Como regular la frecuencia en un generador

Convertidor de frecuencia de 60 Hz a 50 Hz

La frecuencia de salida de un generador es uno de los parámetros importantes que determinan su potencia nominal. La salida eléctrica del generador debe mantenerse a una frecuencia fija, 50 Hz o 60 Hz, para ajustarse a la salida de una red eléctrica estándar o a la frecuencia nominal de sus aparatos.

La frecuencia suele ser de 60 Hz en EE.UU. y de 50 Hz en Europa. También es posible encontrar diferentes secciones aisladas de la misma red que funcionen a frecuencias distintas. Por lo tanto, es esencial variar la frecuencia de salida del generador para adaptarla a la de los aparatos que se van a alimentar o a la de la red a la que está conectado el generador.

Los generadores actuales constan de un motor conectado directamente a un alternador para producir electricidad. Una de las formas más comunes de cambiar la frecuencia de salida de un generador es cambiar la velocidad de rotación del motor.

Según la fórmula anterior, un generador de 2 polos que produce una frecuencia de salida de 60 Hz tiene un régimen del motor de 3.600 rpm. Para cambiar la frecuencia de salida a 50 Hz para la misma configuración de generador, la velocidad del motor debe reducirse a 3.000 rpm. Del mismo modo, para un generador de 4 polos, una velocidad del motor de 1.800 rpm produce una salida de 60 Hz. Reduciendo la velocidad del motor a 1.500 rpm se obtiene una salida de 50 Hz.

Conversión de un generador de 60 Hz a 50 Hz

La regulación de la frecuencia (o simplemente “regulación”) garantiza el equilibrio entre la oferta y la demanda de electricidad en todo momento, especialmente en intervalos de tiempo que van de segundos a minutos. Cuando la oferta supera a la demanda, la frecuencia de la red eléctrica aumenta y viceversa. Se trata de un cambio automático de la potencia activa en respuesta a un cambio de frecuencia. Se requiere para mantener la frecuencia dentro de los límites legales y operativos.

El mercado CAISO tiene varios modelos de participación para proporcionar Regulación, que son relevantes para las diferentes tecnologías de almacenamiento. Una central de almacenamiento por bombeo funcionaría de forma similar a un generador convencional, con la unidad siguiendo la señal de regulación en torno a un punto operativo de despacho. Otros tipos de tecnologías de almacenamiento, como las baterías, funcionan de forma diferente porque siguen la señal arriba y abajo, y pueden utilizar tanto el modo de carga como el de descarga sin tiempos de transición, ampliando así el rango de regulación. Existen dos modelos de participación en el mercado para estos recursos: el modelo de recurso no generador (NGR) y el modelo NGR con gestión de la energía de regulación (NGR-REM). En el caso NGR, el operador del recurso gestiona el estado de carga mediante ofertas o autogestión, y el recurso puede proporcionar regulación y otros servicios; en el caso NGR-REM, la CAISO gestiona el estado de carga, pero el recurso sólo puede proporcionar regulación. Dado que el caso REM no permite el apilamiento de servicios y no requiere la toma de decisiones operativas, no se modela en DER-VET.

Frecuencia aceptable del generador

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La frecuencia de servicio, frecuencia de línea (eléctrica) (inglés americano) o frecuencia de red (inglés británico) es la frecuencia nominal de las oscilaciones de la corriente alterna (CA) en una red síncrona de área amplia transmitida desde una central eléctrica hasta el usuario final. En gran parte del mundo es de 50 Hz, aunque en América y partes de Asia suele ser de 60 Hz. El uso actual por país o región se indica en la lista de electricidad de red por países.

Durante el desarrollo de los sistemas eléctricos comerciales a finales del siglo XIX y principios del XX, se utilizaron muchas frecuencias (y tensiones) diferentes. Las grandes inversiones en equipos de una misma frecuencia hicieron que la normalización fuera un proceso lento. Sin embargo, a principios del siglo XXI, los lugares que ahora utilizan la frecuencia de 50 Hz tienden a utilizar 220-240 V, y los que ahora utilizan 60 Hz tienden a utilizar 100-127 V. Ambas frecuencias coexisten hoy en día (Japón utiliza ambas) sin que haya grandes razones técnicas para preferir una sobre la otra[1] y sin un deseo aparente de estandarización mundial completa.

Fórmula de la frecuencia del generador

La masa de un generador piezoeléctrico no cambia después de su fabricación. Si se desea cambiar su frecuencia natural, es necesario cambiar la rigidez de un generador piezoeléctrico. De acuerdo con la literatura [22-24], encontramos las siguientes relaciones:

donde es la rigidez a la flexión del sustrato, es la rigidez a la flexión de las capas piezoeléctricas, y es la rigidez a la flexión de la capa piezoeléctrica de ajuste.El módulo joven de la capa de ajuste es el siguiente:

donde , , , respectivamente, son las áreas transversales de la capa piezoeléctrica y del sustrato elástico; , , , respectivamente, son las distancias entre los ejes neutros.En el esquema B, el módulo de elasticidad y el momento de inercia de la viga piezoeléctrica se describen como sigue: