Estatismo generador

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¿Qué tipos de generadores se utilizan en las distintas centrales de energía eléctrica? ¿Por qué? Indicar a que velocidades funcionan los generadores en las centrales y explicarlo de forma razonada.
  En las centrales térmicas con combustibles convencionales (carbón, gas-oíl, gas,etc.) se emplean turbogeneradores con una velocidad de giro síncrona de 3000 rev/min (f = 50 Hz). / En las centrales termonucleares con reactores de agua en ebullición (BWR) se emplean turbogeneradores tetrapolares de 1500 rev/min (f = 50 Hz). Para reactores de agua a presión (PWR), se emplean turbogeneradores bipolares de 3000 rev/min (f =50 Hz). / Si los alternadores se accionan por turbinas hidráulicas o motores diésel, se habrán de tomar en consideración ejecuciones multipolares, cuyas velocidades de sincronismo pueden llegar a ser inferiores a 100 rev/min. Si los generadores se emplean en las centrales hidroeléctricas de acumulación y acumulación por bombeo tienen habitualmente velocidades de sincronismo de 600 rev/min a 750 rev/min. Mientras que las velocidades de sincronismo en las grandes centrales hidráulicas fluviales están dentro de 60 rev/min a 125 rev/min (f = 50 Hz).

Costes de una central eléctrica. Tecnologías optimas según su funcionamiento


Cada central tiene al menos dos tipos de costes claramente diferenciados. Por una parte los costes fijos o de inversión, y por otro los variables o de operación ligados sobre todo al consumo de combustible. / Existen centrales como las nucleares con costos de inversión muy altos, pero con costes de operación muy bajos. / En el polo opuesto se encuentran las centrales con costes de inversión bajos, pero con costes de operación muy altos, que son apropiados para cubrir los picos de la curva de demanda y que funcionaran unas pocas horas a lo largo del año. / En una situación intermedia se encontrarían las centrales con costes fijos y variables intermedias que servirán para cubrir la zona intermedia de la curva de carga.
/ Una tecnología que tuviera a la vez costes de inversión bajos y costes de operación bajos desplazaría fácilmente al resto de tecnologías, y de hecho esto ocurre hasta cierto punto en España con las centrales de ciclo combinado que aúnan unas inversiones no muy


altas para su construcción junto con unos costes de operación moderados.

Carácterísticas principales de las tecnologías de generación eléctrica en España


Se encuentran dispersas, generalmente son de pequeña potencia, están bastantes distribuidas, su despliegue puede significar un impacto en el medio ambiente, variables en el tiempo, autóctonas, contribuyen a la diversificación energética, crean empleo local, favorece la responsabilidad del consumidor cerca de la producción, su variabilidad en el tiempo exigiría un aumento en el coste de la electricidad.

¿Por qué es importante la generación distribuida de un sistema desregulado? Y sus carácterísticas. Autoconsumo


Puede proporcionar independencia y flexibilidad al consumidor en la planificación y desarrollo de la instalación, el coste de energía producida por la generación distribuida está disminuyendo al punto donde llega a ser competitivo con redes de suministro de energía eléctrica, permite para la producción independiente de energía eléctrica por un consumidor la posibilidad de un valor más barato y supone un ahorro en la factura de la compañía suministradora, potencial de proporcionar algunos de los servicios auxiliares que han sido identificados como resultado de la desregulación. / Autoconsumo consta de dos términos con un significado propio: / •Autoconsumo: producción individual de electricidad para el propio consumo. / •Balance neto: consumo diferido de un excedente de energía eléctrica que haya sido producido durante una situación de autoconsumo donde hubiese mayor generación eléctrica que consumo y que, posteriormente, en una situación contraria, se obtenga un equivalente a ese excedente producido, por medio de la red del sistema eléctrico.

Elementos fundamentales en el AVR


  / •COMPARADOR Y AMPLIFICADOR.
/ La alta tensión simple de salida, V, de una de las fases del generador síncrono se transforma en baja tensión mediante un transformador de medida de tensión unipolar. La salida de este transformador se rectifica y filtra, para obtener una tensión continua proporcional. Cuando la tensión V no es igual a la tensión de referencia o de consigna prefijada, Vref, se obtiene un error de tensión, e, a la salida del comparador. / El error de tensión se convierte en una tensión mayor VR mediante un amplificador de ganancia Ka. La tensión VR alimenta el devanado de excitación de la excitatriz.
/ En la realidad este amplificador no es de funcionamiento instantáneo, sino que tiene un tiempo de retardo en su respuesta, lo cual se modela mediante una constante de tiempo, Ta, cuyo valor típico varía entre 0,02 y 1 s. / •EXCITATRIZ /
La bobina del estátor de la excitatriz está alimentada a la salida del amplificador con la tensión continua, VR. Esta bobina tiene una resistencia, Re, y una inductancia, Le. / Los tres devanados del rotor de la excitatriz se encuentran acoplados a un puente rectificador trifásico de diodos que permite obtener una tensión continua de salida, Vf. Como la excitatriz es un generador síncrono para el que existe una relación directamente proporcional entre su fuerza electromotriz interna y su intensidad de excitación, existirá también una relación proporcional entre la tensión rectificada Vf , obtenida de las tres tensiones de salida de la excitatriz y la intensidad de excitación Ie, con una constante que se denominará K1. Esta proporcionalidad se mantendrá también para incrementos pequeños de la tensión y de la intensidad. / La tensión Vf será la excitación aplicada al rotor del generador principal. / •GENERADOR SÍNCRONO /Para construir el modelo del generador, se sigue el mismo razonamiento que para la excitatriz, ya que la bobina del rotor que es el devanado de excitación del generador tendrá su resistencia, Rf, y su inductancia, Lf. / La fuerza electromotriz interna del generador síncrono, E, es directamente proporcional la intensidad de excitación en el devanado del rotor, If. Siendo M, la inductancia mutua entre el devanado de excitación del rotor y el del estátor. / Aunque en función de la carga del generador existe una diferencia entre su


fuerza electromotriz interna, E, y su tensión de salida, V; en condiciones normales de funcionamiento ambas tensiones se pueden considerar aproximadamente iguales.

