La frecuencia en la red eléctrica se mantiene equilibrada mediante el control primario y secundario, entre otros (ver, por ejemplo, aquí ). Leí que las frecuencias por debajo de 47,5 Hertz son peligrosas y pueden provocar la destrucción de los generadores debido a las oscilaciones de resonancia.
Entonces, con respecto a esto, me gustaría saber:
La red eléctrica tiene varios generadores (por ejemplo, centrales eléctricas, o quizás un panel solar en su techo)
Si todos estos alimentan a la misma red, deben estar en fase o en lugar de dar energía la estarían tomando.
Congelemos la CA utilizada en la red a tiempo y hagamos un pequeño modelo de CC:
Imagina dos pilas AA del mismo voltaje en paralelo, + a + y - a -, ahí no hay problema.
Ahora hazlos 180 grados fuera de fase conectándolos + a -, tendrás una pequeña explosión.
El límite de +/-0,5 grados es cuánto puede soportar la red estar desfasada debido a la resistencia y la inductancia de los cables de conexión que limitan la energía reflejada por un nodo desfasado.
La mayoría de los motores eléctricos de CA (motores de inducción) funcionan a una velocidad que es función de la frecuencia de alimentación y la carga del motor. Así como varía la frecuencia de la red, la velocidad de cada motor de inducción conectado al sistema varía con ella.
En el nivel más básico, las personas no necesariamente quieren que sus motores cambien de velocidad todo el tiempo, independientemente de su carga, y muchos tipos de carga tienen una relación entre velocidad y potencia que no es lineal. Los ventiladores son un buen ejemplo de esto, donde el torque es proporcional a la velocidad, por lo que la potencia es proporcional al cuadrado de la velocidad. Esto significa que pequeños cambios en la frecuencia conducen a cambios más grandes en la potencia. Es útil para el operador de la red que si la frecuencia cae, la carga también cae (la caída de la frecuencia es una señal de que los generadores no están a la altura de la carga), pero claramente puede tener demasiado de algo bueno, y es fácil vea cómo puede terminar con todo oscilando, ya que una frecuencia más baja provocó la caída de las cargas, lo que provocó que la frecuencia aumentara y el aumento de la carga, lo que provocó la caída de la frecuencia, etc.,
Claramente, es más fácil configurar las cosas para que sean estables si solo intenta hacerlo en un pequeño rango de velocidades, de ahí las restricciones.
Además, la frecuencia es la única señal de la condición de una red que está disponible de inmediato para cada generador y cada consumidor, por lo que los consumidores pueden desconectarse automáticamente si la frecuencia cae demasiado, en un intento de ayudar a la red a recuperarse de una pérdida de generación. . Los generadores se disparan si la frecuencia cae demasiado, porque quién quiere ser la última persona que intenta suministrar un sistema de energía defectuoso...
Con respecto al funcionamiento de baja frecuencia de los generadores, en mi experiencia, hay varios modos de resonancia que las palas de la turbina "golpean" a medida que alcanzan la velocidad sincrónica y las empresas generadoras de electricidad, cuando arrancan una turbina, intentan acelerar a través de esas resonancias como lo más rápido posible, por lo que 47,5 Hz es probablemente un valor "cajón de sastre" que se utiliza para proteger todos los generadores.
Muchos dispositivos utilizan la frecuencia de CA para sincronización de velocidad, temporización y relojes. Ver esto de wiki : -
Estabilidad a largo plazo y sincronización de reloj.
