Acoplamiento de generadores en red

ACOPLAMIENTO DE GENERADORES EN RED

Para conectar el generador a una red es necesario que gire a la velocidad de sincronismo correspondiente a la frecuencia de dicha red. Cuanta más fuerza (par torsor) le aplique, mayor electricidad producirá, aunque el generador seguirá girando a la misma velocidad, impuesta por la frecuencia de la red eléctrica.
GENERADOR CONECTADO A LA RED
La frecuencia yla velocidad de giro del eje la impone la red, además, dicha velocidad depende del número de polos:

La potencia mecánica aplicada al eje no variará la velocidad del rotor, sino que se transformará en potencia eléctrica hacia la red, cuyo factor de potencia dependerá de la corriente de excitación.
Las características constructivas de un generador síncrono dependen de la aplicación:
• Centraleshidroeléctricas:
* Máquinas de eje vertical.
* Rotor de polos salientes corto y de gran diámetro.
* Gran número de polos (300-350 [RPM]).
• Centrales térmicas o de ciclo combinado:
* máquina de eje vertical.
* rotor cilíndrico largo y de poco diámetro.
* Usualmente de 2 polos. Velocidades de 1500-3000 [RPM]
La figura 1 representa el esquema monofásico del sistema deconexión a la red eléctrica en el que se ha modelado el inversor fuente de tensión como una fuente ideal de tensión senoidal u. Dicho sistema de conexión a red es un sistema trefilar, por lo que la suma de las tres corrientes siempre será cero y la componente homopolar de la corriente ser´a nula. Por lo tanto, aunque la componente homopolar de tensi´on sea distinta de cero, las componentes homopolaresno transmiten potencia activa.

Figura 1: Esquema monofásico equivalente del sistema de conexión a la red eléctrica.
El sistema en variables de estado se puede escribir como:

donde uA, uB y uC son las tensiones de las fases A, B y C, respectivamente, en los arrollamientos del transformador conectado a la red; vA, vB y vC son las tensiones de las fases A, B y C, respectivamente, en el puntode conexión a red; iA, iB e iC son las corrientes de las fases A, B y C, respectivamente; r es la resistencia del conjunto formado por el transformador y el filtro de conexión y L es la inductancia del conjunto formado por la inductancia de dispersión del transformador y el filtro de conexión.

PARALELO DE GENERADORES SINCRONICOS
1. Condiciones para el acoplamiento
En el momento de entrar enparalelo el alternador no debe entregar ni recibir carga, para lo cual deben satisfacerse las siguientes condiciones:
1) Igual tensión a la red
2) Igual frecuencia
3) Concordancia de fases o de los valores instantáneos de las tensiones
4) Igualdad de secuencia, los diagramas vectoriales deben girar en el mismo sentido
Para cumplir con las condiciones indicadas se pueden usar, entre otros, unode los siguientes métodos:
a) El método de las "lámparas de fase apagadas"

UU' : diferencia de potencial entre lámparas (líneas dobles), cuando las lámparas están apagadas se verifican las condiciones.
b) El método de las "luces rotantes"

Las diferencias de potencial entre lámparas (líneas dobles) varían en módulo si las velocidades de rotación son diferentes. Cuando están ensincronismo a lámpara UU' está apagada y las otras dos brillan igualmente, de no ocurrir esto se ve el encendido alternativamente en un sentido u otro como si irasen, indicando que la máquina va más lenta o más rápida. Una vez cumplida las condiciones se puede conectar la llave.

c) Instrumentos para sincronización

En un mismo tablero se ubican un voltímetro doble, un frecuencímetrodoble (son en esencia dos instrumentos sobre una misma escala) y un sincronoscopio.

Este último determina diferencias de frecuencia y fase y velocidad relativa.

¿CÓMO SE SINCRONIZAN LOS GENERADORES DE LAS DIFERENTES CENTRALES ELÉCTRICAS QUE ESTÁN CONECTADAS A UNA MISMA RED?
Cuando la demanda de energía aumenta es necesario poner en marcha otro alternado, de la misma central o de otra,...