Señor

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CENTRALES HIDRÁULICAS

SISTEMAS DE EXCITACIÓN
INTRODUCCIÓN
El sistema de excitación entendido como la fuente de corriente de campo para la
excitación principal de una máquina, incluyendo los medios de control es el punto
inicial de este capítulo. El sistema de excitación incluye, entonces, todos los
equipos requeridos para suministrar la corriente de campo a la excitación principal
dela máquina eléctrica, así como cualquier equipo que permita la regulación y el
control de la corriente de campo entregada.
Dada la existencia de plantas relativamente antiguas en operación en el medio, se
revisan los esquemas tradicionales de excitación con base en máquinas rotativas
acopladas al eje principal de la máquina. Se considera el arreglo consistente en
excitatriz principal yauxiliar.
Posteriormente, se estudian los sistemas de excitación actuales, que incluyen
transformador de excitación, y rectificación de onda completa por medio de
tiristores. Se presenta la filosofía de diseño de estos sistemas teniendo en cuenta
que si es posible controlar el voltaje del generador en forma proporcional al error
instantáneo de la velocidad, pueden obtenerse torques amortiguadoresconsiderables que mejoran la estabilidad dinámica y transiente del generador,
incluyendo la estabilidad de estado estable.
Se analizan los sistemas de regulación automáticos, incluyendo sus equipos de
protección y control.
Finalmente, se presentan los criterios de diseño del sistema de excitación con
fundamento en normas técnicas y requerimientos propios de los sistemas de
potencia actuales.SISTEMAS DE BARRAJE COMÚN DE EXCITACIÓN
Los barrajes comunes, generalmente estaban energizados por varios excitadores
accionados por motores, turbinas, máquinas de vapor, volantes hidráulicas, o
combinación de las anteriores, para constituir la alimentación principal o de
emergencia del campo. Normalmente, se poseía una batería en flotación sobre la
barra de excitación a manera destand-by. Batería que debería tener una
capacidad suficiente para cumplir los requerimientos de excitación como mínimo
durante una hora; para este caso, no se tenía la excitatriz directamente acoplada
al eje del generador. Posteriormente, apareció el sistema acoplado al eje y ganó

ISMAEL SUESCÚN MONSALVE

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CENTRALES HIDRÁULICAS

gran aceptación, pues resolvió muchos problemas que sepresentaban en el
esquema anterior.
Todavía no se utilizaban las excitatrices pilotos. Los excitadores fueron
invariablemente autoexcitados. En un sistema de barraje común sin batería de
flotación, el barraje operaba a voltaje constante suministrado por el generador
compound de corriente directa. Por lo tanto se obtenía un voltaje prácticamente
constante sobre el barraje y el control de loscampos individuales de los
generadores se lograba a través del uso de un reóstato variable en cada campo
como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Sistema de barraje común de excitación
Campos
Paralelos
Excitación
de
Exc

Exc

Exc

Campos
Serie

Interruptores de
Excitació
n

BARRAJE DE
EXCITACION

Interruptores
de Campo
Reostatos de
Campo del
Generador

Campos de losGeneradores

ISMAEL SUESCÚN MONSALVE

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CENTRALES HIDRÁULICAS

DEFINICIONES

Sistema de excitación. Fuente de corriente de campo para la excitación de una
máquina, incluyendo los medios de control.

Voltaje ceiling o de techo. Máximo voltaje que puede suministrar un excitador a
determinadas condiciones de carga. Para excitatrices rotativas el voltaje de techo
se especificará avelocidad nominal y a una temperatura de campo determinada.

Tabla 1. Sistemas de excitación voltaje de techo

MVA

Iexc

Voltaje

Vceiling

Vceiling Vnominal

27.4
278
805
670
800
242
427.8
195
171
97.5
100
279
171
556
6.8
655
495
117.2
270
250
189
400
412
332

640
1100
3200
5364
5094
3824
3333
2800
1857
720
1600
1415
1857
4875
327
5364
5000...