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En la actualidad es raro encontrar la
existencia de un alternador nico que
de manera aislada alimente su propia
carga. Esto slo se lo puede encontrar
en aplicaciones tales como los gene-
radores de emergencia.
Con objeto de aumentar el rendimien-
to y abilidad del sistema, las dieren-
tes centrales estn conectadas entre
s en paralelo, por medio de lneas de
transporte y distribucin. La red asconstituida representa un generador
gigantesco en el que prcticamente
la tensin y la recuencia se mantie-
nen constantes.
Esto se debe a que sobre esta gran
red, la introduccin de un nuevo gene-
rador no altera los parmetros bsicos
anteriores, por representar una poten-
cia muy reducida rente al conjunto total.
Principios bsicos de generadorsncrono.Los generadores sncronos se clasi-
can por su construccin en: campo gi-
ratorio y armadura giratoria, por su tipo
de excitacin en autoexcitados y ex-
citacin separada, y por su tipo de ro-
tor en: polos salientes; para velocida-
des iguales o menores de 1800 RPM
y polos lisos; para velocidades igua-
les a 3600 RPM. [1]
Los generadores sncronos autoexci-
tados ya no requieren de escobillas y
los de excitacin separada requieren
de escobillas y en lugar del conmuta-
dor utilizan anillos rosantes.
Se debe suministrarse alimentacin de
c.c. al circuito de campo del rotor. Co-
mo ste est en movimiento (el rotor),
es necesario adoptar construcciones
especiales con el in de suministrar
energa al campo. La solucin comn
es el uso de anillos deslizantes y es-
cobillas. Los anillos deslizantes son
aros que rodean el eje de la mqui-
na, pero aislados del mismo eje. Ca-
da extremo ( y -) del arrollamiento de
la bobina de campo est conectado a
un anillo y sobre cada anillo hace con-tacto una escobilla. Si a las escobillas
se les conecta una uente, en todo mo-
mento quedar aplicado el mismo vol-
taje al devanado de campo, sin impor-
tar velocidad o posicin angular. [3]
Figura 2. Esquema sico y modelo del circui-
to de campo
Si aadimos los devanados b y cal estator, con las separaciones ade-
cuadas, podemos obtener una m-
quina trisica. La gura 2 ilustra una
Anillos
f -f c
Escobillas
Flecha
Vcd R
Lf
if
Operacin en paralelo degeneradores sncronos
Elaborado por Adrin Criollo
Hoy en da el campo de la ingeniera elctrica a dado nuevas visiones de cmo compartir la distribucin depotencia elctrica y para ello se recurren a los tradiciones generadores sncronos. Para tener la idea de quson los generadores sncronos tenemos la necesidad de explorar el efecto bsico de generacin.
Estator Laminado
b
a
-a
-a
Terminales de campo
Flecha:
Anillos
deslizantes f -fc
a
Escobillas
Armadura
Flujo
Magntico
Densidad de
flujo alta
Densidad de
flujo baja
Rotor (no
laminado)
Entrehierro
Estator
(laminado)
Bobina
de campo
-0=0
Flecha
Flecha
Figura 1. Esquema en partes de mquina sncrona
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Figura 4. Generador que se conecta en parale-
lo con un sistema de potencia en operacin. []
Estas condiciones de puesta en para-
lelo requieren ciertas explicaciones. La
condicin 1 es obvia: para de dos gru-
pos de voltajes sean idnticos, deben
tener la misma magnitud de voltaje rms.
Los voltajes en las ases a y a` sern
completamente idnticos en todo mo-mento si ambas magnitudes y sus n-
gulos son iguales, lo que explica la
condicin.
Figura 5. Esquema de secuencia de ases
La condicin 2 asegura que la secuen-
cia en la que el voltaje de ase llegue
a su pico en los dos generadores sea
la misma. Si la secuencia de ase es
dierente en la gura 5 entonces aun
cuando un par de voltajes (los de a-
se a) estn en ase, los otros dos pa-
res de voltajes estarn desasados por
120. Si se conectan los generadores
de esta manera, no habr problema
St
CargaGenerador 1
Generador 2
VC
VA
VB
Secuencia de
fases abc
VB
VA
VC
Secuencia de
fases acb
de ellas. Cada ase debe estar sepa-
rada por 120e. La expresin de vol-
taje inducido para a y -a es la mis-
ma. Obtengamos una expresin para
b-b y c-c.[6]
Figura 3. Esquema de generador trisico
El porqu de la utilizacin de losgeneradores sncronos en paraleloVarios generadores pueden alimentar una
carga ms grande que una sola mquina.
Tener varios generadores incrementa
la conabilidad del sistema de poten-
cia, debido a que la alla de cualquie-
ra de ellos no causa la prdida total
de potencia en la carga. Tener variosgeneradores que operan en paralelo
permite la remocin de uno o ms de
ellos para cortes de potencia y man-
tenimientos preventivos.
