Presentación Curso Plantas Lgv-gyc Curso Corfopym Guayaquil Ecuador Febrero 2014 - Copia

FUNCIONAMIENTO, OPERACIÓN FUNCIONAMIENTO, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE Y MANTENIMIENTO DE GENERADORES ELÉCTRICOS GENERADORES ELÉCTRICOS

1.1 Estructura básica de un 1.1 Estructura básica de un grupo electrógenogrupo electrógeno

3

CBGM

W(RPM)

p

MOTOR DIESEL GENERADOR

CARGA

ACOPLE

N N

INTERUPTOR

GOBERNADOR AWR

Línea decombustible (ACPM)

AVR

X

//

/// / /// /

AUTOMATICO

Señal develocidad

"Sensing" develocidad

Señal devoltaje

"Sensing" devoltaje

AVR Regulador automático de voltaje: AWR Regulador automático de velocidad:

1.2 1.2 Ensamble industrial de grupos Ensamble industrial de grupos electrógenoselectrógenos

1.3 Grupo electrógeno abierto 1.3 Grupo electrógeno abierto

1.4 GRUPO ELECTRÓGENO 1.4 GRUPO ELECTRÓGENO CABINADO CABINADO

1.5 GRUPO ELECTRÓGENO 1.5 GRUPO ELECTRÓGENO MÓVIL. MÓVIL.

1.6 GRUPO ELECTRÓGENO 1.6 GRUPO ELECTRÓGENO MARINO MARINO

1.7 GRUPO ELECTRÓGENO TIPO 1.7 GRUPO ELECTRÓGENO TIPO INVERSORINVERSOR

1.8 CENTRAL DE GENERACIÓN 1.8 CENTRAL DE GENERACIÓN CON GRUPOS ELECTRÓGENOS CON GRUPOS ELECTRÓGENOS

1.9 TABLERO DE MANDO Y SUPERVISIÓN1.9 TABLERO DE MANDO Y SUPERVISIÓNPARA UN GRUPO ELECTRÓGENO PARA UN GRUPO ELECTRÓGENO

2. APLICACIONES DE LOS 2. APLICACIONES DE LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS GRUPOS ELECTRÓGENOS

2.1 Categorías de empleo para grupos 2.1 Categorías de empleo para grupos electrógenos electrógenos

2.22.2 Utilización de grupos electrógenos Utilización de grupos electrógenos

2.2.1 Como 2.2.1 Como fuente primaria fuente primaria

2.2.2 Como fuente auxiliar2.2.2 Como fuente auxiliar

““STAND-BY” o “EMERGENCY”STAND-BY” o “EMERGENCY” ““Prime”Prime” ““Continuos”Continuos”

Definidas principalmente por las siguientes normas Definidas principalmente por las siguientes normas internacionales:internacionales:

ISO 8665, ISO 3046, DIN 6271, BS 5514. ISO 8665, ISO 3046, DIN 6271, BS 5514.

2.1 CATEGORÍAS DE EMPLEO 2.1 CATEGORÍAS DE EMPLEO PARA GRUPOS ELECTRÓGENOSPARA GRUPOS ELECTRÓGENOS

2.1.1 STAND-BY” o 2.1.1 STAND-BY” o “EMERGENCY“EMERGENCY

Utilizada en períodos de corta Utilizada en períodos de corta duración.duración.

La planta no admite sobre carga. La planta no admite sobre carga. Factor de potencia entre el 80% y Factor de potencia entre el 80% y

100%.100%. No aplicable para la cogeneraciónNo aplicable para la cogeneración..

2.1.2“PRIME”2.1.2“PRIME”

Como fuente principal.Como fuente principal. Cuando se carece de energía de la red Cuando se carece de energía de la red

eléctrica pública o se dan períodos eléctrica pública o se dan períodos prolongados de racionamiento. prolongados de racionamiento.

Utilizable a carga variable a un 80% de la Utilizable a carga variable a un 80% de la potencia de placa para cualquier número de potencia de placa para cualquier número de horas al año, sin sobrepasar la potencia horas al año, sin sobrepasar la potencia máxima de placa. máxima de placa.

2.1.3 “CONTINUOS”2.1.3 “CONTINUOS”

Presenta aspectos constructivos relevantes Presenta aspectos constructivos relevantes que las diferencian de las otras plantas que las diferencian de las otras plantas eléctricas.eléctricas.

Pueden operar las 24 horas del día, todo el Pueden operar las 24 horas del día, todo el año.año.

Pueden trabajar en paralelo o independiente. Pueden trabajar en paralelo o independiente. Potencia constante o variable sin sobrepasar Potencia constante o variable sin sobrepasar

lo indicado en placa. lo indicado en placa.

2.2.1 COMO FUENTE PRIMARIA 2.2.1 COMO FUENTE PRIMARIA (Categorías Prime o Continuos) Operación (Categorías Prime o Continuos) Operación independiente o en paraleloindependiente o en paralelo

En sitios remotos.En sitios remotos.

En áreas inaccesibles para líneas de transmisión.En áreas inaccesibles para líneas de transmisión.

Para respaldar sistemas de energía convencional con Para respaldar sistemas de energía convencional con problemas de regulación (Operación en paralelo con la problemas de regulación (Operación en paralelo con la

red)red)

2.2 UTILIZACIÓN DE GRUPOS 2.2 UTILIZACIÓN DE GRUPOS ELECTRÓGENOSELECTRÓGENOS

2.2.2 COMO FUENTE AUXILIAR 2.2.2 COMO FUENTE AUXILIAR (Categorías Stand-By o Prime)(Categorías Stand-By o Prime)

Con plantas estacionarias o móvilesCon plantas estacionarias o móviles Para cumplir requisitos de seguridad pública.Para cumplir requisitos de seguridad pública.

Para cumplir requisitos de seguridad privada.Para cumplir requisitos de seguridad privada.

Para cumplir requisitos de seguridad económica.Para cumplir requisitos de seguridad económica.

Como fuente para el respaldo de la demanda máxima.Como fuente para el respaldo de la demanda máxima.

2.2.2 COMO FUENTE AUXILIAR 2.2.2 COMO FUENTE AUXILIAR (CATEGORÍAS STAND-BY O PRIME)(CATEGORÍAS STAND-BY O PRIME)

2.3 CARGAS PARA INSTALACIONES 2.3 CARGAS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICASELÉCTRICAS

Las cargas eléctricas asociadas a una Las cargas eléctricas asociadas a una instalación pueden clasificarse en 2 instalación pueden clasificarse en 2 grupos: Esenciales y no esenciales. El grupos: Esenciales y no esenciales. El conjunto de ellas se conoce con el conjunto de ellas se conoce con el nombre de CARGA PLENA O TOTAL nombre de CARGA PLENA O TOTAL

2.3.1 GRUPO ELECTRÓGENO EN OPERACIÓN 2.3.1 GRUPO ELECTRÓGENO EN OPERACIÓN INDEPENDIENTE (CONECTADO A CARGA INDEPENDIENTE (CONECTADO A CARGA TOTAL)TOTAL)

2.3.1.1 CARGAS 2.3.1.1 CARGAS ESENCIALESESENCIALES

Son aquellas cargas en las cuales se Son aquellas cargas en las cuales se hace necesario el suministro de hace necesario el suministro de energía en forma permanente. Se energía en forma permanente. Se conocen también con el nombre de conocen también con el nombre de CARGAS DE EMERGENCIA: se CARGAS DE EMERGENCIA: se clasifican en:clasifican en:

Cargas de reserva legalCargas de reserva legal Cargas de reserva opcionalCargas de reserva opcional

2.3.2 CARGAS NO ESENCIALES.2.3.2 CARGAS NO ESENCIALES.

Son aquellas cargas que pueden Son aquellas cargas que pueden desconectarse y permanecer en ese desconectarse y permanecer en ese estado por un tiempo prolongado sin estado por un tiempo prolongado sin afectar el funcionamiento normal de las afectar el funcionamiento normal de las instalaciones y en general, cuando la instalaciones y en general, cuando la seguridad de la vida humana no seguridad de la vida humana no depende de su funcionamiento.depende de su funcionamiento.

2.3.3 CARGAS DE RESERVA 2.3.3 CARGAS DE RESERVA LEGAL.LEGAL.

Tienen como propósito fundamental Tienen como propósito fundamental garantizar la protección y seguridad de garantizar la protección y seguridad de la vida humana, la vida animal y la la vida humana, la vida animal y la preservación del Medio Ambiente. Son preservación del Medio Ambiente. Son exigidas por leyes, ordenanzas o exigidas por leyes, ordenanzas o acuerdos municipales. Se clasifican en: acuerdos municipales. Se clasifican en:

Cargas vitalesCargas vitales Cargas Críticas. Cargas Críticas.

2.3.3 EJEMPLOS DE CARGAS 2.3.3 EJEMPLOS DE CARGAS DE RESERVA LEGAL.DE RESERVA LEGAL.

Sistemas de iluminación de Sistemas de iluminación de emergencias.emergencias.

