Para los ingenieros eléctricos que trabajan con sistemas trifásicos, es una práctica común postular que las cargas se distribuirán uniformemente entre las bobinas del sistema, similar a lo que ejemplifica la Figura 1 . Sin embargo, contrariamente a las suposiciones teóricas, las aplicaciones de la vida real frecuentemente nos presentan sistemas con cargas desequilibradas. Un ejemplo evidente es el sistema delta trifásico de 120/240 voltios, que se utiliza frecuentemente para una combinación de cargas monofásicas de 120 y 240 voltios, así como cargas trifásicas de 240 voltios. En esencia, el desequilibrio es la columna vertebral de tales sistemas, como se evidencia en casos como un supermercado equipado con iluminación LED monofásica y cajas registradoras, y motores trifásicos de refrigeración y congelador.
Una novedad adicional a los sistemas complejos hoy en día es la integración de iluminación controlada por sensores de movimiento, lo que introduce otro factor a considerar en el acto de equilibrio de las cargas residuales.
Lo ideal sería que los fabricantes de generadores evitaran utilizar sistemas desequilibrados de este tipo. Sin embargo, las circunstancias a menudo requieren que proporcionemos energía de reserva a configuraciones de carga preexistentes de esta naturaleza.
Para los diseñadores de sistemas que conectan sus cargas a los servicios públicos, es una tarea sencilla seleccionar transformadores monofásicos separados para cada una de las tres fases. Por el contrario, suministrar energía de reserva para tales sistemas plantea desafíos únicos. Los devanados trifásicos de un generador son iguales, pero tenemos un control mínimo sobre la carga. Un escenario más favorable sería una pequeña carga monofásica complementada con una carga trifásica más grande, una situación que es poco común.
CUESTIONES QUE REQUIEREN ATENCIÓN
Es necesario abordar dos problemas importantes:
- Evitar daños al generador por la carga desequilibrada.
- Prevención de daños en motores trifásicos conectados a sistemas con cargas desequilibradas.
CONEXIÓN DE CARGAS MONOFÁSICAS A UN SISTEMA DELTA TRIFÁSICO
En la Figura 1 se muestra un generador en triángulo de seis devanados conectado en última instancia con terminales trifásicos L1, L2 y L3, con un neutro conectado a tierra situado en L0. Único en la configuración delta de 120/240 voltios es una fase con un voltaje más alto que las demás. Esta fase superior, L2, cuenta con 208 V (fase a neutro/tierra), conocida como conexión de pata alta o pata de perro.
Las cargas desequilibradas plantean desafíos, especialmente cuando se aplican a sistemas como el de nuestra empresa, Brags & Hayes Generators. Sin embargo, con conocimiento experto y una profunda comprensión de los sistemas trifásicos, buscamos abordar estos problemas y garantizar el buen funcionamiento de los sistemas que configuramos y suministramos.
CARGA “A” CONEXIONES MONOFÁSICAS 240-V
El desafío aumenta cuando se examinan las CONEXIONES MONOFÁSICAS DE LA CARGA “A” DE 240 V. Como se muestra en la Figura 2 , la conexión monofásica superior de 240 V en un sistema delta trifásico no es un tipo de conexión simple plug-and-play. La carga A obtiene su suministro no solo de los devanados entre L1 y L0, L0 y L3 sino también entre L1 y L2, y L2 y L3. Aquí en Brags & Hayes Generators, entendemos que las corrientes tienden a ser más altas en los tramos L1 y L3, pero el sistema funciona de manera similar al sistema doble delta más común, frecuentemente aprovechado para conexiones de generadores monofásicos.
CARGAS “B&C” CONEXIONES MONOFÁSICAS 120-V
Cuando se trata de CONEXIONES MONOFÁSICAS DE 120 V “B y C”, las complicaciones pueden multiplicarse si las cargas no se distribuyen uniformemente entre B y C ( Figura 3 ). Por ejemplo, si la carga en B está sola y no hay nada en C, una sola bobina de las seis del generador tiene que soportar toda la carga. Esta disparidad puede sobrecargar la bobina del generador.
