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Regulación de voltaje y Control de Potencia Reactiva
Introducción
La regulación es un proceso en el cual una magnitud física
determinada –la magnitud a regular-- es llevada a un valor
previamente dado y conservada en el.
Puede tratarse de magnitudes eléctricas, mecánicas, hidráulicas o
de otra naturaleza.
El valor previamente dado se llama valor teórico. Muchas veces es
constante, pero con frecuencia también es variable con arreglo a un
programa fijado previamente. En este caso se sigue al valor de una
magnitud de referencia.
Una regulación es necesaria cuando se dan magnitudes
perturbadoras que originan una divergencia de la magnitud a
regular con respecto al valor teórico.
Cuando se produce esta divergencia, se introduce en la instalación
regulada una variación, es decir, se varía una magnitud de ajuste
que hace que la magnitud a regular vuelva a coincidir con el valor
teórico.
Regulación de tensión en los generadores sincrónicos.
Los generadores de las centrales eléctricas deben mantenerse
idealmente constantes en el valor del voltaje de generación.
Para tal efecto y considerando que los generadores de las centrales
eléctricas siempre estarán sometidos a variaciones continuas de
carga, estos deberán permanentemente regular dicha tensión
mediante la variación de su excitación.
Reguladores de voltaje en función de su velocidad de
reacción.
La regulación de tensión mediante la regulación manual de la
excitación o con dispositivos de reacción tardía, no permite una
regulación apropiada de la tensión en los bornes de los
generadores, por lo cual se debe recurrir a dispositivos automáticos,
llamados regulares rápidos.
Estos dispositivos reaccionan en tiempos muy breves, cuando se
produce una variación de carga y por tanto acomodan a valores
apropiados la excitación de los generadores.
En estas nuevas condiciones que requiere la carga, luego de los
ajustes correspondientes a la excitación, se mantiene nuevamente
constante la tensión.
Regulación del voltaje según características constructivas.
Tradicionalmente, para conseguir una adecuada regulación de
tensión en los generadores, estos se construían con un gran
entrehierro. Con ello se lograba una pequeña reactancia de
dispersión y por tanto una pequeña reacción de inducido.
En la actualidad, los generadores se construyen con gran
reactancia de dispersión y pequeño entrehierro, por lo cual se
obtiene una elevada reacción de inducido.
Con este último criterio de diseño, se obtienen generadores
constructivamente más económicos pero con mayor necesidad de
velocidad de variación de sus excitatrices, para obtener una
apropiada regulación en sus bornes.
Régimen de funcionamiento de los generadores
sincrónicos
En las centrales eléctricas, los generadores pueden operar en:
a) Régimen permanente o estable
b) Régimen transitorio
Régimen permanente o estable
Cuando la carga se mantiene estable, es decir, sin variaciones
significativas durante periodos muy prolongados, se dice que los
generadores operan en régimen estable.
Régimen transitorio
Si la carga de las centrales eléctricas se modifica constantemente,
como sucede en la generalidad de los sistemas eléctricos, los
generadores deben adecuarse a las nuevas condiciones de la
demanda y por tanto se producen variaciones temporales en los
valores de tensión en sus bornes.
En dicha circunstancia se dice que los generadores han estado
operando en régimen transitorio.
Adicionalmente a los valores nominales de voltaje, los generadores
de las centrales eléctricas deben funcionar a velocidad constante
para mantener sin variaciones el valor de la frecuencia.
Regulador de voltaje de los generadores
Cuando se produce una variación en el valor de tensión de un
generador, para reestablecer el valor nominal de dicha tensión debe
operar un dispositivo conocido como regulador de voltaje.
Efecto de un regulador de voltaje
Para analizar el efecto de un regulador de voltaje, cuando se
produce una variación de tensión en los bornes del generador,
consideremos el esquema indicado en la figura 1.
Suponemos que el generador funciona a velocidad a velocidad
constante para mantener sin variaciones el valor de la frecuencia
eléctrica, sin carga y a su tensión nominal.
La corriente de excitación que proporciona la excitatriz E, se puede
modificar mediante la variación del reóstato R.
