Regulacion de Tension y Velocidad en Alternadores

Regulación de la tensión y de la velocidad en diesel-alternadores y turbo-alternadores

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Índice 

Reguladores de velocidad………………………… ………………………………………………… …………………………………..Página …………..Página 3 o Introducción…………………………………………… ………………………………………………….………………..Página …….………………..Página 3 o Clasificación de los reguladores de velocidad ………………….…… ………………….……………..Página ………..Página 4 Clasificación de los reguladores según la disposición constructiva ….Página 4  

Reguladores de masas giratorias……………………………..Página ……………………………..Página 5

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Reguladores de resortes…………………………………..….Página …………………………………..….Página 8

Reguladores planos…………………………………………..Página …………………………………………..Página 9 Clasificación de los reguladores según la forma de funcionamiento..Página 10 

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Reguladores de acción directa…………………………...….Página 11

Reguladores de acción indirecta. …………………………...Página 12 Regulación de velocidad de giro del turboalternador y del diesel-alternador..Página15 Regulación de velocidad en turboalternadores……………………....Página 15  

o

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Regulación de las turbinas hidráulicas. …………………….Página …………………….Página 15 o Regulación de la velocidad en las turbinas Francis. .Página 16 o Regulación de velocidad en las turbinas t urbinas Pelton. ….Página 18 o Regulación de velocidad en las turbinas Kaplan….Página 19 o Reguladores eléctricos para turbinas hidráulicas….Página 20 Regulación de velocidad de las turbinas de vapor. ………..Página 21 o Sistemas de regulación en turbinas de vapor……...Página 22

Regulación de velocidad de las turbinas de gas. …………...Página 23 Regulación de velocidad diesel-alternadores. ……………………...Página 24 

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Regulación de velocidad de motores diesel. ……………….Página 24

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Tipos de bombas de inyección de combustible. ………...….Página 25

Reguladores de tensión…………………………………………… ……………………………………………………………….Página ………………….Página 27 Misión del regulador de tensión ……………………………………………..Página o ……………………………………………..Página 27 Funcionamiento del regulador de tensión…………………………………….Página o …………………………………….Página 27 27 Rapidez de regulación de la situación en caso de régimen perturbado …..….Página 28 o Características de los reguladores de tensión ………………………………...Página o ………………………………...Página 30 Reguladores automáticos de excitación rápidos………………………… ….Página 30 o Los reguladores de sectores rodantes ……………………………….Página  ……………………………….Página 30 Regulador Tirrill…………………………………………  …………………………………………………….Página ………….Página 3 4 Bibliografía…………………………………………… ……………………………………………………………………….…..Página ………………………….…..Página 37

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Índice 

Reguladores de velocidad………………………… ………………………………………………… …………………………………..Página …………..Página 3 o Introducción…………………………………………… ………………………………………………….………………..Página …….………………..Página 3 o Clasificación de los reguladores de velocidad ………………….…… ………………….……………..Página ………..Página 4 Clasificación de los reguladores según la disposición constructiva ….Página 4  

Reguladores de masas giratorias……………………………..Página ……………………………..Página 5

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Reguladores de resortes…………………………………..….Página …………………………………..….Página 8

Reguladores planos…………………………………………..Página …………………………………………..Página 9 Clasificación de los reguladores según la forma de funcionamiento..Página 10 

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Reguladores de acción directa…………………………...….Página 11

Reguladores de acción indirecta. …………………………...Página 12 Regulación de velocidad de giro del turboalternador y del diesel-alternador..Página15 Regulación de velocidad en turboalternadores……………………....Página 15  

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Regulación de las turbinas hidráulicas. …………………….Página …………………….Página 15 o Regulación de la velocidad en las turbinas Francis. .Página 16 o Regulación de velocidad en las turbinas t urbinas Pelton. ….Página 18 o Regulación de velocidad en las turbinas Kaplan….Página 19 o Reguladores eléctricos para turbinas hidráulicas….Página 20 Regulación de velocidad de las turbinas de vapor. ………..Página 21 o Sistemas de regulación en turbinas de vapor……...Página 22

Regulación de velocidad de las turbinas de gas. …………...Página 23 Regulación de velocidad diesel-alternadores. ……………………...Página 24 

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Regulación de velocidad de motores diesel. ……………….Página 24

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Tipos de bombas de inyección de combustible. ………...….Página 25

Reguladores de tensión…………………………………………… ……………………………………………………………….Página ………………….Página 27 Misión del regulador de tensión ……………………………………………..Página o ……………………………………………..Página 27 Funcionamiento del regulador de tensión…………………………………….Página o …………………………………….Página 27 27 Rapidez de regulación de la situación en caso de régimen perturbado …..….Página 28 o Características de los reguladores de tensión ………………………………...Página o ………………………………...Página 30 Reguladores automáticos de excitación rápidos………………………… ….Página 30 o Los reguladores de sectores rodantes ……………………………….Página  ……………………………….Página 30 Regulador Tirrill…………………………………………  …………………………………………………….Página ………….Página 3 4 Bibliografía…………………………………………… ……………………………………………………………………….…..Página ………………………….…..Página 37