Extractores de humo y ventiladores Extractores de humo y ventiladores en áreas críticas o cerradas.en áreas críticas o cerradas.

Bombas contra incendio o Bombas contra incendio o inundación.inundación.

Sist. de comunicación de seguridadSist. de comunicación de seguridad Quirófanos y unidades de cuidados Quirófanos y unidades de cuidados

intensivos.intensivos.

2.3.3 EJEMPLOS DE CARGAS 2.3.3 EJEMPLOS DE CARGAS DE RESERVA LEGALDE RESERVA LEGAL

Sistemas de refrigeración en bancos Sistemas de refrigeración en bancos de sangre y órganosde sangre y órganos

Laboratorios clínicosLaboratorios clínicos Sist. de alumbrado para pistas de Sist. de alumbrado para pistas de

aterrerrizaje en aeropuertos.aterrerrizaje en aeropuertos. Neveras con vacunas y/o reactivos Neveras con vacunas y/o reactivos

2.3.4 CARGAS VITALES2.3.4 CARGAS VITALES

Son cargas de emergencia en las Son cargas de emergencia en las cuales se garantiza el suministro de cuales se garantiza el suministro de energía para dar información energía para dar información pertinente y facilitar la evacuación pertinente y facilitar la evacuación de personas que se encuentren en de personas que se encuentren en situaciones de riesgosituaciones de riesgo

2.3.4 EJEMPLOS DE CARGAS 2.3.4 EJEMPLOS DE CARGAS VITALESVITALES

Alumbrado de los medios de salida Alumbrado de los medios de salida

( Pasillos, corredores, escaleras, puertas, etc..)( Pasillos, corredores, escaleras, puertas, etc..) Señales luminosas( Flechas ) para Señales luminosas( Flechas ) para

indicaciones de salida.indicaciones de salida. Señales de alarma y alertaSeñales de alarma y alerta Sist. de comunicaciones para dar Sist. de comunicaciones para dar

instrucciones en caso de emergencia.instrucciones en caso de emergencia.

2.3.5 CARGAS CRÍTICAS.2.3.5 CARGAS CRÍTICAS.

Son aquellas en las cuales se debe Son aquellas en las cuales se debe garantizar un suministro garantizar un suministro ininterrumpido de energía con el ininterrumpido de energía con el propósito de salvaguardar la vida propósito de salvaguardar la vida humana en situaciones críticas o humana en situaciones críticas o delicadas.delicadas.

Generalmente estas cargas son Generalmente estas cargas son conectadas y respaldadas con UPS.conectadas y respaldadas con UPS.

2.3.5.1GRUPO 2.3.5.1GRUPO ELECTRÓGENO EN ELECTRÓGENO EN OPERACIÓN OPERACIÓN INDEPENDIENTE INDEPENDIENTE (CONECTADO A (CONECTADO A CARGA CRÍTICA)CARGA CRÍTICA)

2.3.5.2 EJEMPLOS DE CARGAS 2.3.5.2 EJEMPLOS DE CARGAS CRÍTICAS.CRÍTICAS.

Quirófanos.Quirófanos. IncubadorasIncubadoras Unidades de cuidados intensivos Unidades de cuidados intensivos

UCIUCI Bancos de sangre, huesos y Bancos de sangre, huesos y

órganos.órganos. Laboratorios clínicosLaboratorios clínicos Áreas de despacho de farmaciaÁreas de despacho de farmacia Alumbrado de trabajo.Alumbrado de trabajo.

3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA POTENCIA DEL MOTOR DIESEL.

3.1 Aspectos Ambientales Aspectos Ambientales

Temperatura ambiente Temperatura ambiente Altura, Altura, Humedad.Humedad.

3.2 El Clima y el Entorno El Clima y el Entorno

PolvoPolvo Ambiente salinoAmbiente salino Atmósferas contaminantesAtmósferas contaminantes

3.1 FACTORES AMBIENTALES 3.1 FACTORES AMBIENTALES

3.1.1 LA TEMPERATURA AMBIENTE EN EL SITIO DE LA INSTALACIÓN DEL GRUPO

ELECTRÓGENO

En general, para plantas eléctricas cuyo motor es refrigerado por agua, la máxima temperatura ambiente, en condiciones normales de funcionamiento, no debe exceder el valor especificado por muchos fabricantes, la cual es de

40°C. Figura. Curva típica de disminución de

potencia por elevación de la temperatura ambiente para un grupo electrógeno


3.1.2 LA ALTURA

• PARA MOTORES SIN TURBO ALIMENTADOR

• Por encima de la altura de referencia, una planta puede ver reducida su capacidad de placa hasta un 3% por cada 1000 pies (aproximadamente 330 metros).

• Adicionalmente, por encima de los 2500 metros el motor puede bajar su potencia a un 4% por cada 330 metros, debido a la reducción del oxígeno que dificulta la combustión.

Curva típica de disminución de potencia por cambio de altura sobre el nivel del mar para un grupo electrógeno

FACTORES AMBIENTALES FACTORES AMBIENTALES

3.1.2 LA ALTURA

• PARA MOTORES CON TURBO ALIMENTADOR

• Como los turbo alimentadores inyectan aire a presión al sistema de combustión del motor diesel, el motor aumenta su potencia y compensa las pérdidas por la altura.

• Cada fabricante especifica en una tabla a partir de que nivel de altura, el motor empieza a perder potencia. Normalmente es sobre los 1500 m sobre el nivel del mar.


3.1.3 HUMEDAD

• En general, sólo se aplican factores de corrección cuando la humedad relativa es igual o superior al 60%.

• Los motores ven reducida su potencia hasta en un 6% máximo cuando el aire de admisión para la combustión es bastante húmedo

• El clima y el entorno dependen de diversas combinaciones de los anteriores y de otros elementos que pueden ser:

• Gases y químicos que originan atmósferas contaminantes y explosivas

• Agua salada de mar (ambiente salino)

• Polvo o atmósferas arenosas

• Radiación solar y viento

• Lluvia y nieve.

3.2 FACTORES CLIMA Y ENTORNO3.2 FACTORES CLIMA Y ENTORNO

3.2 FACTORES EL CLIMA Y EL 3.2 FACTORES EL CLIMA Y EL ENTORNOENTORNO

3.2.1 EL POLVO

Es un enemigo de los grupos electrógenos. No sólo el polvo corriente, sino las muchas clases de polvo provenientes de diversos procesos industriales como polvo de carbón, arena, grafito pulverizado, fibras de madera, pelusas, etc.

Existen básicamente dos clases de polvos: Polvo transportado por aire permanentemente Polvo transportado por aire temporalmente Otro tipo de polvo es el conformado por pequeños guijarros y

granos duros.

3.2.2 ATMOSFERAS EXPLOSIVAS

Las atmósferas explosivas y los grupos electrógenos sencillamente no son compatibles. La solución normal y óptima a un ambiente peligroso, es ubicar el grupo electrógeno lejos de él y transportar la energía eléctrica al sitio por medio de cables.

4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR GENERADOR

4.2 TIPOS DE GENERADORES4.2 TIPOS DE GENERADORES

Generador de inducido giratorio.Generador de inducido giratorio. Generador de campo giratorio Generador de campo giratorio

4.3 TIPOS DE REGULADORES4.3 TIPOS DE REGULADORES De voltaje del generador (Eléctricos y Electrónicos).De voltaje del generador (Eléctricos y Electrónicos). De velocidad del motor (Mecánicos, Hidráulicos y De velocidad del motor (Mecánicos, Hidráulicos y

Electrónicos).Electrónicos).

4. EL GENERADOR ELÉCTRICO4. EL GENERADOR ELÉCTRICO

4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL 4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Ppio fde funcionamiento Generador y Motor eléctrico (AC y DC).avi

4.1 SISTEMA MOTOR 4.1 SISTEMA MOTOR IMPULSOR Y GENERADOR IMPULSOR Y GENERADOR

(CON REGULACIÓN MANUAL)(CON REGULACIÓN MANUAL)

4.1 SISTEMA DE EXCITACIÓN DE 4.1 SISTEMA DE EXCITACIÓN DE UN GENERADOR SINCRÓNICO UN GENERADOR SINCRÓNICO (CON EXCITATRIZ DE CD Y (CON EXCITATRIZ DE CD Y

REGULACIÓN MANUAL)REGULACIÓN MANUAL)

4.1 SISTEMA DE EXCITACIÓN DE UN 4.1 SISTEMA DE EXCITACIÓN DE UN GENERADOR SINCRÓNICO GENERADOR SINCRÓNICO (AUTO EXCITADO Y CON (AUTO EXCITADO Y CON

REGULACIÓN MANUAL)REGULACIÓN MANUAL)