El interruptor I permite conectar una carga equivalente a la
capacidad nominal del generador, carga que en la generalidad de
los casos es una carga reactiva.
Al cerrar el interruptor I, se aprecia en el voltímetro que la tensión
en los bornes del generador baja bruscamente, como se indica en la
Figura 2.
La caída instantánea de la tensión en los bornes del generador,
representada por el tramo 1-2, es consecuencia directa de la
reactancia del generador y el tramo 2-3 es consecuencia de la
reacción de inducido del generador.
La mayor o menor reacción de inducido del generador, depende de
la componente reactiva de la carga conectada en sus bornes.
En el punto 3 de la curva representada en la Figura 2, debería
actuar el reóstato R para modificar la corriente de excitación, de lo
contrario la tensión en bornes del generador continuará bajando tal
como se aprecia en la línea segmentada de la misma figura.
Si el tramo 1-2 de la curva que representa la caída de tensión, se
produce en un intervalo de tiempo muy breve, el regulador no puede
controlarla, pues la caída de tensión misma es la que da origen a la
intervención del regulador de voltaje. No existe dispositivo que sea
capaz de prevenir una variación de la tensión, por tanto un
regulador será mas eficiente mientras mas cercano al punto 2 de la
figura 2, se produzca su intervención.
Los reguladores modernos de alta velocidad de respuesta, inician
su operación en el tiempo muy próximo al punto 2.
Regulación paso a paso de la tensión de un generador
Cuando la tensión en bornes de un generador comienza a
descender y se actúa instantáneamente sobre el reóstato R
representado en la Figura 1, llevando su resistencia hasta un valor
mínimo; el valor de la tensión del generador sube bruscamente.
Esto último obliga a insertar resistencia con dicho reóstato, para
evitar que la tensión suba demasiado.
Si realizamos sucesivamente, la maniobra de insertar y desconectar
valores cada vez más pequeños de resistencia en el reóstato R, ello
permitirá que la tensión en bornes del generador, oscile en valores
próximos a la tensión nominal y finalmente termine de estabilizarse
en el valor de régimen permanente.
_______________________________
Hemos visto, que en caso de una perturbación del régimen de un
generador sincrónico es necesario que el regulador actúe lo más
rápidamente posible.
La rapidez de un regulador, depende de los siguientes factores:
La inercia de sus órganos
La distancia a recorrer
El par del órgano motor
Supongamos que nuestro regulador actúa muy rápidamente y al
máximo de las posibilidades de la excitatriz; por lo tanto. La tensión
aumentaría de valor muy rápidamente. Pero si la parta de la curva
CD, corta la recta OX de la Figura___, en ese momento el regulador
actúa para hacerla bajar, pero, por efecto de la elevada
autoinducción de los circuitos inductores, la tensión crece, después
decrece, cortando nuevamente al eje OX y que el amortiguamiento
del regulador resulta insuficiente-es decir si el regulador actúa con
demasiada rapidez, en relación con el tiempo que necesita el
generador sincrónico para excitarse-, se obtiene una función
periódica no amortiguada, que provoca oscilaciones de tensión, con
grandes amplitudes alrededor del eje OX.
Por lo tanto hay que dar al regulador un amortiguamiento apropiado
para retardar la regulación.
Examinando detenidamente las curvas de la figura_______
observamos que:
1.- La curva I tiene un amortiguamiento insuficiente como hemos
visto; por lo tanto, se obtienen oscilaciones no amortiguadas y el
regulador no llega nunca a la posición de equilibrio.
2.- Si aumentamos el amortiguamiento, las oscilaciones del
regulador, se hacen rápidamente amortiguadas (curva II) y el
regulador llega a la posición de equilibrio, después de dos o tres
oscilaciones.
3.-Con un amortiguamiento perfecto, el funcionamiento del
regulador se hace aperiódico (Curva III), es decir, se llega a la
posición de equilibrio sin ninguna oscilación.
4.- Con un amortiguamiento excesivo, el tiempo de perturbación se
hace muy largo y aunque el funcionamiento del regulador es
también aperiódico (Curva IV), tarda tiempo excesivo en volver a la
posición de equilibrio o, en su caso, no llega nunca a alcanzar esta
posición.
Por tanto, el buen funcionamiento de un regulador de tensión
constituye un compromiso entre estos dos factores:
 Si la tensión remonta muy rápidamente, existe el peligro de
que aparezca una serie de oscilaciones amortiguadas (Curva
II).
Si la tensión remonta lentamente, puede suceder que la duración
total del restablecimiento de la tensión se alargue innecesariamente
(Curva III).
Concepto de Sobrerregulación
Al estudiar la regulación manual de un generador hemos visto que
para disminuir el tiempo comprendido entre A y D, se hacía
necesario poner el reóstato de campo de la excitatriz en
cortocircuito en el momento de la aplicación de la carga; de esta
forma, podíamos hacer crecer rápidamente la tensión. O sea, que
llevamos el reóstato de excitación más allá del valor del valor
estrictamente necesario para que la tensión volviera a valor
primitivo; en resumen, aplicábamos una sobrerregulación. Para
entender mejor este proceso, vamos a regular de nuevo
manualmente el generador de la forma siguiente:
Con el generador todavía en vacío, señalamos el plot del reóstato
de excitación que corresponde al valor de la tensión normal a plena
carga, cerremos en seguida el interruptor poniendo el generador a
plena carga y conectemos en seguida la palanca del reóstato sobre
el plot señalado. Veremos entonces que la tensión crece
rápidamente al principio y después mas lentamente, en realidad no
se obtiene nunca el primitivo valor de la tensión, pero la diferencia
entre la tensión obtenida y la tensión del generador en vacío es tan
pequeña que podemos admitir que sea la misma. Pero en este
caso, el tiempo de la perturbación es de 4 a 5 veces mas largo que
en el caso anterior. Es decir que, con sobrerregulación obtendremos
una característica de funcionamiento parecida a la curva III de la
figura_____, mientras que sin sobrerregulación esta característica
es parecida a la curva IV de la figura____.
Cualidades de los reguladores de tensión para
generadores sincrónicos.
De acuerdo con lo que hemos estudiado hasta ahora, podemos
decir que un buen regulador de tensión ha de tener las siguientes
cualidades:
a.- Rapidez de respuesta. Es decir. Ha de intervenir rápidamente
después de una variación de carga, para evitar que tensión caiga
rápidamente. Para ello, ha de tener poca inercia, elevado par motor
y corto recorrido.
b.- Exactitud. Para llevar exactamente la tensión al valor de
régimen, después de una perturbación.
c.- Sensibilidad. Para reaccionar a las perturbaciones débiles.
d.- Amortiguación eficaz. Para evitar la producción de oscilaciones.
A ser posible el amortiguamiento ha de ser ajustable para que el
usuario pueda ajustarlo a las características de su generador.
e.- Sobrerregulación. Para aprovechar al máximo las posibilidades
del generador.
Reguladores automáticos de respuesta rápida
Reguladores de sectores rodantes
Un regulador de este tipo ha sido adoptado universalmente por las
grandes ventajas que representa. Se denomina regulador de acción
rápida.
Dicho regulador está representado esquemáticamente en la
figura_______ y consta esencialmente de tres partes:
 El sistema voltimetrito
 El reóstato de excitación
 Freno
El sistema voltimétrico es un pequeño motor de inducción y está
formado por un estator cilíndrico de planchas magnéticas y con
polos salientes interiores provistos de bobinas. Las bobinas de
orden par están conectadas en serie y también lo están las de
orden impar, formando de esta manera dos circuitos en uno de los
cuales predomina la resistencia mientras que en el otro es mucho
mayor la reactancia.
Ambos circuitos están acoplados en paralelo; al alimentarlos con la
tensión que hemos de regular (en nuestro caso la tensión del
alternador) las corrientes fuertemente desfasadas (casi 90º) que
recorren ambos circuitos producen un campo giratorio bifásico que
tiende a arrastrar con giro hacia la derecha, un tambor de aluminio:
en la figura______, se ha representado una sola bobina del sistema
voltimetrito del regulador.
El rotor o tambor de aluminio va provisto de un resorte en espiral,
que actúa de amortiguador y evita que se embale.
