sistemas de excitacion en maquinas sincronicas. mei 44 ([email protected])
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SISTEMAS DE EXCITACIN
EN
MAQUINAS SINCRONICAS.
INTEGRANTES:
LIBARDO FABIAN MOSQUERA
NELSON YUCUMA CASALLAS
JHOJAN CEBALLOS
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE (SENA)
MANTENIMIENTO ELECTRICO INDUSTRIAL (MEI 44)SANTIAGO DE CALI.
2014
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FUNSINES
DE LOS SISTEMAS DE EXCITACION
FUNSION BASICA:
Suministrar Corriente Continua a los arrollamientos de Campo (Polos
del Rotor), del Generador para su correcto funcionamiento.
FUNSION DE CONTROL:
Control de Tensin en Terminales del Generador.
Control de Flujo de Potencia Reactiva.
Mejorar la Estabilidad del Sistema de Potencia.
FUNSION DE PROTECCIN:
Control de Limites de Capacidad de la Maquina Sncrona, del Sistema
de Excitacin y de otros equipos.
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REQUERIMIENTOS AL SISTEMA DE
EXCITACIN.
CONSIDERACIONES DEL GENERADOR:
Suministro y ajuste Automtico de la Corriente de Campo del Generador
Sncrono para mantener la tensin en terminales en el Marco de la
Curva de Capacidad del Generador.
El sistema de Excitacin debe responder a perturbaciones transitorias
forzando el campo en forma consistente con las capacidades de
respuesta del generador sin exceder sus limites.
Limite de Tensin de Campo Falla del Aislamiento del Rotor.
Limite de Corriente de Campo Calentamiento del Rotor.
Limite de Carga MVA Calentamiento del Estator.
Limite de Subexcitacin Calentamiento Regin Final Estator
Recuerde: En un Generador se presentan 2 Tipos de Rotor:
Polos Salientes: Generador que opera a baja Velocidad.
Polos Lisos: Generador que Opera a Altas Velocidades.
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REQUERIMIENTOS AL SISTEMA DE
EXCITACIN.
CONSIDERACIONES DEL SISTEMA DE POTENCIA:
El sistema de excitacin debe contribuir al efectivo control de la Tensiny a mejorar la estabilidad transitoria del sistema (respondiendorpidamente ante perturbaciones) y la estabilidad de pequea seal(modulando la tensin del generador).
Para cumplir con estos requisitos satisfactoriamente, el sistema deexcitacin debe satisfacer los siguientes requerimientos:
Satisfacer el criterio de respuesta especificado (velocidad derespuesta)
Proveer limites y proteccin para prevenir daos propios, de lamaquina y de otros equipamientos.
Satisfacer requerimientos de una operacin flexible.
Satisfacer una deseable disponibilidad y confiabilidad, con laincorporacin del nivel de redundancia necesario y de funciones dedeteccin y aislamiento de fallas internas.
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ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE
EXCITACIN.
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TIPOS DE SISTEMAS DE
EXCITACIN.
SISTEMA DE EXCITACIN ROTATIVO DE CORRIENTE CONTINUA:
GENERADOR DE EXCITACIN INDEPENDIENTE.
GENERADOR TIPO AUTOEXCITACIN.
CON EXCITACIN SERIE.
CON EXCITACIN SHUNT.
CON EXCITACIN COMPUESTA CORTA.
CON EXCITACIN COMPUESTA LARGA.
SISTEMA DE EXCITACIN ROTATIVO DE CORRIENTE ALTERNA.
SISTEMA DE EXCITACIN AC CON RECTIFICACION ESTACIONARIA.
SISTEMA DE EXCITACIN DE RECTIFICACION ESTACIONARIA CON CAMPO CONTROLADO.
SISTEMA DE EXCITACIN DE RECTIFICACION ESTACIONARIA CON RESPTIFICADOR CONTROLADO.
SISTEMA DE EXCITACIN AC CON RECTIFICACION ROTATIVA.
SISTEMA DE EXCITACIN AC CON RECTIFICACION ROTATIVA TIPO BRUSHLESS
SISTEMA DE EXCITACIN ESTATICA.
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SISTEMA DE EXCITACIN ROTATIVO DE
CORRIENTE CONTINUA.
o Representan los primeros sistemas de excitacin (1920 1960), fueronsuperados a mediados de los aos 60 por los sistemas de excitacin de
AC.
o Utiliza generadores de continua (excitatriz) como fuente de la
potencia de excitacin.
o Provee la corriente del rotor por medio de los anillos rasantes.
o La excitatriz es impulsada por un motor o por el eje del generador.
o La excitatriz puede ser auto excitada o con excitacin separada.
o Con excitatriz auto excitada, la salida de la excitatriz provee su
propia tensin de campo.
o Con excitatriz separada el campo de la excitatriz es provisto de una
excitatriz piloto (generador de imn permanente).
o Los reguladores de tensin de esta tecnologa utilizan desde restatos
hasta varias etapas de amplificacin magntica o rotativa.