4.1 GENERADOR DE CAMPO 4.1 GENERADOR DE CAMPO GIRATORIO SIN ESCOBILLAS Y GIRATORIO SIN ESCOBILLAS Y

CON PMGCON PMG

4.1 GENERADOR DE IMAN 4.1 GENERADOR DE IMAN PERMANENTE (P.M.G.)PERMANENTE (P.M.G.)

4.1 GENERADOR DE RESPUESTA 4.1 GENERADOR DE RESPUESTA RÁPIDA SIN ESCOBILLAS, NI RÁPIDA SIN ESCOBILLAS, NI

CAMPO AUXILIAR Y CON PMGCAMPO AUXILIAR Y CON PMG

4.1 GENERADOR CON SISTEMA DE 4.1 GENERADOR CON SISTEMA DE EXCITACIÓN AUXILIAR TIPO PMG EXCITACIÓN AUXILIAR TIPO PMG

(PATENTE KOHLER)(PATENTE KOHLER)

IMAN PERMANENTE

4.2.1 GENERADOR DE INDUCIDO 4.2.1 GENERADOR DE INDUCIDO GIRATORIOGIRATORIO

4.2 TIPOS DE GENERADORES4.2 TIPOS DE GENERADORES

4.2.2 GENERADOR DE CAMPO 4.2.2 GENERADOR DE CAMPO GIRATORIO CON ESCOBILLASGIRATORIO CON ESCOBILLAS

4.2.3 GENERADOR DE CAMPO 4.2.3 GENERADOR DE CAMPO GIRATORIO SIN ESCOBILLASGIRATORIO SIN ESCOBILLAS

4.3 DIODOS 4.3 DIODOS RECTIFICADORES RECTIFICADORES

4.3 PUENTE RECTIFICADOR 4.3 PUENTE RECTIFICADOR TRIFÁSICO TRIFÁSICO

4.3 SISTEMA RECTIFICADOR 4.3 SISTEMA RECTIFICADOR GIRATORIO DE DOS PLACAS GIRATORIO DE DOS PLACAS

DISIPADORASDISIPADORAS

4.3 PUENTES RECTIFICADORES4.3 PUENTES RECTIFICADORES DE DOS PLACAS DE DOS PLACAS

4.3 SISTEMA RECTIFICADOR 4.3 SISTEMA RECTIFICADOR GIRATORIO DE TRES PLACAS GIRATORIO DE TRES PLACAS

DISIPADORASDISIPADORAS

4.3 PUENTES RECTIFICADORES 4.3 PUENTES RECTIFICADORES TRIFÁSICOS EN BLOQUES TRIFÁSICOS EN BLOQUES

4.3 PUENTES RECTIFICADORES 4.3 PUENTES RECTIFICADORES MONOFÁSICOS (EN BLOQUE)MONOFÁSICOS (EN BLOQUE)

4.4 LA TENSIÓN INDUCIDA 4.4 LA TENSIÓN INDUCIDA

• La tensión inducida en las bobinas del generador, está dada por la expresión matemática :

• Vm = KNϕexc.W

de donde: K: es una constante

N: número de espiras

ϕexc: Intens, del flujo mag.

W: La velocidad angular.

4.5 RELACIÓN ENTRE VELOCIDAD, 4.5 RELACIÓN ENTRE VELOCIDAD, FRECUENCIA Y EL NÚMERO DE FRECUENCIA Y EL NÚMERO DE

POLOS. POLOS.

Mediante la fórmula

120 f

W = --------------. , se expresa la relación

P

que existe entre la velocidad, el número de polos y la frecuencia de operación de un generador eléctrico.

4.5 RELACIÓN ENTRE VELOCIDAD, 4.5 RELACIÓN ENTRE VELOCIDAD, FRECUENCIA Y EL NÚMERO DE FRECUENCIA Y EL NÚMERO DE

POLOS. POLOS.

de donde:

W: Es la velocidad del rotor en R.P.M.

F: Es la frecuencia del sistema en Hz.

P: Es el número de polos que tiene el campo principal.

4.5 ROTOR PRINCIPAL DE 4 4.5 ROTOR PRINCIPAL DE 4 POLOS A 1.800 RPM Y ROTOR POLOS A 1.800 RPM Y ROTOR

AUXILIARAUXILIAR

4.5 ROTOR DE GENERADOR DE 4.5 ROTOR DE GENERADOR DE DOS POLOS A 3600 RPMDOS POLOS A 3600 RPM

4.5.1 SISTEMA DE REGULACIÓN 4.5.1 SISTEMA DE REGULACIÓN MANUALMANUAL

4.6 SISTEMAS DE REGULACIÓN4.6 SISTEMAS DE REGULACIÓN

4.6 SISTEMA DE EXCITACIÓN DE UN 4.6 SISTEMA DE EXCITACIÓN DE UN GENERADOR CON EXCITATRIZ DE CD Y GENERADOR CON EXCITATRIZ DE CD Y REGULACIÓN MANUALREGULACIÓN MANUAL

4.6 SISTEMA DE EXCITACIÓN DE UN 4.6 SISTEMA DE EXCITACIÓN DE UN GENERADOR AUTO EXCITADO Y CON GENERADOR AUTO EXCITADO Y CON REGULACIÓN MANUALREGULACIÓN MANUAL

4.6 REGULADOR DE VOLTAJE DE TIPO ELÉCTRICO

4.6 CONEXIÓN BÁSICA DE UN 4.6 CONEXIÓN BÁSICA DE UN REGULADOR DE VOLTAJE DE TIPO REGULADOR DE VOLTAJE DE TIPO ELECTRÓNICOELECTRÓNICO

4.6 CONEXIÓN BÁSICA DE UN 4.6 CONEXIÓN BÁSICA DE UN REGULADOR DE VOLTAJE DE TIPO REGULADOR DE VOLTAJE DE TIPO ELECTRÓNICO A TRAVÉS DE UN PMGELECTRÓNICO A TRAVÉS DE UN PMG

4.6 GENERADOR DE RESPUESTA 4.6 GENERADOR DE RESPUESTA RÁPIDA SIN ESCOBILLAS Y CON RÁPIDA SIN ESCOBILLAS Y CON PMGPMG

4.6 ESTRUCTURA INTERNA DE UN 4.6 ESTRUCTURA INTERNA DE UN REGULADOR (AVR) ELECTRÓNICOREGULADOR (AVR) ELECTRÓNICO

4.6 CIRCUITO DE ELEVACIÓN DE 4.6 CIRCUITO DE ELEVACIÓN DE TENSIÓN DEL GENERADORTENSIÓN DEL GENERADOR

4.6 AJUSTES BÁSICOS EN UN REGULADOR 4.6 AJUSTES BÁSICOS EN UN REGULADOR ELECTRÓNICO DE TENSIÓNELECTRÓNICO DE TENSIÓN

La mayoría de los reguladores de voltaje tienen como mínimo las siguientes calibraciones:

1. Ajuste de voltaje grueso (potenciómetro interior)

2. Ajuste de voltaje fino (potenciómetro exterior)

3. Estabilidad

4. UFRO (protección por baja frecuencia)

4.6 AJUSTES BÁSICOS EN UN 4.6 AJUSTES BÁSICOS EN UN REGULADOR ELECTRÓNICO DE REGULADOR ELECTRÓNICO DE TENSIÓNTENSIÓN

4.6 AJUSTE UFRO o UF4.6 AJUSTE UFRO o UF

Es un circuito de protección contra baja velocidad o frecuencia, que impide una sobre excitación en el campo del generador.

4.6 UFRO (protección por baja frecuencia)

4.6 Otros ajustes en otros 4.6 Otros ajustes en otros tipos de Reguladores Aut. tipos de Reguladores Aut.

Voltaje Voltaje

DIP DWELL EXC TRIP (Sobre excitación) OVER / V(Sobre voltaje)

4.6 Ajuste DIP 4.6 Ajuste DIP

El potenciómetro de control DIP, ajusta el nivel de la caída de tensión en proporción a la disminución de la frecuencia, cuando la frecuencia cae por debajo del ajuste UFRO.

4.6 Ajuste DIP4.6 Ajuste DIP

4.6 AJUSTE DWELL4.6 AJUSTE DWELL

La función del DWELL incorpora una temporización entre la recuperación de voltaje y la recuperación de velocidad.

Esta temporización reduce los KW del generador por debajo de la potencia disponible del motor durante el tiempo de recuperación, facilitando la recuperación de la velocidad.

Funciona únicamente por debajo de UFRO.

4.6 Ajuste DWELL 4.6 Ajuste DWELL

Ajuste de la respuesta de la tensión ante perturbaciones de carga

4.6 AJUSTE EXC TRIP 4.6 AJUSTE EXC TRIP (SOBRE EXCITACIÓN) (SOBRE EXCITACIÓN)

Cuando el generador tiene PMG, el AVR suministra máxima corriente de excitación en caso de corto circuito y en sobre cargas prolongadas.

Para proteger los devanados del generador el ajuste EXC TRIP detecta alta excitación y corta la corriente entre los 8 y 10 segundos después de presentarse la corriente.

4.6 AJUSTE OVER /V (SOBRE 4.6 AJUSTE OVER /V (SOBRE VOLTAJE)VOLTAJE)

Un AVR con esta protección, corta la excitación del generador , cuando detecta un fallo en el voltaje de referencia.

Para un generador a 220 volt., el ajuste correcto es a los 300 volt. -

+ 5%. Algunos AVRs dan una salida o señal de DC

para operar un interruptor externo.

