener el voltaje estable en el límite especificado. Puede estabilizar el valor de voltaje Cuando repentinamente cambio de carga para la demanda de suministro de energía

Si el generador funciona en paralelo, el AVR puede Controla el voltaje que produce para asegurar la igualdad Valor para el reparto de la carga reactiva. Principios básicos para AVR Una señal proporcional a la tensión del terminal del generador obtenida de la salida rectificada de un transformador de tensión es Comparado con un voltaje de referencia estabilizado obtenido dentro del regulador Si detecta cualquier señal anormal, diferente o de error, amplificará y controlará el suministro de excitación, aumentará O disminuir la entrada al campo principal de bobinado o excitador. El propósito principal es reducir la señal de error a Cero o un valor aceptable.

El ajuste de la tensión de ajuste se obtiene ya sea mediante el ajuste de la tensión de referencia o Proporción de la tensión de la máquina en comparación con la tensión de referencia. El bucle estabilizador está incluido para El diagrama básico para el circuito de AVR.

REGULADOR TIRRILL Es otro tipo de regulador rápido, y se basa en lo siguiente: Suponiendo una excitatriz como la mostrada en la siguiente figura, en cuyo circuito de excitación existe una resistencia especial R, que Puede ponerse en cortocircuito por medio de un contacto S. La constante de tiempo T (tiempo que Tardaría la fuerza electromotriz en alcanzar su valor final) es ahora relativamente grande. Si se Conecta en el circuito la resistencia R, la constante de tiempo del circuito disminuye y la tensión de la excitatriz desciende rápidamente.

El fundamento de la regulación rápida en dicho sistema describe en la continua conexión y desconexión de la resistencia R. A causa de la inductancia del arrollamiento de excitación del alternador, la corriente que en el círculo resulta prácticamente constante, si se consigue que el ritmo de las fluctuaciones sea suficientemente rápido. En el regulador efectivo, la apertura y cierre continuo de contacto S se efectúa por medio de un relé controlado automáticamente por la tensión. En dicho tipo de regulación, interviene un dispositivo con varios relés continuamente en

movimiento, incluso cuando no se efectúa regulación alguna, lo que constituye una evidente desventaja si lo comparamos con el regulador rápido BROWN BOVERI, el cual trabaja solamente cuando la tensión se aparta de su valor de consigna, permaneciendo en reposo el resto del tiempo. A continuación, se explica la constitución y la forma de funcionamiento, de un regulador Tirril, fabricado por la firma AEG, y el cual se muestra en la figura siguiente:

La resistencia conectada al arrollamiento inductor de la excitatriz, se pone en cortocircuito por medio de los contactos c1 y c2 del relé intermedio e, el cual tiene dos arrollamientos iguales m y n que actúan en sentido contrario, de los cuales m está directamente unido al contacto C1 y n al contacto C2. Al aumentar la tensión de excitación, el contacto C1 es levantado por la acción del relé vibrador K. El resorte F1 actúa en sentido contrario, y al bajar la tensión de excitación apoya el contacto c1 sobre el contacto C2.La posición del contacto C2 varía por la acción del relé de tensión

K2. El arrollamiento S1 del relé vibrador está conectado a la tensión de excitación y el arrollamiento S2 del relé de tensión, a la tensión del generador, que debe permanecer constante. Admitiendo que el contacto C2 esté retenido en una posición determinada y que el contacto C1 se apoye sobre él. A través de m y n circulan dos corrientes de la misma intensidad, de forma que el relé intermedio no actúa y su inducido queda libre. Entonces, la resistencia de regulación se pone en cortocircuito por medio de los contactos c1 y c2 y la tensión de excitación aumenta hasta que el relé vibrador venza. La tensión del resorte F1correspondiente a la posición de C2 reparándose los contactos C1 y C2, con lo cual se interrumpe la corriente en el arrollamiento n. Por la acción inductora del arrollamiento m, se separan los contactosC1 y c2 y la tensión de excitación disminuye. A esta tensión del contacto C1 se apoya nuevamente sobre C2 y la maniobra comienza de nuevo. Cuando el generador ha de funcionar descargado, de forma que para mantener la tensión de servicios sea solamente necesaria una tensión de excitación media, debe reducirse la tensión del resorte F1, de modo que el contacto C1 se separe a una tensión ligeramente superior a la de excitación y que a una tensión ligeramente inferior se apoye sobre él, lo cual se realiza a levantarse el núcleo del relé K2 en virtud del aumento de tensión ocasionada por una descarga, dando ello lugar al descenso del contactoC2. Como resulta que las variaciones de la corriente de excitación no se realizan al mismo tiempo que las de tensión, en el primer momento se desplaza contacto más de lo debido. Una vez estabilizada la posición para el nuevo estado de carga, no debe originarse ningún aumento posterior de tensión, debiendo evitarnos el regulador. El contacto C2 no debe retroceder a su posición primitiva más alta, sino que debe situarse en una posición inferior, porque solamente se necesita una menor tensión de excitación. El contacto C2 debe poder tomar posiciones diversas para una misma tensión de régimen, lo cual se consigue haciendo que la bobina de tensión S2, a la tensión de régimen, levante el peso del núcleo del relé K2 en todas las posiciones. Para obtener un desgaste uniforme de los contactos superior inferior se dispone un conmutador para cambiar el sentido de la corriente en dichos contactos. Para amortiguar las chispas de ruptura los contactos C1 y C2, se conectan a un condensador. El relé de tensión está provisto de un amortiguador oleo hidráulico, para evitar el movimiento pendular. Frecuentemente, el relé de tensión va provisto de un segundo arrollamiento S3 conectado a la línea a través de un transformador de intensidad, para lograr una elevación de la tensión con la carga. Los dos arrollamientos de dicho relé están provistos de resistencias de ajuste para variar la acción de la tensión y de la corriente de carga. Los contactos oscilan de 2 a 10 veces por segundo. El grado de insensibilidad del regulador es de ±1%. http://www.revistasbolivianas.org.bo/scielo.php?pid=S222071392011000100003&script=sci_arttext e 'tipos de 're'gu'la'd'o'r'e's' 1 „ Reguladores mecánicos: bajo costo, sencillos, satisfacen las necesidades de la mayoría de las , instalaciones donde no se requiera control de frecuencia preciso. La mayoría son de 300 KW e inferiores. Control de velocidad Estado constante, 0.25 % i

Caída de velocidad no ajustable. Regulación sin carga, a plena carga, menos del 1 al .9! En paralelo, no recomendado. 2. – Reguladores hidráulicos: más costoso, más complejos. Suministrará las necesidades para las demandas más precisas de carga de control de frecuencia. Control de velocidad. Estado constante, 0.25% Caída de velocidad, ajustable. Ninguna.carga, plena carga, 0% a 1%. En paralelo, requiere caída de velocidad. 3. Regulador electrónico: generalmente más costoso, más complejo. Suministrará las necesidades de control de frecuencia con más demanda. Puede ser utilizado con control de regulación precisa y puesta en paralelo automático. Comparte la carga (KW) con unidades similares equipadas sin carga de velocidad. Control de velocidad. ! Estado constante: ! Una sola unidad ' - 0.25%