Regulación primaria de frecuencia.

Regulación de Frecuencia
Luis Javier Alpízar Blanco. Estudiante ingeniería eléctrica U.C.R

I. INTODUCCIÓN
Los siguientes argumentos son la base para la elaboración de este documento, y son en cierta forma los mas relevantes en lo que ha regulación de frecuencia se trata. En el documento se plantea un breve resumen acerca de la regulación de frecuencia, se incluye también parte de lahistoria de el porque las frecuencias eléctricas tienen los valores nominales que poseen en la actualidad, hace referencia a la regulación primaria de frecuencia, y también nombra la regulación secundaria y terciaria de frecuencia. De esta misma manera se explica el motivo por el cual se han estandarizado valores nominales distintos (existen dos valores 60Hz y 50Hz).

II. CONTROL DEFRECUENCIA
La frecuencia de la onda de tención, al igual que su valor eficaz, es uno de los parámetros que debe permanecer dentro de unos límites estrictos para que el suministro eléctrico se realice en condiciones de calidad aceptables. Variaciones de frecuencia de la frecuencia alejadas del valor nominal pueden provocar el mal funcionamiento de equipos industriales o domésticos. Por ejemplo, algunosmotores pueden darse forzados a girar a velocidades distintas de aquella para la que fueron diseñados, estos motores que no funcionen a la frecuencia especificada por el productor. Tenderán a sobrecalentarse y dañarse, y relojes y automatismos que miden el tiempo en función de la frecuencia de alimentación pueden adelantar o atrasar.

La frecuencia de un sistema eléctrico esta estrechamenterelacionada con el equilibrio entre generación y carga. En régimen permanente, todos los generadores sincrónicos de una red eléctrica funcionan en sincronismo, es decir, la frecuencia de giro de cualquiera de ellos multiplicada por el número de polos es precisamente la frecuencia eléctrica del sistema. Mientras persiste el régimen permanente, el par

acelerado aplicado por cada turbina sobre cadagenerador sincrónico es igual, descontando las perdidas, al par electromagnético que tiende a frenar la máquina. Si en un momento dado aumenta la carga, es decir la potencia eléctrica demandada en el sistema, entonces aumenta el par electromagnético en los generadores, estos comienzan a frenarse, y la frecuencia eléctrica disminuye progresivamente.
Otra forma de considerar esta dependencia esen términos de balance energético. Mientras un sistema opera en régimen permanente, la potencia mecánica entrante al sistema desde las turbinas es igual a la potencia eléctrica consumida por las cargas, descontando perdidas. Si la potencia eléctrica consumida por las cargas aumenta, pero la potencia mecánica aportada por las turbinas permanece constante, el incremento de demanda solo puedeobtenerse de la energía cinética almacenada en las maquinas rotativas. La reducción de la energía cinética en los generadores sincrónicos equivale a la disminución de su velocidad de giro, de modo que cae la frecuencia eléctrica del sistema.
En forma de ejemplo numérico, supongamos un sistema en régimen permanente, con una frecuencia de 50 Hz, en la que se demandan 10000 MW, y en el que laenergía cinética almacenada en las maquinas rotativas es Wc = 100000 MJ. Si en un momento dado la demanda aumenta en 100 MW, podemos escribir

-100 MW=dWcdt

En el instante inicial:

dWcdt=d12Jω2dt=Jω0dωdt=212Jω02ω0dωdt =

=2*100000 MJ1ω0dωdt

Donde J es la inercia de todas la maquinas rotativas, ω es la frecuencia en radianes por segundo y ω0es la frecuencia inicial. Igualando las expresiones 1 y 2, y despejando la variación inicial de la frecuencia respecto a la frecuencia inicial:


1ω0dωdt= -100 MW2*100000 MJ= -0.0005 s-1

Lo cual indica que, en el sistema considerado, un incremento de la demanda de 100 MW, es decir del 1%, provoca que la frecuencia comience a caer a razón de un 0.05%...