grupo electrógeno - ups

8/13/2019 Grupo Electrgeno - UPS

1/13

Nuestra energa trabajando para ti.

Grupo electrgenoy compatibilidad delUPS

Tema relacionado con la energa #6014 | Informacin tcnica de Cummins Power Generation

Este documento analiza los problemas quese pueden encontrar al operar equipos UPSen equipos de grupos electrgenos, explicalas razones que hay detrs de algunosproblemas e identifica los pasos que sepueden seguir para minimizar los problemasde compatibilidad entre grupos electrgenos yequipos UPS estticos.

Sabidura convencional y problemasrelacionados

Segn una sabidura convencional, un grupo electrgenodestinado para usarse con un UPS debe dimensionarse paraque el grupo electrgeno tenga siempre dos a cinco veces lacapacidad de un UPS.

Un problema con esa norma es que no hay un consenso firmeen la industria respecto a qu nmero exacto usar y pocabase tcnica para las recomendaciones basndose solamenteen el dimensionamiento. Se han observado casos dondecargas del SCR tan pequeas como 3 kW han perturbadola operacin de un grupo electrgeno de 100 kW. Alguiensugerira que los grupos electrgenos se corrijan para afrontar

esta situacin? Adems, aun si se siguiera esa regla, nohay garanta de que el grupo electrgeno provea con xitoenerga a la carga. El proveedor de UPS por lo general nopuede ofrecer una garanta sin limitaciones de que un grupoelectrgeno especfico funcionar en una aplicacin, y elproveedor del grupo electrgeno no garantizar que un UPSfuncione con xito en un grupo electrgeno especfico.

Con un factor de correccin tan pequeo como dosveces, incluso si la carga funciona con xito, elsobredimensionamiento del grupo electrgeno puedetener como resultado costos de instalacin y equiposinnecesariamente altos, exceso de requerimientos de espacioen las instalaciones y costos de diseo, junto con problemas

potenciales de operacin y servicio del grupo electrgeno porhacer funcionar el motor o el grupo electrgeno con cargabaja.

El solo hecho de sobredimensionar no garantizar unrendimiento operacional exitoso, y tendr como resultadocostos de operacin e instalacin innecesariamente altos.Entonces, qu puede hacerse para mejorar el costo,rendimiento y confiabilidad de los sistemas de energa queincluyen equipos UPS y generadores? Las respuestas estnen comprender los problemas que pueden ocurrir y lo quepueden hacer los proveedores para prevenir que estos

sucedan.

Los problemas de compatibilidad del grupo electrgeno sonms pronunciados en pequeos grupos electrgenos (pordebajo de 100 kW), y particularmente en grupos electrgenoscon gas natural como combustible. Los problemas ocurrencon mayor frecuencia cuando el UPS es la nica carga en elgrupo electrgeno, o es la carga individual ms grande enel sistema. El simple diseo basado en situaciones que seajustan a estos casos podra evitar muchos problemas.

La incompatibilidad del grupo electrgeno y el UPS esparticularmente difcil de explicar cuando equipos iguales endos sitios separados pueden trabajar de manera diferente; yespecialmente cuando ambos, tanto el UPS como el grupo

electrgeno, funcionan normalmente hasta que se hace unintento para que funcionen juntos.

Cuando ocurre una falla en el sistema, la reaccin naturales asumir que algo anda mal en el rendimiento del UPS odel grupo electrgeno. Esta suposicin a menudo no esverdadera. Por lo tanto, es importante comprender en primerlugar que existen diversos modos de fallas de compatibilidaden el UPS/grupo electrgeno y luego, aplicar la solucinapropiada al problema especfico encontrado.

El primer paso es estar seguro de que el grupo electrgenoy el equipo UPS estn ambos funcionando correctamente.Esto puede requerir una prueba del grupo electrgeno bajo

> Notas tcnicas

Por Gary Olson, director, Power Systems Development


2/13

www.cumminspower.com

2007 Cummins Power Generation


varias condiciones de carga para validar la capacidad deconduccin de carga y la estabilidad transitoria. Desdeese punto podemos comenzar a evaluar varios posiblesproblemas de compatibilidad por los sntomas de los modosde fallas. Al categorizar estos modos de fallas, se puedenidentificar algunas reas comunes de problemas con gruposelectrgenos:

estabilidad de frecuencia deciente debido a desajustes o

mal funcionamiento de los componentes

sensibilidad del regulador de voltaje: distorsin del voltaje

de salida

estabilidad de frecuencia o de voltaje deciente debido a

problemas de compatibilidad de control de bucles

seleccin de ltro u operacin de un UPS inapropiados

Adems, los efectos del calentamiento por cargas no linealestambin deben considerarse para que se puedan disearsistemas seguros con vida til aceptable para el equipoinvolucrado. Los efectos del calentamiento no tendrn

efectos inmediatos, pero pueden causar falla prematuradel alternador.

