Operación en Paralelo de Generadores Síncronos (página 2)

• Deben de ser iguales los voltajes de línea
  rms.
• Los dos generadores deben tener la misma secuencia de
  fase.
• Los ángulos de fase de los dos fases deben de
  ser iguales.
• La frecuencia del generador nuevo, llamado generador
  en aproximación, debe ser un poco mayor que la
  frecuencia del sistema en operación.

Fig 4 Generador que se conecta en
paralelo con un sistema de potencia en operación.
[]

Estas condiciones de puesta en paralelo requieren
ciertas explicaciones. La condición 1 es obvia: para de
dos grupos de voltajes sean idénticos, deben tener la
misma magnitud de voltaje rms.

Los voltajes en las fases a y a` serán
completamente idénticos en todo momento si ambas
magnitudes y sus ángulos son iguales, lo que explica la
condición.

Fig 5 Esquema de secuencia de
fases.

La condición 2 asegura que la secuencia en la que
el voltaje de fase llegue a su pico en los dos generadores sea la
misma. Si la secuencia de fase es diferente en la figura 2a
entonces aun cuando un par de voltajes (los de fase a)
estén en fase, los otros dos pares de voltajes
estarán desfasados por 120º. Si se conectan los
generadores de esta manera, no habrá problema con la fase
a, pero fluirá enormes corrientes en las fases b y c, lo
que dañara ambas maquinas. [2]

Procedimiento general para conectar generador en
paralelo.

Primero utilizando voltímetros se debe
ajustar la corriente de campo del generador en
aproximación hasta que su voltaje en los terminales sea
igual al voltaje en línea del sistema en
operación.

Segundo, la secuencia de fase del generador en
aproximación se debe comparar con la secuencia de fase del
sistema en operación.

Existen muchas forma de comprobar esto una de ellas es
conectar alternativamente un pequeño motor de
inducción a los terminales de cada uno de los dos
generadores. Si el motor gira en la misma dirección en
ambas ocasiones, entonces, entonces la secuencia de fase es la
misma en ambos generadores. Si el motor gira en direcciones
opuestas, entonces las secuencias de fase son diferentes y se
deben invertir dos de los conductores del generador en
aproximación. [3]

Otra manera simple es el método de las tres
lámparas incandesentes, en la figura 3 se muestra un
circuito de este tipo. La operación comienza arrancando la
maquina por medio del motor primario (turbina, diesel, etc)
teniendo en cuenta que deben prender y apagar al mismo tiempo las
tres lámparas esto indica que existe la misma secuencia de
fase, si prenden y apagan muy rápido esto es debido a que
tiene diferentes frecuencias esto se arregla subiendo la
velocidad del primario motor, esto se hace aumentando el flujo
con el reóstato de campo, si prenden y apagan en desorden
esto indica que no tienen la misma frecuencia de fases esto se
hace intercambiando la secuencia de fases del alternador hacia la
red. [2]

Fig 6 Esquema de secuencia de
fases.

Conexión de las fases y excitatriz

Los devanados del alternador se conectan en estrella
para obtener tres fases y un neutro como se muestra en la figura
4, la excitatriz se conecta a la rueda polar con el cuidado de no
exceder las magnitudes nominales[1]

Fig 8 Acoplamiento en paralelo con otro
alternador

Para acoplar los alternadores usaremos el método
de las tres lámparas apagadas este método se basa
en conectar las lámparas en serie con ambas fases cuando
las lámparas se encienden al mismo tiempo y lentamente
esto indica que la secuencia de fases es la correcta.
[1]

Figura 9. Método de las tres
lámparas.

Acoplamiento correcto

En la figura 10 se muestra como las lámparas se
apagan al mismo tiempo esto indica que existe la misma frecuencia
de fases y podemos acoplar la maquina, hay que tener mucho
cuidado con las tensiones de las maquinas ya que estas de ser
iguales asegurar que las tensiones de fase sean las mismas
tomando las tensiones de línea de cada una de las dos
maquinas y teniendo cuidado de no exceder los datos nominales de
placa corriente de excitación tensión, corrientes
de fases. [1]

Figura 10. Las frecuencias son iguale,
lámparas apagadas

Fallas en el acoplamiento

Un error de acoplamiento es muy notorio usando este
método ya que las lámparas no indican el error
cometido siempre y cuando las lámparas tengas una
secuencia lógica con las fases estas prenderán en
diferente orden como se muestra en la figura 11

Figura 11. Las frecuencias no son
iguales, lámparas encendidas

Acoplamiento con compañía de
luz

El procedimiento es exactamente el mismo solo que las
lámparas se conectan en serie con las fases del alternador
y con las de compañía de luz en el diagrama
siguiente se muestra la conexión.