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Reguladoress de velocidad Reguladore Introducción La velocidad de giro del alternador, va en función de la velocidad de giro de la máquina motriz que mueve a este, por lo que al producirse una variación de carga en esta máquina motriz (turbina hidráulica, turbina de vapor, turbina de gas o motor diesel etc.), también se modifica el par resistente de la máquina, por lo que la velocidad variará también y esta est a variación será inversamente proporcional a su par resistente, es decir que cuando aumenta el par resistente, disminuye la velocidad de giro, mientras que cuando disminuye par resistente, aumenta la velocidad. Esto quiere decir que funcionamiento de la máquina motriz con poca carga tendría tendencia a embalarse y con mucha carga la tendencia sería a pararse. En instalaciones de suministro de energía eléctrica, la carga conectada a la red es muy variable y depende de los meses del año y de las horas del día. Por lo que hay que solucionar este problema equilibrando en cada caso el trabajo motor de la máquina motriz con el trabajo resistente de las cargas conectadas a la red. En el caso de turbinas hidráulicas , esto se soluciona regulando la entrada de agua, ya que la altura del salto no puede variarse; de este modo, en caso del aumento del par resistente, la turbina recibirá más caudal hasta que su par motor equilibre el par resistente y salvo ligera variación de la velocidad de la turbina será la misma que antes de la variación de la carga. En caso de disminución de la carga, el efecto sería contrario, es decir, se disminuye la entrada de agua y la turbina que tenía tendencia a embalarse, recuperará nuevamente la velocidad que tenía anteriormente. En el caso de las turbinas de vapor , se produce un efecto semejante al de las turbinas hidráulicas, graduando la válvula de admisión de vapor. Por lo que generalizando en todas las máquinas motrices, debe efectuarse una regulación de la velocidad y de la potencia de las máquinas motrices para que en todo momento, su funcionamiento se ajuste a las necesidades de la carga conectada a la red. Hay que tener en cuenta además que la frecuencia de la red depende de la l a velocidad del generador y que ésta d epende a su vez de la velocidad de la máquina motriz. Por lo cual para mantener la velocidad a un valor fijo hemos de procurar, en lo posible que la velocidad de la máquina motriz sea constante. Normalmente las máquinas motrices ajustan automáticamente su régimen de funcionamiento, por medio de los dispositivos denominados reguladores automáticos , aunque también puede efectuarse manualmente. El regulador del motor es un dispositivo diseñado para mantener una velocidad constante de la máquina motriz con relación a los requisitos de carga. La velocidad del motor está directamente relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo que cualquier variación de la velocidad del motor afectará a la frecuencia de la potencia de salida. Un regulador automático, gradúa automáticamente la velocidad de una máquina motriz variando apropiadamente el flujo de energía que entra o sale de la misma. En el caso de turbinas de gas, turbinas de vapor y motores de combustión interna, el combustible suministra la energía la máquina motriz, por lo que el regulador controla normalmente la velocidad de la máquina motriz regulando la cantidad de combustible suministrado a dicha máquina. Es decir, el regulador controla el flujo de carburante de modo que la velocidad del motor permanezca constante cualquiera que sea la carga (regulación astática) o que para cada carga, el motor adopte una velocidad predeterminada (regulación estática). El regulador se sitúa dependiendo de la máquina motriz en un lugar o en otro:

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







En los motores diesel se conecta el regulador al vástago que controla la cantidad de carburante inyectado. En los motores de gas y motores de gasolina , el regulador va acoplado con el dispositivo de admisión de carburante del motor. En las turbinas de vapor , el regulador actúa sobre las válvulas que regulan el flujo de vapor a la turbina. En las turbinas de gas , la salida de los reguladores va acoplada a la válvula de carburante.

Los reguladores automáticos, puede ser de acción directa cuando actúan directamente sobre la magnitud (cantidad de vapor, caudal de agua, etc.) que han de controlar, o de acción indirecta cuando actúan sobre dicha magnitud a través del dispositivo amplificador o servomotor.

Clasificación de los reguladores de velocidad Para realizar esta clasificación, se seguirán dos criterios diferentes: 

Según la disposición constructiva.



Según el modo de funcionamiento.

Clasificación de los reguladores según la disposición constructiva Desde el punto de vista de la disposición constructiva, los reguladores se pueden dividir en dos grandes grupos: 



Reguladores de manguito. o De masas giratorias o De resortes Reguladores planos.

Entre los reguladores de manguito , se encuentra el de Watt, que se explicará más adelante. En todos estos reguladores, las masas giratorias u otros dispositivos análogos oscilan generalmente alrededor de ejes perpendiculares al eje de rotación y provocan la traslación axial de un manguito o del cojinete de presión longitudinal, desde el cual es posible la transmisión al exterior. Estos reguladores son de eje vertical. A su vez, estos reguladores, puede ser de masas giratorias, si el efecto regulador está producido por masas giratorias oscilantes, o también pueden ser de resortes, si se han sustituido parcial o totalmente estas masas giratorias por la acción de muelles compensadores de la fuerza centrífuga. En los reguladores planos, las masas giratorias o los resortes, oscilan alrededor de un eje paralelo al eje de rotación y producen un giro directo, o la traslación de una leva o excéntrica, que actúa sobre la distribución en un plano perpendicular al eje. Generalmente estos reguladores se disponen en un eje horizontal.

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Reguladores de masas giratorias El más conocido es el regulador de Watt, el cual es el más antiguo que existe y fue inventado por James Watt en el siglo XVIII. Se puede decir que todos los reguladores de máquinas motrices actuales derivan de este regulador.

Según se muestra en la figura, el regulador de Watt consta de un eje vertical OE, acoplado al eje principal de la máquina, por medio de engranajes; por lo que la velocidad de este eje será proporcional a la velocidad de la máquina motriz. Sobre este eje se articulan dos brazos OB y OB’, terminados en dos masas metálicas M y M’ de forma esférica. Los brazos se enlazan por medio de dos varillas AD y A’D, con un manguito D que se desliza lo largo del eje OE. El manguito tiene una garganta en la que encaja el extremo de una palanca articulada CLD, con un punto fijo en L; en movimiento de esta palanca transmite al órgano K, que puede ser la válvula de paso de vapor de una turbina de vapor, la aguja de regulación de la turbina Pelton, etc. para ilustrar el ejemplo supondremos que se trata de la válvula de admisión en una turbina de vapor; de este modo, la válvula K cierra el paso del vapor al llevar el manguito D al límite superior de su carrera y abrir al máximo el paso de vapor cuando el manguito D está en su límite inferior. Como ya se ha dicho anteriormente, el eje vertical del regulador gira con una velocidad que es proporcional a la de la máquina motriz. Para la velocidad de régimen, las masas esféricas tendrán una posición de equilibrio dinámico determinada; si disminuye la carga conectada a la red, el generador, accionado por la máquina motriz, tendrá que proporcionar menos potencia; por lo tanto, disminuirá también el trabajo motor de la máquina motriz y esta tenderá a aumentar su velocidad. Como consecuencia de esto, el regulador girará a mayor velocidad, las masas esféricas tenderán a separarse y arrastrarán en su movimiento al manguito D hacia arriba. El movimiento del manguito se transmite al brazo articulado y a la válvula de admisión que disminuye la sección de paso de vapor y, por

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consiguiente la potencia de la máquina, hasta que ésta sea igual a la potencia absorbida por los receptores, en que el trabajo motor será igual al trabajo resistente y las masas esféricas habrán alcanzado su nueva posición de equilibrio dinámico.

En caso de un aumento de potencia absorbida, la velocidad de la máquina motriz disminuirá y también la velocidad del eje del regulador; por lo tanto, la fuerza centrífuga de las masas disminuye también, el peso propio de las esferas se hará mayor que dicha fuerza centrifuga y el manguito del regulador descenderá, arrastrando en su movimiento sistema articulado y a la válvula de admisión, aumentando así la sección del vapor y como consecuencia, la potencia de la máquina motriz hasta igualar, como anteriormente la potencia absorbida de la red eléctrica por los aparatos receptores.