La regulación de la frecuencia del sistema de energía para la precisión del cronometraje no fue un lugar común hasta después de 1926 y la invención del reloj eléctrico accionado por un motor síncrono. Hoy en día, los operadores de red regulan la frecuencia media diaria para que los relojes se mantengan a unos pocos segundos de la hora correcta. En la práctica, la frecuencia nominal se aumenta o disminuye en un porcentaje específico para mantener la sincronización. En el transcurso de un día, la frecuencia promedio se mantiene en el valor nominal dentro de unos pocos cientos de partes por millón. En la red síncrona de Europa continental, la desviación entre el tiempo de fase de la red y el UTC (basado en el Tiempo Atómico Internacional) se calcula a las 08:00 todos los días en un centro de control en Suiza. Luego, la frecuencia objetivo se ajusta hasta ±0,01 Hz (±0,02 %) desde 50 Hz, según sea necesario, para garantizar una frecuencia media a largo plazo de exactamente 50 Hz × 60 s × 60 min × 24 horas = 4 320 000 ciclos por día. En América del Norte, siempre que el error supere los 10 segundos para el este, los 3 segundos para Texas o los 2 segundos para el oeste, se aplica una corrección de ±0,02 Hz (0,033%). Las correcciones de errores de tiempo comienzan y terminan a la hora oa la media hora.
Los medidores de frecuencia en tiempo real para la generación de energía en el Reino Unido están disponibles en línea: uno oficial de National Grid y uno no oficial mantenido por Dynamic Demand. Los datos de frecuencia en tiempo real de la red síncrona de Europa continental están disponibles en mains frequency.com. La Red de Monitoreo de Frecuencia (FNET) de la Universidad de Tennessee mide la frecuencia de las interconexiones dentro de la red eléctrica de América del Norte, así como en varias otras partes del mundo. Estas medidas se muestran en el sitio web de FNET.
Es posible que los sistemas de energía más pequeños no mantengan la frecuencia con el mismo grado de precisión. En 2011, The North American Electric Reliability Corporation (NERC) discutió un experimento propuesto que relajaría los requisitos de regulación de frecuencia para las redes eléctricas, lo que reduciría la precisión a largo plazo de los relojes y otros dispositivos que utilizan la frecuencia de la red de 60 Hz como base de tiempo.
La pregunta que haces es muy importante y fundamental.
Equilibrar la potencia real y reactiva suministrada a una carga es muy importante en la distribución de energía eléctrica. La industria de suministro eléctrico habrá pronosticado cifras de demanda en diferentes momentos del día. Para cumplir con estas demandas sin causar fluctuaciones, pueden o no aumentar las frecuencias de los motores primarios (como los generadores). Este no es de ninguna manera el único medio de equilibrar la demanda con la oferta. Realizarán la corrección del factor de potencia.
Se utilizarán transformadores de medida, pararrayos, reactores de derivación, bancos de condensadores, seccionadores, disyuntores. Pero hagan lo que hagan, deben asegurarse de que la frecuencia nominal (50 o 60 Hz) en el Reino Unido y el voltaje nominal sean correctos en todas las plantas de una red. Como la red contiene secciones inductivas y capacitivas, cambiar la frecuencia general de la red cambia el equilibrio de potencia real a reactiva, lo que cambia la potencia disponible para la red de usuarios conectados al sistema.
Cambiar la frecuencia significa que también está cambiando su capacidad para realizar acciones correctivas, como la inyección de energía activa. Creo que esta es en parte la razón por la que tienen todos estos sistemas de control activo (particularmente los transformadores de instrumentos) para gestionar esto.
Otro buen punto es que en las simplificaciones introductorias (por unidad) de señales trifásicas, asumimos que la frecuencia es constante y manejamos los cálculos de potencia real/reactiva considerando voltajes dentro y fuera de fase debido a motivaciones inductivas/capacitivas.
(CIVIL) [en una carga capacitiva, la corriente conduce a la tensión, mientras que la tensión conduce a la corriente en una carga inductiva].
Si la frecuencia normal es de 50 Hz y la turbina funciona a la velocidad correspondiente a una frecuencia inferior a 47,5 Hz o superior a 52,5 Hz. Las palas de la turbina se dañan, por lo que se debe limitar una frecuencia límite estricta.
usuario1844