Que és un Sistema de Excitación?
La función del Sistema de Excitación es suministrar tensión continua al devanado del rotor (campo) de la máquina sincrónica (generador, motor o condensador), proporcionando la corriente de excitación de la máquina. Sin corriente de excitación, la máquina funciona sin campo y, en consecuencia, no se genera (induce) tensión en los devanados del estator (solo aparece una tensión reducida en los terminales del generador, inducida por el magnetismo remanente de la máquina).
Además, el Sistema de Excitación también es esencial para controlar la tensión generada por la máquina, ya que al variar la tensión de campo también varía la tensión en los terminales.
Los componentes principales de un Sistema de Excitación moderno son: regulador de tensión, convertidor de potencia (rectificador), transformador de excitación, contactor de campo, field flashing y protección contra sobretensiones de campo (crowbar).
Sistema de Excitación – RTX
El RTX POWER es un Sistema de Excitación para generadores, motores y condensadores sincrónicos.
Una solución modular de plataforma única, se aplica a máquinas sincrónicas con corrientes nominales de 10 A a 7000 A.
Principales funciones de control y protección incorporadas al RTX POWER: Regulador de Voltaje Digital (AVR), Regulador de Corriente de Campo (FCR), Control de Potencia Reactiva (VAR), Control de Factor de Potencia (PF), Limitadores Dinámicos (OEL, UEL, SCL, MEL, VHL), Estabilizador del Sistema de Potencia (PSS) y Sincronizador.
CONFIABILIDAD Y ROBUSTEZ A TRAVÉS DEL DISEÑO
El diseño del panel de REIVAX contempla una separación entre el controlador principal del RTX POWER y la sección de potencia, generadora de calor, evitando que los componentes electrónicos estén expuestos innecesariamente a altas temperaturas. El circuito electrónico está protegido térmicamente en un gabinete o sección dedicada dentro del cubículo. La filosofía de diseño de REIVAX consiste en sobredimensionar cada sistema entre un 20 % y un 30 % con respecto a los requisitos nominales de operación, con el fin de aumentar la vida útil esperada del sistema de excitación.
OPCIONES FLEXIBLES DE REDUNDANCIA
Dependiendo de las restricciones presupuestarias y de las limitaciones de espacio físico, REIVAX ofrece a sus clientes la solución con la mejor relación costo-beneficio. Se ofrecen diferentes opciones de redundancia para los canales de control, interfaces de I/O, puentes de tiristores, fuentes de alimentación y ventiladores.
CONFIGURACIONES FLEXIBLES DE LOS RECTIFICADORES
Los clientes pueden seleccionar la configuración que mejor se adapte a sus necesidades: reparto de corriente entre dos (2) o más puentes de tiristores, o una configuración hot standby con dos (2) puentes de tiristores.
ARQUITECTURA
Control
El CPX06 es un controlador programable de REIVAX, basado en CPU x86 y desarrollado para su uso en reguladores de tensión, reguladores de velocidad y sistemas de automatización. Cuenta con interfaces de comunicación y sincronización horaria.
El CPX06 también funciona como módulo de entradas, salidas y control, y puede interconectarse mediante una red CANopen o comunicación Ethernet. La señal de control se transmite a otros dispositivos a través de la interfaz CANopen y de salidas PWM.
Una completa interfaz de habilitación y supervisión de fallas garantiza la confiabilidad y el control del CPX06, que puede operar tanto en una topología de canal único como en una configuración redundante.
Potencia
El
TTM01 es un controlador digital utilizado en sistemas de excitación para el disparo y la supervisión de un puente de tiristores. Se integra con los controladores CPX06 a través de una red CANopen, supervisando la temperatura y la corriente de conducción de cada tiristor, además del estado de los fusibles y ventiladores del puente.
A partir de la señal de control enviada por el CPX06 y de las tensiones de sincronización medidas, calcula la cantidad de pulsos independientes necesarios para controlar el puente de tiristores trifásico. Los pulsos generados se aíslan y amplifican antes de llegar a cada tiristor del puente rectificador.
El TTM01 permite el disparo de puentes para operación en cuatro cuadrantes mediante una configuración que le indica si el puente controlado opera con corriente positiva o negativa. Además, REIVAX cuenta con hardware propio de drives de potencia:
DRV01
Drive de potencia con topología tipo chopper y salida de CC, que puede utilizarse como interfaz de potencia en reguladores de tensión para generadores y motores síncronos. Cuenta con mediciones internas y las salidas analógicas de tensión y corriente de salida están aisladas entre sí, eliminando la necesidad de sensores externos y aisladores adicionales para cerrar el lazo de control.
Corriente nominal de salida: 20 A.
SISTEMAS DE EXCITACIÓN
A lo largo de los años, han surgido diferentes configuraciones de Sistemas de Excitación como resultado de su evolución.
Estos se clasifican en dos categorías generales, según su fuente de alimentación:
Sistema de Excitación Brushless
Sistema compuesto por un convertidor de potencia de baja capacidad, que suministra tensión y corriente a una máquina de corriente alterna (excitatriz de CA), la cual amplifica estas señales y, después de pasar por un puente de diodos, las inyecta en el devanado de campo de la máquina síncrona.