Este regulador es de suspensión romboidal y de bielas cruzadas, pero su principal inconveniente es que resulta muy voluminoso debido al excesivo peso de sus masas giratorias, lo que además del espacio necesario, hace que su grado de insensibilidad sea muy grande, ya que de inercia el regulador lo es también, lo que puede provocar oscilaciones indeseables durante el funcionamiento del regulador. Para reducir este inconveniente, se ha recurrido a dispositivos especiales. Como es el caso del regulador de Watt de masa central , en el cual al manguito se le da una gran masa, lo que permite reducir el peso de las masas giratorias.

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El regulador de Proell, también es de masa central y las masas pendulares son de suspensión invertida respecto a las varillas que la soportan.

 Regulador

de Proell de masa central

El regulador Tolle también es de masa central y de suspensión invertida, en el cual la caja protectora del regulador forma parte del peso del manguito y las masas oscilantes no son esféricas sino cilíndricas, estando cuidadosamente mecanizadas, tiene la ventaja de proporcionar una curva C q aproximadamente astática y rozamientos muy reducidos.

 Regulador

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Tolle de masa central


Reguladores de resortes. Los reguladores de resortes tienen la ventaja de poseer una masa mucho menor que los reguladores de masas giratorias. Por lo que la carrera del manguito es mucho menor, permitiendo menores grados de irregularidad, y llegando al estado de funcionamiento estable con menos oscilaciones de velocidad. Además tienen las siguientes ventajas:  



Variando las dimensiones del resorte, se puede obtener el grado de irregularidad deseado. La curva Cq puede tener la forma más conveniente aunque se recomienda elegir el mecanismo de transmisión de forma que esta curva sea estática, en cuyo caso es posible cualquier variación en la carga del manguito. Una vez construido el regulador, se puede ajustar el grado de irregularidad sin más que variar la tensión mecánica de los resortes.

El regulador de resortes más conocido es el regulador Hartung , constituido por dos resortes transversales, montados en un vaciado de las masas pendulares y que se oponen directamente la fuerza centrífuga de tal forma que las articulaciones quedan descargadas de ella. Empleando cuatro muelles adicionales, es posible regular una variación del número de revoluciones comprendidas entre -5% y 10%. Tiene una curva Cq estática.

 Regulador Hartung

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Una mejora del regulador anterior, la realiza el regulador de Steinle and Hartung , que al igual que en el anterior caso, las masas van unidas al regulador por medio de palancas articuladas y de suspensión inversa, es decir, que las masas están situadas en los extremos superiores de las bielas. Las masas pendulares van guiadas por unos balancines, de modo que se mueven casi exactamente en la línea recta perpendicular al eje del regulador. La curva Cq es astática y el rozamiento propio mucho menor que en el tipo descrito anteriormente.

 Regulador

de Steinle and Hartung

Reguladores planos Van generalmente montados con eje horizontal, y las masas y resortes oscilan alrededor de un eje paralelo al eje de rotación, y cuya velocidad debe regularse, por lo que se denominan también reguladores axiales. En este tipo de reguladores hay que procurar que mediante una correcta suspensión de las masas pendulares que el centro de gravedad permanezca constantemente sobre el eje de rotación. Para la determinación de las características de funcionamiento, solamente entra en consideración la carga del muelle, no las de las masas oscilantes, y para ello, las fuerzas ejercidas por este se reducen al valor que tendrían si estuviesen aplicadas al centro de gravedad. Un ejemplo de este tipo de reguladores, es el regulador de Proell, en el que la masa pendular p, puede girar alrededor de una articulación b; el punto de aplicación o (provisto del rodillo r) del resorte f suspendido en el punto g, se traslada por medio de la brida l y de la pequeña palanca a, la cual puede girar alrededor de d, pudiendo realizar esta traslación bien en reposo o bien en marcha, por medio de una palanca especial que pasa por el interior del eje hueco. El número de revoluciones puede variarse

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entre ±10% pero cortando la brida l, puede conseguirse una variación de por ejemplo 1/3 o 1/10 de la velocidad del eje.

 Regulador

plano de Proell

Clasificación de los reguladores según la forma de funcionamiento. Según el modo de funcionamiento, los reguladores pueden dividirse también en dos grupos: 

Reguladores de acción directa.



Reguladores de acción indirecta.

Los reguladores de acción directa , actúan directamente sobre el órgano de distribución de la máquina motriz, a través de un órgano de transmisión. Por ejemplo, en una turbina de vapor, sobre la válvula de admisión del vapor; en una turbina Francis sobre la inclinación de las paletas del distribuidor, etc. Los reguladores de acción indirecta , no actúan directamente sobre el órgano de distribución de la máquina motriz, sino a través de un órgano intermedio, denominado reforzador, o servomotor, que refuerza la acción de regulador. Por lo tanto, estos reguladores actúan sobre el órgano de distribución del servomotor y el órgano de transmisión del servomotor es el que actúa sobre el órgano de distribución de la máquina motriz. Tanto los reguladores de acción directa como los de acción indirecta, pueden ser a su vez de masas giratorias, de resortes, planos etc. A continuación se explican con mayor detalle estos reguladores.

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Reguladores de acción directa Todos los reguladores estudiados hasta el momento, son de acción directa, es decir, se actúa directamente sobre el órgano de distribución de la máquina motriz, a través del mecanismo de transmisión del regulador, acoplado mecánicamente con las masas giratorias oscilantes y constituido generalmente por un conjunto de palancas y bielas. Por lo que en los reguladores de acción directa, las masas giratorias no solamente deben moverse para indicar un cambio de velocidad, sino que el incremento de velocidad ha de ser de tal magnitud que el peso de las masas giratorias debe quedar desequilibrado en exceso respecto a la fuerza del resorte, con la finalidad de que el exceso de fuerza produzcan trabajo de accionamiento sobre el órgano distribución de la máquina motriz. Para dar mayor estabilidad al regulador, se emplea un amortiguador, tal como se muestra en la figura, constituido por un pistón que se mueve dentro de un cilindro lleno de aceite o glicerina, oponiendo una resistencia al desplazamiento del pistón y debiendo pasar por un orificio regulable por medio de la llave S. La resistencia opuesta por el aceite crece muy rápidamente con la velocidad de desplazamiento del pistón, de modo que si se produce una variación muy rápidá de trabajo resistente, la resistencia opuesta por el amortiguador hace que regulador actúe más lentamente. Si esta variación de trabajo resistente es accidental y de muy poca variación se restablece el régimen normal de funcionamiento de la máquina motriz, sin que intervenga su órgano distribución. Este tipo de reguladores apenas son empleados, generalmente se emplean los reguladores de acción indirecta, que se explican a continuación.

