Control de Potencia activa y Frecuencia. ¿Que es potencia Activa?
Definición de potencia activa: La potencia activa, se define como la cantidad de energía eléctrica o trabajo, que se transporta o que se consume en una determinada unidad de tiempo y que efectivamente se aprovecha como potencia útil ya que es el trabajo que la corriente eléctrica es capaz de realizar. P ! " # " $os % &' (onde) P
Potencia activa *vatios+.
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(iferencia se potencial *voltios+.
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#ntensidad *amperios+.
!alor medio en un periodo de la potencia instantnea que absorbe un múltiplo de una red eléctrica sinusoidal. -u unidad es el vatio, de símbolo . /actor de potencia, de un circuito de corriente alterna, como la relaci0n entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, -, o bien como el coseno del ngulo que forman los fasores de la intensidad y el voltaje, designndose en este caso como cos%, siendo % el valor del ngulo. ¿Que es Frecuencia eléctrica?
/recuencia eléctrica. La frecuencia de la red es el resultado del equilibrio entre la generaci0n y el consumo en tiempo real. 1equiere un ajuste permanente de la generaci0n para adaptarse a la demanda. 2llo se lleva a cabo gracias a la regulaci0n primaria, secundaria y terciaria, cada una actuando a distintos horizontes temporales. Control de Potencia activa y Frecuencia.
2l satisfacer la demanda actual con la generaci0n es un problema de conversi0n de energía, que involucra variable eléctricas y mecnicas, la diferencia en tiempos de actuaci0n y en tiempos de repuestas entre las dos tipos de variables, originan variaciones en la velocidad de las maquinas y por tanto, variaciones de frecuencias. 2l objeto bsico y primario en operaciones de sistemas de potencia es el de mantener el balance entr en tree la ma maqu quina inass de ge gener nerac aci0 i0nn y el co cons nsum umoo to tota tal,l, la ve velo loci cida dadd de dell si sist stem emaa *f *f++ o ma mass específicamente un cambio en ellas es un indicativo rpido de que el balance no est siendo satisfecho. 3na fre frecue cuenci nciaa est estaci acionar onaria, ia, a cua cualqu lquier ier val valor or que per perman manezc ezca, a, ind indica ica una igu iguald aldad ad ent entre re la generaci0n y la carga, una frecuencia que este acelerndose significa que la generaci0n es ms alta que la carga. 3na frecuencia que este desacelerndose significa que la generaci0n es mas baja que la carga. Control de frecuencia.
La frecuencia de la onda de tenci0n, al igual que su valor eficaz, es uno de los parmetros que debe permanecer dentro de unos límites estrictos para que el suministro eléctrico se realice en condiciones de calidad aceptables. !ariaciones de frecuencia de la frecuencia alejadas del valor nominal pueden provocar el mal funcionamiento de equipos industriales o domésticos. Por ejemplo,
algunos motores pueden darse forzados a girar a velocidades distintas de aquella para la que fueron dise4ados, estos motores que no funcionen a la frecuencia especificada por el productor. 5endern a sobrecalentarse y da4arse, y relojes y automatismos que miden el tiempo en funci0n de la frecuencia de alimentaci0n pueden adelantar o atrasar. La frecuencia de un sistema eléctrico esta estrechamente relacionada con el equilibrio entre generaci0n y carga. 2n régimen permanente, todos los generadores sincr0nicos de una red eléctrica funcionan en sincronismo, es decir, la frecuencia de giro de cualquiera de ellos multiplicada por el número de polos es precisamente la frecuencia eléctrica del sistema. 6ientras persiste el régimen permanente, el par acelerado aplicado por cada turbina sobre cada generador sincr0nico es igual, descontando las perdidas, al par electromagnético que tiende a frenar la mquina. -i en un momento dado aumenta la carga, es decir la potencia eléctrica demandada en el sistema, entonces aumenta el par electromagnético en los generadores, estos comienzan a frenarse, y la frecuencia eléctrica disminuye progresivamente. 7tra forma de considerar esta dependencia es en términos de balance energético. 