El sistema voltimétrico mueve el reóstato de excitación formado por
resistencias unidas a series de contactos dispuestos según arcos
de círculo.
Lasa manivelas de maniobra de los reguladores manuales están
sustituidas aquí por unos sectores de aluminio de radio menor que
el arco de los contactos fijos; estos sectores al rodar sobre los
contactos fijos, permiten trasladar el punto de contacto de un
extremo a otro de los arcos de circulo con muy pequeño esfuerzo, lo
que, quiere decir, con muy pequeña variación en la tensión que
hemos de regular. Cuando dicha tensión crece (o tiende a crecer)el
reóstato aumenta la resistencia intercalada en el circuito de
excitación de la excitatriz y la tensión regulada disminuye, volviendo
ºal valor de regulación. El eje del tambor de aluminio lleva un índice
que indica sobre una escala la posición del regulador a partir del
trazo O que corresponde a la supresión total de la resistencia.
El freno amortiguador de oscilaciones está constituido por un disco
de aluminio que gira entre los polos de dos imanes, impulsado por
el tambor del sistema voltimétrico mediante un piñón, un sector
dentado y un resorte de acoplamiento. En realidad el eje de giro del
sector dentado es el mismo que el del tambor de aluminio del
sistema voltimetrito, pero en la figura______, se han separado para
facilitar la comprensión de la figura.
Con estos reguladores podemos distinguir entre un ajuste astático y
otro estático. En el primero, el sistema del muelle está compensado
por otro muelle adicional, de tal modo que con tensión regulada
constante, el sistema se encuentra en equilibrio en todas las
posiciones, es decir, el regulador trabaja a tensión exactamente
constante, independientemente de la carga e independientemente
también de la posición del regulador.
El reajuste estático es necesario cuando varios generadores, cada
uno con su regulador, trabajan en paralelo sobre las mismas barras
colectoras, cosa que no es posible con la regulación astática.
Sucede muchas veces que nos interesa que la tensión en el
alternador no se mantenga constante pero si en el extremo de la
línea de transporte. En estos casos, es necesario también hacer
que actúe la intensidad de corriente, ya que la caída de tensión que
debe corregirse, es función de dicha corriente.
En la figura_______se muestra el acoplamiento de compensación
utilizado para conseguir este valor constante de la tensión en el
extremo de la línea de transporte. Se introduce en el circuito de
tensión regulado una tensión adicional que está producida en una
resistencia óhmica, por la corriente que circula en la línea de tal
manera que las dos corrientes se sumen vectorialmente. La
influencia del transformador de intensidad de compensación
depende, en este caso, no solamente del valor absoluto de la
corriente de la línea, sino también de su desfase en atraso con
respecto a la tensión del generador.
El transformador de intensidad se instala en la fase S y el regulador
de tensión se conecta entre las fases R y S.
Para las necesidades del servicio que pueden presentarse en la
práctica, basta con la disposición explicada. Sin embargo conviene
advertir que para obtener una compensación rigurosamente exacta
en el final de la línea de transporte es necesario producir la tensión
adicional en el circuito de tensión del regulador y no sobre una
resistencia óhmica, sino sobre una impedancia que tenga las
mismas características que la de la línea
Regulador Tirrill
Otro regulador del tipo rápido es el regulador Tirrill. Veamos cual es
el principio en que se basa. Supongamos una excitatriz (
figura_____) en cuyo circuito de excitación existe una resistencia
especial R, que puede ponerse en cortocircuito por medio de un
contacto S. En este caso, de resistencia nula en el circuito de
campo, la curva 1 nos hace ver como el flujo ( y también la f.e.m) de
la excitatriz tiende a tomar su valor final después de la supresión de
la resistencia. La constante de tiempo T (es el tiempo que tardaría
dicha f.e.m. en alcanzar su valor final de aumentar uniformemente,
en línea recta, desde su origen) es ahora relativamente grande. Si
se conecta en el circuito la resistencia R, la constante de tiempo del
circuito disminuye y la tensión de la excitatriz desciende
rápidamente con arreglo a la curva 2.