↑Regulación de acción directa con amortiguador

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Reguladores de acción indirecta. La acción de las masas del regulador no se ejerce directamente sobre el órgano de distribución de la máquina motriz, sino sobre la distribución de un dispositivo reforzador o amplificador llamado servomotor, que amplifica la acción del regulador. La salida u órgano de transmisión de servomotor es el que se aplica al órgano de distribución de la máquina motriz. De este modo, el regulador propiamente dicho, actúa principalmente como indicador del cambio de velocidad por lo que, en estos casos se denomina muchas veces tacómetro. El trabajo que debe realizar se aplica al órgano de distribución del servomotor y es siempre mucho menor que si hubiera de aplicarse directamente al órgano de distribución de la máquina motriz. Así un órgano regulador de escasa fuerza puede ejercer con poca insensibilidad, grandes esfuerzos sobre el órgano final de transmisión. Generalmente el servomotor es un amplificador hidráulico, llamado así porque funcionamiento de servomotor se realiza por medio de un líquido presión, generalmente aceite. Existiendo también amplificadores electromecánicos a los que se emplean motores eléctricos como servomotores. El funcionamiento de un regulador de acción indirecta es el siguiente: una bomba rotativa envía aceite a presión a una válvula distribuidora cuyo funcionamiento es parecido al mecanismo de distribución por corredera de una máquina de vapor. Esta válvula es accionada por un regulador centrífugo o tacómetro y según la velocidad de éste, el movimiento de la válvula se realizará en uno u otro sentido, enviando el aceite a presión recibido de la bomba a una u otra cara del émbolo del servomotor el cual actúa sobre el órgano distribución de la máquina motriz. El órgano de transmisión de tacómetro está constituido por una palanca a-b-c con un extremo sobre el collar del eje de tacómetro y el otro en un punto fijo. El punto b, intermedio, se articula con el vástago de la válvula distribuidora.

↑ Regulador de acción indirecta con servomotor hidráulico Al incrementar la velocidad de tacómetro, la palanca a-b-c se inclinará y, como consecuencia se desplazará la válvula distribuidora permitiendo la entrada de aceite a presión sobre la parte izquierda del cilindro del servomotor, empujando el émbolo de éste hacia la derecha y accionando el órgano de

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distribución de la máquina motriz, cerrando el paso de fluido del motor. Como consecuencia de esto, la velocidad de la máquina motriz disminuirá, hasta equilibrar el trabajo motor y resistente y también la velocidad del tacómetro, volviendo a ocupar la palanca a-b-c su posición primitiva, que corresponde a la misma velocidad que tenía la máquina motriz antes de aparecer la disminución de la carga. Este sistema de regulación, realiza una regulación astática, pero es inestable, porque la válvula de baja sobrepasó su posición media, es decir, que el manguito del tacómetro baja más rápidamente de lo necesario, con lo que tiene lugar el cierre por paro del émbolo del servomotor, entrando el aceite a la parte derecha del cilindro y volviendo así a abrir el paso del fluido motor a través del órgano distribución de la máquina motriz repitiéndose el proceso y no alcanzando nunca el equilibrio. Este inconveniente, puede solucionarse haciendo que el punto c de la palanca a-b-c no sea fijo sino móvil y que su posición depende de la posición del émbolo de servomotor, por lo que en estas condiciones el punto c de giro tendrá una altura que dependerá en cada caso del grado de apertura del fluido motor de la máquina motriz y ésta ya no podrá funcionar a la misma velocidad cualquiera que sea la carga, obteniendo con todo esto una regulación estática.

↑ Regulador estático de acción indirecta con servomotor hidráulico Este sistema anterior, tiene un alto grado de estatismo, pero no se presta bien a las características de funcionamiento de los generadores de corriente alterna, en los que se exige una frecuencia constante o casi constante, y por lo tanto una velocidad también constante. Para esto, se dispondrán sistemas especiales de regulación, provistos de órganos estabilizadores de la velocidad que permitan obtener un elevado grado de estatismo al comenzar la regulación (estatismo transitorio) y que este grado de estatismo se anule al terminar la regulación, o sea que, al final la regulación sea astática. Un procedimiento de estabilización muy empleado es el que emplea un amortiguador inserto en la varilla del dispositivo de retroacción y constituido por un pistón que se mueve dentro un cilindro lleno de aceite o de otro líquido denso a presión, además de estar contrastado por un muelle helicoidal.

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↑ Regulador estático de acción indirecta con servomotor hidráulico y amortiguador El amortiguador no interviene en la fase inicial del proceso de regulación, por lo que el punto c de la varilla del regulador queda obligado a seguir el movimiento al que da origen el de la cuña, venciendo la acción antagonista del muelle helicoidal (estatismo transitorio). Más tarde, el aceite del amortiguador hidráulico se trasvasa a través de la llave S, que es una resistencia graduable y el émbolo el amortiguador se mueve hasta el momento en que el muelle antagonista recobra su posición de equilibrio, es decir, cuando el punto C alcanza nuevamente su posición inicial correspondiente a la velocidad de régimen (estatismo nulo).

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Regulación de velocidad de giro del turboalternador y del diesel-alternador Como ya se dijo anteriormente, la velocidad de giro del alternador, va en función de la velocidad de giro de la máquina motriz a la que va unida, por lo que a continuación se estudia la regulación de la velocidad de giro en: 



Turboalternadores 

Regulación de velocidad de las turbinas hidráulicas.



Regulación de velocidad de las turbinas de vapor.



Regulación de velocidad de las turbinas de gas.

