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GENERADORES DE VELOCIDAD VARIABLE
4. GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA ASÍNCRONO FUNCIONANDO A VELOCIDAD VARIABLE.
4.1 SOLUCIONES MEDIANTE GENERADOR CON ROTOR CORTOCIRCUITADO.
4.1.1 Generación mediante dos máquinas con distinta velocidad de sincronismo.
Una opción para mejorar el rendimiento a bajas velocidades de viento, es diseñar el aerogenerador con dos máquinas eléctricas acopladas aleje. Una de las máquinas será de baja potencia nominal y mayor número de polos, de manera que su velocidad de sincronismo sea menor. Esta máquina estará conectada a la red eléctrica para velocidades de viento bajas. Cuando la velocidad de viento ascienda, aumentará el par mecánico producido por a pala. Si debido a éste aumento de par, se logra superar la potencia nominal del generador, el controldesconecta a éste y conecta a la red eléctrica el generador de mayor potencia y menos polos, por lo que su velocidad de sincronismo es mayor. Si desciende la velocidad del viento, obviamente el control realizará el proceso inverso. A este tipo de generación no se le puede denominar velocidad variable, en realidad es generación a velocidad constante con dos velocidades de sincronismo.
4.1.2.Generación mediante cambio de polos.
Existen varias formas de efectuar el cambio de polos en un aerogenerador de inducción.
El primer método analizado es el denominado de polos consecuentes. Este método es bastante antiguo y se basa en el hecho de que el número de polos del devanado del estátor de un generador de inducción se puede cambiar fácilmente en relación 2:1 mediante sencillas modificaciones enlas conexiones de las bobinas. El rotor deberá ser de jaula de ardilla, ya que por inducción siempre se crean en él tantos polos como los que tenga el estátor y así se podrá adaptar perfectamente cuando cambie el número de polos del estátor. La desventaja de éste método es que las velocidades deben guardas siempre la relación 2:1.
Otro método que supera la limitación del anterior, es diseñar elestátor del generador con devanados múltiples, los cuales disponen de diferentes números de polos y donde se energiza solo uno de ellos cada vez. Por ejemplo, un generador puede devanarse con dos arrollamientos, uno para cuatro polos y otro para seis polos, así cuando se alimenta con tensión alterna de 50 Hz de frecuencia, su velocidad de sincronismo puede cambiar de 1500 r.p.m. a 1000 r.p.m.,simplemente suministrando potencia al otro conjunto de bobinas. Desafortunadamente, los estátores de devanados múltiples son excesivamente caros.
Otra técnica para modificar el número de polos, basada en una teoría más complicada, pero más viable económicamente que la anterior es la denominada modulación de la amplitud polar (PAM). Esta técnica se basa en combinar dos señales senoidales de distintafrecuencia (deberán ser múltiplos entre sí) en un dispositivo denominado mezclador, la salida resultante contiene componentes con frecuencias iguales a la suma y a la diferencia de las dos frecuencias originales a la entrada. De manera que si una señal de 100 KHz se multiplica (se modula) mediante una señal de 1 KHz, las frecuencias a la salida del mezclador son 99 KHz y 101 KHz.
Como ejemploconsideramos un generador asíncrono convencional con ocho polos en el estator. Los devanados de este estator se modulan mediante una onda trifásica espacial de dos polos. Esta onda espacial puede producirse mediante la inversión en las conexiones de la mitad de las fases cada medio giro del campo magnético (1800). Mediante este efecto se obtendrán seis polos magnéticos alrededor del estátor, cuatrodel mismo tamaño anterior y dos de doble tamaño. Si a la onda resultante se analiza por series de Fourier, se puede separar en dos distribuciones sinusoidales, una de ellas de seis polos (la diferencia) y la otra de diez polos (la suma). La respuesta del generador a esta señal que simultáneamente presenta dos números de polos diferentes depende de la distribución y el acortamiento de los...