REPARTO DE CARGA ENTRE GENERADORES EN PARALELO

La transferencia de la carga entre dos generadores, se hace a través del gobernador de velocidad del motor primario.

La máquina que absorbe más carga ajusta su gobernador de manera tal que el motor primario admite más energía. La máquina que pierde carga ajusta su gobernador de manera tal que el motor primario pierde energía.

El reparto de KW entre generadores AC operando en paralelo, depende de la característica carga-velocidad (carga-frecuencia) del gobernador de velocidad de la máquina motriz. Es independiente de las caracteristicas del gobernador. La figura 4.9 ilustra la característica típica de una máquina motriz manejada por un gobernador mecánico. Note como la velocidad y frecuencia
disminuyen cuando aumenta la carga. Como este tipo de gobernador es de acción lenta, una caída de la velocidad de 1 a 3% es esencial para una operación estable; si dos generadores están en paralelo y ambas características son horizontales (cero caída de velocidad), una máquina tenderá a absorber la carga y manejar a la otra como motor.

Sin embargo, la rápida respuesta de los gobernadores electrónicos permiten a las máquinas por ellos gobernadas, operar en paralelo sin caída de velocidad.

Un gobernador con 3% de caída de velocidad causa una diferencia en la velocidad y frecuencia del 3% entre vacio y plena carga. Así, si un turbogenerador con una pendiente del 3% operando a 1200 KW y 60 Hertz, cuando se quita la carga (funcionamiento en vacío), la frecuencia aumentará un 3% es decir:

60 + (0,03) . 6 = 61,18 Herzt


En la fig. 4.9 se representa la curva característica carga-velocidad para una pendiente de 3%. La intersección de la curva con el eje vertical (velocidad o frecuencia) representa la frecuencia del alternador sin carga para un ajuste dado del gobernador. Girando la palanca de control de velocidad del gobernador hacia uno u otro lado, aumentará o bajará el ajuste del gobernador respectivamente, pero esto no cambia la pendiente (caída) de la curva. Lo dicho anteriormente, se muestra por las líneas a trazos en la fig. 4.9.

FIG.4.9: CARACTERISTICAS DE REGULACION DE DOS ALTERNADORES OPERANDO EN PARALELO

Para un ajuste de velocidad en vacío dado, hay una relación fija entre la frecuencia y la carga en KW. Ajustando la velocidad en vacío a 61,8 Herzt (fig. 4.9), una carga de 600 KW ocasionará
que la frecuencia caiga a 60 Hertz.

En algunas aplicaciones es deseable operar las máquinas con ajustes de pendientes distintas en sus gobernadores, por ejemplo: si una máquina se ajusta para cero pendiente y las otras en paralelo con ellas, con una pendiente del 2 ó 3%. Las máquinas con pendiente podrán cargarse para operar a óptima eficiencia. La máquina con pendiente puede manejar una carga fija para una frecuencia específica. Ya que todas las fluctuaciones de la carga en la barra serán absorbidas por la máquina cuyo gobernador ha sido ajustado a cero pendiente, ella absorberá toda la carga adicional de la barra, de la misma manera perderá carga si disminuye la carga de la barra e incluso se saldrá de la barra si la carga en la máquina llega a cero. La carga puede transferirse ajustando solamente el gobernador de la máquina con pendiente.

Consideremos un sistema elemental formado por dos generadores trifásicos G1 y G2 con sus dos motores primarios M1 y M2 suministrando potencia a una carga L tal como se representa en la fig. 4.10.

FIG.4.10: OPERACION EN PARALELO DE DOS GENERADORES SINCRONICOS



Supongamos que el generador G1 está alimentando a la carga L a la tensión y frecuencia nominales estando desconectado el generador G2. El generador G2 podrá acoplarse en paralelo con el G1 llevándolo a la velocidad de sincronismo y ajustando el reostato de excitación hasta igualar su tensión con la de las barras. Si la frecuencia de la máquina se pretende acoplar no es exactamente igual a la de las barras, la diferencia vectorial entre su tensión y la existente en las barras irá variando a una frecuencia igual a la diferencia de frecuencias de ambas tensiones, diferencia que puede ser de una fracción de ciclo por segundo. El interruptor S2 deberá cerrarse en el instante en que ambas tensiones están momentáneamente en fase, momento en el que la tensión entre bornes
del interruptor es igual a cero. Para determinar el momento oportuno de cerrar el interruptor se utiliza un dispositivo denominado sincronoscopio. Una vez sincronizado G2 en la forma indicada se puede distribuir la carga tanto activa como reactiva entre las dos máquinas actuando adecuadamente sobre los reguladores de los motores primarios y sobre los reóstatos de excitación.

A diferencia de los generadores de corriente contínua (DC), los generadores sincrónicos acoplados en paralelo deben girar exactamente a la misma velocidad (si tienen el mismo número de polos), y en consecuencia, la distribución de la potencia activa entre ambas máquinas depende exclusivamente, casi siempre, de la característica velocidad-potencia de sus respectivos motores primarios. Las rectas inclinadas de trazo contínuo M1 y M2 de la fig.4.11(a) representan la característica velocidad-potencia de dichos motores con abertura constante de sus reguladores: todos los motores primarios tienen su características velocidad-potencia descendente. La carga total PL está representada por la recta horizontal AB y las potencias de salida de los generadores por P1 y P2. Supongamos que se abre más el regulador de M2 trasladándose hacia arriba la característica hasta M2, la carga será ahora la línea de trazos A' B'. Obsérvese que la potencia de salida del generador 2 se ha elevado desde P2 hasta P2' mientras que la del generador 1 ha

                                                                (a)

                                                                 (b)
FIG.4.11: CARACTERISTICAS VELOCIDAD-POTENCIA
DE LOS MOTORES PRIMARIOS


descendido desde P1 hasta P1' y que ha aumentado la frecuencia del sistema: esta frecuencia puede restituirse a su valor normal transfiriendo carga del generador 1 al generador 2 cerrando parcialmente el regulador del motor M1 de forma que su característica pase a ocupar la posición de la línea de trazos M1'de la fig.4.11 (b). La carga total estará ahora representada por A" B" y las potencias de salida de los generadores por P1" y P2" respectivamente.

Como puede apreciarse, la frecuencia del sistema y el reparto de carga activa entre los dos generadores puede ajustarse maniobrando sobre los reguladores de los motores primarios.

La variación de las excitaciones influye sobre la tensión en bornes y sobre la distribución de los KVA reactivos.