Se utiliza un solo generador y este ope-
ra cerca de plena carga, entonces se-
r relativamente ineciente. Con varias
mquinas ms pequeas trabajando en
paralelo, es posible operara slo una
raccin de ellas. Las que estn ope-
a
-b
c
-a
b
-c
rando lo hacen casi a plena carga y
por lo tanto de manera ms eciente.
Las condiciones requeridas para
operar en paraleloLa gura 1 muestra un generador sn-
crono G1 que suministrar potencia a una
carga con otro generador G2 a pun-
to de conectarse en paralelo con G1
por medio del cierre del interruptor S1.
Si el interruptor se cierra de manera ar-
bitraria en cualquier momento, es posi-
ble que los generadores se daen se-
veramente y que la carga pierda poten-
cia. Si los voltajes no son exactamente
iguales en cada uno de los generado-res que se conectan juntos, habr un
fujo de corriente muy grande cuando
se cierre el interruptor. Para evitar es-
te problema, cada una de las tres a-
ses debe tener exactamente la misma
magnitud de voltaje y ngulo de ase
que el conductor al que se conectara.
En otras palabras, el voltaje de ase a
debe ser exactamente igual al voltaje
en la ase a y as en orma sucesiva
para las ases b-b` y c-c`. Para lograr
esto se deben cumplir las siguientescondiciones de puesta en paralelo:
Deben de ser iguales los voltajes
de lnea rms.
Los dos generadores deben tener la
misma secuencia de ase.
Los ngulos de ase de las dos a-
ses deben de ser iguales.
La recuencia del generador nuevo,
llamado generador en aproximacin,
debe ser un poco mayor que la re-
cuencia del sistema en operacin.
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con la ase a, pero fuir enormes co-
rrientes en las ases b y c, lo que da-
ara ambas mquinas. [2]
Procedimiento general para co-nectar generador en paraleloPrimero utilizando voltmetros se debe
ajustar la corriente de campo del ge-
nerador en aproximacin hasta que su
voltaje en los terminales sea igual al vol-
taje en lnea del sistema en operacin.
Segundo, la secuencia de ase del ge-
nerador en aproximacin se debe com-
parar con la secuencia de ase del sis-tema en operacin.
Existen muchas orma de comprobar
esto una de ellas es conectar alterna-
tivamente un pequeo motor de induc-
cin a los terminales de cada uno de
los dos generadores. Si el motor gira
en la misma direccin en ambas oca-
siones, entonces, entonces la secuen-cia de ase es la misma en ambos ge-
neradores. Si el motor gira en direccio-
nes opuestas, entonces las secuencias
de ase son dierentes y se deben in-
vertir dos de los conductores del ge-
nerador en aproximacin. [3]
Otra manera simple es el mtodo de
las tres lmparas incandescentes. En
la gura 3 se muestra un circuito de es-
te tipo. La operacin comienza arran-
cando la mquina por medio del mo-tor primario (turbina, diesel, etc.) te-
niendo en cuenta que deben prender
y apagar al mismo tiempo las tres lm-
paras. Esto indica que existe la misma
secuencia de ase, si prenden y apa-
gan muy rpido es debido a que tiene
dierentes recuencias, lo cual se arre-
gla subiendo la velocidad del prima-
rio motor, que se logra aumentando el
fujo con el restato de campo. Ahora,
si prenden y apagan en desorden es-
to indica que no tienen la misma re-cuencia de ases, lo cual se hace inter-
cambiando la secuencia de ases del
alternador hacia la red. [2]
Conexin de las fases y excitatrizLos devanados del alternador se co-
nectan en estrella para obtener tres a-
ses y un neutro como se muestra en
la gura 4, la excitatriz se conecta a la
rueda polar con el cuidado de no ex-
ceder las magnitudes nominales [1]
Para acoplar los alternadores usaremos
el mtodo de las tres lmparas apaga-
das. Este mtodo se basa en conectar
las lmparas en serie con ambas a-
ses. Cuando las lmparas se encien-
den al mismo tiempo y lentamente es-
to indica que la secuencia de ases es
la correcta. [1]
Acoplamiento correcto
En la gura 10 se muestra como laslmparas se apagan al mismo tiempo
esto indica que existe la misma re-
cuencia de ases y podemos acoplar
V
V
V
G
R
R
S
S
T
T
Voltmetro de red
Voltmetro
de cero
Lmpara 1
Voltmetro del
generador
Lmpara 2
Lmpara 3
Interruptor general
de acoplamiento
Generador
sncrono
REDC.A.
P1
P2
Neutro
P3
G3
G3
AAA
12
34
56
A
v
v
v
AA
12
34
56
alternador con carga
Figura 6. Esquema de secuencia de ases
Figura 7. Acoplamiento en paralelo con otro alternador
Figura 8. Mtodo de las tres lmparas
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la mquina; hay que tener mucho cui-
dado con las tensiones de las mqui-
nas ya que stas de ser iguales ase-
gurar que las tensiones de ase sean
las mismas tomando las tensiones delnea de cada una de las dos mqui-
nas y teniendo cuidado de no exce-
der los datos nominales de placa co-
rriente de excitacin tensin, corrien-
tes de ases. [1]
Figura 9. Las recuencias son iguale, lmparas
apagadas
Fallas en el acoplamientoUn error de acoplamiento es muy no-
torio usando este mtodo, ya que las
lmparas no indican el error cometido
siempre y cuando las lmparas tengas
una secuencia lgica con las ases es-
tas prendern en dierente orden comose muestra en la gura 10.
