¿Cómo se logra la sincronización de los alternadores con la red eléctrica cuando hay una diferencia de ángulo de fase entre los dos sistemas?

Una vez que haya alcanzado las primeras tres condiciones, debe avanzar o retrasar lentamente la fase del generador cambiando ligeramente su velocidad (frecuencia). Esto hará que la diferencia de fase aumente y disminuya y aumente nuevamente lentamente. En el momento en que la fase es “correcta”, que es otra forma de decir “lo suficientemente cerca de cero”, conecta el generador a la red. Una vez conectado, la velocidad se bloqueará a la frecuencia de la red. Si el acelerador del generador no está lo suficientemente abierto, la fase del generador retrasará ligeramente la red y la red impulsará al generador como un motor, a la velocidad correcta, aceptando la energía de la red. A medida que se abre más el acelerador del generador, la fase del generador avanzará a una diferencia positiva y tomará carga, alimentando energía a la red. Luego puede ajustar el acelerador según sea necesario para hacer que la fase del generador avance tanto como desee para que tome la carga prevista. Por supuesto, esto se haría con un sistema de control automático. Pero una vez conectado a la red, la velocidad del generador (frecuencia) se bloqueará a la red. Piense en la diferencia de fase como la integral de tiempo de la diferencia de frecuencia: la diferencia de frecuencia cambia ligeramente, brevemente, para permitir que la diferencia de fase se acumule según sea necesario para asumir la carga prevista, luego la diferencia de frecuencia va a cero para mantener la diferencia de fase necesaria.

Una vez que el alternador se ha sincronizado con la red (usando el sincronoscopio), se aumenta la potencia del motor principal. A medida que el alternador intenta acelerar, desarrolla un pequeño ángulo de fase de avance frente al resto del sistema de energía, y comienza a transferir energía a la red eléctrica. Para la estabilidad de la red, todos los sistemas de control para los motores primarios y los alternadores en paralelo en el sistema deben estar diseñados para tener un control proporcional lineal (recto). La técnica para controlar el flujo de energía desde o hacia la red desde varios alternadores sincronizados con motores primarios independientes se llama Droop Speed ​​Control. Una breve descripción se puede encontrar en Wikipedia:
https://en.wikipedia.org/wiki/Dr …

Sabemos que un solo generador síncrono da energía a una carga actuando como una fuente de voltaje cuya frecuencia se decide por la velocidad del motor principal. El factor de corriente y potencia se puede encontrar al excitar el campo y las impedancias del generador y la carga. En el sistema de generación de energía, hay miles de generadores conectados y operados en paralelo para que se interconecten por miles de kilómetros en el sistema de transmisión y suministrará energía eléctrica a las cargas que se encuentran a miles de kilómetros de distancia.

Conozca más en detalle sobre la sincronización de alternadores monofásicos y los métodos empleados para lograrlo, como

1. Método oscuro de las lámparas 2. Método brillante de las lámparas

en la sincronización de alternadores monofásicos – Lámparas Métodos oscuros y brillantes

Las interconexiones de corriente continua (CC) son otra forma de lidiar con problemas relacionados con la fase y la frecuencia en las redes de energía eléctrica.

Dichas interconexiones se utilizan para conectar redes completas que funcionan a diferentes frecuencias, o para enviar energía a largas distancias donde la distancia en sí misma puede agravar problemas de fase y frecuencia.

A una escala mucho más pequeña, los sistemas fotovoltaicos en la azotea son fundamentalmente CC, que debe convertirse en CA cuando se conecta la energía a la red.

Los generadores eólicos representan un problema más complicado. Las cuchillas de paso variable tienen límites. Se utilizan sofisticados acondicionadores de potencia para hacer coincidir la salida del molino de viento con la red. Creo que algunos de los nuevos superconductores no metálicos de mayor temperatura se están utilizando para este propósito.

La sincronización es por frecuencia, pero la fase inicial o atrasada indica si está tomando energía o empujando energía a la red.

Una vez sincronizado, debe estar en o cerca de la fase cero, lo que significa que su motor está inactivo a la frecuencia de línea y no genera una potencia significativa y no usa mucho combustible.

Le da a su generador más aceleración y avanzará el ángulo de fase, trabajará muy duro y no podrá desbloquear la frecuencia, pero cuanto más avanzado sea el ángulo de fase, más fuerte será su motor y más potencia generará en el cuadrícula.

Así es como funciona la sincronización del alternador a la red eléctrica. Primero se observa la frecuencia de la red y digamos que es a 60 hz. Mientras el generador se calienta, su velocidad aumenta lentamente para aumentar la frecuencia cerca de 60 hz. La frecuencia del generador debe ser inferior a 60 hz, como 59,5 hz, antes de que se cierre el interruptor. Justo en el momento en que se cierra el interruptor, el generador se convertirá en una carga para la red, pero comenzará a sincronizarse y compartir la carga una vez que la velocidad se eleve ligeramente para alcanzar la frecuencia de la red. El generador no compartirá ninguna carga si su salida de voltaje y frecuencia son exactamente con cero diferencia con la red. Tiene que tener una ligera diferencia para compartir parte de la carga.