4.6 TIPOS DE REGULADORES 4.6 TIPOS DE REGULADORES DE VOLTAJE DE VOLTAJE

Los reguladores de voltaje pueden ser:Los reguladores de voltaje pueden ser:

De media onda De media onda Onda completaOnda completa

Independiente de la capacidad de corriente Independiente de la capacidad de corriente del regulador. del regulador.

4.6 REGULADORES DE VOLTAJE 4.6 REGULADORES DE VOLTAJE DE MEDIA ONDA. DE MEDIA ONDA.

La conexión puede ser a 110 o 220 La conexión puede ser a 110 o 220 voltios AC, o ambas u otras tensiones voltios AC, o ambas u otras tensiones mayores.mayores.

El voltaje nominal de salida es de 0 y El voltaje nominal de salida es de 0 y 90 voltios DC máximo.90 voltios DC máximo.

4.6 4.6 REGULADOR DE REGULADOR DE VOLTAJE DE MEDIA ONDA. VOLTAJE DE MEDIA ONDA.

4.6 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS4.6 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS AVR SX-460 AVR SX-460

4.6 REGULADORES DE 4.6 REGULADORES DE VOLTAJE DE ONDA COMPLETA. VOLTAJE DE ONDA COMPLETA.

Su conexión siempre en igual o Su conexión siempre en igual o mayor a 220 voltios AC. mayor a 220 voltios AC.

Su tensión de salida está entre 0 y Su tensión de salida está entre 0 y 120 ó 0 y 180 voltios DC. Máximo120 ó 0 y 180 voltios DC. Máximo

4.6 REGULADOR DE VOLTAJE 4.6 REGULADOR DE VOLTAJE DE ONDA COMPLETA. DE ONDA COMPLETA.

4.6 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS 4.6 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS AVR EA05AFAVR EA05AF

4.6 SELECCIÓN DEL REGULADOR DE 4.6 SELECCIÓN DEL REGULADOR DE VOLTAJE SEGÚN SU CAPACIDAD DE VOLTAJE SEGÚN SU CAPACIDAD DE

CORRIENTE.CORRIENTE.

Al seleccionar un regulador de voltaje, se Al seleccionar un regulador de voltaje, se debe tener en cuenta el valor de la debe tener en cuenta el valor de la impedancia y/o la resistencia del campo, impedancia y/o la resistencia del campo, para encontrar el regulador apropiado y para encontrar el regulador apropiado y determinar su capacidad de corriente. determinar su capacidad de corriente.

4.6 REGULADOR DE VOLTAJE 15 4.6 REGULADOR DE VOLTAJE 15 AMPERIOS/4 OHM. AMPERIOS/4 OHM.

4.7 BORNES NORMALIZADOS SEGÚN 4.7 BORNES NORMALIZADOS SEGÚN NEMA / IEC PARA GENERADORES DE NEMA / IEC PARA GENERADORES DE DOS DEVANADOS POR FASE (U.S.A.)DOS DEVANADOS POR FASE (U.S.A.)

4.7.1. CONEXIÓN DE ALTA PARA 4.7.1. CONEXIÓN DE ALTA PARA GENERADORES DE DOS GENERADORES DE DOS DEVANADOS/FASEDEVANADOS/FASE

(ESTRELLA – SERIE) SISTEMA (ESTRELLA – SERIE) SISTEMA AMERICANOAMERICANO

4.7.2 MARCACION DE BORNES EN 4.7.2 MARCACION DE BORNES EN GENERADORES MECC ALTE DE GENERADORES MECC ALTE DE

DOS DEVANADOS POR FASE DOS DEVANADOS POR FASE (ITALIANO)(ITALIANO)

4.7.3 CONEXIÓN DE BAJA PARA 4.7.3 CONEXIÓN DE BAJA PARA GENERADORES DE DOS GENERADORES DE DOS DEVANADOSDEVANADOS

(ESTRELLA - PARALELO) SISTEMA (ESTRELLA - PARALELO) SISTEMA AMERICANOAMERICANO

4.7.4. CONEXIÓN MONOFÁSICA PARA 4.7.4. CONEXIÓN MONOFÁSICA PARA GENERADORES DE DOS DEVANADOSGENERADORES DE DOS DEVANADOS

(DELTA – SERIE) SISTEMA (DELTA – SERIE) SISTEMA AMERICANOAMERICANO

4.7.5. CONEXIÓN MONOFÁSICA 4.7.5. CONEXIÓN MONOFÁSICA PARA GENERADORES DE DOS PARA GENERADORES DE DOS DEVANADOS DEVANADOS

(ZIG ZAG – PARALELO) SISTEMA (ZIG ZAG – PARALELO) SISTEMA AMERICANOAMERICANO

4.8. PRUEBAS A LOS GENERADORES 4.8. PRUEBAS A LOS GENERADORES ELECTRICOSELECTRICOS

A los generadores eléctricos, se les pueden realizar varias pruebas, dentro de las cuales las más conocidas son:

• En vacío

• Cortocircuito

• Medida de resistencia de devanados

• Aislamiento

• Remanencia

• Polaridad

• Identificación de bornes

• Con carga

4.8.1 - 2 PRUEBAS EN VACÍO Y CORTO 4.8.1 - 2 PRUEBAS EN VACÍO Y CORTO CIRCUITOCIRCUITO

4.8.3 LA MEDICIÓN DE LA 4.8.3 LA MEDICIÓN DE LA RESISTENCIARESISTENCIA


• Para la medida del valor de la resistencia de los devanados de un generador, existen varios métodos, entre los mas usuales son:

• 1. Aplicando una tensión de corriente AC o DC y midiendo la corriente que circula por el circuito.

Así, aplicando la ley de Ohm, se puede calcular el valor de la resistencia.

V

R = --------------

I


• 2. Utilizando el método del puente Wheatstone,


3. Utilizando un equipo electrónico, que mide directamente bajas resistencia y que se denomina: Mili-ohmetro

4.8.4 LA MEDICIÓN DEL AISLAMIENTO4.8.4 LA MEDICIÓN DEL AISLAMIENTO

• La calidad de los aislamientos, se ve afectada al cabo de los años, por las exigencias a las que están sometidas los equipos.

• Estas alteraciones, provocan una reducción de la resistividad eléctrica de los aislantes, que a su vez, dan lugar a un aumento de corrientes de fugas, que pueden provocar incidentes, cuya gravedad puede tener consecuencias serias, tanto para la seguridad de las personas y bienes, como en los costos de paradas de la producción industrial.


• El control periódico del aislamiento de los devanados de los generadores, permite detectar el envejecimiento y la degradación prematura de los materiales, antes de que alcance un nivel suficiente, para provocar daños.

• La medida del aislamiento de las máquinas rotativas, está basado en los conceptos de la norma técnica IEEE-43-2000.


• Las diferentes pruebas de medida de aislamiento son:

1. RIGIDEZ DIELÉCTRICA: Conocida también como prueba de (perforación).

Mide la capacidad de un aislante, de aguantar una sobretensión de duración media, sin que

se produzca una descarga disruptiva.

En la vida real, esta sobretensión puede deberse de un rayo, cortocircuito, maniobras de

apertura y cierre de sistemas de potencia, etc.

Esta prueba es de carácter más o menos destructivo y normalmente se hace sobre equipos

nuevos en procesos de fabricación


2. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO: la medida de la resistencia del aislamiento, no es destructiva en las condiciones de prueba normales.

Se realiza aplicando una tensión continua de magnitud inferior a la de la prueba dieléctrica y su resultado se expresa en OHMIOS, KILO-OHMIOS, MEGA-OHMIOSGIGA-OHMIOS y hasta TERA-OHMIOS. Para su medida, se utiliza un MEGA-OHMETRO.

Es una prueba para el seguimiento del envejecimiento de los aislantes durante su período de explotación.


• Las principales fallas del aislamiento de un material son debidas a:

FATIGA DE ORIGEN ELÉCTRICO:

Relacionado con los fenómenos de sobretensión y caídas de tensión.

FATICA DE ORIGEN MECÁNICO:

Debido a los ciclos de puesta en marcha y parada y efectos de vibración, golpes.

FATICA DE ORIGEN QUÍMICO:

La presencia de productos químicos, aceites, vapores corrosivos y polvo.


CAMBIOS DE TEMPERATURA:

Los cambios de temperatura a las que se someten a las máquinas rotativas, producen dilatación y contracción en los conductores que deterioran o fracturan los aislamientos. Adicionalmente, los extremos de temperatura, producen envejecimiento prematuro de los materiales.

Un incremento de 10ºC, se traduce en una disminución a la mitad de la resistencia de aislamiento y a la inversa.

Una disminución de 10ºC, de la temperatura, duplica el valor de la resistencia de aislamiento.


• La medida de resistencia del aislamiento, se ve fuertemente afectada por la temperatura y la humedad, por lo que es conveniente, realizar las medidas siempre o en condiciones iguales de temperatura y humedad relativa, para poder compararlas en el tiempo y poder tomar decisiones de mantenimiento preventivo y correctivo. Así, una lectura de medida que muestra un valor relativamente bajo de aislamiento, pero estable en el tiempo, es en principio, menos alarmante que una gran disminución en el tiempo de una lectura de aislamiento.


