Energía eólica

AUTOEXCITACION MOTORES DE INDUCCIÓN

Nadie que se precie de haber sido un buen estudiante de Ingeniería Electricista puede ignorar textos como “Teoría de las Maquinas de Corriente Alterna” de Alexander S. Langsdorf, Editorial Mc Graw Hill o “Maquinas Eléctricas” de Alberto R Gray , Editorial EUDEBA . El primero reza en su pagina 391, …”La excitación por condensador no es comercialmente factible a causa del tamaño y coste del condensador, por lo que su posibilidad se estudia únicamente en razón del interés técnico que presenta y existe la desventaja adicional de que se necesita un generador síncronico o su equivalente para producir la excitación inicial “…

En el segundo, Pág. 144, se lee textualmente…. “ El generador de Inducción no es por esto auto excitable, no crea por si solo el campo rotatorio y, por consiguiente , no puede actuar aisladamente en una red con puros elementos pasivos ; necesita trabajar en paralelo con alternadores “…

Siendo ambos textos base de la educación universitaria, es razonable el escepticismo de los profesionales especialistas en la materia cuando describimos nuestro generador de inducción auto excitado capacitivamente sin el auxilio de ninguna fuente exterior. Simplemente un motor “ squirrel cage “, sin colector, sin anillos rozantes, sin rotor bobinado, sin diodos... Solo un motor de fabricación standard de cualquier marca y modelo. Desde hace mas de 15 años constituye la fuente de generación trifásica 3 x 220 Vca o 3 X 380 Vca de todas nuestras Usinas Autonomas Rurales ya sea accionadas con energias renovables , eolica e hídrica, como así también con combustibles fósiles, turbinas o motores alternativos a gas natural, GLP, butano, nafta o gas oil.

La aplicación practica descripta basta para desvirtuar las inexactas explicaciones académicas comentadas.

Solo un insignificante magnetismo residual en el paquete de chapas es capaz de iniciar el proceso de auto excitación que bajo determinadas condiciones circuitales inevitablemente llevaran a trabajar a la maquina de inducción como generador sin necesidad de contribución de ninguna fuente externa. Es mas, de no existir ese magnetismo residual inicial , es posible provocarlo por medio de la descarga de un capacitor o con una batería de 6 o 12 Vcc sin necesidad de volver a repetir el procedimiento, siempre y cuando el “pseudo alternador” no cambie su sentido de giro. En efecto, puede llegar a ocurrir que por alguna razón la maquina de impulso gire en el sentido contrario anulando el magnetismo residual con lo cual es obvio que el sistema no puede funcionar si rota alternativamente. Sin embargo, tratándose de maquinas de impulso térmicas, motores de combustión interna, turbinas de gas o vapor , turbinas hidráulicas , aerogeneradores, etc. que siempre giran en condiciones normales en el mismo sentido el caso no se presenta. Para explicarlo de otro modo digamos que un alternador euripodinamico ( Oleaje) puede trabajar en estas condiciones pero con un mecanismo algo mas complicado porque necesita de un acoplamiento unidireccional de tal manera que cuando la boya o velero descienda no impulse al alternador en el sentido contrario.

 Ensayar el estado de un bobinado de un motor usado de potencia considerable no es posible solamente midiendo su resistencia respecto de tierra porque puede no acusar defectos en ese sentido pero el Meghometro jamás detectara dos espiras en corto dentro del bobinado. Conectar ese motor a la línea cuando no se posee ni tablero ni instalación adecuada es imposible y la manera mas practica de detectar bobinados defectuosos es simplemente girar el eje en vacío por medio de un cordel arrollado que lo impulse y medir la tensión, que aunque insignificante, apenas un par de voltios, se genera por el magnetismo remanente entre los bornes de cualquiera de las bobinas. Si el bobinado tiene espiras en corto, tal tensión desparece.

Amplificar esa tensión para llevarla a los valores nominales del motor constituye un equilibrio de dos parámetros fundamentales que son :

1: la velocidad de giro del rotor

2: la compensación de la corriente inductiva por medio de capacitores.

Si nuestra intención es lograr la excitación a la velocidad de régimen, bastara con calcular la capacidad adecuada para lograr la compensación a esas rpm , debiendo obtenerse los datos de chapa del motor, a saber:

1: cosenoφ - define el ánguloφ entre tensión y corriente para la potencia nominal y la frecuencia establecida

2. tensión y frecuencia de funcionamiento



La potencia reactiva a compensar será
Q (va)= W(w) sen φ



Siendo Q = V². 2 П. f. Cx



Con lo cual Cx = Q / V² . 2 . f . П



Para expresar Cx en microfaradios ,



Cx ( μf )= 10⁶ Q / V² . 2 П. f



Suponiendo que la tensión es 3 x 380 V, y la frecuencia es 50 Hz,



Cx( μf ) = Q / V². 2 . П. f = 0, 022 . Q (va)



Si la conexión es en triángulo, 3 x 220 V, para la misma frecuencia será,



Cx( μf ) = 0, 0656 . Q (va)

La capacidad por fase será la tercera parte de la calculada de esta forma.
No obstante , mantener la tensión constante ante las variaciones de carga o la impedancia de la misma, requiere la elaboración de un circuito de control especial, nada imposible de lograr con los adelantos de la electrónica industrial actual. Sin embargo, para aplicaciones con impedancia constante , como es el caso de carga de un sistema de acumulación , dicho circuito resulta superfluo, teniendo una ventaja adicional que es la posibilidad de generar con frecuencia variable, impuesta por condiciones naturales como son la velocidad del viento o el caudal del torrente, aumentando como consecuencia de ello el rendimiento de la fuente de energía disponible, pues permite aumentar la potencia del alternador en el mismo orden que aumenta la energía natural. Un generador eolico podrá trabajar entre 30 a 90 Hz sin dificultades como autónomo en tanto que como acoplado a línea ( grid connection) la frecuencia será la impuesta por la línea, únicamente 50 Hz.

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Ing. Enrique O.Nielsen
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