¿Cómo regulan los controles de ajuste de frecuencia y voltaje en un generador las cargas de vatios y VAR cuando se conectan a una red eléctrica más grande? Hasta ahora, he operado plantas de energía de 2-5 MW y cargas equilibradas manualmente, pero aún me escapan las matemáticas más profundas.

Answer 1

Hola jason

La respuesta depende de cómo estamos operando este generador. Consideremos primero la operación independiente:

Aquí tenemos un generador diesel simple. Hay dos controles:

1. Ajuste de frecuencia: controla el punto de ajuste del regulador del motor diesel. Recuerde que ajustar la velocidad de rotación del diesel también ajusta la frecuencia de salida del generador. La frecuencia del generador está literalmente determinada por la frecuencia con la que las bobinas de campo pasan las bobinas del estator.
2. Ajuste de voltaje: este control establece la potencia aplicada a la bobina de campo de los generadores. Esto cambia el voltaje de salida.

Eso fue fácil: los controles hacen exactamente lo que dijeron que harían. Somos libres de configurar el generador y el voltaje o la frecuencia dentro de los límites de la maquinaria.

---

Las cosas se ponen más interesantes cuando nuestro generador está presionando contra la red eléctrica nacional. ¡El voltaje y la frecuencia de salida son fijos! No hay nada que podamos hacer a nuestro “pequeño” generador para cambiar el “bus infinito” de la red eléctrica nacional. Nuestro pequeño generador es insignificante en comparación con los cientos de generadores que ya están en la red.

Todavía tenemos los mismos controles: gobernador y campo, pero no hacen lo mismo que antes:

1. Potencia real: cambiar el ajuste de frecuencia cambiará la cantidad de combustible que ingresa al diésel. Esto cambiará la cantidad de energía que sale del generador. Esto se muestra en el medidor de vatios de la centralita. Nuevamente, no podemos ajustar la frecuencia, ya que está fijada por todos los otros generadores en la red.
2. Potencia reactiva: cambiar el campo del generador cambiará el voltaje generado internamente del generador, pero no cambiará el voltaje del terminal de salida del generador. Nuevamente, el voltaje del generador está fijado por la red eléctrica nacional. Este cambio en el voltaje generado internamente del generador se mostrará en el medidor VAR. Tengo más que decir sobre la potencia reactiva aquí: la respuesta de Aaron Dahlen a ¿Cuándo funciona un generador eléctrico con factor de potencia negativo?

---

El último modo operativo del generador que se debe considerar es el “modo isla”. Se encontrará con esto cuando esté literalmente suministrando energía a una isla, barco o plataforma petrolera, etc. Con varios generadores de tamaño similar, las cosas se ponen interesantes a medida que los generadores interactúan. juntos. El enlace que presenté anteriormente presenta un escenario interesante para que lo consideres.

Saludos,

APDahlen

Answer 2

La pregunta se relaciona con el comportamiento cuando se conecta a una red más grande y no a una operación independiente.

Cuando se conecta a una red que involucra varios otros generadores, un generador síncrono funciona de manera diferente al caso independiente.

Esencialmente, cuando se conecta a una red, el sistema GRID fija la frecuencia y el voltaje del sistema. Como el voltaje del terminal del sistema está fijo, cualquier cambio en la excitación no afectará ningún cambio en el voltaje del terminal, sino más bien el back-emf interno, que a su vez causará un cambio en el kVAR como se muestra a continuación;

En el caso de la frecuencia, la velocidad la determina el sistema y la cantidad de energía que se genera en el sistema será determinada por el regulador de velocidad y su configuración de caída. La configuración de caída determinará cómo el generador comparte la carga total de acuerdo con sus clasificaciones y las clasificaciones de los otros generadores en el sistema. Como se muestra abajo.

Entonces, el diagrama anterior muestra que para entregar el 50% de la carga completa a 50Hz, la referencia de velocidad deberá establecerse en 50.5Hz y, de manera similar, para entregar la carga completa a 50Hz, la configuración del regulador deberá ser de 51Hz. El control de caída es esencial en un sistema de red grande para permitir que los generadores de diferentes tamaños compartan la carga total de acuerdo con sus clasificaciones de potencia individuales o de otra manera. Esto se usa para equilibrar o compartir la carga.