El fundamento de la regulación rápida en dicho sistema estriba en la
continua conexión y desconexión de la resistencia R de tal modo
que se obtiene para la f.e.m. o para el flujo, la curva en zig-zag 3 de
la figura______ . A causa de la inductancia del arrollamiento de
excitación del alternador, la corriente Ie que en el circuito resulta
prácticamente constante, si se consigue que el ritmo de las
fluctuaciones sea suficientemente rápido.
Si en estas condiciones la máquina pierde carga, se alcanzará muy
rápidamente la curva en zig-zag 4, correspondiente al nuevo estado
permanente, puesto que para el transito se ha utilizado la parte
inclinada de la curva 2, cortándose cuando el generador alcanza
una tensión demasiado elevada. Para obtener una capacidad de
regulación rápida es necesario que las tensiones de excitación se
mantengan en una zona suficientemente inclinada de las curvas 1 y
2; es decir, que la excitatriz este ampliamente dimensionada.
En el regulador efectivo, la apertura y cierre continuo del contacto S
se efectúa por medio de un relé controlado automáticamente por la
tensión.
En dicho tipo de regulación, interviene un dispositivo con varios
relés continuamente en movimiento, incluso cuando no se efectúa
regulación alguna, lo que constituye una desventaja si lo
comparamos con regulador de sectores rodantes, el cual trabaja
solamente cuando la tensión se aparta de su valor de consigna,
permaneciendo en reposo el resto del tiempo.
Regulación de Voltaje en el transformador
Puesto que el transformador real tiene impedancias en serie en su
interior, su tensión de salida varía con la carga, aun si la tensión de
alimentación se mantiene constante. Para comparar cómodamente
los transformadores, en cuanto a esto, se acostumbra a definir una
cantidad llamada regulación de voltaje (RV). La regulación de
voltaje a plena carga es una cantidad que compara el voltaje de
salida del transformador en vacío con el voltaje de salida a plena
carga. Se define por la ecuación:
Puesto que en vacío, Vs=Vp/a, la regulación de voltaje puede
expresarse como:
Si el circuito equivalente del transformador esta dado en sistema
por unidad, entonces la regulación de voltaje puede expresarse
como:
Generalmente se considera conveniente tener una regulación de
voltaje tan pequeña como sea posible. Para un transformador ideal,
RV=0%. No siempre es aconsejable tener una regulación de voltaje
baja, aunque algunas veces los transformadores de impedancia y
regulación de voltajes altos se usan deliberadamente para reducir
las corrientes de falla en un circuito
Determinación de la regulación de voltaje en un
transformador
Para obtener la regulación de voltaje en un transformador se
requiere entender las caídas de voltaje que se producen en su
interior. Consideremos el circuito equivalente del transformador
simplificado de la figura_______.
Los efectos de la rama de excitación en la regulación de voltaje del
transformador puede, ignorarse, por tanto que solamente las
impedancias serie deben tenerse en cuenta. La regulación de
voltaje de un transformador depende tanto de la magnitud de estas
impedancias como del ángulo fase de la corriente que fluye por el
transformador. La forma mas fácil de determinar el efecto de la
impedancia y de los ángulos de fase de la corriente circulante en la
regulación de voltaje del transformador es analizar el diagrama
fasorial, un esquema de los de los voltajes y corrientes fasoriales
del transformador.
En los diagramas fasoriales siguientes, el Voltaje fasorial Vs se
supone con un ángulo de 0º y todos los demás voltajes y corrientes
se comparan con dicha suposición. Si se aplica la ley de voltajes de
Kirchhoff al circuito equivalente de la figura______, el voltaje
primario se halla:
Un diagrama fasorial de un transformador es una representación
visual de esta ecuación
Figura_________
La figura____ nos muestra un diagrama fasorial de un
transformador que trabaja con un factor de potencia atrasado. Es
muy fácil ver que Vp/a>Vs para cargas en atraso, así que la
regulación de voltaje de un transformador con tales cargas debe ser
mayor que cero.
En la figura_____ puede verse un diagrama fasorial con un factor
de potencia igual a uno. Aquí nuevamente se ve que el voltaje
secundario es menor que el primario, donde Vr>0.