Diesel-alternadores

Regulación de velocidad en turboalternadores Regulación de las turbinas hidráulicas. Para el estudio de la regulación de las turbinas hidráulicas, se tomará como base fundamental el regulador centrífugo de la marca ESCHER WYSS, en sus diferentes variantes para los diferentes tipos de turbinas hidráulicas. La pieza fundamental de todos estos reguladores, es el tacómetro o péndulo de la fuerza centrífuga. Los grandes péndulo se masas giratorias y regulación directa han sido sustituidos por pequeños péndulos giratorios, de gran velocidad de rotación y adecuados para la regulación por servomotor. Estos pequeños reguladores o tacómetros tienen un grado de sensibilidad muy reducido, lo que puede constituir un inconveniente ya que la resistencia que tacómetro opone a las fuerzas que tienden a accionarlo es muy reducida y el menor esfuerzo del rozamiento así como una pequeña variación la temperatura del aceite pueden provocar desagradables perturbaciones en el servicio. Debido a todo esto, la firma ESCHER WYSS ha desarrollado un tacómetro de construcción muy simple y robusta y de funcionamiento totalmente seguro: el tacómetro de una masa.

La 

imagen central representa el dibujo del conjunto, en la parte derecha una fotografía exterior de este tacómetro y en la parte izquierda una fotografía del eje regulador.

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Regulación de la velocidad en las turbinas Francis. La regulación de velocidad en estas turbinas es mediante el accionamiento de los alabes del distribuidor, mediante un servomotor gobernado por la posición de las masas oscilantes de tacómetro.

↑ Regulador de velocidad ESCHER WYSS para turbinas hidráulicas Este pequeño regulador está provisto de todos los elementos necesarios. Para una buena regulación. El pistón de regulación 2 es accionado por el aceite a presión suministrado por la bomba 7 y se cierra bajo la acción de un potente resorte 1. Sus movimientos se transmiten al distribuidor de la turbina por medio del eje 5. El aceite admitido rechazado por el cilindro de apertura 6, según sea el funcionamiento del regulador, se controla por la posición de la masa giratoria 11, cuyo eje está accionado por el eje principal de la turbina. Cuando aumenta la carga de la turbina, disminuye su velocidad y la masa 11 provoca la admisión del aceite bajo presión en el cilindro 6; el pistón de regulación 2 se desplaza comprimiendo el resorte y sé abren las paletas del distribuidor para dejar pasar el caudal correspondiente a la nueva carga. Si se descarga la turbina, la masa oscilante 11, influenciada por el aumento de velocidad, descubre la apertura de escape del aceite y el resorte 1 se distiende, cerrando las palas del distribuidor de la turbina.

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El volante manual 20 sirve para la puesta en servicio y el pequeño volante 14 se utiliza para ajustar la velocidad y la potencia del grupo. También se puede ajustar la sensibilidad y la estabilidad de regulador, acción de los tornillos 16 y 17a.

↑Aspecto exterior de un r egulador de velocidad ESCHER WYSS para turbinas hidráulicas Cuando un regulador de velocidad actúa bruscamente cerrando el distribuidor de una turbina, se produce una sobrepresión (golpes de ariete) en el agua existente en el conducto de descarga de la turbina; de tal forma que, si no se pusiera remedio, el agua que hay en las tuberías vendría descargarse bruscamente sobre el distribuidor. Este fenómeno es particularmente importante en las turbinas Francis para saltos mayores de 50 m y se soluciona mediante un regulador de presión.

↑Esquema general de un regulador de presión

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Regulación de velocidad en las turbinas Pelton. La regulación de la velocidad en las turbinas Pelton generalmente se realiza actuando sobre el punzón y, en muchas ocasiones, combinando esta regulación con otro sobre un defecto situado a la salida de la tobera entre ésta y las paletas del rodete.

↑Regulación combinada de velocidad de una turbina Pelton c on un regulador Escher Wyss El regulador manda el deflector 1, que acciona el punzón 2 por medio de un mecanismo de regulación. Un resorte 3 actúa sobre el regulador en el sentido de cierre y funciona como órgano de seguridad, permitiendo la desviación del deflector en caso de fallo en la alimentación del aceite a presión. El servomotor 4, está sometido a la acción del tacómetro 5. El servomotor 6 del punzón posee también su resorte de cierre de seguridad. El pistón 7 se mueve en sentido del de apertura, por medio del aceite presión de la bomba 8, distribuido por la válvula 9. La leva 10, de perfil convenientemente estudiado, establece la exacta correspondencia entre las posiciones del deflector y las del punzón. En caso de un aumento de carga, el deflector sale del chorro, al mismo tiempo que el punzón actúa para abrir la tobera 2. En caso de la disminución de carga, el deflector desvía trayectoria del chorro en menos de segundo. Para proteger el conducto forzado, la duración de cierre del punzón, frenados por medio de un diafragma montado sobre la válvula 3, está comprendida entre 20 y 100 segundos. De este modo, si

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las características del conducto forzado son favorables, la doble regulación descrita permite también un control muy exacto de la frecuencia.

Regulación de velocidad en las turbinas Kaplan En las turbinas Kaplan, se emplea casi siempre una regulación combinada de velocidad: el regulador actúa abriendo y cerrando las paletas del distribuidor y, simultáneamente, orientando los alabes del rodete, de forma que siempre se tenga la correspondencia más favorable entre los dos elementos citados, para un caudal dado.

↑Regulación combinada de la velocidad de una turbina Kaplan, con reguladores Escher Wyss La regulación ESCHER WYSS, que se muestra en la anterior figura, consta del tacómetro 1 que manda al servomotor del distribuidor de la turbina 3 por medio de la válvula distribuidora 2. El servomotor 5 de las palas del rodete 6, obedece a los impulsos de la válvula distribuidora 4, mandada por un juego de palancas, cuya posición depende también de servomotor 3. Con objeto de obtener el mejor rendimiento, la correspondencia entre las posiciones de los alabes del distribuidor y las de las palas del rodete está establecida exactamente por medio de la excéntrica 7. En caso de que aumente la carga, se abren simultáneamente las paletas del distribuidor y las palas del rodete; cuando baja la carga, el distribuido se cierra rápidamente mientras que rodete se cierra más lentamente. Debido a la gran cantidad de fuerzas que entran el jugo, los cilindros de apertura y de cierre de los servomotores funciona con aceite presión. En el caso de un fallo de la alimentación de aceite, no hay ningún órgano de cierre automático de seguridad, por lo que las turbinas de gran potencia disponen de una bomba de socorro 8. Mientras funciona el aceite presión por efectos de la bomba 9, la bomba 8 suministra aceite sin presión. Cuando falta alimentación por la bomba 9, la válvula distribuidora 10 es accionada automáticamente y la bomba de socorro 8 inyecta aceite a presión directamente en el cilindro de cierre del servomotor 5 del rodete.

