Repartición PQ entre generadores de igual tamaño.

 FUNCIONAMIENTO DE GENERADORES EN PARALELO DE IGUAL TAMAÑO.

Cuando un generador funciona solo, la potencia real P, y reactiva Q entregadas por el generador eran fijas, restringida a ser iguales a la potencia pedida por la carga; la frecuencia y tensión en bornes eran regulados por el gobernador de la máquina y la corriente de campo. Cuando el generador trabaja en paralelo con un barraje infinito la frecuencia y el voltaje terminal quedan restringidos por el sistema de potencia, la potencia activa P y reactiva Q eran regulados por medio del gobernador y la corriente de campo.

Si un generador es conectado en paralelo con otro de igual tamaño, el sistema resultante se puede observar en la figura 1, en el cual la restricción básica señala, que la suma de la potencia real y reactiva entregada por los generadores debe ser igual a la potencia activa y reactiva de la carga. La frecuencia del sistema no queda restringida a mantenerse constante, como tampoco queda limitada a ser constante la potencia de un determinado generador, pero la potencia activa y reactiva que consume la carga se mantiene constante.

Figura 1. Generadores de igual potencia conectados en paralelo.

La figura 2 muestra el diagrama potencia-frecuencia de este sistema, inmediatamente después de que el generador G₂ ha sido conectado con la línea. Acá la potencia real del sistema P_tot se expresa como:

La potencia reactiva del sistema se puede expresar como:

 Figura 2. Diagrama de casas de un generador conectado a otro de igual tamaño.

Ahora vamos a ver qué sucede si se le cambia la posición al gobernador del generador G₂, en este caso la curva potencia frecuencia del generador G₂ es desplazada hacia arriba, como se muestra en la figura 3, recuerde que la potencia total del sistema suministrada a la carga no debe cambiar. A la frecuencia original f₁, las potencias suministradas ahora por G₁ y G₂ serán mayores que la potencia consumida por la carga.

Ahora el sistema no puede funcionar a la misma frecuencia anterior. De hecho, solo existe una frecuencia a la cual la suma de las dos potencias de los generadores es igual a P_car. Esa frecuencia será llamada f₂ y es mayor que la frecuencia original del sistema. A dicha frecuencia, G₂ entrega mayor potencia que antes, en tanto G₁ suministra menos potencia que antes.

Figura 3. Generador 2 tomando carga.

Por consiguiente, cuando funcionan dos generadores en paralelo, el aumento en la posición del gobernador de uno de ellos aumenta la frecuencia del sistema.

El aumento en la posición de un gobernador aumenta la potencia de ese generador y la frecuencia del sistema. La disminución en la posición del otro gobernador hace que la potencia de ese generador disminuya la potencia de la máquina y la frecuencia del sistema disminuya. Así que, para ajustar la repartición de carga sin modificar la frecuencia del sistema, aumente la posición del gobernador de un generador y simultáneamente, disminuya la posición del gobernador del otro generador. Igualmente, para ajustar la frecuencia del sistema sin modificar el reparto de carga simultáneamente aumente o disminuya la posición de los gobernadores de ambos gobernadores.

Figura 4. Sistema estable para la repartición de potencia activa.

La figura 5 muestra el diagrama potencia reactiva-tensión de dos generadores de igual tamaño, inmediatamente después de que el generador G₂ ha sido conectado con la línea.

Figura 5. Dos generadores de igual tamaño acoplados.

Hay que notar que cuando el generador G₂ se acaba de conectar la potencia activa Q_G2 es muy pequeña o se considera como despreciable. Ahora vamos a deducir que sucede cuando se le aumenta la corriente de campo del generador G₂, el comportamiento resultante es análogo a la situación de la potencia activa y está representado en la figura 6. Cuando funcionan dos generadores en paralelo y se aumenta la corriente de campo del generador G₂.

• Se eleva el voltaje terminal del sistema.
• Aumenta la potencia real Q suministrada por ese generador, en tanto se disminuye la potencia reactiva que entrega el otro generador.

Figura 6. Generador 2 tomando carga reactiva.

El ajuste de la potencia reactiva y del voltaje terminal funciona de forma similar: para modificar la repartición de la potencia reactiva sin cambiar el voltaje terminal, simultáneamente aumenta la corriente de campo de un generador y disminuya la del otro. Para modificar el voltaje terminal sin afectar la repartición de la carga reactiva, aumente y disminuya al mismo tiempo ambas corrientes de campo.

Figura 6. Sistema estable para la repartición de potencia reactiva.

Resumiendo, cuando se tiene dos generadores funcionan en paralelo:

El sistema queda restringido a que la potencia total que aportan los dos generadores sea igual a la magnitud consumida por la carga. Ni la frecuencia del sistema f_sis ni el voltaje terminal V_a se ven limitados a permanecer constantes.

Para ajustar el reparto de la potencia real entre los generadores sin que varié la frecuencia del sistema  f_sis, simultáneamente, debe aumentarse la posición del gobernador mientras disminuye la del otro. La máquina cuya posición del gobernador fue aumentada tomará más carga.

Para ajustar f_sis sin variar la repartición de la potencia activa, simultáneamente deben aumentarse y disminuirse las posiciones de ambos gobernadores.

Para ajustar el reparto de la potencia reactiva entre los generadores sin que se modifique V_a, simultáneamente, debe aumentarse la corriente de campo de un generador y disminuya la del otro. La máquina cuyo campo fue incrementado toma más carga reactiva. Para ajustar V_a sin modificar el reparto de la potencia reactiva, se deben aumentarse y disminuirse simultáneamente las corrientes de campo de ambos generadores.