• En general, cualquier variación busca en descenso de la resistencia de aislamiento, en un indicador de un problema o indagar.

• Se puede determinar la calidad del aislamiento, mediante el examen de las variaciones del valor del asilamiento, en función de la duración de aplicación de la tensión de ensayo. Este método permite sacar conclusiones, incluso si no hay historial de las medidas de aislamiento. Las medidas por lo tanto, se deben guardar, para analizarlas en futuras pruebas.


• Cuando se realiza una prueba de medida de aislamiento, se presentan 3 tipos de corriente que circulan durante la medida:

• LA CORRIENTE DE CARGA CAPACITIVA:

Correspondiente a la carga de la capacidad del aislamiento probado. Esta corriente es transitoria y relativamente elevada al principio y disminuye exponencialmente hacia un valor cercano a cero, una vez el circuito probado, esté cargado eléctricamente. Al cabo de unos segundos, esta corriente es inapreciable.


• LA CORRIENTE DE ABSORCIÓN:

Corresponde a la aportación de energía necesaria para que las moléculas del aisla se reoriente bajo el efecto del campo eléctrico aplicado.

Esta corriente decrece más lentamente que la corriente de carga capacitiva y requiere más minutos para alcanzar un valor próximo a cero.

• LA CORRIENTE DE FUGA:

O también llamada corriente de conducción. Esta indica la calidad del aislamiento. Es estable en el tiempo


• INDICE DE POLARIZACIÓN: P.I.Esta prueba está basada sobre la influencia del

tiempo de aplicación de la tensión de ensayo.Se efectuaran dos medidas: Una a un (1) minuto y

otro a diez (10) minutos respectivamente.El cociente de la medida de 10 minutos, sobre la

medida de 1 minutos, es el llamado INDICE DE POLARIDAD PI y permite medir la calidad del aislamiento.

La recomendación de la norma IEEE-43-2000, define el valor mínimo del PI para máquinas rotativas de AC y DC en las clases de temperatura B, F y H en 2.0

4.8.5 PRUEBA DE REMANENCIA4.8.5 PRUEBA DE REMANENCIA

• La remanencia magnética es debida al leve campo magnético que se forma en todo el sistema de excitación del generador, una vez a funcionado y que permite que éste, sin el regulador automático de voltaje (AVR ) instalado y girando el generador, en bornes de salida del estator, se presente una tensión llamada de remanencia.

• La tensión mínima que los fabricantes exigen, es de más de 5.0 voltios AC, a la velocidad nominal.


• Sin esta tensión, los reguladores automáticos de voltaje, no “ARRANCAN” a funcionar , ya que no tienen la tensión suficiente para vencer el voltaje “OFF SET” de los diodos del AVR, en la etapa de pre-excitación.

• La remanencia, depende mucho de la calidad del núcleo que se emplee en la fabricación del generador.


• En los generadores viejos de anillos rozantes , la remanencia es muy mala y se podría decir, que la remanencia está en la mayor parte del generador, en la excitación auxiliar.

• La remanencia se pierde normalmente, cuando el generador es desarmado y debe excitarse con batería o una fuente de DC, para volverla a recuperar, una se rearme el generador.


• La remanencia se pierde por los siguientes motivos:

• 1. uno o varios diodos del puente rectificador quemados.

• 2. cortocircuito entre espiras o a tierra, entre los devanados del campo, del rotor de la excitación, como del rotor o campo principal.

• 3. Humedad en los devanados, es decir, baja resistencia.


• 4. Una mala conexión en los devanados del campo y rotor de la excitación auxiliar o en el campo principal, cuando son rebobinadas estas partes

• 5. La remanencia no depende del devanado del estator.

• NOTA IMPORTANTE:• Tanto midiendo el voltaje en remanencia o

en vacío, las tensiones entre fases y fases y neutro, deben ser iguales.

4.8.6 PRUEBA DE POLARIDAD4.8.6 PRUEBA DE POLARIDAD

La prueba de polaridad, consiste en verificar que cuando se conecten las 6 bobinas del generador en conexión serie o paralelo para formar una estrella o delta, la tensión de salida esté acode con el voltaje que se necesita

• Recuérdese que en la conexión serie, se requiere que el principio de una bobina, se una con el final de la otra, en la misma fase y en la conexión en paralelo, se deben unir principio con principio y final con final, en las bobinas de la misma fase.

4.8.7 PRUEBA DE IDENTIFICACION 4.8.7 PRUEBA DE IDENTIFICACION DE BORNESDE BORNES

Muchas veces, las marcaciones en las terminales de los bornes de salida del generador se perdieron y se deben nuevamente identificar.

• Esto se puede lograr de la siguiente manera:

1. Identificar con un multímetro, las dos terminales de una misma bobina

2. Marcar indistintamente esa bobina en sus extremos como A1 y A2 y así sucesivamente con las otras bobinas


B1-B2, C1-C2, D1-D2, E1-E2 y F1-F2

3. Unir con un tornillo, todas las terminales terminadas en 2 y dejar despejadas las otras terminales

4. Encender el motor diesel ojalá a baja velocidad y excitar el campo auxiliar con una fuente variable de tensión DC a 2 o 4 VDC


5.Verificar con el multímetro, que la tensión entre el tornillo y todas las bobinas sean iguales

6. Observar la tensión entre la terminal A1 y las demás terminadas en 1, para saber cual tiene un voltaje igual a cero (0) o el doble leído en la prueba anterior.

7. La bobina que presente esta condición, es la compañera de fase de la bobina A1-A2


Si marca tensión igual a cero, quiere decir que esta en conexión paralelo y si marca el doble, es que está en conexión serie, en este caso, esta segunda bobina se desconecta del tornillo, se le invierten las marcas de 1 y 2 y vuelve a conectarse con el torillo, quedando el nuevo terminal 2 en el tornillo.


7. Así se hace con los otros pares de bobinas .

8. Como ya se tienen identificadas las bobinas de la misma fase y su polaridad, se quita el tornillo y se realiza una conexión serie , uniendo solo el neutro y los puentes de las fases, para la conexión de alta tensión,

9. Nuevamente y a baja tensión de excitación, se verifica que las tensiones entre fases, fases y neutro y puntos medios de la serie sean iguales


10. Si todas las tensiones son iguales y proporcionales al punto de las medidas, se mide la secuencia y se procede a la marcación nuevamente, como lo estipula las convenciones técnicas.

4.8.8 PRUEBA CON CARGA4.8.8 PRUEBA CON CARGA

Con esta prueba se busca conocer el funcionamiento de todo el equipo, tanto del motor diesel o impulsor y el mismo generador.

Normalmente se divide la potencia del generador en 5 o 6, para aplicarle este número de pasos de carga, de una manera paulatina, cada 15 o 30 minutos.

Se debe leer todas las tensiones, corrientes, frecuencia, KW , KVA, KVARS, como


Las variables mecánicas del motor diesel o impulsor : Presión de aceite, temperatura del agua del motor, horas o minutos de funcionamiento con la carga.

Una vez se va llegando a la potencia nominal, es importante estar atento al incremento de la temperatura del motor, como a la caída de velocidad o frecuencia.


Igualmente, se puede hacer una o varias pruebas de pasar de cero (0) KW a plena carga, para ver la respuesta de la velocidad y la tensión de salida.

Recuerde que si el banco de prueba es resistivo solamente, la potencia que se le puede aplicar al equipo , es el valor de los KVA, ya que el factor de potencia es igual a uno (1).

4.9 LA POTENCIA ELECTRICA DEL GENERADOR

La potencia eléctrica, se define como la cantidad de trabajo realizado por una corriente eléctrica.

La potencia eléctrica en los generadores monofásicos, está dada por la fórmula:

Potencia = Voltaje x Corriente

P1ϕ = V.I


La potencia eléctrica en los generadores trifásicos se expresa mediante la siguiente fórmula:

Potencia = VoltajexCorrientex√3

P = V.I.√3.

Su unidad de medida es el voltioamperios o vatio.


En los sistemas trifásicos, la potencia está representada por un triángulo, donde se identifican como se divide esta potencia total.


De aquí podemos observar que la potencia total o aparente, se debe a la suma de la potencia activa más la potencia reactiva.

La potencia activa, es la debida a las cargas resistivas únicamente, mientras la potencia reactiva, es debida a las cargas inductivas y/o capacitivas..


El valor de la potencia total o aparente, siempre es constante , mientras que el valor de las otras dos potencias, dependen del ángulo formado por la potencia activa y la potencia total o aparente.

El Coseno de este ángulo ( Cosϕ ), es el llamado factor de potencia = f de p


El Factor de Potencia, está ligado a la capacidad de potencia de la excitación del generador y por norma, todos los generadores de tipo comercial e industrial, vienen diseñados, para un F de P = 0.8

En generadores grandes, para centrales de generación, el factor de potencia que puede entregar el generador, es cualquier valor y por eso, la excitatriz es muy grande.


