• Author / Uploaded
• JuanFeaDPool Tamayo

Citation preview

Scientia et Technica Año XVIII, Enero del 2019. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701

1

Operación en Paralelo de Generadores Síncronos Parallel Operation of Synchronous Generators Autor 1: Estefania Garcia Buritica, Autor 2: Sebastian Montoya , Autor 3: Santiago Toro Salas, Autor 4: Sergio De Leon Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia Correo-e: ​[email protected]​, ​[email protected]​, [email protected]​, [email protected]

Resumen—En esta práctica se desea observar el comportamiento de la frecuencia en una máquina síncrona como generador al aumentar potencia absorbida del mismo y como cambia el voltaje en terminales cuando se demanda potencia reactiva. para esto se hace uso del grupo de LabVolt del laboratorio y se obtienen datos de los anteriores parámetros para compararlos gráficamente. Palabras clave— Banco frecuencia, nodo común.

capacitivo,

excitación,

Abstract— ​In this practice, it is desired to observe the behavior of the frequency in a synchronous machine as a generator by increasing the absorbed power of the same and how the voltage in terminals changes when reactive power is demanded. This is done using the laboratory's LabVolt group and obtaining data from the previous parameters to compare them graphically. Key Words — ​capacitive bank, excitation, frequency, common node.

I.

INTRODUCCIÓN

Los generadores síncronos son los encargados de generar la mayor parte de la energía eléctrica consumida en la ​red​, y su respuesta ​dinámica resulta determinante para la estabilidad del ​sistema después de una perturbación. Por ello, para simular la respuesta dinámica de un sistema eléctrico es imprescindible modelar adecuadamente los generadores síncronos. [5] La razón por la que se llama generador síncrono es la igualdad entre la frecuencia eléctrica como la frecuencia angular es decir el generador girara a la velocidad del campo magnético a esta igualdad de

frecuencias se le denomina sincronismo. La principal diferencia entre los diferentes tipos de generadores síncronos, se encuentra en su sistema de ​alimentación en continua para la fuente de excitación situada en el rotor. [1] Al utilizar generadores síncronos en paralelo, nos incrementa la confiabilidad del sistema de potencia, debido a que la falla de cualquiera de ellos no causa la pérdida total de potencia en la carga. Tener varios generadores que operan en paralelo permite separar uno o más de ellos para cortes de potencia y mantenimientos preventivos.[2] Para conectar generadores en paralelo es necesario tener muy en cuenta algunos aspectos para el correcto funcionamiento y de esta manera evitar cualquier tipo de ​problemas tales como que los generadores se dañen severamente y que la carga pierda potencia. Hay que tener en cuenta principalmente que los generadores tengan tensiones iguales, frecuencias iguales, misma secuencia de fase y similares características constructivas.[2]

II.

PROCEDIMIENTO A

Para iniciar la practica se debe tener conocimientos previos del generador síncrono, partiendo del diagrama de la figura 1, se puede tener una idea del montaje a realizar.

Fig 1. Circuito para desarrollar la practica.

2 ​Scientia et Technica Año XVIII, Enero del 2019. Universidad Tecnológica de Pereira.

La práctica debe ser realizada en los módulos de Lab Volt, por lo tanto se debe ser muy cuidadoso para realizar el montaje del circuito de la figura 2. Inicialmente la carga debe de ser resistiva variando los valores por fase con 600Ω, 400Ω, 300Ω.

Si se tiene un generador síncrono con una carga resistiva, (f.d.p.=1), se puede observar en el diagrama fasorial que el valor de la tensión en terminales decrece ligeramente.

Figura 4. Diagrama angular de tensiones para carga resistiva.

Fig 2. Conexión generador síncrono y la carga. Una vez montado el circuito se debe llevar el generador a condiciones nominales 208V y 60Hz. Luego se debe conectar la carga, cerrando el interruptor S. seguidamente se tomaron valores de tensión, corriente y potencias tanto activas como reactivas. En la tabla 1, se puede observar cada uno de los datos obtenidos con carga resistiva. Tabla 1.Datos obtenidos en el laboratorio.

En la tabla 1 se puede notar que al tener una carga resistiva la tensión en terminales cae, esto se debe a que El flujo producido por los polos del rotor y el producido por las corrientes del inducido están desfasados. Generando así una distorsión del campo resultante.

Fig 3. Diagrama de la máquina síncrona.

Analizando la tabla 1, se puede notar que la velocidad de la máquina disminuye un poco al tener una carga resistiva, además teniendo en cuenta que la velocidad está estrechamente relacionada con la frecuencia eléctrica se puede decir que esta también disminuye un poco. III.