6ientras un sistema opera en régimen permanente, la potencia mecnica entrante al sistema desde las turbinas es igual a la potencia eléctrica consumida por las cargas, descontando perdidas. -i la potencia eléctrica consumida por las cargas aumenta, pero la potencia mecnica aportada por las turbinas permanece constante, el incremento de demanda solo puede obtenerse de la energía cinética almacenada en las maquinas rotativas. La reducci0n de la energía cinética en los generadores sincr0nicos equivale a la disminuci0n de su velocidad de giro, de modo que cae la frecuencia eléctrica del sistema. 2n forma de ejemplo numérico, supongamos un sistema en régimen permanente, con una frecuencia de 89 :z, en la que se demandan ;9999 6, y en el que la energía cinética almacenada en las maquinas rotativas es c ;99999 6<. -i en un momento dado la demanda aumenta en ;99 6, podemos escribir) =;99 6 dcdt *;+ 2n el instante inicial) dcdt d;>dt ;>?9d?dt >";99999 6<;?9d?dt *>+ (onde < es la inercia de todas la maquinas rotativas, ? es la frecuencia en radianes por segundo y ?9 es la frecuencia inicial. #gualando las e@presiones ; y >, y despejando la variaci0n inicial de la frecuencia respecto a la frecuencia inicial) ;?9d?dt =;99 6>";99999 6< =9.999A s=; Lo cual indica que, en el sistema considerado, un incremento de la demanda de ;99 6, es decir del ;B, provoca que la frecuencia comience a caer a raz0n de un 9.9AB cada segundo, es decir 9.999A s=; " 89 :z 9.9' :zCs ;.D :zCmin. -i no actúa algún mecanismo corrector, esta peque4a variaci0n de carga provocaría un colapso del sistema en pocos minutos. 2sto indica la importancia o necesidad de un sistema de control que regule la potencia mecnica entrante a los generadores sincr0nicos, de manera que la frecuencia del sistema se mantenga estable al variar la demanda. 2ste sistema de control, que actúa en todos los sistemas eléctricos, trata de mantener una frecuencia que depende de cada sistema y que es, o bien A9 :z *como en 2uropa+, o 89:z *!enezuela+, la elecci0n entre los A9 y 89 :z es arbitraria y responde a razones hist0ricas que mas adelante citaremos. Los argumentos ms citados a favor de una frecuencia baja *A9:z+ son) " #ncremento lineal de la inductancia de las líneas con la frecuencia. " 6ejora del funcionamiento de los motores colectores. " (isminuci0n de la inducci0n entre circuitos vecinos con la consiguiente reducci0n, por ejemplo, de las interferencias telef0nicas.
E a favor de una frecuencia alta *89:z+ son) " 7btener una iluminaci0n ms continua en las lmparas incandescentes. " 1educci0n de la secci0n de hierro necesaria en los circuitos magnéticos de los transformadores. 3n elemento bsico para el control de frecuencia=potencia en un sistema eléctrico es el generador sincr0nico. La turbina puede ser de vapor, gas, electr0geno, o agua. La vlvula de admisi0n de la turbina permite regular el flujo entrante de la misma y por lo tanto, la potencia mecnica aportada al generador sincr0nico. $omo ya mencionamos el principal problema es que las cargas en el sistema tienen un comportamiento aleatorio, o sea las potencias demandadas no son continuas por lo tanto habr interferencias en el voltaje como en la frecuencia. Fdems de este problema de variaci0n de demanda, si la producci0n del generador es mayor a la demanda de las cargas se producir un aumento de velocidad de este y viceversa. 2@isten tres tipos de variaci0n de frecuencia) " !ariaciones lentas de frecuencia. " !ariaciones bruscas de peque4a amplitud. " !ariaciones bruscas de gran amplitud. La mayoría de problemas se dan en cuando trabajan las fuentes au@iliares o de emergencia, tienden a generar variaciones en la frecuencia. Flgunas de las principales funciones del control de frecuencia son) " -e mantenga el equilibrio entre la generaci0n y demanda. " -e mantenga la frecuencia de referencia en el sistema. " -e cumplan todos los compromisos de intercambios de energía con la zona vecina. Control de Potencia Activa y Control de Frecuencia Uno de los factores más limitantes e importantes en la integración de la energía eólica en la red eléctrica es la reserva rodante necesaria debida a la variabilidad del viento y la posible pérdida repentina de la generación eólica. Usualmente, una buena predicción del viento puede alcanarse de ! a " #oras adelante$ si embargo los me%ores métodos de predicción son aun necesarios. Con el &n de evitar el colapso del sistema de potencia, una reserva rodante adecuada o cone'iones muy fuertes con otros países son necesarias.
