Operación del generador en derivación y separación segura
Los generadores en derivación son los más adecuados para un funcionamiento simultáneo (en paralelo) estable debido a sus características de voltaje con suave pendiente. Su función es que cualquier tendencia de un generador a demandar más o menos de su carga compartida correcta resulte en cambios de voltaje en el sistema que contrarresten directamente esta tendencia, restableciendo así la primera división del sistema. Una vez parametrizados, teóricamente se controlan en paralelo.
Asimismo, para poner fuera de servicio un generador, se debilita su campo y se bombea el campo del otro generador hasta que el amperímetro del generador a limpiar indique cero. Después de eso, el disyuntor y los interruptores se abren para dejar el generador fuera de servicio. Este método de conexión y desmantelamiento de un generador ayuda a prevenir descargas repentinas o mal funcionamiento en el inversor o en el propio sistema.
Limitaciones en el diseño de máquinas eléctricas.
Clasificación de máquinas DC.
A continuación se muestran algunas clasificaciones comunes de máquinas de CC.
Basado en la configuración del devanado de campo
- En estas máquinas el devanado de campo está conectado en paralelo al devanado del inducido. Tienen características de velocidad relativamente constantes y se utilizan en aplicaciones que requieren un control de velocidad estable, como por ejemplo, cintas transportadoras y máquinas industriales.
- El devanado de campo está conectado en serie con el devanado del inducido. Las máquinas de la serie tienen un par de arranque elevado y características de velocidad variable, lo que las hace adecuadas para aplicaciones como tracción eléctrica y grúas.
- Estas máquinas combinan las propiedades de las máquinas en paralelo y en línea. Se pueden dividir en máquinas acumulativamente compuestas (que agregan los efectos de los campos paralelos y en serie) y máquinas diferencialmente compuestas (que se oponen a los efectos de los campos paralelos y en serie).
Basado en la conexión del devanado del inducido
- En estas máquinas, los devanados del inducido están conectados en paralelo o “superpuestos”. Se utilizan en aplicaciones que requieren altas corrientes y bajo voltaje, como: B. máquinas de soldar eléctricas.
- Aquí las bobinas del inducido están conectadas en serie o en forma de onda. Son adecuados para aplicaciones de alta tensión y baja corriente.
Basado en aplicaciones
- Los generadores de CC convierten la energía mecánica en energía eléctrica. Se utilizan en aplicaciones que requieren voltaje CC estable, como carga de baterías y galvanoplastia.
- Los motores de CC convierten la energía eléctrica en energía mecánica. Se utilizan en diversas aplicaciones como máquinas industriales, vehículos eléctricos y ascensores.
Basado en el sistema de excitación.
- El devanado de campo es excitado por una fuente de CC externa independiente de la máquina.
- El devanado de campo es excitado por la corriente del inducido de la máquina. Esta categoría incluye máquinas en derivación, en serie y compuestas.
Basado en la construcción del núcleo de anclaje
- El núcleo del anclaje tiene una superficie lisa, lo que da como resultado una mejor estabilidad mecánica.
- El núcleo de la armadura tiene ranuras para acomodar el devanado de la armadura, lo que permite un mejor enfriamiento y una mayor superficie para el posicionamiento del devanado.
Distribución de la carga
El equilibrio de carga de los generadores en derivación de CC es crucial para su funcionamiento, ya que garantiza una distribución eficiente de la energía y evita sobrecargas. Las técnicas de equilibrio de carga ayudan a los sistemas de energía a mantener la estabilidad, mejorar la confiabilidad y optimizar el rendimiento del generador.
La distribución desigual de la carga puede provocar varios problemas, entre ellos:
- Si una fuente de energía tiene una relación de transmisión desproporcionadamente alta, puede causar sobrecalentamiento, reducción de la eficiencia y posibles daños a la fuente.
- Una fuente de energía subutilizada genera ineficiencia, ya que parte de la capacidad disponible permanece sin utilizar, lo que resulta en un desperdicio de recursos.
