Trabajo para mediciones electricas

CAPÍTULO III SISTEMAS DE CONTROL DE VOLTAJE Y FRECUENCIA
3.1 INTRODUCCIÓN
El generador de inducción o cualquier sistema eléctrico, puede ser representado mediante un modelo matemático, que caracteriza el comportamiento y la configuración propia del sistema. Los sistemas de control, se basan en el estudio de los modelos matemáticos, y su interés es: controlar, predecir y/o acondicionar, elcomportamiento del sistema de una manera determinada. En un generador de inducción, el objetivo del control no es controlar la velocidad o la excitación de la máquina; sino proporcionar energía eléctrica a una carga a voltaje constante, u operar al sistema en un punto de óptimo operación. El control del voltaje y la frecuencia en un generador de inducción, tiene una doble función: Ajustar la frecuenciaeléctrica para producir el deslizamiento

•

correspondiente a los requerimientos de la carga. Ajustar la magnitud de la corriente de excitación para generar a un voltaje determinado. El control de potencia activa, esta íntimamente relacionado con el control de la frecuencia y el control de potencia reactiva con el control del voltaje. El control de potencia activa y reactiva es vital parasuministrar un servicio de calidad.

•

62

3.2 CONTROL DE POTENCIA ACTIVA
Se realiza con el objetivo de ajustar la demanda a los cambios imprevistos de la carga. En la figura 3.1, se muestra a un generador simulado por una gran masa rodante, con dos torques opuestos.

Máquina motriz

Tem
Generador

Pe w = 2πf

Tm
FIGURA 3.1

Pm

Diagrama de torques en un sistemamotor-generador.

En el diagrama del sistema de la figura 3.1, al existir un cambio de carga, el torque electromagnético Tem del generador varía, causando un desequilibrio entre el torque mecánico de entrada Tm y el torque electromagnético Tem, y como resultado una variación de la velocidad angular del sistema motor-generador determinada por la ecuación de movimiento. El comportamiento dinámico del sistemamotor-generador; está regido por la siguiente ecuación diferencial del movimiento:

Ta = Tm − Tem = J

dw dt

(3.1)

Donde: Ta = torque de aceleración. Tm = torque mecánico de entrada. Tem = torque electromagnético. J = momento de inercia total o equivalente del sistema.
w = 2πf = velocidad angular.

En general si la potencia: P = T.w , donde w es la velocidad angular; para variacionespequeñas alrededor de las condiciones nominales: wn y Tn, la
Estudio de la variación del voltaje y la frecuencia de generación de una máquina de inducción funcionando como generador Cap. III

63

estabilidad mecánica, que representa la variación de la velocidad angular ∆w por efecto de una variación de la potencia ∆P, se puede representar como:

∆P = Tn ∆w + w n ∆T

(3.2)

Donde: Tn =torque a condiciones nominales.
w n = 2πfn = velocidad angular nominal.

∆T = variación del torque del sistema.

A condiciones nominales: Tmn = Temn , la ecuación de equilibrio o de oscilación, se puede expresar como:

∆Pm − ∆Pe = M

dw dt

(3.3)

Con:

2 w n 2E ca M = 2H = J = Pn Pn

(3.4)

Donde: ∆Pm = variación de la potencia mecánica en pu, con Pn como base. ∆Pe = variación dela potencia eléctrica en pu, con Pn como base. M = constante de inercia del sistema, o tiempo de lanzamiento. Pn = potencia nominal del generador. Eca = energía cinética acumulada. H = constante H.

Para pequeñas perturbaciones del sistema, ∆w no depende de su sistema de control, ya que este sistema actúa después de que se ha detectado el cambio de la velocidad, y no influye en la dinámica delsistema.

Estudio de la variación del voltaje y la frecuencia de generación de una máquina de inducción funcionando como generador

Cap. III

64 3.2.1 RESPUESTA DE LA CARGA A LA VARIACIÓN DE LA FRECUENCIA

En general, la carga en un sistema de potencia varía con las variaciones de la frecuencia en relación directa, es decir la carga aumenta con el aumento de la frecuencia y viceversa....