Entre más bajo sea el factor de potencia, es mayor la corriente de excitación.

El factor de potencia = Cosϕ = 1 , indica que toda la carga conectada al generador es resistiva, ya que el ángulo ϕ = 0.

En los generadores monofásicos, la norma indica que el factor de potencia = 1, es decir, no están diseñados para manejar cargas inductivas o capacitivas.


De la fórmula de potencia total o aparente, se puede determinar la corriente de línea del generador y por ende, determinar el breaker totalizador de protección.

KVA = V.I.√3 de donde √3= 1.732

KVA

I = ------------

1.732 V de donde V= voltaje línea a línea


Lo ideal es que breaker totalizador del generador, tenga ajuste en la corriente nominal , ya que realmente la potencia especificada en los generadores actualmente, es la potencia STAND-BY, que no admite sobrecargas y el equipo debe operar a una potencia máxima del 80 % de su potencia nominal, para que funcione sin ninguna novedad.


Por norma también, todo generador debe ser capaz de soportar una corriente del 300 % de su corriente nominal por un período de 10 segundo, sin sufrir ningún daño, lo que hace que al seleccionar su breaker de protección, éste de tener la corriente magnética ajustable, para colocarla en 3In o menor

4.10 EFECTOS DE LA CARGA EN LA 4.10 EFECTOS DE LA CARGA EN LA OPERACIÓN DEL GENERADOROPERACIÓN DEL GENERADOR


Las cargas que se le aplican a un generador , están divididas en:

Cargas Lineales

Cargas No lineales.

Las cargas lineales son aquellas construidas con : Resistencias, Condensadores e Inductancias ( Bobinas).


La única carga que se considera pura, es la resistiva, ya que los condensadores y bobinas, contienen una parte resistiva., por lo que en general, la mayoría de las cargas son una mezcla de R-L-C.

Cuando a un generador, aplicamos una carga resistiva, las señales u ondas de tensión o voltaje y la de corriente, están en fase.

4.10 EFECTOS DE UNA CARGA 4.10 EFECTOS DE UNA CARGA RESISTIVA, EN LA OPERACIÓN DEL RESISTIVA, EN LA OPERACIÓN DEL

GENERADORGENERADOR


Cuando aplicamos a un generador, una carga inductiva, las señales de tensión y corriente mantienen la misma forma de onda, pero ya no están en fase, sino desfasadas 90 ° grados.

La corriente atrasa 90° con respecto a la tensión.

4.10 EFECTOS DE UNA CARGA 4.10 EFECTOS DE UNA CARGA INDUCTIVA, EN LA OPERACIÓN DEL INDUCTIVA, EN LA OPERACIÓN DEL

GENERADORGENERADOR


ahora, cuando aplicamos una carga capacitiva a un generador, También las formas de onda se conservan, pero en este caso, La señal de corriente se adelanta 90° grados, con respecto a la señal de tensión

4.10 EFECTOS DE UNA CARGA 4.10 EFECTOS DE UNA CARGA CAPACITIVA, EN LA OPERACIÓN DEL CAPACITIVA, EN LA OPERACIÓN DEL

GENERADORGENERADOR

4.10 LOS MOTORES ELÉCTRICOS4.10 LOS MOTORES ELÉCTRICOS

Conjunto carga - motor

De todas las cargas, el motor eléctrico se considera la más exigente para un grupo electrógeno. Durante el momento del arranque, el motor debe ser capaz de entregar el torque requerido para acelerar y para vencer el rozamiento; es decir:

Torque motor = Torque acelerador + Torque de rozamiento

Los motores se conectan usualmente a la línea por medio de contactores, como se ilustra en la figura.

4.10 ARRANQUE DE LOS 4.10 ARRANQUE DE LOS MOTORES ELÉCTRICOSMOTORES ELÉCTRICOS

Variación de la corriente en un motor durante el arranque

En la siguiente figura se ilustra la forma como varia la corriente de un motor desde el instante en que arranca hasta que se normaliza y se fija en el valor ≤ In.

4.10 CURVA DE ACELERACION DE LOS 4.10 CURVA DE ACELERACION DE LOS MOTORES ELÉCTRICOSMOTORES ELÉCTRICOS

Curva típica de aceleración de un motor eléctrico

4.10 VARIACIÓN DE LA TENSIÓN 4.10 VARIACIÓN DE LA TENSIÓN DE SALIDA EN UN GENERADOR.DE SALIDA EN UN GENERADOR.

Variación de la tensión de salida con la demanda, para el generador de un grupo electrógeno

La curva de variación de la tensión de un generador con la demanda en KVA es suministrada en la hoja de datos del GE.

Dicha curva se puede presentar de dos formas diferentes como se muestra a continuación:

Regulación de tensión con variación de la demanda de carga en el generador

4.10 VARIACIÓN 4.10 VARIACIÓN DEL VOLTAJE DE DEL VOLTAJE DE UN GENERADOR UN GENERADOR CON LA CON LA CORRIENTE DE CORRIENTE DE CARGA CARGA CON EXCITACIÓN CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE Y INDEPENDIENTE Y AUTOEXCITADO, AUTOEXCITADO, PARA CARGA R-LPARA CARGA R-L

4.10 VARIACIÓN DEL VOLTAJE DE UN 4.10 VARIACIÓN DEL VOLTAJE DE UN GENERADOR CON TIPO DE CARGA LINEALGENERADOR CON TIPO DE CARGA LINEAL

4.10 CARGAS NO 4.10 CARGAS NO LINEALESLINEALES

Los grupos electrógenos, al igual que otros componentes eléctricos son afectados por el calentamiento causado por las cargas no lineales.

Dicho en otra forma, el generador opera a una temperatura interna superior a la normal cuando alimenta cargas controladas por SCR, especialmente con equipos UPS y motores de corriente directa controlados por tiristores. Un mal cálculo en el dimensionamiento apropiado, no teniendo en cuenta los efectos de las cargas no lineales, puede resultar en fallas prematuras en el generador debido a un calentamiento anormal de la máquina.

4.10 En la figura se ilustran formas de onda 4.10 En la figura se ilustran formas de onda típicas de corriente y tensión de un grupo típicas de corriente y tensión de un grupo electrógeno operando con un UPS que le impone electrógeno operando con un UPS que le impone un 75% de la carga nominal.un 75% de la carga nominal.

Formas de onda de tensión y corriente en un grupo electrógeno que opera con un UPS

4.10 En la figura se puede observar la misma situación con idéntica carga conectada a la red normal de energía

Formas de onda de tensión y corriente en una red de energía normal que opera con un UPS

4.10 DISTORSIÓN DE LA TENSIÓN DE 4.10 DISTORSIÓN DE LA TENSIÓN DE SALIDA SALIDA

• Son varias las razones fundamentales por las cuales la tensión del generador presenta una forma de onda senoidal con distorsión armónica.

En los generadores de los grupos electrógenos, la

distorsión de la onda de tensión es originada

básicamente por lo siguiente: Efecto de la regulación de la corriente de excitación

en el campo auxiliar, lo cual se hace generalmente

por medio de tiristores. Efecto de rizado asociado a la onda de salida del

circuito rectificador trifásico rotativo que alimenta el

campo principal de los denominados

GENERADORES SIN ESCOBILLAS, hoy en día de

uso generalizado.

4.10 DISTORSIÓN DE LA TENSIÓN DE 4.10 DISTORSIÓN DE LA TENSIÓN DE SALIDA SALIDA

• Efecto de la conmutación que se origina en el colector de las excitatrices de corriente directa que se utilizan para proporcionar la corriente de excitación para el campo principal de generadores de anillos rozantes.

• Aspectos constructivos del generador relacionados con la forma y posición que tengan las bobinas principales que se encuentran ubicadas en el estator de la máquina.

• El tipo de material magnético utilizado para construir los núcleos que soportan las bobinas, tanto del estator como del rotor de la máquina.

• Forma de la cara polar que tienen los polos principales del generador, los cuales están ubicados generalmente en el rotor de la máquina.

4.10 DISTORSIÓN DE LA TENSIÓN DE 4.10 DISTORSIÓN DE LA TENSIÓN DE SALIDASALIDA

Hasta hoy, solo se han conseguido soluciones parciales que han permitido disminuir el problema de distorsión asociado a la onda de tensión. Entre ellas las más importantes son:

• Empleo de generadores de corriente alterna de imán permanente para alimentar directamente a través de un circuito rectificador controlado el campo principal del generador.

• Empleo de generadores sin escobillas que incorporan excitatrices de corriente alterna de alta frecuencia (de 120 Hz a 180 Hz) que al conectarse al puente rectificador trifásico rotativo, produce señales de salida de corriente directa que asocian un primer armónico de rizado de una frecuencia seis veces más alta que la fundamental (de 720 Hz a 1080 Hz).