Por lo tanto, los generadores conectados a GRID se comportan de manera algo diferente a los generadores independientes o no conectados a GRID.

Esto no es más que una explicación básica del funcionamiento en estado estable y la mayoría de los generadores de energía utilizan un control más complejo para evitar inestabilidades dinámicas y de deriva.

ver

Control de caída de V isócrono para generadores

http://197.14.51.10:81/pmb/ELECT …

Answer 3

Realmente no creo que esto responda tu pregunta después de volver a leerla algunas veces jajaja.

No tengo ningún libro, así que no tengo muchas matemáticas para seguir, pero:

El voltaje está determinado por la relación de las vueltas en la armadura a la fuerza del campo magnético y su distancia. Esto no es algo que esté “regulado”, por así decirlo, sino que es una función del diseño del sistema. También hay una regulación de voltaje frecuente en los transformadores en forma de cambiador de tomas con carga o sin carga. Estos son para regulación de voltaje menor y tienen una relación de vueltas de tal manera que pueden cambiar el voltaje entrante + \ – 5% más o menos.

La sobretensión puede ser causada por cosas como la conmutación del banco de condensadores, pero entiendo que la subtensión es mucho más común porque eso es lo que sucede cuando ocurre una falla.

La frecuencia está relacionada con la velocidad del generador y, a medida que el generador se carga, se ralentiza. El regulador de la turbina de vapor permite que más vapor gire la turbina y aumente la velocidad de rotación al valor apropiado para mantener 60 Hz (en EE. UU.).

Aparte de eso, las cargas están “reguladas” en el sentido de que una corriente anormal por encima de cierto valor disparará un relé que controla un interruptor de circuito grande. Por lo general, hay fusibles en las líneas de distribución para aislar las fallas. Pero si todo funciona dentro de sus rangos de corriente apropiados, entonces la forma principal de regulación es el regulador de turbina de vapor.

En cuanto a la potencia reactiva a la potencia real (VARS a vatios), la empresa solo gana dinero en vatios, por lo que tienen un interés personal en mantener el factor de potencia más alto posible. Si un cliente tiene una carga con un factor de potencia demasiado bajo, a veces la empresa de servicios públicos los incentivará a comprar equipos de corrección del factor de potencia. Para una carga con un factor de potencia rezagado (más común), esto puede regularse mediante un banco de condensadores en paralelo. No estoy seguro de si realmente encontramos un factor de potencia líder lo suficientemente grande como para garantizar una compensación. Sé que los condensadores en serie se pueden usar en líneas realmente largas para compensar la inductancia en serie.

Answer 4

Parece que ha operado generadores independientes (fuera de la red) en el pasado. Si tiene un generador sincrónico, utiliza un motor auxiliar (o uno enrollado en el mismo eje) para llevar el generador a la velocidad de la red; no hay ajuste de frecuencia en el generador. Ajusta la corriente del campo hacia arriba o hacia abajo ligeramente para cambiar la salida VAR. Una vez sincronizado con la red, aumentar la potencia aumentaría la potencia. El aumento de potencia generalmente se produce al aumentar el flujo de combustible. Esto aumentará el ángulo de avance del generador, por lo que ‘conduce’ el voltaje del sistema un poco más y se mostrará como un aumento en la corriente.

Los generadores de inducción funcionan a velocidades superiores a la velocidad síncrona del sistema y la potencia del sistema se controla mediante la velocidad sobre la velocidad síncrona. Los generadores de inducción en realidad usan VARS, por lo que se necesita otro suministro de potencia reactiva.

Answer 5

Lo que debe hacer es observar la forma de onda de salida de su sistema. Antes y después de conectarse a la red, así como antes y después de realizar el ajuste de potencia.

Las diferencias de forma de onda lo ayudarán a visualizar cómo mejora el factor de potencia a medida que realiza su conexión y ajustes. Observe cómo cambian la frecuencia / armónicos a medida que realiza la calibración en su sistema.

En cierto sentido, ¡en realidad está implementando correcciones dinámicas del factor de potencia!