Control de voltaje y frecuencia de un generador síncrono ante variaciones en la carga

CONTROL DE VOLTAJE Y FRECUENCIA DE UN GENERADOR SÍNCRONO ANTE VARIACIONES EN LA CARGA
Marco Sánchez Maldonado, Juan Diego Bernal Iñiguez.

Abstract-- Los problemas en generadores de respaldo de tipo industriales y para locales comerciales, son siempre de carácter de calidad en la red generada, para eso se diseñará una sistema de control automático que corrija errores tanto en frecuencia de lared, como en el voltaje generado, estos dos parámetros cambian en tiempo de funcionamiento debido a variaciones de la carga que soporta el generador. Realizar los correctos modelos matemáticos de cada uno de los bloques de este sistema de control e implementar el sistema de control es el objetivo de este documento, objetivo que se llevara a cabo mediante mediciones de las máquinas disponibles, ypor último implementación de sistemas de potencia controlados.

II. GENERADORES SÍNCRONOS El generador síncrono es un tipo de máquina eléctrica rotativa capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica. El generador síncrono está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y de una parte fija o estator. El rotor gira recibiendo un empuje externo desde una turbina o en el caso eneste proyecto desde un motor dc. Dispone de dos circuitos eléctricos situados sobre el estator y el rotor de la maquina, los cuales se relacionan a través del circuito magnético, siendo su característica principal que el devanado del inducido se encuentra alojado en la ranura del estator y el cual es alimentado por una corriente continua. Los generadores síncronos son llamados así, porque lavelocidad del rotor y la velocidad del campo magnético del estator son iguales. A continuación se presenta el modelamiento de una fase de un generador síncrono.

I. INTRODUCCIÓN

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os generadores síncronos ante la variación de carga presentan cambios en el voltaje y frecuencia generado, lo que sin un control adecuado puede causar problemas en los elementos conectados a la red eléctrica delmismo, para lo cual se va a implementar un sistema de control que contrarreste estas deficiencias ya sea aumentando la velocidad del pri-motor y además controlando la corriente de excitación del generador síncrono de esta manera manteniendo el voltaje y frecuencia constantes ante cualquier variación en la carga. Si aumenta o disminuye la carga del generador esto implica una reducción o aumento de lavelocidad, esto causa la variación de la frecuencia de la red. Mediante un sistema de control basado en un frecuencimetro se determinara los cambios de velocidad del generador con lo que se podrá hacer las correcciones necesarias para conservar frecuencia de generación lo cual se consigue controlando la velocidad del pri-motor, esta corrección implica además un aumento o disminución del voltajegenerado cuyas variaciones afectaran a la red, esta señal será medida mediante un voltímetro el cual indicara en qué medida se deberá controlar la corriente de excitación del generador la cual se variara mediante un circuito electrónico de potencia.

Fig. 1. Modelamiento de un generador síncrono.

III. PROBLEMAS SIN ESTE CONTROL Sin duda que una fabrica necesita obligadamente un sistema decontrol de este tipo ya que si no se controla el voltaje y la frecuencia generada, la maquinaria nunca funcionara correctamente, e incluso podría sufrir daños graves en los sistemas electrónicos. Si hablamos de una urbanización o un edificio alimentadas por la red del generador el control se puede hacer manualmente, pero a horas pico,

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cuando se exija demasiado al generador, sin duda el voltajeva a caer pudiendo causar daños, o si en caso se controla manualmente al momento de máxima exigencia del generador, podremos mantenerlo funcionando correctamente solo durante ese tiempo pico, al momento que la red deje de ser exigida, el voltaje subirá a cantidades que los aparatos conectados a la red posiblemente no aguanten y se quemaran. IV. SOLUCIÓN A ESTE PROBLEMA Ante estos cambios de...