Regulación de voltaje y velocidad
Introducción
¡Hola!
Espero que te encuentres gozando de una salud impecable y sobre todo mantengas tu buen ánimo para continuar con tu última clase de la unidad de aprendizaje Centrales eléctricas, a la cual se le ha llamado Regulación de voltaje y velocidad.
La energía eléctrica no puede almacenarse, ni en grandes cantidades ni de forma económicamente rentable, por lo que en cada instante debe generarse lo que se consume (potencia demanda más pérdidas del sistema). La potencia eléctrica demandada varía de un día a otro y a lo largo de este, por lo que la generación debe seguir esa misma variación temporal, manteniendo el valor nominal de la frecuencia del sistema, 60 Hz, y otras condiciones que definen el estado de funcionamiento normal del sistema eléctrico, todo ello con el objetivo económico del menor costo de producción.
Esto se logra con los sistemas de regulación y control de los generadores. En esta clase digital, se verán los conceptos de los reguladores de voltaje y velocidad
Te invito a conocerlos. ¡Éxito!
Desarrollo del tema
Regulación automática de voltaje
El control automático de la tensión (AVR) tiene por objetivo mantener la tensión en los bornes del generador, mediante el control de la fuerza electromotriz interna del generador. Para ello se actúa sobre la corriente de excitación del generador. La respuesta de estos elementos de control es bastante rápida, del orden de los segundos.
El regulador automático de tensión (AVR) mide la magnitud de la tensión en bornes del generador, valor que es rectificado y filtrado hasta obtener una señal de corriente continua proporcional al valor eficaz original. Esta señal de continua ⎪V⎪ se compara con un valor de referencia, ⎪Vref⎪, siendo la diferencia entre ambas el error de tensión, e, que después de su amplificación se utiliza como tensión de alimentación de la excitatriz principal del generador y que finalmente se convierte en la tensión de excitación del generador.
- Cuando la carga es inductiva. Si se añade una carga con un F.P en atraso (+Q): el voltaje en terminales decrece de manera significativa y su regulación es positiva y bastante grande.
- Cuando la carga es resistiva. Si se añade una carga con un F.P unitario: se produce una pequeña disminución en el voltaje y su regulación es positiva y pequeña.
- Cuando la carga es capacitiva. Si se añade una carga con un F.P en adelanto (-Q): el voltaje en terminales aumentará y su regulación es negativa.
Control automático de velocidad
Si en algún momento la energía eléctrica generada en un sistema no coincide con la demandada más las pérdidas, se produce un desequilibrio en el balance de potencia. Este déficit o exceso de potencia sólo se puede obtener mediante la energía cinética almacenada en los generadores. Como la energía cinética depende de la velocidad del generador, cualquier desequilibrio en el balance de potencia activa se traducirá en una variación de la velocidad del generador, y por lo tanto en una desviación de la frecuencia eléctrica del sistema.
Por lo tanto, los valores de la frecuencia de un sistema eléctrico están relacionados con los flujos de potencia activa por las líneas, entre los generadores y las cargas de todo el sistema eléctrico. Esta relación tiene un carácter global de forma que desequilibrios entre la potencia generada y demanda en un nudo tienen influencia en la frecuencia de todo el sistema.
Esto nos indica a que velocidad debe girar el rotor.
- Una regulación positiva indica que la velocidad cae cuando se incrementa la carga.
- Una regulación negativa indica que la velocidad aumenta cuando se incrementa la carga.
Conclusión
En conclusión, la energía eléctrica no puede almacenarse, ni en grandes cantidades ni de forma económicamente rentable, por lo que en cada instante debe generarse lo que se consume (potencia demanda más pérdidas del sistema). La potencia eléctrica demandada varía de un día a otro y a lo largo de este, por lo que la generación debe seguir esa misma variación temporal, manteniendo el valor nominal de la frecuencia del sistema, 60 Hz, y otras condiciones que definen el estado de funcionamiento normal del sistema eléctrico, todo ello con el objetivo económico del menor costo de producción.
¡Has concluido la última clase de la UDA! ¡Muchas felicidades! Ha sido un gozo compartir contigo este trayecto formativo. Deseo que el curso haya cumplido con tus expectativas y encuentres satisfacción con los temas abordados, así como con tu desempeño y compromiso. No olvides realizar la tarea asignada para la plena conclusión del curso. Espero encontrarte nuevamente, ¡hasta pronto!
Fuentes de información
- Klempner, G., & Kerszenbaum, I. (2008). Handbook of Large turbo-generators, operation and maintenance. (2a ed.). Wiley-IEEE Press.
- Nag. P. K. (2002). Power Plant Engineering. (2a ed.).Tata McGraw Hill Education.
- Drbal, L., Westra, K., & Boston, P. (Eds). (1996). Power Plant Engineering. Springer EE. UU.