Desajustes

A los grupos electrgenos que atienden cargas linealesde estado estacionario, dada la naturaleza de la calidadde la energa de la carga requerida, normalmente no seles exige que funcionen en el mximo de estabilidad enel estado estacionario y de los niveles de rendimiento derespuesta transitoria. A menudo se ajustan en la fbrica pararesponder de la forma ms rpida a los cambios de carga.En consecuencia, la gran cantidad de ajustes que se puedenrealizar en los circuitos de mando y regulador de voltajepueden no estar optimizados, pero el rendimiento del sistemaen general puede todava ser aceptable. Hasta es posibleque el grupo electrgeno pueda quedar discapacitado por uncomponente que funcione parcialmente (como una varilla deactuador pegada) y an funcione suficientemente bienpara atender muchas cargas.

Las cargas no lineales y otras cargas electrnicas a menudorequieren un nivel de estabilidad ms alto (es decir, unavelocidad de cambio de frecuencia ms baja) que las cargaslineales de un grupo electrgeno. Por consiguiente, esposible que un grupo electrgeno comience, le d energaa un banco de carga y lleve algunas cargas sin problemas,y an as no lleve cargas de UPS especficas debido adesajustes o deficiencias sutiles de los componentes o del

sistema. O, un simple amortiguamiento, en especial de larespuesta del sistema de regulacin de voltaje, permitir unaoperacin estable.

Estos problemas sern extremadamente difciles de detectaren el sitio de trabajo, ya que normalmente no hay un equipode monitoreo disponible en el sitio que pueda permitir altcnico detectar estas condiciones. Si no est disponibleuna muestra de rendimiento adecuado, es difcil evaluar el

rendimiento en el lugar de trabajo para saber si es aceptable odeficiente de alguna manera. Finalmente, puede ser necesariohacer pruebas en varios niveles de carga para encontrar elpunto de inestabilidad que est causando un problema.

Los grupos electrgenos usados en aplicaciones de UPS sedeben probar en la fbrica con la carga y factor de potenciaespecificados. Las pruebas deben incluir pruebas de cargastransitorias en varios niveles de carga con verificacin de lacada de voltaje y tiempos de recuperacin, y la observacinde una respuesta aislada del sistema en la recuperacin luegode una carga.

Estos resultados deben ser comparados con el prototipode informacin de prueba para verificar que la unidad estfuncionando de manera correcta. Ntese que los valoresabsolutos no son necesariamente tan importantes como laverificacin de la estabilidad del sistema, y la ausencia decomponentes con mal funcionamiento. Ntese tambin quees razonable requerir que la prueba de fbrica incluya el factorde potencia clasificado, ya que la regulacin del voltaje en elestado estacionario es afectada por el factor de potencia dela carga.

Cuando se encuentra un problema de estabilidad en el sitio

de trabajo y las pruebas y diagnsticos normales no detectanun problema, una prueba completa de carga con un banco decarga con varias cargas puede ser de ayuda para verificar lacapacidad del sistema para que funcione de manera correcta.Cuando se hace este tipo de pruebas en el sitio de trabajoresulta costoso y lleva tiempo, pero es la nica manerade verificar que el grupo electrgeno est funcionandocorrectamente. Para cualquier equipo que atienda cargas nolineales, es razonable considerar en el diseo las provisiones

Tema relacionado con la energa #6014 | Pgina 2

TABLA 1: Sntomas comunes y posibles problemas asociados con

grupos electrgenos que operan con cargas de UPS.

Sntoma

Falla de acoplamiento

(lock on) a la energa

del generador

Inestabilidad del generador

Falla al sincronizar el bypass

Inestabilidad en niveles de carga

especficos

Inestabilidad en cambios de carga

Errores de medicin

Prdida del control de voltaje

Problema potencial

frecuencia o voltaje inadecuado del

generador

poca estabilidad de frecuencia del

generador

requisitos de rendimiento no realistas

sensibilidad del regulador de voltaje

compatibilidad de bucle de control interaccin de ltro/control

problema de AVR o mando

frecuencia o voltaje fuera de rango

estabilidad de frecuencia deciente

requisitos de rendimiento no realistas

cambios a la carga total del sistema

distorsin de voltaje de salida del generador

compatibilidad de los bucles de control

compatibilidad de los bucles de control

distorsin de voltaje de salida del generador

exceso de capacitancia en los ltros vs. carga


3/13




FIGURA 2A

FIGURA 2B

FIGURA 2C

UPS de 80 kVA/Carga de 60 kW funcionando con energa de la red pblica

+150A

-150A

0A

75,0A/div vertical 3,3ms/div horizontal

+500V

-500V

0A

250V/div vertical 3,3ms/div horizontal

UPS de 80 kVA/Carga de 60 kW funcionando en un grupo electrgeno

Cummins Power Generation de 150 kW

+150A

-150A

0A

75,0A/div vertical 3,3ms/div horizontal

+500V

-500V

0A

250V/div vertical 3,3ms/div horizontal

operar en situaciones donde las formas de ondas de voltajeson perturbadas por cargas no lineales. Bajo condiciones

normales (cargas lineales), el AVR detectar el nivel devoltaje de la salida del alternador y en base al nivel del voltajesincronizar el disparo del SCR para que una cantidad deenerga medida (el rea bajo la curva de excitacin) alcanceal excitador (FIGURA 3a). Ntese que el SCR est apagadopor autoconmutacin, ya que la forma de onda de voltaje seacerca a su punto de cruce por cero.