- Si una fuente de energía está muy cargada mientras que otras tienen poca carga, la confiabilidad del sistema puede verse comprometida, lo que resulta en un posible tiempo de inactividad o interrupción.
El equilibrio de carga es esencial en aplicaciones donde el suministro de energía constante es fundamental, como centros de datos, hospitales, fábricas y grandes operaciones comerciales. Para lograr una distribución efectiva de la carga, se utilizan varios métodos y mecanismos de control:
- El control de caída ajusta la velocidad o el voltaje de cada generador según el tamaño de la carga. A medida que aumenta la carga, la potencia de cada generador aumenta ligeramente para mantener una parte proporcional de la bolsa.
- En los sistemas de generación de energía impulsados por motores primarios, como las turbinas, los gobernadores controlan la velocidad de los motores primarios para regular la producción del generador en respuesta a los cambios de carga.
- La sincronización adecuada garantiza que los generadores estén conectados a la red con el voltaje, la frecuencia y los ángulos de fase adecuados, lo que permite una distribución continua de la carga.
- Estos dispositivos electrónicos monitorean la carga de cada generador y ajustan su excitación o salida en consecuencia para mantener el equilibrio.
- La distribución de la carga se puede mejorar permitiendo la comunicación entre los generadores para que puedan coordinar eficazmente la distribución de la carga.
- Estos sistemas utilizan la retroalimentación de los sensores de carga para ajustar la salida de cada generador en tiempo real, manteniendo un reparto proporcional.
Métodos de distribución de carga.
Este artículo examina varios métodos de equilibrio de carga, incluida la operación en paralelo, el control de caída y la compensación de corriente cruzada.
Operación paralela
La operación en paralelo permite que varios generadores en derivación de CC funcionen juntos, compartiendo la carga total proporcionalmente según sus clasificaciones y características. Los generadores pueden aportar su parte de energía mediante mecanismos adecuados de sincronización y control, manteniendo la estabilidad de tensión y frecuencia. Además, la operación en paralelo permite redundancia y proporciona energía de respaldo en caso de falla del generador o necesidades de mantenimiento.
control de caídas
El control de caídas es otra técnica eficaz de sombreado de carga. La apertura paralela de los generadores regula la velocidad del generador en función de las fluctuaciones de carga, implementando características de caída. Esto hace que el generador ajuste su salida para mantener la relación de distribución de carga deseada. El control de caída permite una mejor precisión y estabilidad de la distribución, evitando que un generador lleve una carga excesiva mientras otros permanecen infrautilizados.
Compensación de corriente cruzada
La compensación de corriente cruzada es una técnica para equilibrar la distribución de carga entre generadores en derivación de CC paralelos. Al medir las corrientes de armadura de cada generador y ajustar la excitación del campo, la compensación de corriente cruzada garantiza que la carga se distribuya uniformemente independientemente de las características del generador o las fluctuaciones de la carga. Este enfoque minimiza las corrientes circulantes y evita desequilibrios en la distribución de energía, lo que resulta en un mejor rendimiento del sistema.
Sin embargo, se deben tener en cuenta ciertos factores al implementar técnicas de equilibrio de carga. La sincronización del generador, la regulación de voltaje y frecuencia y los relés de protección son aspectos críticos que requieren atención cuidadosa. Además, es necesario un mantenimiento adecuado, inspecciones periódicas y pruebas para garantizar el rendimiento óptimo de los generadores y del sistema de distribución de carga.
Conclusión
En resumen, el equilibrio de carga de los generadores en derivación de CC es un requisito fundamental para una distribución de energía confiable y eficiente en diversas aplicaciones. Los sistemas de energía pueden utilizar operación paralela, control de caída y técnicas de compensación de corriente cruzada para lograr un equilibrio de carga efectivo y mejorar la estabilidad, la confiabilidad y el rendimiento. Al comprender los principios y consideraciones asociados con el equilibrio de carga, los ingenieros y operadores pueden diseñar y operar sistemas de energía que satisfagan las necesidades de las redes eléctricas modernas.