PROCEDIMIENTO B

Para esta parte de la práctica se puede aprovechar la conexión de la figura 2 debido a que es la misma del literal anterior pero con carga capacitiva, para ello simplemente se debe reemplazar la carga resistiva por la capacitiva. Una vez montado el circuito y teniendo el interruptor S abierto se debe llevar la máquina a condiciones nominales (208V a 60Hz). Cuando se consiga lo mencionado anteriormente se puede cerrar el interruptor de la carga y tomar lecturas correspondientes de tensión, corriente, y potencias activas y reactivas. Tabla 2. Datos obtenidos en el laboratorio.

Se puede notar en la tabla 2 que al tener una carga puramente capacitiva la tensión en terminales de la máquina aumenta, esto se debe a que en este caso los flujos tienen igual sentido. Dando como consecuencia un efecto magnetizante, es decir que los flujos se van a sumar; y los polos inducidos contrarios enfrentados.

3 Scientia et Technica Año XVIII, Enero del 2019 Universidad Tecnológica de Pereira.

Fig 4. Diagrama de la máquina síncrona con carga capacitiva.

Fig 7. Generador síncrono conectado a carga capacitiva.

si se tiene una carga con f.d.p. en adelanto,se puede notar que la tensión incrementa, es decir se produce un aumento de la tensión en sus terminales, tal como se puede ver en el diagrama fasorial.

Fig 8. Generador síncrono conectado a carga resistiva.

Fig 5. Diagrama fasorial de la máquina síncrona con carga capacitiva. Con la tabla 1, se puede notar que la velocidad se mantiene constante al tener una carga meramente capacitivo, por lo tanto la frecuencia eléctrica también permanece constante. IV. 1.

INFORME

Construya las gráficas frecuencia Vs potencia activa y tensión Vs potencia reactiva para los generadores. Fig 9. Generador síncrono conectado a carga capacitiva. 2.

Determine GSR, FDR y GD, para el generador. ​para la carga resistiva:

(1) Fig 6. Generador síncrono conectado a carga resistiva.

nsc= 1810 rpm. npc= 1750 rpm.

4 ​Scientia et Technica Año XVIII, Enero del 2019. Universidad Tecnológica de Pereira.

V.

CONCLUSIONES

GSR​= 0.03428= 3.43%.

fsc= 58.8 Hz. fsis= 60 Hz. Psc=0.246 W. Ppc= 58.2 W.

​(2)

FDR​=0.0207 (Hz/W).

fpc=58.3 Hz.

​

(3)

GD​=0.0086 (Hz/W). Para la carga capacitiva: nsc=1815 rpm. npc=1811 rpm.

[1]. El magnetismo remanente del rotor puede generar un voltaje de pequeña magnitud en la salida del generador síncrono cuando está siendo impulsado por un primo motor. [2]. Es indispensable energizar el devanado de excitación para obtener un voltaje pico en la salida [3]. La frecuencia de la señal eléctrica que entrega el generador depende de la velocidad de rotación de la máquina, por lo tanto cuando no está conectada a una red de potencia infinita, la frecuencia no es impuesta y puede variar considerablemente cuando se adire carga. [4]. Cuando la tensión de salida es impuesta por la red de potencia infinita, se puede utilizar la máquina síncrona como corrector de factor de potencia variando la tensión de excitación. VI. BIBLIOGRAFÍA 1.

GSR​=0.0022 =0.22% fsc=60.5 Hz. fsis=60 Hz. Psc=0.233 W. Ppc=59.08 W. fpc=60.36 Hz. FDR​= -0.0085 (Hz/W). GD​= 0.00237 (Hz/W). 3.

Cual es el objetivo de determinar estas curvas características? El objetivo principal de estas curvas, es demostrar que el reparto de la potencia total entre ambos generadores, está en función de las pendientes de las curvas frecuencia-potencia de cada máquina y de la posición de los reguladores de velocidad de los motores primarios. De esta manera se podrá determinar de forma analitica que generador suministra más potencia a la carga.

2. 3. 4. 5.

C.I. Hubert, \Electrical Machines: Theory, Operations, Applications, Adjustment and Control," Prentice Hall. S.J. Chapman, \Electric Machinery Fundamental," McGraw-Hill/interamericana editores, S.A. DE C.V. A.E. Fitzgerald, \Electric Machinery," McGraw-Hill/interamericana editores, S.A. DE C.V.T. Wildi, Ele ctric Machines, Drives and Power Systems, Prentice Hall. Jesus Fraile Mora “Maquinas Electricas” 5ta Edicion, McGraw-Hill.