Definición: El sistema que se utiliza para proporcionar la corriente de campo necesaria al devanado del rotor de la máquina síncrona, este tipo de sistema se denomina sistema de excitación. En otras palabras, el sistema de excitación se define como el sistema que se utiliza para la producción del flujo mediante el paso de corriente en el devanado de campo. El requisito principal de un sistema de excitación es la confiabilidad en todas las condiciones de servicio, la simplicidad del control, la facilidad de mantenimiento, la estabilidad y una respuesta transitoria rápida.
La cantidad de excitación requerida depende de la corriente de carga, el factor de potencia de carga y la velocidad de la máquina. Cuanta más excitación se necesita en el sistema cuando la corriente de carga es grande, la velocidad es menor y el factor de potencia del sistema se retrasa.
El sistema de excitación es la unidad única en la que cada alternador tiene su excitador en forma de generador. El sistema de excitación centralizado tiene dos o más excitadores que alimentan la barra colectora. El sistema centralizado es muy barato, pero la falla en el sistema afecta negativamente a los alternadores en la planta de energía.
Índice de contenidos
Tipos de sistema de excitación
El sistema de excitación se clasifica principalmente en tres tipos. Ellos son
- Sistema de excitación de CC
- Sistema de excitación de CA
- Sistema de excitación del rotor
- Sistema de excitación sin escobillas
- Sistema de excitación estática
Sus tipos se explican a continuación en detalle.
1. Sistema de excitación de CC
El sistema de excitación de CC tiene dos excitadores: el excitador principal y un excitador piloto. La salida del excitador se ajusta mediante un regulador de voltaje automático (AVR) para controlar el voltaje del terminal de salida del alternador. La entrada del transformador de corriente al AVR asegura la limitación de la corriente del alternador durante una falla.
Cuando el interruptor de campo está abierto, la resistencia de descarga de campo se conecta a través del devanado de campo para disipar la energía almacenada en el devanado de campo que es altamente inductivo.
Los excitadores principal y piloto pueden ser accionados por el eje principal o accionados por separado por el motor. Por lo general, se prefieren los excitadores de accionamiento directo, ya que preservan el sistema de unidad de operación y la excitación no es excitada por perturbaciones externas.
La tensión nominal del excitador principal es de aproximadamente 400 V y su capacidad es de aproximadamente el 0,5 % de la capacidad del alternador. Los problemas en los excitadores del alternador turbo son bastante frecuentes debido a su alta velocidad y, como tal, se proporcionan excitadores accionados por motor separados como excitador de reserva.
2. Sistema de excitación de CA
El sistema de excitación de CA consta de un alternador y un puente rectificador de tiristores conectados directamente al eje del alternador principal. El excitador principal puede ser autoexcitado o excitado por separado. El sistema de excitación de CA se puede clasificar en términos generales en dos categorías que se explican a continuación en detalle.
un. Sistema de excitación de tiristor giratorio
El sistema de excitación del rotor se muestra en la siguiente figura. La parte giratoria está encerrada por la línea discontinua. Este sistema consta de un excitador de CA, un campo estacionario y una armadura giratoria. La salida del excitador se rectifica mediante un circuito rectificador de puente de tiristores de onda completa y se suministra al devanado de campo del alternador principal.
El devanado de campo del alternador también se alimenta a través de otro circuito rectificador. El voltaje del excitador se puede construir usando su flujo residual. La fuente de alimentación y el control del rectificador generan la señal de activación controlada. La señal de voltaje del alternador se promedia y se compara directamente con el ajuste de voltaje del operador en el modo de operación automático. En el modo de operación manual, la corriente de excitación del alternador se compara con un ajuste de voltaje manual separado.
B. Sistema de excitación sin escobillas
Este sistema se muestra en la siguiente figura. La parte giratoria está encerrada por un rectángulo de línea discontinua. El sistema de excitación sin escobillas consta de un alternador, un rectificador, un excitador principal y un alternador generador de imanes permanentes. El excitador principal y el piloto son accionados por el eje principal. El excitador principal tiene un campo estacionario y un inducido rotatorio conectados directamente, a través de los rectificadores de silicio, al campo de los alternadores principales.
El excitador piloto es el generador de imanes permanentes accionado por eje que tiene imanes permanentes giratorios unidos al eje y un inducido estacionario trifásico, que alimenta el campo del excitador principal a través de rectificadores de silicio, en el campo del alternador principal. El excitador piloto es un generador magnético permanente accionado por eje que tiene imanes permanentes giratorios unidos al eje y una armadura estacionaria trifásica, que alimenta el excitador principal a través de puentes de tiristores controlados por fase de onda completa trifásicos.
El sistema elimina el uso de un conmutador, el colector y las escobillas tienen una constante de tiempo corta y un tiempo de respuesta de menos de 0,1 segundos. La constante de tiempo corto tiene la ventaja de mejorar el rendimiento dinámico de la señal pequeña y facilita la aplicación de señales estabilizadoras del sistema de potencia suplementario.
3. Sistema de excitación estática
En este sistema, el suministro se toma del propio alternador a través de un transformador reductor trifásico conectado en estrella/triángulo. El primario del transformador está conectado a la barra del alternador y su secundario suministra energía al rectificador y también alimenta el circuito de control de la red y otros equipos eléctricos.
Este sistema tiene un tiempo de respuesta muy pequeño y proporciona un excelente rendimiento dinámico. Este sistema redujo el costo de operación al eliminar la pérdida de viento del excitador y el mantenimiento del devanado.
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