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DESIGNACION DE BORNES EN LAS PLACAS
DE MAQUINAS DE CC Y DC.
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SISTEMA DE EXCITACIN INDEPENDIENTE.
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SISTEMA DE AUTOEXCITACIN TIPO
SERIE.
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SISTEMA DE AUTOEXCITACIN TIPO
SHUNT.
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SISTEMA DE AUTOEXCITACIN TIPO
COMPUESTA O DERIVACIN CORTA.
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SISTEMA DE AUTOEXCITACIN TIPO
COMPUESTA O DERIVACIN LARGA.
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SISTEMA DE EXCITACIN DE
CORRIENTE ALTERNA.
o Utilizan maquinas rotativas AC (alternadores), como fuentes de
potencia de excitacin.
o Usualmente la excitatriz se encuentra en el mismo eje del Generador.
o La salida AC de la Excitatriz es rectificada para producir la corriente
continua de campo del generador.
o El puente rectificador puede ser controlado o no controlado.
o Los rectificadores pueden ser estacionarios o rotativos.
o Las primeras implementaciones del regulador de tensin utilizaban
una combinacin de amplificadores rotativos y magnticos.
o Los sistemas mas nuevos utilizan reguladores de tensin con
amplificadores electrnicos.
Nota: Este sistema se divide en Dos Clases:
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SISTEMA DE EXCITACIN AC CON
RECTIFICACION ESTACIONARIA. La corriente DC alimenta el arrollamiento de campo del generador a
travs de anillos rozantes.
Cuando se utiliza un rectificador no controlado, el regulador controla
el campo de la excitatriz, con lo cual se controla la tensin de
excitacin.
La excitatriz AC es impulsada por el eje del Generador.
La excitatriz auto excitada con la tensin de campo obtenida de
rectificador de tiristores controlados por el regulador. El regulador de
tensin deriva su potencia de la tensin de salida de excitatriz.
La excitacin separada utiliza una excitatriz piloto.
El regulador de tensin controla el ngulo de disparo de los tiristores.
La excitatriz AC es auto excitada y utiliza un regulador de tensin
independiente para mantener su tensin de salida.
Al controlar directamente la salida de la excitatriz ese sistema tiene
pequeos tiempos de respuesta.
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SISTEMA DE EXCITACIN DE RECTIFICACION
ESTACIONARIA CON CAMPO CONTROLADO.
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SISTEMA DE EXCITACIN DE RECTIFICACION
ESTACIONARIA CON RECTIFICADOR
CONTROLADO.
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SISTEMA DE EXCITACIN AC CON
RECTIFICACION ROTATIVA.
La salida de DC del rectificador alimenta directamente al campo delgenerador sin necesidad de escobillas o anillos rozantes.
Se evitan los problemas que se presentan en las escobillas cuando seproveen altas corrientes de campo al generador.
La potencia necesaria para proveer el campo de un generador de 600MW es del orden de 1 MW.
La armadura de la excitatriz AC y el puente rectificador no controladorotan junto al arrollamiento de campo del generador.
La salida rectificada de una excitatriz piloto energiza el campoestacionario de la excitatriz AC. La excitatriz piloto tiene rotor deimn permanente en el eje del generador.
El regulador de tensin controla el campo estacionario de la excitatrizAC (controla el puente rectificador) con lo cual se controla la tensinde campo del generador.
No permite medir directamente la tensin y corriente de campo delgenerador.
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SISTEMA DE EXCITACIN AC CON
RECTIFICACION ROTATIVA TIPO BRUSHLESS.
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SISTEMA DE EXCITACIN ESTATICA. La potencia de excitacin es suministrada a travs de un
transformador desde los terminales del generador o desde la barra deservicios auxiliares.
Utiliza para regular la tensin un rectificador controlado (tiristores).
Tiene constantes de tiempo muy pequeos y una gran capacidad paraforzar el campo en condiciones post falla.
La mxima tensin de excitacin depende de la tensin de entrada,en condiciones de falla con disminucin de tensin en bornes, latensin de techo se reduce (limita). Que se compensa con su muyrpida respuesta y capacidad para forzar el campo.
Mantenimiento sencillo y poco costoso.
En generadores conectados a sistemas de potencia, funcionansatisfactoriamente.
Debido a que la fuente del sistema de excitacin esttico es elgenerador, este es un efecto auto excitado.
Usualmente se utiliza sistema de bateras como fuente de excitacininicial.
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SISTEMA DE EXCITACIN ESTATICA.
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MUCHAS GRACIAS.