Sin embargo, en esta oportunidad la regulación de voltaje es un
número mas pequeño que el que tenía con una corriente de atraso.
Si la corriente secundaria está adelantada, el voltaje secundario
puede ser mayor que el voltaje primario referido. Si esto sucede, el
transformador tiene realmente una regulación de voltaje negativa (
Ver figura____).
Calculo de la regulación de voltaje en el transformador
Si examinamos el diagrama fasorial de la figura _____, se pueden
observar dos hechos interesantes. Para cargas en atraso (las
comunes en la vida real) los componentes verticales de las caídas
de voltaje de la resistencia y las caídas de voltaje del inductor
tienden a cancelarse parcialmente. También el ángulo entre Vp y Vs
es muy pequeño en cargas normales (unos pocos grados a lo
sumo). Estos dos hechos significan que es posible deducir una
ecuación simple aproximada de caída de voltaje. Esta ecuación
aproximada es suficientemente precisa como para un trabajo
normal de ingeniería.
En un triangulo largo y angosto como el que muestra la figura_____,
el lado mas largo es aproximadamente igual a la hipotenusa. Los
componentes verticales de las caídas de voltajes resistivos e
inductivos contribuyen solo al lado vertical pequeño del diagrama
fasorial. Por tanto, es posible aproximar la tensión de entrada
ignorándolos totalmente.
Si solamente se consideran los componentes horizontales, la
tensión primaria es aproximadamente:
La regulación de voltaje puede calcularse sustituyendo en la
ecuación ____el termino Vp/a, obtenido en la ecuación ___relativa a
la regulación de voltaje.
Compensación de reactivos
En los sistemas modernos de transmisión de potencia, la
compensación de potencia reactiva de hace mediante e luso de
elementos estáticos de operación automática.
Se dispone actualmente de dos tipos de equipos de compensación
estática. Uno se basa en la tecnología del tiristor controlado y el otro
en la tecnología del hierro saturado.
Todos los dispositivos controlados por tiristores, requieren de un
sistema de control para el disparo de los tiristores, de acuerdo a
señales recibidas del sistema de potencia.
La velocidad de respuesta de estos equipos es medio ciclo.
La capacidad o rango de regulación del compensador estático, en la
zona de potencia reactiva inductiva como en la zona capacitiva,
depende, primariamente del flujo de potencia en estado permanente
desde cero a plena carga del sistema. Otro criterio importante para
el rango del compensador son las fallas en el sistema
interconectado, estas no deben influir en las condiciones generales
del servicio.
Deben considerarse también, los rechazos parciales de carga y las
fallas parciales de secciones del sistema de transmisión. En ambos
casos el compensador de potencia reactiva debe reaccionar de tal
manera que, el sobrevoltaje en el primer caso y la caída de voltaje
en segundo sean mantenidos dentro de ciertos límites de modo que
la operación del sistema de transmisión pueda continuar sin
interrupción y sin peligro para los equipos. Una de las razones del
empleo de compensadores estáticos en sistemas de transmisión es
el control del voltaje en líneas de gran longitud en condiciones de
baja carga o en circuito abierto. La capacidad de la línea puede dar
origen a sobrevoltajes en el extremo receptor sino se emplean
elementos inductivos para compensarlos.
Por un lado, como se necesita absorber los excesos de potencia
reactiva que genera la línea y por otro lado cuando las líneas
trabajan con una carga elevada, es necesario inyectar potencia
reactiva al sistema para mantener la transmisión, se necesita
entonces colocar un elemento que pueda cumplir con ambas
funciones.
Los condensadores sincrónicos son los elementos mas conocidos
que cumplen con estas funciones, la otra alternativa actualmente en
uso, son los compensadores estáticos de potencia reactiva, los que
están constituidos por bancos de condensadores estáticos y
reactores.
Al contrario de un regulador de voltaje de un generador, el cual
puede ser caracterizado funcionando en circuito abierto (generador
en vacío), el compensador estático de reactivos debe estar
conectado al sistema para que opere.
