Regulador Automático de Voltaje

Regulador Automático de Voltaje

El regulador automático de voltaje (AVR) es un dispositivo esencial diseñado para regular los niveles de voltaje. Toma voltajes fluctuantes y los convierte en un voltaje estable y constante. Las fluctuaciones de voltaje ocurren principalmente debido a variaciones en la carga del sistema de suministro. Estas variaciones de voltaje pueden ser perjudiciales para el equipo dentro del sistema de potencia, causando posibles malfuncionamientos o incluso daños permanentes.

Para controlar estas variaciones de voltaje, se puede instalar equipo de control de voltaje en múltiples ubicaciones clave dentro del sistema de potencia, como cerca de transformadores, generadores y alimentadores. De hecho, los reguladores de voltaje a menudo se despliegan en más de un punto en el sistema de potencia para gestionar eficazmente las fluctuaciones de voltaje.

Control de Voltaje en Sistemas DC y AC

• Sistema de Suministro DC: En un sistema de suministro DC, cuando se trata de alimentadores de igual longitud, se pueden utilizar generadores sobrecompensados para controlar el voltaje. Sin embargo, para alimentadores de diferentes longitudes, se emplea un amplificador de alimentador para mantener un voltaje constante al final de cada alimentador.

• Sistema AC: En un sistema AC, el control de voltaje se puede lograr mediante varios métodos. Estos incluyen el uso de transformadores amplificadores, reguladores de inducción y condensadores de derivación, entre otros. Cada método tiene sus propias ventajas y se selecciona según los requisitos específicos del sistema de potencia.

Principio de Funcionamiento del Regulador de Voltaje

El regulador de voltaje opera sobre el principio de detección de errores. Primero, se obtiene el voltaje de salida de un generador AC a través de un transformador de potencial. Este voltaje luego se rectifica y filtra antes de compararse con un voltaje de referencia. La diferencia entre el voltaje real y el voltaje de referencia se denomina voltaje de error. Este voltaje de error se amplifica por un amplificador y luego se suministra al excitador principal o al excitador piloto. Al ajustar la excitación basándose en este voltaje de error amplificado, el regulador de voltaje controla y estabiliza eficazmente el voltaje de salida del generador, asegurando un suministro de energía constante y confiable.

Consecuentemente, las señales de error amplificadas regulan la excitación del excitador principal o piloto a través de un mecanismo de reducción o aumento. Esto, a su vez, controla las fluctuaciones de voltaje. Al controlar la salida del excitador, se regula eficazmente el voltaje terminal del alternador principal.

Aplicaciones del Regulador Automático de Voltaje

El regulador automático de voltaje (AVR) cumple varias funciones cruciales:

• Control de Voltaje y Mejora de la Estabilidad: Mantiene el voltaje del sistema de potencia dentro de límites aceptables y permite que la máquina opere más cerca del límite de estabilidad en estado estacionario. Esto asegura un suministro de energía confiable y previene inestabilidades relacionadas con el voltaje en el sistema.

• Distribución de Carga Reactiva: Cuando múltiples alternadores operan en paralelo, el AVR juega un papel clave en la distribución de la carga reactiva entre ellos. Esto ayuda a optimizar el rendimiento de los alternadores operando en paralelo y a mantener el factor de potencia general del sistema.

• Mitigación de Sobrevoltaje: El AVR es efectivo en reducir sobrevoltajes que ocurren debido a la liberación repentina de carga en el sistema. Al ajustar rápidamente la excitación, evita aumentos excesivos de voltaje que podrían dañar el equipo eléctrico.

• Ajuste de Excitación en Tiempo de Fallo: En condiciones de fallo, el AVR aumenta la excitación del sistema. Esto asegura que la máxima potencia de sincronización esté disponible durante la eliminación del fallo, facilitando una recuperación más suave del sistema.

• Control de Excitación Siguiendo la Carga: Cuando hay un cambio repentino en la carga del alternador, el AVR ajusta el sistema de excitación. Asegura que el alternador continúe suministrando el mismo voltaje bajo las nuevas condiciones de carga. El AVR logra esto operando en el campo del excitador, modificando el voltaje de salida del excitador y la corriente de campo. Sin embargo, durante fluctuaciones severas de voltaje, el AVR estándar puede no responder lo suficientemente rápido.

Reguladores de Voltaje de Acción Rápida

Para lograr una respuesta más rápida, se utilizan reguladores de voltaje de acción rápida basados en el principio de sobrepasar la marca. En este principio, cuando la carga aumenta, también se incrementa la excitación del sistema. Pero antes de que el voltaje alcance el valor correspondiente a la excitación aumentada, el regulador anticipa y reduce la excitación al nivel apropiado. Este mecanismo de sobrepaso y corrección permite un ajuste más rápido y preciso del voltaje, mejorando el rendimiento del sistema de potencia durante cambios dinámicos de carga.