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Como consecuencia de esto, el pistón 11 de servomotor del rodete, se desplaza hacia arriba y hace girar las palas 6 del rodete, en el sentido de cierre. La válvula 10 no depende únicamente del sistema de aceite a presión, sino que también está sometida a la influencia de la velocidad de la turbina; cuando ésta sobrepasa un cierto valor, el regulador de sobre velocidad 12 cierra un circuito eléctrico en el que está intercalado un electro imán 13, que acciona la válvula 10 en el sentido de cierre.

Reguladores eléctricos para turbinas hidráulicas En los reguladores centrífugos accionados por motor eléctrico, las variaciones del tacómetro son proporcionales a la frecuencia de la red; cuando aumenta la velocidad del tacómetro es porque crece dicha frecuencia y si la velocidad disminuye, es porque disminuye también la frecuencia. Es decir que el tacómetro actúa, en realidad, como un frecuencímetro, ya que mide las variaciones en la frecuencia de la red. En la imagen están representados esquemáticamente los elementos más importantes del regulador eléctrico BROWN BOVERI, en el cual se ha sustituido el tacómetro por un frecuencímetro de precisión, permaneciendo el resto del dispositivo igual que un regulador mecánico. Tiene gran sensibilidad y permite el funcionamiento en paralelo de varias máquinas con estatismo reducido.

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Regulación de velocidad de las turbinas de vapor. Las turbinas de vapor se regulan admitiendo más o menos vapor en sus rodetes, de acuerdo con las necesidades de la carga. Esta emisión de vapor puede realizarse de dos formas diferentes: 

Por estrangulación o laminado.



Por control de tobera.

El control del vapor por estrangulamiento es el más empleado, sobre todo en turbinas de pequeña y mediana potencia, debido a que su costo inicial es menor ya que su mecanismo es menos complejo. El caudal de vapor que entra en la turbina se regula por medio de una válvula equilibrada según se muestra en la siguiente figura:

↑Esquema de un regulador mecánico para turbinas de vapor, con control de vapor por estrangulamiento. Esta válvula está controlada directa o indirectamente por los contrapesos de un regulador de fuerza centrífuga. A medida que estos contrapesos se desplazan radialmente al crecer la velocidad de la turbina, un mecanismo acciona la válvula de admisión para que reduzca el caudal de vapor que entra en la turbina. La tensión del muelle de la válvula, antagonista de la fuerza desarrollada por los contrapesos, puede ajustarse manualmente mediante un tornillo, para graduar los límites de velocidad. El control del vapor por medio de toberas, se realiza tal como se indica en la siguiente figura:

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↑Esquema de un regulador mecánico para turbinas de vapor, con control del vapor por medio de toberas. Una serie de válvulas de seta descubre tantos pasos de vapor como sean necesarios para satisfacer la demanda de carga; cada uno de estos pasos abastece una batería de toberas. La gran ventaja del regulador del tipo de tobera es que permite utilizar el vapor a una presión prácticamente igual a la presión de la caldera, ya que la estrangulación del vapor solamente se produce en la válvula que está parcialmente abierta. Por el contrario en el regulador por estrangulamiento, todo el vapor pierde presión antes de alcanzar la turbina, cuando ésta trabaja con carga parcial. Sistemas de regulación en turbinas de vapor Típicamente se emplean dos tipos de sistemas de regulación: 

Regulador hidráulico de ESCHER WYSS.



Regulador eléctrico de BROWN BOVERI.

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Regulación de velocidad de las turbinas de gas. Para una instalación como la siguiente

La regulación de velocidad, se hará añadiendo los siguientes componentes:

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El receptor de velocidad 6 envía la señal (valor de medida) al regulador de velocidad 11, que compara este valor con el valor prescrito (valor de consigna) ajustando en el dispositivo 12. El resultado de esta comparación continua, se transmite a la válvula 9, que lleva el valor de medida 6 hasta el valor prescrito, regulando la cantidad de gas que entra en la cámara de combustión. Por ejemplo, si la velocidad es demasiado baja, el regulador de velocidad produce un incremento de la presión de regulación, que cierra la válvula 9 de regulaci ón del gas, entrando de esta forma más combustible en la cámara de combustión. A continuación comienza a subir la temperatura de los gases de combustión y la turbina se acelera hasta que la señal transmitida por el receptor de velocidad corresponda exactamente al valor prescrito. Este estado de equilibrio puede perturbase por una variación de la potencia de consumo, en cuyo caso entra nuevamente en acción el regulador de velocidad, que hace variar el caudal de combustible hasta que se restablezca el equilibrio de potencias. Por lo tanto resulta evidente que, a pesar de permanecer constante la velocidad, la temperatura de la turbina puede variar según la potencia de consumo exigida.

Regulación de velocidad en diesel-alternadores Regulación de velocidad de motores diesel. Interesa generalmente tener una regulación estática, es decir una velocidad diferente para cada carga aunque dentro de límites muy estrechos, que dependen del grado de estatismo de regulador. Generalmente se emplean reguladores centrífugos como el siguiente:

El regulador tiene que ajustar automáticamente el caudal de la bomba de inyección de combustible a la carga del motor. El regulador actúa directamente, o por medio del servomotor, y continuamente sobre el mando de la válvula que varía el caudal de combustible.

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Tipos de bombas de inyección de combustible. Todas las bombas de inyección, están destinadas a dosificar la cantidad de combustible, ajustándola a la carga, de acuerdo con las órdenes del regulador centrífugo. Por el sistema como éste regulador actúa sobre la bomba podemos distinguir tres tipos: 



Bombas con regulación por retroceso libre: La carrera del émbolo es invariable.

Bombas con regulación por leva en esviaje: la variación de la carrera del émbolo se realiza por medio de una leva inclinada.

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

Bombas con regulación por retroceso estrangulado: la regulación de combustible se efectúa mediante el estrangulamiento de un conducto mediante una pequeña valvula de aguja.

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Reguladores de tensión Misión del regulador de tensión Tomemos un alternador que alimenta una red aislada, la tensión debe permanecer constante. Si, en un momento dado, la potencia activa o reactiva, o las dos varían, es necesario actuar sobre la excitación del alternador para mantener la tensión constante. Si el alternador se conecta en paralelo con otros alternadores sobre una carga elevada, para evitar su potencia reactiva actuaremos sobre la corriente de excitación. El primer problema se presenta en la regulación de la corriente continua de excitación" Existe un segundo problema superpuesto al primero, que consiste en la rapidez de acción de los reguladores de corriente continua de excitación. Este segundo problema se ha de tener en cuenta en el diseño del esquema de excitación y en la elección del regulador de tensión. En efecto, en régimen perturbador, es decir después de bruscas variaciones de potencia activa, o en caso de cortocircuito en la red, se pide a los reguladores de tensión intervenir muy rápidamente, ya. sea para limitar la tensión en caso de brusca descarga de potencia activa, ya sea para reforzar la excitación y asegurar así la estabilidad del alternador sobre la red en caso de aumento brusco de carga.