Por lo tanto, las propiedades estáticas y dinámicas de todo el
sistema al cual esta conectado el compensador estático de
reactivos comienzan a tener influencia en el control de voltaje.
Los sistemas prácticos de control estático de reactivos por medio de
reactores controlados por tiristores son generalmente conectados al
sistema de transmisión en el lado de baja del transformador. Sin
embargo, el voltaje controlado puede ser en lado de baja o de alta
tensión.
Vale consignar que el transformador de bajada debe ser diseñado
de tal manera que no se forme un circuito ferro resonante, es decir,
debe ser diseñado antes del codo de saturación, pues al momento
de conectar el equipo, en el transiente, las variaciones de tensión
producirían variación de su inductancia.
Cambiadores de Taps bajo carga
El desarrollo de sistemas retransmisión y de redes de distribución
cada vez mas complejas ha hecho que el cambio de taps bajo
carga sea cada vez mas esencial para controlar en unos casos la
magnitud del voltaje de fase y en otros la regulación ángulo de fase.
El equipo cambiador de taps bajo carga se aplica a los
transformadores de poder para mantener un voltaje secundario
constante, en presencia de un voltaje primario variable, para regular
el voltaje secundario con un voltaje primario fijo, para controlar el
flujo de potencia reactiva entre dos sistemas generadores, para
regular el flujo de potencia reactiva en circuitos en paralelo y para
regular la repartición de potencia activa entre circuitos en paralelo
variando la posición de fases de los voltajes de salida.
En la practica se emplean diversos equipos y circuitos cambiadores
de taps, según el voltaje y potencia del transformador y según se
desee regular la magnitud o la posición de fase de los voltajes.
Los cambiadores de taps bajo carga, permiten regular generalmente
en +/- 10% la magnitud del voltaje nominal en un numero de
escalones comprendido entre 8i y 32, prefiriéndose el mayor
numero de escalones para obtener un grado de regulación mas fino.
El de 32 escalones para +/- 10% de regulación ha tenido una
aceptación tan amplia que se le considera Standard para muchos
tipos de transformadores.
Cualquiera sea el tipo, un cambiador de taps bajo carga está
constituido por tres componentes básicos el switch selector de taps,
el switch cambiador y el mecanismo de accionamiento.
El switch selector es esencialmente un cambiador de taps sin carga
ya que sus contactos no interrumpen corriente durante un cambio
de taps. Debido a esto, en los contactos del switch selector no se
producen arcos y por consiguiente, no hay descomposición del
aceite, por lo que el switch selector no necesita estar aislado del
aceite del transformador.
El switch cambiador, contenido en una cámara sellada situada
sobre el switch selector, es el dispositivo que transfiere la carga y
por lo tanto en el se producen arcos.
El switch cambiador contiene las resistencias limitadoras de
corriente, las que cumplen dos funciones principales como son las
de impedir la interrupción de la corriente de carga y evitar el
cortocircuito entre taps vecinos durante el cambio de taps. El switch
cambiador contiene, además, los contactos fijos y móviles, los que
operan según el principio de de contacto por movimiento de vaivén.
El mecanismo de accionamiento, operado desde el exterior
mediante un eje movido por un motor instalado en el gabinete de
control del cambiador de taps, opera alternativamente los dos
grupos de contactos móviles del switch selector y carga los resortes
del mecanismo de operación rápida del switch cambiador.
Efectos de un generador subexcitado y de un generador
sobreexcitado.
Con el sentido de corriente indicado y girando a la derecha , la
maquina representada en la figura_____, es un generador y la
corriente alcanza su valor máximo cuando el centro del polo forma
el ángulo Alfa con el lado de la bobina.
La corriente está retrasada respecto de la fuerza electromotriz
inducida, como ocurre cuando la carga es inductiva y comparando
las direcciones de la corriente en el inducido y en el inductor, se ve
que en estas condiciones la corriente inducida actúa en sentido
opuesto a la de este, de modo que el campo inductor resulta de la
diferencia entre la excitación del inductor y la reacción del inducido.
Así es que si queremos obtener la misma tensión que en vacío,
debemos aumentar la excitación del inductor en una cantidad igual
a laque se representa la reacción de inducido