SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA II
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CURVA DE CAPABILIDAD DE LA MAQUINA SINCRÓNICO, GRADOS DE PROTECCIÓN IP LIMITES TERMICOS William Gabriel Jacho Loachamin, Estudiante IEEE, UPS UPS
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RESUMEN Esta guía presenta presenta una breve breve descripción descripción de la curva curva de capabilida capabilidad d generalmente llamada diagrama de capacidad de carga o carta de operación de la maquina. Los límites de operación se pueden alcanzar cuando se opera a la máxima temperatura temperatura permitida en algún elemento del generador. generador. La elevación elevación de temperatura temperatura depende de las pérdidas pérdidas en el hierro hierro y en los devanados. devanados. También veremos que La curva o diagrama de capabilidad se basa en un diagrama fasorial de potencias activa y reactiva llamado Diagrama Circular Circular de la Máquina Síncrona. Síncrona. El comportamiento comportamiento de un generador síncrono comprende fundamentalmente dos condiciones de operación: operación: estado transitorio y estado estable. Las características características del generador en estado estable se refieren sobre todo a los límites térmicos térmicos para la la operación operación segura del del generador generador
PALABRAS CLAVES Curva de Capabilidad de la Maquina Sincrónica, Diagrama de Límite Térmico. Térmico.
es decir; valores a los cuales los devanados y el núcleo alcanza la temperatura de régimen de diseño, se obtienen las fronteras de la región de operación dentro de la cual la máquina no sufre daño ni envejecimiento prematuro. 1 El comportamiento de un generador síncrono comprende fundamentalmente dos condiciones de operación: a) estado transitorio y b) estado estado estable. Las características características del generador en estado estable se refieren sobre todo a los límites térmicos para la operación segura del generador Es muy útil que el operador conozca las características de comportamiento en estado estable (Capabilidad) de su máquina, ya que éstas marcan las condiciones límites de operación, además el operador puede conocer cómo influyen los parámetros de la unidad en su operación y no dependen de que los instrumentos de medición tengan indicados los límites. La curva o diagrama de capabilidad se basa en un diagrama fasorial de potencias activa y reactiva llamado Diagrama Circular de la Máquina Síncrona. 1
DESARROLLO I.
INTRODUCCIÓN
La presente guía aborda una una descripción breve de la curva de capabilidad de la máquina sincrónica que es uno de los elementos más importantes de un sistema de potencia, ya que éste se encarga de generar la energía eléctrica que será transmitida a grandes distancias para ser posteriormente utilizada por los usuarios. El modelado del generador depende del tipo de análisis que se pretenda realizar, el enfoque dado en esta presentación será el correspondiente a un modelo simplificado para el análisis de estado estable. A la curva de capabilidad se le llama también diagrama de límite térmico, porque permite determinar el valor al cual la máquina sus embobinados y sus núcleos, alcanzan la temperatura de régimen de operación estable de acuerdo a sus aislamientos y manufactura.
II. CURVA DE CAPABILIDAD La curva de capabilidad de un generador se deriva de manera simplificada sin tomar en cuenta el efecto de saturación y despreciando la resistencia y capacitancia en los devanados. Cuando la máquina síncrona opera en sus valores nominales,
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Curva de Capabilidad del generador de polos lisos
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Curva de Capabilidad del generador de polos salientes
2 de líneas o generadores los voltajes de la red usualmente caen, causando que la potencia de la carga sensible al voltaje también decrezca, el generador reacciona debido a los efectos del gobernador. El control automático de voltaje (AVR) es uno de los dispositivos de mayor importancia en el control de voltaje en un sistema de potencia. Bajo condiciones normales el voltaje en los terminales es mantenido constante. Durante condiciones bajas del sistema, la demanda de potencia reactiva en los generadores podría exceder su límite de corriente de armadura o corriente de campo. Cuando la producción de potencia reactiva es limitada, el voltaje terminal no es mantenido constante por mucho tiempo.