Funcionamiento del regulador de tensión Para una perturbación del régimen de un generador síncrono, como por ejemplo una puesta a plena carga, es necesario que el regulador actúe lo más rápidamente posible. La rapidez de un regulador, depende de varios factores: 

la inercia de sus órganos



la distancia a recorrer



el par del órgano motor.

↑Curvas de funcionamiento de un generador trifásico síncrono en régimen transitorio, para diferentes formas de regulación automática de tensión.

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Suponiendo que nuestro regulador actúa muy rápidamente y al máximo de las posibilidades de la excitación, la tensión aumentará de valor muy rápidamente y al máximo de las posibilidades de la excitatriz; por lo que la tensión aumentará de valor muy rápidamente. Pero si la parte de la curva CD corta la recta OX de la figura, en este 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. Por lo que hay que dar al regulador un amortiguamiento apropiado para retardar la regulación. Examinan delanteros figura, se observa que: 







La curva I tiene un amortiguamiento insuficiente como hemos visto, por lo que se obtienen oscilaciones no amortiguadas y el regulador no llega nunca la posición de equilibrio. Si aumentamos el amortiguamiento, las oscilaciones del regulador se hacen rápidamente amortiguadas (curva II), y el regulador llega la posición de equilibrio después de dos o tres oscilaciones. Con un amortiguamiento perfecto, el funcionamiento del regulador se hace aperiódico (curva III), es decir, se llega la posición de equilibrio sin ninguna oscilación. Con un amortiguamiento excesivo, el tiempo de perturbación se hace muy largo y aunque el funcionamiento del regulador es también aperiódico (curva IV), tarda un tiempo excesivo en volver a la posición de equilibrio o, en su caso, no llega nunca alcanzar esta posición.

Por lo que 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 de la figura). Si la tensión remonta lentamente, puede suceder que la duración total del restablecimiento de la tensión se alargue necesariamente (curva III de la figura).

Rapidez de regulación de la situación en caso de régimen perturbado Consideremos un alternador que actúa sobre una red aislada. Suponemos que en un momento dado la carga de la red crece bruscamente, la corriente en los arrollamientos del estator aumentará rápidamente así como la reacción inducida. El resultado será una bajada instantánea de la tensión en los bornes del alternador. El regulador de tensión debe entonces intervenir para aumentar la corriente de excitación del alternador. Su acción debe ser rápida para que la tensión del alternador alcance su valor normal lo más pronto posible.

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En la figura la porción de curva AB corresponde a la tensión normal del alternador antes del aumento de carga. la porción BC corresponde a la caída de tensión durante el aumento de la reacción inducida. El trozo CD muestra la acción del regulador de tensión para el restablecimiento de la tensiór normal. El alternador está acoplado a una red de gran potencia, supongamos que en un momento dado se produce sobre la red una perturbación violenta (cortocircuito, o aumento muy importante de la carga). El campo del estator disminuirá el campo resultante que podrá bajar a un valor tal que la potencia sincronizada no sea suficiente para mantener el sincronismo del alternador; éste se dispara. Es preciso en este caso, en particular, que la acción del regulador de tensión sea suficientemente rápida para aumentar la excitación del alternador a fin de que este límite no sea alcanzado. Para mejorar la estabilidad de la red es necesario: 

Conservar la tensión,

Conservar el sincronismo de los alternadores. Hay. pues, que provocar una sobreexcitación frente al alternador en el momento de la perturbación. Para que la sobreexcitación sea eficaz deberá llevarse a cabo muy rápidamente. El incremento de corriente en el rotor no es instantánea; el tiempo necesario para conseguirlo depende de las características del circuito y también de la tensión que se le aplique. Es preciso, pues, para llegar lo más rápido posible a la corriente requerida, que el sistema de excitación sea capaz de aplicar en un tiempo muy corto una tensión importante en bornes del circuito de excitación. 

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La figura anterior muestra dos curvas: 

La 1 da el tiempo t, necesario para obtener una corriente I en el rotor con una tensión U entre bornes.

La 2 da el tiempo t2 para obtener la misma corriente I aplicando ahora al rotor el doble de tensión que en el caso anterior. Nótese que t2 es bastante inferior a t. La sobreexcitación rápida se obtiene empleando excitatrices que son capaces de suministrar una tensión máxima suficientemente elevada y diseñando el sistema de excitación de manera que el tiempo para obtener la corriente sea mínimo. 

Características de los reguladores de tensión Un buen regulador de tensión ha de tener las siguientes características: 



 



Rapidez de respuesta , es decir, ha de intervenir rápidamente después de la variación de carga, para evitar que la tensión caiga rápidamente. Para ello, ha de tener poca inercia, elevado par motor, y corto recorrido. Exactitud. Para llevar exactamente la tensión al valor de régimen, después de una perturbación. Sensibilidad. Para reaccionar a las perturbaciones débiles. 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. Sobrerregulación: para aprovechar al máximo las posibilidades del generador.

Reguladores automáticos de excitación rápidos. Los reguladores de sectores rodantes Los reguladores de sectores rodantes , como es el caso de la construcción BROWN-BOVERI ha sido adoptado universalmente por las grandes ventajas que representa y se puede denominar también como

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regulador de acción rápida. Dicho regulador se representa en la figura siguiente y está constituido esencialmente de tres partes: el sistema voltimétrico, el reostato de excitación y el 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 90°) que recorren ambos circuitos producen un campo giratorio bifásico que tiende a arrastrar, con giro hacia la derecha un tambor de aluminio, el cual va provisto de un resorte en espiral, que actúa de amortiguador y evita el embalamiento. El sistema voltimétrico mueve el reostato de excitación formado por resistencias unidas a series de contactos dispuestos según arcos de círculo. Las manivelas de maniobra de los reguladores manuales están sustituidas aquí por unos sectores de aluminio de radio menor que el radio del arco de los contactos fijos; estos sectores, al rodar sobre los contactos fijos, permite trasladar el punto de contacto de un extremo a otro de los arcos de círculo con muy pequeño esfuerzo, lo que quiere decir, con muy pequeña variación de la tensión que hemos de regular. Cuando dicha tensión crece o más bien tiende a crecer, el reostato aumenta la resistencia intercalada en el circuito de excitación de la excitatriz y la tensión regulada disminuye, volviendo al valor de regulación. El eje del tambor de aluminio lleva un índice que indica sobre una escala de la posición del regulador a partir del trazo 0 que corresponde a la supresión total de resistencia.