4.10 DISTORSIÓN DE LA TENSIÓN DE 4.10 DISTORSIÓN DE LA TENSIÓN DE SALIDASALIDA

• Empleo de filtros de línea en la interconexión entre el generador y los terminales de alimentación del regulador cuando la máquina funciona autoexcitada.• Empleo de generadores de imán permanente, para alimentar directamente el regulador de tensión que produce la corriente de excitación para el campo auxiliar de la excitatriz de corriente alterna que incorporan los generadores sin escobillas.• Empleo de los denominados GENERADORES INVERSORES, en los cuales el motor de combustión interna mueve un generador trifásico de alta frecuencia, el cual esta acondicionado con un campo de excitación multipolar formado por una serie de imanes permanentes rotativos que en su conjunto conforman una estructura similar a la de un rotor liso.

4.10 LOS ARMONICOS4.10 LOS ARMONICOS

Son distorsiones de las ondas senoidales de V y I, de los sistemas eléctricos, debido al uso de cargas con impedancia NO LINEALES y a materiales ferromagnéticos y a equipos que necesitan realizar conmutaciones en su operación normal: PLC- variadores de velocidad, UPS, etc

Los armónicos, distorsionan las ondas, producen pérdida de potencia activa, sobretensiones en condensadores, errores de medición, mal funcionamiento de protecciones, calentamiento, exceso de CTC y daño de aislamiento en los conductores eléctricos.


La frecuencia fundamental es 60 Hz Armónicos de segundo grado (120Hz),

frenan el motor eléctrico, al girar al contrario de la onda fundamental.

Armónicos de tercer grado (180Hz) circulan solamente por el neutro de la instalación. En sistemas de balanceados, puede llegar al doble de la corriente de fase o a un 130% demás de la corriente total medida en una fase


5. INSTRUMENTACIÓN, PROTECCIÓN Y CONTROL DE GRUPOS ELECTRÓGENOS

5.1. MEDICIONES BÁSICAS EN EL GENERADOR

Voltaje. Corriente. Frecuencia.

5.2. MEDICIONES COMPLEMENTARIAS EN EL GENERADOR

Potencia. Factor de Potencia. Energía.


5.1. MEDICIONES BÁSICAS EN EL MOTOR– Temperatura del agua de refrigeración.– Presión del aceite lubricante.– Velocidad del conjunto motor-generador.– Voltaje/Corriente de carga de batería.– Horas de funcionamiento del conjunto

motor-generador.– Nivel de combustible.

5.2. MEDICIONES COMPLEMENTARIAS EN EL MOTOR

– Temperatura del aceite lubricante.


5.1.1 MEDICIONES BÁSICAS DE UN GRUPO ELECTRÓGENO TRIFÁSICO

5.2.1 MEDICIONES BÁSICAS DE UN GRUPO ELECTRÓGENO OPERANDO

EN PARALELO

TABLEROS DE INTRUMENTOS ANALOGO Y DIGITAL. (OPERACIÓN INDEPENDIENTE)

5.3 SISTEMAS DE CONTROL Y 5.3 SISTEMAS DE CONTROL Y PROTECCIÓN PARA MOTORES PROTECCIÓN PARA MOTORES DIESEL. DIESEL.

Los sistemas de control y protección para los Los sistemas de control y protección para los motores diesel dependen de:motores diesel dependen de:

Tipo y marca del motor diesel.Tipo y marca del motor diesel. Depende de los elementos que se tengan Depende de los elementos que se tengan

disponibles, de fácil consecución y lo que se disponibles, de fácil consecución y lo que se quiera implementar.quiera implementar.

Del criterio del diseñador del control. Del criterio del diseñador del control.

5.3.1 PROTECCIONES BÁSICAS EN EL GENERADOR

Sobrecarga. Cortocircuito. Sobre y bajo voltaje. Sobre y baja frecuencia.

5.3.2. PROTECCIONES COMPLEMENTARIAS EN EL GENERADOR

Potencia inversa (Operación en paralelo). Sobre temperatura. Perdida de excitación. Sobre excitación. Protección diferencial.


5.3.3 PROTECCIONES BÁSICAS EN EL MOTOR– Alta temperatura del agua de refrigeración.– Baja presión del aceite lubricante.– Sobre velocidad del conjunto motor-generador– Arrastre excesivo (overcrank)– Bajo nivel de líquido refrigerante en el tanque del

radiador.

5.3.3 PROTECCIONES COMPLEMENTARIAS EN EL MOTOR

– Alta temperatura del aceite lubricante.


5.3.4 Elementos de control, 5.3.4 Elementos de control, protección y medida. protección y medida.

5.3.4Elementos de control, 5.3.4Elementos de control, protección y medida. protección y medida.

5.3.4 Elementos de control, 5.3.4 Elementos de control, protección y medida. protección y medida.

5.4 VALVULA SOLENOIDE EN 5.4 VALVULA SOLENOIDE EN BOMBA DE INYECCIÓN BOMBA DE INYECCIÓN STANADYNESTANADYNE

5.5 SUICHE 5.5 SUICHE CENTRÍFUGO CENTRÍFUGO DE SOBRE DE SOBRE VELOCIDADVELOCIDAD

5.6 CIRCUITOS DE CONTROL 5.6 CIRCUITOS DE CONTROL PARA MOTORES DIESEL. PARA MOTORES DIESEL.

Se pueden distinguir cuatro circuitos de control Se pueden distinguir cuatro circuitos de control para el cableado de los motores diesel:para el cableado de los motores diesel:

Serie.Serie. Paralelo.Paralelo. Conexión a tierra o negativo.Conexión a tierra o negativo. Módulos digitalesMódulos digitales

5.6.1 CIRCUITOS DE 5.6.1 CIRCUITOS DE CONTROL TIPO SERIE. CONTROL TIPO SERIE.

En este control todos los elementos de En este control todos los elementos de protección van en serie con la válvula protección van en serie con la válvula solenoide.solenoide.

5.6.1 CIRCUITO DE CONTROL Y PROTECCIÓN 5.6.1 CIRCUITO DE CONTROL Y PROTECCIÓN TIPO SERIETIPO SERIE

5.6.1.1CIRCUITO 5.6.1.1CIRCUITO DE CONTROL DE CONTROL TIPO SERIE CON TIPO SERIE CON AWRAWR

5.6.2 Circuitos de control y 5.6.2 Circuitos de control y protección tipo paralelo. protección tipo paralelo.

El circuito de control en paralelo es típico de El circuito de control en paralelo es típico de los motores los motores DETROIT- DIESEL., DETROIT- DIESEL., y de los y de los motores que se apagan con un electroimán motores que se apagan con un electroimán que se energiza al momento de apagarseque se energiza al momento de apagarse

En él, todos los elementos de protección En él, todos los elementos de protección están conectados en paralelo y actúa están conectados en paralelo y actúa normalmente sobre un electroimán que normalmente sobre un electroimán que apaga el motor diesel. apaga el motor diesel.

CR

ST

12

BATERIA

+ -

M.A.

CR

C

C

D

CNO

FOPSF

D

EOPS

T.D.S

WTS

OSS

NO

ESS

C

TRAMPA DE AIRE

VSR

EXC

NO

MOTOR DE ARRANQUE

AUTOMATICO MOTOR ARRANQUE

(DIODO BLOQUEO)

VSR

NO

NC

ALT. CARGA BAT.

A

5.6.2 5.6.2 Circuitos Circuitos de control de control tipo tipo paralelo. paralelo.

5.6.2 DIAGRAMA DE CONTROL TIPO 5.6.2 DIAGRAMA DE CONTROL TIPO PARALELOPARALELO

5.6.3 CIRCUITO DE CONTROL 5.6.3 CIRCUITO DE CONTROL TIPO CONEXIÓN A TIERRA O TIPO CONEXIÓN A TIERRA O NEGATIVO.NEGATIVO.

En este circuito de control los elementos de En este circuito de control los elementos de protección tienen una terminal conectada a tierra protección tienen una terminal conectada a tierra o negativo del motor diesel. o negativo del motor diesel.

Normalmente cuando actúan estos elementos Normalmente cuando actúan estos elementos energizan un relé que deshabilita la válvula energizan un relé que deshabilita la válvula solenoide y apaga el motor diesel. solenoide y apaga el motor diesel.

5.6.3 CIRCUITO DE CONTROL Y PROTECCIÓN 5.6.3 CIRCUITO DE CONTROL Y PROTECCIÓN TIPO CONEXIÓN A TIERRA O NEGATIVOTIPO CONEXIÓN A TIERRA O NEGATIVO

5.6.4.1 CIRCUITO DE CONTROL CON 5.6.4.1 CIRCUITO DE CONTROL CON MÓDULOS ELECTRÓNICOS Y DIGITALES. MÓDULOS ELECTRÓNICOS Y DIGITALES.

Normalmente son Normalmente son módulos que aplican módulos que aplican electrónicamente el electrónicamente el circuito de control tipo circuito de control tipo conexión a tierra o conexión a tierra o negativo.negativo.

Muchos de estos Muchos de estos módulos incorporan de módulos incorporan de una vez el arranque una vez el arranque automático. automático.