III. GRADOS DE PROTECCIÓN IP
A la curva de capabilidad se le llama también diagrama de límite térmico, porque permite determinar el valor al cual la máquina sus embobinados y sus núcleos, alcanzan la temperatura de régimen de operación estable de acuerdo a sus aislamientos y manufactura. La primera restricción proviene de la potencia que puede proporcionar la turbina. Operando a esta potencia, la maquina puede generar o absorber potencia reactiva. Si aumentamos la potencia activa, tenemos una menor capacidad de generar o absorber potencia reactiva. En cualquier caso la potencia aparente no puede ser mayor a la capacidad del generador, porque elevaría la temperatura de los devanados del estator por encima del nivel para el que fueron diseñados.
El Grado de protección IP hace referencia al estándar estadounidense ANSI/IEC 60529-2004 Degrees of Protection utilizado con mucha frecuencia en los datos técnicos de equipamiento eléctrico y/o electrónico (en general de uso industrial como sensores, medidores, controladores, etc). Especifica un efectivo sistema para clasificar los diferentes grados de protección aportados a los mismos por los contenedores que resguardan los co mponentes que constituyen el equipo. Este estándar ha sido desarrollado para calificar de una manera alfa-numérica a equipamientos en función del nivel de protección que sus materiales contenedores le proporcionan contra la entrada de materiales extraños. Mediante la asignación de diferentes códigos numéricos, el grado de protección del equipamiento puede ser identificado de manera rápida y con facilidad. 3 El estándar ANSI/IEC 60529-2004 establece para el primer dígito que el equipo a ser certificado debe cumplir con alguna de las siguientes condiciones.
El límite de capabilidad en la sección superior de la curva corresponde a los límites térmicos del campo y de la armadura del generador. 2
Estas curvas son importantes porque: La potencia de carga máxima es reducida severamente cuando la corriente de campo del generador local alcanza su límite. Se observa cómo el límite de potencia reactiva del generador afecta el límite de potencia activa de la carga lo cual muestra una vez más que la inestabilidad de voltaje involucra un fuerte acoplamiento entre potencia activa y reactiva. Un aspecto importante son los controladores de frecuencia (gobernadores) ya que luego de un incidente tales como salida
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Efectivo contra: 0 Sin protección. 1El elemento que debe utilizarse para la prueba (esfera de 50 mm de diámetro) no debe llegar a entrar por completo.
SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA II 2El elemento que debe utilizarse para la prueba (esfera de 12,5 mm de diámetro) no debe llegar a entrar por completo. 3 El elemento que debe utilizarse para la prueba (esfera de 2,5 mm de diámetro) no debe entrar en lo más mínimo. 4 El elemento que debe utilizarse para la prueba (esfera de 1 mm de diámetro) no debe entrar en lo más mínimo. 5 Protección contra polvo: La entrada de polvo no puede evitarse, pero el mismo no debe entrar en una cantidad tal que interfiera con el correcto funcionamiento del equipamiento. 6 Protección fuerte contra polvo: El polvo no debe entrar bajo ninguna circunstancia.
IV. LIMITES TERMICOS Lo veremos a continuación en las siguientes hojas
CONCLUSIONES. -
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Se concluye que la curva de capabilidad se le llama también diagrama de límite térmico, porque permite determinar el valor al cual la máquina sus embobinados y sus núcleos, alcanzan la temperatura de régimen de operación estable. Concluimos también que el Grado de protección IP hace referencia al estándar estadounidense ANSI/IEC 60529-2004 utilizado con mucha frecuencia en los datos técnicos de equipamiento eléctrico y/o electrónico (en general de uso industrial como sensores, medidores, controladores, etc).
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Aprendimos también que la curva de capabilidad de un generador se deriva de manera simplificada sin tomar en cuenta el efecto de saturación y despreciando la resistencia y capacitancia en los devanados.
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Sabemos también que El comportamiento de un generador síncrono comprende fundamentalmente dos condiciones de operación: estado transitorio y estado estable.
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Se sabe que la curva de capabilidad es importante porque la potencia de carga máxima es reducida severamente cuando la corriente de campo del generador local alcanza su límite.
REFERENCIAS [1] www.producel.com/esp/html/productos/energia/qualitrol.html [2]http://wiki.answers.com/Q/Importance_of_capability_curve_of_a_ genertator#ixzz1IUQpblzz [3] http://es.wikipedia.org/wiki/Grado_de_protección_IP
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