Figura 10. Las recuencias no son iguales, lm-
paras encendidas
Acoplamiento con compaa de luzEl procedimiento es exactamente el
mismo slo que las lmparas se co-
nectan en serie con las ases del al-
ternador y con las de compaa de
luz en el diagrama siguiente se mues-
tra la conexin.
Figura 11. Aspecto externo de un sincronoscopio
Modernas instalacionesEn las modernas instalaciones se em-
plea unas columnas de sincronizacin
gura 10, compuestas por un brazo
saliente y giratorio del cuadro general
de la central y que tiene dos voltme-
tros (red y generador), dos recuenc-
metros (red y generador) un voltmetrode cero y un sincronoscopio de aguja.
En las centrales automticas o con te-
lemando, el acoplamiento se hace au-
tomticamente con la ayuda de equi-
pos electrnicos. [1]
Operacin de generadores en parale-lo con grandes sistemas de potenciaCuando un generador sncrono se co-
necta a un sistema de potencia, a me-
nudo el sistema de potencia es tan
grande que ninguna de las acciones
del operador del generador tendr gran
eecto en el sistema de potencia. Este
enmeno se idealiza con el concep-
to de bus innito el cual es un sistema
de potencia tan grande que su volta-
je y recuencia no cambian sin impor-
tar que tanta potencia real y reactiva
se le demande o se le suministre. [1]
Cuando un generador opera en para-
lelo con un bus innito tenemos que: -El sistema al que se conecta el ge-
nerador controla la recuencia y vol-
taje en los terminales del generador.
G3
A
v
v
v
AA
1
2
3
4
5
6
acoplamiento a la red
V
V0
V
f
S
f
R
R
T
T
S
S
R TS
GGeneradorsncrono
R
EDC.A.
Cargas
a)
Generador
Barrrajeinfinito
Figura 12. Columna de sincronizacin para el acoplamiento de un alternador a la red
Figura 13. Generador sncrono que opera en paralelo con un bus infnito.
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-Los puntos de ajuste del mecanis-
mo regulador del generador contro-
lan la potencia real suministrada al
sistema por el generador.
-La corriente de campo en el genera-dor controla la potencia reactiva sumi-
nistrada al sistema por el generador.
ConclusionesSe debe tener mucha cautela con los
valores de corriente y voltaje para no
daar la mquina ya que es posible
que la lnea a la que nos deseamos
acoplar supero el voltaje que puede
producir nuestro alternador. En ese
caso no se debe de acoplar ya que la
mquina resentira y reduciramos suvida til. Las lmparas se deben co-
nectar con criterio, pues no podemos
conectar la lmpara que va de la ase
uno a la ase dos teniendo en cuenta
que si las lmparas no prenden ade-
cuadamente es recomendable cambiar
las ases y no mover las lmparas, si
se acopla mal la mquina actuar co-
mo motor pudiendo romper la fecha.
Para ajustar la reparticin de potencia
real entre los generadores sin cambiar
(recuencia del sistema), se deben in-
crementar simultneamente los puntosde ajuste del mecanismo regulador en
un generador al mismo tiempo que se
disminuyen los puntos de ajuste en el
mecanismo regulador del otro genera-
dor. La mquina cuyos puntos de ajus-
te del mecanismo regulador se incre-
menta alimentara mas carga.
Para ajustar sin cambiar la reparticin
de potencia total, se deben incrementar
o disminuir simultneamente los pun-
tos de ajuste del mecanismo regula-dor de los generadores.
Para ajustar la reparticin de potencia
reactiva entre generadores sin cambiar
VT, se debe incrementar de manera si-
multnea la corriente de campo de un
generador a la vez que se disminuye la
corriente de campo en el otro. La ma-
quina cuta corriente de campo se in-
crementa alimentara mas carga.
Para ajustar VT sin cambiar la reparti-
cin de potencia reactiva, se debe in-crementar o disminuir de manera si-
multnea las corrientes de campo de
ambos generadores.
Referencias[1]Hay Williams, Enginnering Electromag-
netism 5a Edicin McGraw Hill, Nueva York
[2]Stephen Chapman, Maquinas Elec-
tricas, 4 edicin, Mac Graw Hill, Mxico
[3]JESUS FRAILE MORA; Mquinas Elc-
tricas; 5 Edicin, Mac Graw Hill ,Mxico
[4]Alexander, Charles K Fundamentos
de Circuitos Electricos, 3a edicin McGraw Hill
[5]H.HUSBCHER, Electrotecnia Curso
Elemental ,2 edicin
LINKS:
[6]www.inele.uro/apuntes.com
Autor: Marco Mesas Estudiante de Elec-
trnica Argentina
Tema: Generador sncrono puestas en
paralelo.
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