Es posible reducir la gravedad de este problema conectando un equilibrio de carga en C. Cargas iguales en B y C actúan de manera similar a la carga A. Por lo tanto, siempre nos esforzamos por mantener una cantidad de carga casi igual en las ubicaciones de B y C como posible. Una atención cuidadosa a estos equilibrios de carga de circuitos de 120 V ayuda a evitar daños al generador.
Sin embargo, a pesar de estas precauciones, es vital tener en cuenta que la corriente monofásica más trifásica total en los terminales L1, L2 o L3 no debe exceder la corriente nominal del desequilibrio de voltaje del generador.
CONEXIÓN DE CARGAS TRIFÁSICAS A UN SISTEMA DELTA TRIFÁSICO
Al conectar CARGAS TRIFÁSICAS a un sistema delta trifásico ( Figura 4 ), ingresamos a otra área problemática, particularmente cuando consideramos cargas trifásicas como en el punto D. Una recomendación en NEMA MG1, sección 12.45, sugiere voltaje del motor. El desequilibrio no debe exceder el 1%. Pero, con cargas monofásicas equivalentes a la mitad de la potencia del generador que a menudo se encuentra en estos sistemas, el desequilibrio de voltaje en las líneas trifásicas puede ser varias veces del 1%.
Para evitar el sobrecalentamiento del motor, NEMA prescribe un sistema mediante el cual los motores se reducen si existen voltajes desequilibrados. Por ejemplo, con un desequilibrio del 5%, la reducción alcanza el 25%, lo que implica que el desequilibrio de corriente a velocidad de funcionamiento normal puede ser de 6 a 10 veces el desequilibrio de voltaje.
SUMINISTRO DE UN GENERADOR DE GRAN TAMAÑO
CARGAS DE MOTORES MONOFÁSICOS Y TRIFÁSICOS
A medida que nos volvemos más conscientes de la eficiencia de los motores, esta situación puede llegar a ser más crítica ya que los diseñadores tenderán a operar motores cerca de su capacidad nominal de carga completa.
Lo único que puede hacer el proveedor del generador para aliviar este problema es suministrar un generador sobredimensionado. (Incluso la detección trifásica RMS en la regulación de voltaje no ayuda a equilibrar los voltajes).
Si las cargas monofásicas son muy pesadas y si los motores trifásicos involucrados están cargados hasta su capacidad nominal, se recomienda un generador de gran tamaño.
FUNDAMENTOS DEL DIMENSIONAMIENTO PARA TRIFÁSICOS SISTEMAS DELTA
Los puntos básicos clave del dimensionamiento son:
- Equilibre las cargas entre L1–L0 y L3–L0.
- Trate de mantener las cargas monofásicas a menos del 50% de la potencia nominal del generador.
- Mantenga la línea actual en cualquiera de los tres terminales, particularmente en los terminales L1 y L3, dentro de la clasificación actual del generador.
- No cargue los motores conectados más allá del 80% de su capacidad de carga total.
Las complejidades de los sistemas delta trifásicos desequilibrados requieren un enfoque mesurado, un conocimiento profundo y una atención particular para equilibrar las cargas y evitar la sobrecarga.
Aquí en Brags & Hayes Generators, trabajamos meticulosamente para cumplir con estas demandas, garantizando que nuestros sistemas de suministro funcionen sin problemas, de manera eficiente y efectiva. Si tiene preguntas sobre las instalaciones de generadores, no dude en comunicarse con nosotros. Estamos disponibles a través de la función de chat de Whatsapp en esta página, correo electrónico a info@bnhgenerators.com y también por teléfono al +1.954.657.7777. ¡Siempre estamos aquí para ayudar!