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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. Suponiendo que el regulador esté en equilibrio en la posición 1 de la escala y con el resorte 13 sin tensión mecánica, sí aumenta la tensión del alternador por haber disminuido su carga, el tambor de aluminio del sistema voltimétrico empezará a girar hacia la derecha, a lo que se opondrá el resorte 13, que irá tensándose gradualmente, ya que el sector dentado 12, no puede seguir instantáneamente al tambor en su movimiento a causa del frenado que desarrolla el disco de aluminio 9. Con estos reguladores se pueden 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. Para que el regulador tenga un comportamiento estático, se comprimen los resortes de modo que, para hacer girar el tambor a la derecha, o sea, para aumentar la resistencia de excitación, se necesita que la tensión crezca gradual y ligeramente con lo que al disminuir la carga del alternador su tensión sube algo, y al revés cuando aquélla aumenta. 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. Muchas veces es necesario que la tensión en el alternador no se mantenga constante, pero sí 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 siguiente 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 del regulador, una presión adicional que está producida, en una resistencia por la corriente que circula por la línea, de tal forma que las dos corrientes se sumen vectorial mente. El transformador de intensidad se sitúa en la fase S, mientras que el regulador de tensión se conecta entre las fases R y S.

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Para las necesidades del servicio que pueden presentarse en la práctica, basta con la disposición explicada. Sin embargo, conviene advertir que para tener una compensación rigurosamente exacta, es decir, una tensión absolutamente 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, sino sobre una impedancia que tenga las mismas características que las de la línea.

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Regulador Tirrill Es otro tipo de regulador rápido, y se basa en lo siguiente: Suponiendo una excitatriz como la mostrada en la siguiente figura, en cuyo circuito de excitación existe una resistencia especial R, que puede ponerse en cortocircuito por medio de un contacto S. La constante de tiempo T(tiempo que tardaría la fuerza electromotriz en alcanzar su valor final) 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.

 Fundamento del regulador Tirrill

El fundamento de la regulación rápida en dicho sistema estriba en la continua conexión y desconexión de la resistencia R. A causa de la inductancia del arrollamiento de excitación del alternador, la corriente que en el círculo resulta prácticamente constante, si se consigue que el ritmo de las fluctuaciones sea suficientemente rápido. En el regulador efectivo, la apertura y cierre continuo de 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 efectua regulación alguna, lo que constituye una evidente desventaja si lo comparamos con el regulador rápido BROWN BOVERI, el cual trabaja solamente cuando la tensión se aparta de su valor de consigna, permaneciendo en reposo el resto del tiempo

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A continuación, se explica la constitución y la forma de funcionamiento, de un regulador Tirril, fabricado por la firma AEG, y el cual se muestra en la figura siguiente:

La resistencia conectada al arrollamiento inductor de la excitatriz, se pone en cortocircuito por medio de los contactos c1 y c2 del relé intermedio e, el cual tiene dos arrollamientos iguales m y n que actúan en sentido contrario, de los cuales m está directamente unido al contacto C1 y n al contacto C2. Al aumentar la tensión de excitación, el contacto C1 es levantado por la acción del relé vibrador K. El resorte F1 actúa en sentido contrario, y al bajar la tensión de excitación apoya el contacto c1 sobre el contacto C2. La posición del contacto C2 varía por la acción del relé de tensión K2. El arrollamiento S1 del relé vibrador está conectado a la tensión de excitación y el arrollamiento S2 del relé de tensión, a la tensión del generador, que debe permanecer constante.

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Admitiendo que el contacto C2 esté retenido en una posición determinada y que el contacto C1 se apoye sobre él. A través de m y n circulan dos corrientes de la misma intensidad, de forma que el relé intermedio no actúa y su inducido queda libre. Entonces, la resistencia de regulación se pone en cortocircuito por medio de los contactos c1 y c2 y la tensión de excitación aumenta hasta que el relé vibrador venza. La tensión del resorte F1 correspondiente a la posición de C2 reparandose los contactos C1 y C2, con lo cual se interrumpe la corriente en el arrollamiento n. Por la acción inductora del arrollamiento m, se separan los contactos C1 y c2 y la tensión de excitación disminuye. A esta tensión del contacto C1 se apoya nuevamente sobre C2 y la maniobra comienza de nuevo. Cuando el generador ha de funcionar descargado, de forma que para mantener la tensión de servicios sea solamente necesaria una tensión de excitación media, debe reducirse la tensión del resorte F1, de modo que el contacto C1 se separe a una tensión ligeramente superior a la de excitación y que a una tensión ligeramente inferior se apoye sobre él, lo cual se realiza a levantarse el núcleo del relé K2 en virtud del aumento de tensión ocasionada por una descarga, dando ello lugar al descenso del contacto C2. Como resulta que las variaciones de la corriente de excitación no se realizan al mismo tiempo que las de tensión, en el primer momento se desplaza contacto más de lo debido. Una vez estabilizada la posición para el nuevo estado de carga, no debe originarse ningún aumento posterior de tensión, debiendo evitarnos el regulador. El contacto C2 no debe retroceder a su posición primitiva más alta, sino que debe situarse en una posición inferior, porque solamente se necesita una menor tensión de excitación. El contacto C2 debe poder tomar posiciones diversas para una misma tensión de régimen, lo cual se consigue haciendo que la bobina de tensión S2, a la tensión de régimen, levante el peso del núcleo del relé K2 en todas las posiciones. Para obtener un desgaste uniforme de los contactos superior inferior se dispone un conmutador para cambiar el sentido de la corriente en dichos contactos. Para amortiguar las chispas de ruptura los contactos C1 y C2, se conectan a un condensador. El relé de tensión está provisto de un amortiguador oleohidráulico, para evitar el movimiento pendular. Frecuentemente, el relé de tensión va provisto de un segundo arrollamiento S3 conectado a la línea a través de un transformador de intensidad, para lograr una elevación de la tensión con la carga. Los dos arrollamientos de dicho relé están provistos de resistencias de ajuste para variar la acción de la tensión y de la corriente de carga. Los contactos oscilan de 2 a 10 veces por segundo. El grado de insensibilidad del regulador es de ± 1%.

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Regulacion de Tension y Velocidad en Alternadores

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