[1] Los generadores en las centrales eléctricas son máquinas síncronas; esto significa que la frecuencia de salida del generador depende de su velocidad de rotación. Esto tiene una variedad de ramificaciones.
Primero, cuando cualquier generador está conectado a la red, la sincronización de fase (el ángulo entre la frecuencia de la línea y la frecuencia del generador) debe verificarse, y el generador generalmente debe reducirse o acelerarse ligeramente para que coincida antes de que estén vinculados juntos. Si no lo están, fluirán grandes corrientes (debido a esas diferencias de ángulo de fase que conducen a una diferencia en el voltaje instantáneo) y típicamente dañarán algo muy gravemente.
Para mantener la sincronización de la frecuencia, se utilizan estándares de tiempo. Originalmente, para los EE. UU., Se utilizó WWV en Colorado (transmisión estándar de tiempo del NIST), pero ahora es común el uso del tiempo GPS (y la frecuencia de los osciladores disciplinados por GPS). Las grandes redes de energía suelen ajustar ligeramente la frecuencia para registrar relojes síncronos conectados a la línea (voltaje de línea), aunque tendré curiosidad por ver cuánto dura más esa práctica.
Una de las mayores ventajas de esta configuración es que la mayoría de los generadores son turbinas de energía de algún tipo, con enormes masas giratorias. Estas masas forman una “inercia de línea” que ayuda a mantener todo sincronizado: las masas rotatorias resistirán los hundimientos de línea (que cargarán generadores e intentarán ralentizarlos). Si no se resiste una desaceleración local, se experimentarán propiedades resonantes de la red eléctrica, con oscilaciones y zumbidos e inestabilidades a medida que los problemas con la frecuencia, el voltaje y la corriente se propaguen como riples en un estanque. Esto es muy malo, y uno de los mayores problemas con las fuentes renovables es que utilizan inversores conectados a la red, dispositivos que convierten CC en CA que intentan estar sincronizados con la línea. Desafortunadamente, estos no tienen ninguna inercia. Existen esquemas para ayudar a crear inercia artificial, pero generalmente es ineficiente (eléctrica y económicamente). Afortunadamente (o desafortunadamente) tal miseria de la red es renovable que todavía no importa mucho. Del mismo modo, en el caso de su planta hidroeléctrica, tiene una enorme masa giratoria para ayudar a mantener la velocidad sincrónica en caso de falla.
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Notas al pie
[1] ¿Cómo mantienen las centrales eléctricas una frecuencia de 60 Hz? • r / askcience