5.6.4.1 CIRCUITO DE CONTROL, 5.6.4.1 CIRCUITO DE CONTROL, PROTECCIÓN Y SEÑALIZACIÓN CON MAA - PROTECCIÓN Y SEÑALIZACIÓN CON MAA - MONICONMONICON

5.6.4.1.1 CIRCUITO DE CONTROL, 5.6.4.1.1 CIRCUITO DE CONTROL, PROTECCIÓN Y SEÑALIZACIÓN CON MAA - PROTECCIÓN Y SEÑALIZACIÓN CON MAA - MONICONMONICON

L

31 31 31

5.6.4.2 CIRCUITO 5.6.4.2 CIRCUITO DE CONTROL CON DE CONTROL CON TARJETA TARJETA ELECTRÓNICAELECTRÓNICA

P.E.

A2

N5-300 VAC

OPM

OPT

BC

31 3131

KM12

100904030201

MODULO DE CONTROL MONICON GTR-17

MOTOR DE ARRANQUE

ALT. CARGA BAT.

SO

SEÑAL DE ARRANQUE

BATERIA

31

31V.S.

WTS

CR

C1

31

31

C2

57

+B -B

MA

12 VDC

CR

EXC

1211

31

N

30 31

A2

D 61

5 A

FUSEKM9

31

80

31 31

VM WTM

WTT

KM12

KM9

L

5.6.4.2.1 CIRCUITO DE CONTROL Y 5.6.4.2.1 CIRCUITO DE CONTROL Y PROTECCIÓN TIPO CONEXIÓN A TIERRA O PROTECCIÓN TIPO CONEXIÓN A TIERRA O NEGATIVO CON MODULO DE ARRANQUE NEGATIVO CON MODULO DE ARRANQUE AUTO.AUTO.

5.6.4.3 MÓDULO DE ARRANQUE 5.6.4.3 MÓDULO DE ARRANQUE AUTOMÁTICO. AUTOMÁTICO.

Los módulos de arranque automático son unidades Los módulos de arranque automático son unidades electrónicas que ejecutan, controlan y supervisan el electrónicas que ejecutan, controlan y supervisan el funcionamiento del motor diesel.funcionamiento del motor diesel.

Pueden funcionar de manera manual o automática. Pueden funcionar de manera manual o automática. Cuando trabajan automáticamente reciben la señal Cuando trabajan automáticamente reciben la señal

de arranque y paro automático de la transferencia de arranque y paro automático de la transferencia automática de carga. automática de carga.

Algunos módulos poseen comunicación remota a Algunos módulos poseen comunicación remota a través de puertos de salida al computador. través de puertos de salida al computador.

5.6.4.4 MÓDULO 5.6.4.4 MÓDULO ELECTRÓNICO DE ARRANQUE ELECTRÓNICO DE ARRANQUE AUTOMÁTICOAUTOMÁTICO

5.6.4.5 SEÑALES DE SALIDA DE UN 5.6.4.5 SEÑALES DE SALIDA DE UN MÓDULO ELECTRÓNICO DE MÓDULO ELECTRÓNICO DE ARRANQUE AUTOMÁTICO ARRANQUE AUTOMÁTICO

5.6.5 MÓDULO DE ARRANQUE 5.6.5 MÓDULO DE ARRANQUE AUTOMÁTICO TIPO UNIVERSALAUTOMÁTICO TIPO UNIVERSAL

5.6.5.1 MÓDULO DE ARRANQUE 5.6.5.1 MÓDULO DE ARRANQUE AUTOMÁTICO TIPO UNIVERSALAUTOMÁTICO TIPO UNIVERSAL

5.6.5.2. CIRCUITO DE CONTROL, 5.6.5.2. CIRCUITO DE CONTROL, PROTECCIÓN Y SEÑALIZACIÓN PROTECCIÓN Y SEÑALIZACIÓN CON MAA - MURPHYCON MAA - MURPHY

5.6.5.1 DIAGRAMA CONTROL Y 5.6.5.1 DIAGRAMA CONTROL Y PROTECCIÓN DOBLE (ARRANQUE PROTECCIÓN DOBLE (ARRANQUE MANUAL Y ARRANQUE CON MAA)MANUAL Y ARRANQUE CON MAA)

5.6.5.1. CIRCUITO DE 5.6.5.1. CIRCUITO DE CONTROL PARA PLANTA CONTROL PARA PLANTA ELECTRICA DIESEL CON ELECTRICA DIESEL CON DOBLE ARRANQUE: DOBLE ARRANQUE: MANUAL Y AUTOMATICOMANUAL Y AUTOMATICO

5.6.5.1 CIRCUITO 5.6.5.1 CIRCUITO DE CONTROL DE CONTROL CON MAA SIN CON MAA SIN TARJETA TARJETA ELECTRÓNICAELECTRÓNICA

5.6.5.1 TABLERO DE INSTRUMENTOS 5.6.5.1 TABLERO DE INSTRUMENTOS ANÁLOGO CON MODULO DE ANÁLOGO CON MODULO DE

ARRANQUE AUTOMÁTICOARRANQUE AUTOMÁTICO

5.75.7 MÓDULOS MULTIFUNCIONALES MÓDULOS MULTIFUNCIONALES

Son módulos electrónicos digitales que realizan Son módulos electrónicos digitales que realizan la medida, el control y protección, del generador la medida, el control y protección, del generador y el motor diesel. y el motor diesel.

Algunos inclusive tienen la función del circuito Algunos inclusive tienen la función del circuito de control de transferencia automática de carga. de control de transferencia automática de carga.

5.75.7 MÓDULOS MULTIFUNCIONALES MÓDULOS MULTIFUNCIONALES

5.7 MODULO MULTIFUCIONAL. 5.7 MODULO MULTIFUCIONAL.

MEC 2MEC 2

5.7 MODULO5.7 MODULOMULTIFUCIONAL. MULTIFUCIONAL.

5.7.1. DIAGRAMA DE 5.7.1. DIAGRAMA DE CONTROLCONTROL

En la mayoría de los módulos multifuncionales digitales, En la mayoría de los módulos multifuncionales digitales, las entradas pueden ser análogas o binarias (digitales). las entradas pueden ser análogas o binarias (digitales).

Las entradas análogas son aquellas que utilizan las Las entradas análogas son aquellas que utilizan las

mismas señales de los transductores de presión de mismas señales de los transductores de presión de aceite, temperatura de agua y sobrevelocidad (pick-up). aceite, temperatura de agua y sobrevelocidad (pick-up). Es decir, con la misma señal del transductor hacen la Es decir, con la misma señal del transductor hacen la medida de la variable y protegen el motor diesel. Los medida de la variable y protegen el motor diesel. Los valores de referencia para la protección, son valores de referencia para la protección, son configurados por el persona que realiza la configurados por el persona que realiza la programación.programación.

5.7 MÓDULOS MULTIFUNCIONALES 5.7 MÓDULOS MULTIFUNCIONALES ENTRADAS ANÁLOGAS, BINARIAS ENTRADAS ANÁLOGAS, BINARIAS Y/O DIGITALESY/O DIGITALES

5.7 MÓDULOS MULTIFUNCIONALES 5.7 MÓDULOS MULTIFUNCIONALES ENTRADAS ANÁLOGAS, BINARIAS ENTRADAS ANÁLOGAS, BINARIAS Y/O DIGITALESY/O DIGITALES

Las entradas binarias (digitales) son aquellas que Las entradas binarias (digitales) son aquellas que utilizan los suiches de presión de aceite, temperatura de utilizan los suiches de presión de aceite, temperatura de agua, sobrevelocidad y bajo nivel de agua en el agua, sobrevelocidad y bajo nivel de agua en el radiador.radiador.

Las entradas binarias o digitales son entradas Las entradas binarias o digitales son entradas normalmente negativas (aunque algunas veces son normalmente negativas (aunque algunas veces son positivas), donde en el punto de conexión debe aparecer positivas), donde en el punto de conexión debe aparecer una tensión negativa o positiva únicamente.una tensión negativa o positiva únicamente.

Se dice que son binarias o digitales porque son tipo Se dice que son binarias o digitales porque son tipo on – off ó abierto – cerrado ó 0 – 1.on – off ó abierto – cerrado ó 0 – 1.

5.7 MODULO5.7 MODULOMULTIFUCIONAL. MULTIFUCIONAL.

ENTRADAS ENTRADAS DIGITALESDIGITALES

ENTRADAS ENTRADAS ANÁLOGASANÁLOGAS

5.7 MÓDULOS MULTIFUNCIONALES 5.7 MÓDULOS MULTIFUNCIONALES ENTRADAS ANÁLOGAS, DIGITALESENTRADAS ANÁLOGAS, DIGITALES

ENTRADAS ENTRADAS BINARIAS Y/O BINARIAS Y/O DIGITALESDIGITALES

5.7 MÓDULOS MULTIFUNCIONALES5.7 MÓDULOS MULTIFUNCIONALES

• Cuando se instalan módulos multifuncionales todas las siguientes variables se deben de comparar con otro instrumento externo a la máquina.

• Tensión AC y DC, corriente AC, Hz, temperatura de agua, presión de aceite.

Presentación Curso Plantas Lgv-gyc Curso Corfopym Guayaquil Ecuador Febrero 2014 - Copia

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