Respuesta en lazo abierto de un AVR


Combinando las funciones de transferencia del amplificador, de la excitatriz y del generador síncrono se obtiene la función de transferencia global en bucle abierto. / La ganancia en bucle abierto se denomina G(s) y se obtiene como producto de las ganancias individuales: / El sistema de regulación requiere no obstante de un bucle cerrado ya que la señal del error de tensión, Δe, se obtiene a partir de la tensión de salida del generador síncrono.

Objetivos principales del flujo óptimo de cargas


Consiste en resolver un sistema de ecuaciones algebraicas no lineales, con objeto de hallar una serie de incógnitas, partiendo lógicamente de un conjunto de datos, de forma que se conozcan finalmente las tensiones complejas en todos los nudos de un sistema de transporte o distribución de energía eléctrica. / Los datos e incógnitas del flujo de cargas en cada nudo dependen del tipo de nudo: •Nudos PV / •Nudos PQ / •Nudo de referencia u oscilante. / En resumen, la resolución de un flujo de cargas consiste en elegir las potencias de los m generadores PG,i y los módulos de las tensiones Ui en los n nudos, de forma que se minimice el coste total de generación CT y de manera que se satisfagan también las siguientes restricciones: / -Las potencias generadas por cada grupo deben estar comprendidas entre unos límites inferior y superior. El límite inferior está impuesto por motivos generalmente termodinámicos, ya que por ejemplo es necesario un consumo mínimo de combustible para mantener la llama en la caldera. El límite superior responde a los límites térmicos de calentamiento máximo admisible en la turbina y en el generador. / -El flujo de potencia activa en cada línea tampoco puede superar un valor máximo impuesto por motivos térmicos o de capacidad de las líneas. / -La tensión en los n nudos del sistema no debe quedar fuera de los límites impuestos por la calidad de suministro (± 7% sobre la tensión de suministro como máximo según la reglamentación aplicable en España).


¿Qué es el método de casación simple? ¿Y el método de casación complejo? ¿Qué factores influyen?


El método de casación simple es aquél que obtiene de manera independiente el precio marginal, así como el volumen de energía que se acepta para cada unidad de producción y adquisición para cada periodo horario de programación. / El método de casación compleja obtiene el resultado de la casación a partir del método de casación simple, al que se añaden las condiciones de indivisibilidad y gradiente de carga, obteniéndose la casación simple condicionada. / Algunos de los factores que influyen son los siguientes: -Condición de indivisibilidad. / -Gradiente de carga / -Ingresos mínimos. / -Parada programada.

¿Qué efectos produce la carga asimétrica en los generadores?


Cuando existen cargas desequilibradas y se descomponen las intensidades de fase del estátor en sus componentes simétricas directa, inversa y homopolar, aparecen intensidades de secuencia inversa superpuestas a la componente directa. Estas intensidades de secuencia inversa del estátor giran a la misma frecuencia, pero en sentido inverso que las de secuencia directa, e inducen en el hierro masivo del rotor corrientes parásitas (corrientes de Foucault) de frecuencia 100 Hz, la elevada frecuencia hace que circulen principalmente en la superficie del rotor. / Estas corrientes pueden producir temperaturas excesivas en muy corto plazo, que pueden llegar incluso a fundir el metal o destruir totalmente la estructura metálica del rotor. No obstante, dentro de unos límites y respetando los esfuerzos térmicos máximos del generador, es admisible una cierta carga desequilibrada.

¿Cuál es la diferencia de una protección de sobrefrecuencia y una protección de sobrevelocidad?


La protección de sobrefrecuencia del generador es distinta de la protección de sobrevelocidad, que puede ser de funcionamiento mecánico o eléctrico. La primera actúa en un rango muy estrecho de variación de la frecuencia, por ejemplo por encima de 51 Hz, y también puede actuar en caso de mínima frecuencia, (entre 47 y 49 Hz), para la protección de la turbina en caso de caída de la frecuencia.


La segunda es una protección típica de la turbina, y actúa en caso de embalamiento de la

máquina (pero para frecuencias superiores a 65 ó 70 Hz), es decir, cuando se alcanzan valores próximos a la velocidad crítica o algo inferiores, mantenidas en el tiempo, como consecuencia de no haber cerrado en su momento las válvulas o inyectores de alimentación de la turbina.

Indica que efecto provocan las cargas desequilibradas en los alternadores síncronos


Cuando existen cargas desequilibradas y se descomponen las intensidades de fase del estátor en sus componentes simétricas directa, inversa y homopolar, aparecen intensidades de secuencia inversa superpuestas a la componente directa. Estas intensidades de secuencia inversa del estátor giran a la misma frecuencia, pero en sentido inverso que las de secuencia directa, e inducen en el hierro masivo del rotor corrientes parásitas (corrientes de Foucault) de frecuencia 100 Hz, la elevada frecuencia hace que circulen principalmente en la superficie del rotor. / Estas corrientes pueden producir temperaturas excesivas en muy corto plazo, que pueden llegar incluso a fundir el metal o destruir totalmente la estructura metálica del rotor. No obstante, dentro de unos límites y respetando los esfuerzos térmicos máximos del generador, es admisible una cierta carga desequilibrada.

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