Este puente de diodos puede ser estático y requerir escobillas para transferir la excitación al campo del generador, o los diodos pueden ser rotativos, sin necesidad de escobillas, configurando un sistema denominado Brushless.
Entre sus ventajas se encuentra la necesidad de componentes de baja capacidad, como el convertidor de potencia, el sistema de preexcitación, el transformador y el contactor. En el caso del sistema Brushless, no se requieren escobillas para transferir la excitación al generador síncrono, evitando posibles chispas.
Sus principales desventajas son el tiempo de respuesta más lento y la necesidad de mantenimiento de la excitatriz.
Sistema de Excitación Estático
Este sistema está compuesto por un convertidor de potencia de gran capacidad, que suministra tensión y corriente directamente al devanado de campo de la máquina.
Sus principales ventajas son un tiempo de respuesta muy rápido —prácticamente instantáneo— y un proceso de mantenimiento considerablemente más sencillo, ya que no posee partes rotativas.
Actualmente, este tipo de sistema es el más utilizado, principalmente debido a su rápido tiempo de respuesta, que contribuye de manera general a mejorar la estabilidad del sistema eléctrico.
Muchos proyectos antiguos, en los que el sistema de excitación se basaba en una excitatriz rotativa, han sido modernizados para convertirse en sistemas de excitación estáticos, desconectando o incluso retirando la excitatriz rotativa.
RTX POWER
Reguladores de Tensión y Sistemas de Excitación
REIVAX fue pionera en el desarrollo de reguladores de tensión digitales microprocesados y de alto desempeño, capaces de ejecutar rutinas de control complejas requeridas por los más exigentes procedimientos de red de diferentes países.
El equipo es totalmente programable, permitiendo modificaciones e inclusión de nuevas lógicas y lazos de control.
OSCILOGRAFÍA Y SOE
La coordinación con otros eventos de la planta se realiza fácilmente mediante la sincronización horaria del Sistema de Excitación RTX POWER con una señal de tipo IRIG-B, NTP o PTP, y utilizando las capacidades de muestreo de alta frecuencia (inferior a 1 ms) del registrador de eventos REIVAX.
Una funcionalidad ampliada del registrador de señales (oscilografía) cuenta con ocho (8) disparadores para la grabación pre/postevento y permite a los usuarios visualizar el comportamiento del sistema después de un evento.
PUESTA EN SERVICIO Y PRUEBAS
Reduzca el tiempo de puesta en servicio y logre una operación comercial anticipada, ya sea que realice la puesta en servicio usted mismo o con la asistencia de un profesional de REIVAX. Nuestro sistema ofrece diversas herramientas para facilitar la puesta en servicio y las pruebas, desde pruebas integradas de E/S analógicas y digitales hasta el autoajuste del lazo de control.
Las pruebas se simplifican considerablemente gracias a la interfaz intuitiva del RTX POWER, que incluye una representación gráfica de la función de transferencia según la IEEE 421.5, una herramienta integrada de respuesta al escalón, oscilografía y la capacidad de modificar los parámetros de ajuste del lazo de control y de los limitadores, todo en un mismo lugar. Las pruebas del Estabilizador de Sistemas de Potencia (PSS) se realizan fácilmente mediante la herramienta de respuesta en frecuencia integrada en el software, sin necesidad de instrumentación externa adicional.
SINCRONIZADOR INTEGRADO
La función de sincronización con la red eléctrica es fundamental en cualquier generador o motor síncrono. En este proceso, la tensión, la frecuencia y el ángulo de fase de la máquina se ajustan para que el cierre del interruptor de grupo (52) se realice de forma suave.
El RTX POWER cuenta con esta función integrada en el hardware del potente controlador CPX06. Los parámetros para la configuración de la sincronización son fácilmente accesibles a través de la HMI gráfica con pantalla táctil.
SUPERVISIÓN DE DIODOS ROTATIVOS
En las aplicaciones de RTX POWER con excitatriz rotativa de tipo Brushless, los diodos rotativos suelen supervisarse para detectar si alguno de ellos se encuentra abierto o en cortocircuito. En caso de que uno o más diodos estén abiertos, el RTX POWER emitirá una señal de Alarma. Si uno o más diodos están en cortocircuito, el RTX POWER emitirá una señal de Trip.
Esta funcionalidad ha sido implementada en la misma plataforma de hardware y software del potente controlador CPX06. Los parámetros de configuración de fallas son fácilmente accesibles a través de la HMI gráfica.
MODERNIZACIÓN DE SISTEMAS DE EXCITACIÓN
Además del desarrollo de nuevos sistemas de excitación, REIVAX está especializada en la modernización y actualización tecnológica de sistemas existentes. Con soluciones de Modernización Parcial (Front-End), es posible sustituir los sistemas de control, conservar los componentes de potencia y la infraestructura existentes, y extender la vida útil de los activos con mayor eficiencia y menor impacto operativo.