Figura 12. Aspecto externo de un
sincronoscopio.

Modernas
instalaciones

En las modernas instalaciones se emplea unas columnas de
sincronización figura 11, compuestas por un brazo saliente
y giratorio del cuadro general de la central y que tiene dos
voltímetros (red y generador), dos frecuencímetros
(red y generador) un voltímetro de cero y un
sincronoscopio de aguja. En las centrales automáticas o
con telemando, el acoplamiento se hace automáticamente con
la ayuda de equipos electrónicos. [1]

Figura 13. Columna de
sincronización para el acoplamiento de un alternador a la
red.

Operación de
generadores en paralelo con grandes sistemas de
potencia.

Cuando un generador síncrono se conecta a un
sistema de potencia, a menudo el sistema de potencia es tan
grande que ninguna de las acciones del operador del generador
tendrá gran efecto en el sistema de potencia. Este
fenómeno se idealiza con el concepto de bus infinito el
cual es un sistema de potencia tan grande que su voltaje y
frecuencia no cambian sin importar que tanta potencia real y
reactiva se le demande o se le suministre. [1]

Figura 12. Generador síncrono que
opera en paralelo con un bus infinito.

Cuando un generador opera en paralelo con un bus
infinito tenemos que:

El sistema al que se conecta el generador controla la
frecuencia y voltaje en los terminales del generador.

Los puntos de ajuste del mecanismo regulador del
generador controlan la potencia real suministrada al sistema por
el generador.

La corriente de campo en el generador controla la
potencia reactiva suministrada al sistema por el
generador.

Conclusiones

Se debe tener mucha cautela con los valores de corriente
y voltaje para no dañar la maquina ya que es posible que
la línea a la que nos deseamos acoplar supero el voltaje
que puede producir nuestro alternador en este caso no se debe de
acoplar ya que la maquina resentiría y reduciríamos
la vida útil de ella, las lámparas se conectan con
criterio no podemos conectar la lámpara que va de la fase
uno a la fase dos teniendo en cuenta que si las lámparas
no prenden adecuadamente es recomendable cambiar las fases y no
mover las lámparas, si se acopla mal la maquina actuara
como motor pudiendo romper la flecha.

Para ajustar la repartición de potencia real
entre los generadores sin cambiar (frecuencia del sistema), se deben incrementar
simultáneamente los puntos de ajuste del mecanismo
regulador en un generador al mismo tiempo que se disminuyen los
puntos de ajuste en el mecanismo regulador del otro generador. La
maquina cuyos puntos de ajuste del mecanismo regulador se
incrementa alimentara mas carga.

Para ajustar sin cambiar la repartición de potencia
total, se deben incrementar o disminuir simultáneamente
los puntos de ajuste del mecanismo regulador de los
generadores.

Para ajustar la repartición de potencia reactiva
entre generadores sin cambiar VT, se debe incrementar de manera
simultánea la corriente de campo de un generador a la vez
que se disminuye la corriente de campo en el otro. La maquina
cuta corriente de campo se incrementa alimentara mas
carga.

Para ajustar VT sin cambiar la repartición de
potencia reactiva, se debe incrementar o disminuir de manera
simultánea las corrientes de campo de ambos
generadores.

Referencias

[1]Hay Williams, Enginnering Electromagnetism 5a
Edición McGraw Hill, Nueva York

[2]Stephen Chapman, Maquinas Electricas,4
edición, Mac Graw Hill ,México

[3]JESUS FRAILE MORA; Máquinas
Eléctricas;5 Edición , Mac Graw Hill
,México

[4]Alexander, Charles K Fundamentos de Circuitos
Electricos,3a edición Mc Graw Hill

[5]H.HUSBCHER, Electrotecnia Curso Elemental ,2ª
edición

LINKS:

[6]

Marco Mesias Estudiante de Electrónica
Argentina

Tema: Generador síncrono puestas en
paralelo.

Autor:

Adrián Criollo

Jorge Rodríguez

Cuarto año Ingeniería

UPS: CUENCA

Director: Ing Omar Alvarez