Por consiguiente, el nivel de voltaje en la salida baja, el AVR

intenta incrementar el nivel de voltaje al encender antes

que permitan conectar fcilmente el banco de cargas alsistema, tanto para el grupo electrgeno como para el UPS.

Sensibilidad del regulador de voltaje

Un grupo electrgeno usa un regulador de voltaje automtico(automatic voltage regulator, AVR) para monitorear el voltaje

de salida del grupo electrgeno y controlar la fuerza delcampo de la mquina para mantener un voltaje constanteen la salida del grupo electrgeno bajo varias condicionesde estados estacionarios con carga. La FIGURA 1 ilustra eldiseo tpico de un grupo electrgeno.

El regulador de voltaje detecta el nivel del voltaje de salidadel grupo electrgeno directamente desde las conexionesde salida de energa y, en base a un punto de referenciadeterminado, cambia la energa de salida al excitador delgenerador para mantener el voltaje. Ntese que la energapara que funcione el regulador de voltaje proviene de lasalida del grupo electrgeno. Este sistema de excitacin sedenomina tipo shunt o desviado.

Ya que el AVR detecta directamente la salida del alternador,

debe estar diseado para funcionar con xito cuando laforma de onda de voltaje detectada est distorsionada porla alimentacin de energa a cargas no lineales. La carga decorriente extrada por el UPS en una operacin normal nosigue un patrn sinusoidal. Por consiguiente, la forma deonda de voltaje de la fuente que proporciona la energa alUPS tambin se distorsiona. Los efectos de la distorsin dela forma de onda, que pueden causar perjuicios significativosen la operacin de sistemas que reciben energa de la red

pblica debido a efectos de calentamiento, van a tenerefectos aun ms pronunciados en los grupos electrgenos.

Esta distorsin de la forma de onda de voltaje puede causarun funcionamiento incorrecto de los grupos electrgenoscon algunos tipos de reguladores de voltaje, especialmentelos AVR que utilizan SCR para encender y apagar la energa

de excitacin. Estos AVR tienen un buen rendimiento

cuando se da energa a cargas lineales, pero pueden fallar al


FIGURA 2 (a,b,c): Comparacin de la distorsin del voltaje y la corriente

vista en la entrada de un UPS de 80 kVA funcionando con una carga de

60 kW mientras funciona en la red pblica y en un grupo electrgeno

de 150 kW con los filtros en funcionamiento y mientras no funciona.

La distorsin armnica total del voltaje es de aproximadamente 11,4%

cuando funciona en un grupo electrgeno sin filtros.

FIGURA 1: En este dibujo esquemtico de un alternador de excitacin

desviado, ntese que el regulador de voltaje detecta el nivel del voltaje yconduce la energa de excitacin desde la salida del campo principal del

alternador.

Detecc in y energa Sal ida de energ a e lct rica

Salida

Regulador devoltaje automtico

Estatory rotor

del excitador

ALTERNADOR DE EXCITACIN DESVIADO

Rectificadores

giratorios

Rotor principal

Estator principal

Entrada de

energa

mecnica

giratoria


4/13





el SCR y compensa en exceso el problema. El resultado

final es que el nivel del voltaje en la salida del alternadorcomienza a oscilar. Ya que la carga real en kilovatios delmotor es una funcin directa del voltaje, la variacin delvoltaje del AVR causa pulsaciones de potencia real al motor

del grupo electrgeno. Estas pulsaciones de energa causanque la accin de mando sea pulsante, y la frecuencia seaoscilante, lo cual hace que el problema sea aun peor yaque la mayora de los grupos electrgenos incorporan unaatenuacin del voltaje con un cambio en frecuencia. Lafrecuencia rpidamente cambiante tambin puede provocarun funcionamiento incorrecto del equipo UPS. ConsulteCompatibilidad de los bucles de control en este documento.

Una gran cantidad de mandos en muchos de los gruposelectrgenos se cambiaron antes de que el problema centralfuera diagnosticado. Con el diagnstico adecuado en lamano, los primeros intentos de corregir el problema giran entorno al aislamiento del AVR de la distorsin de la forma de

onda mediante:

la aplicacin de ltros a la entrada de deteccin del AVR

para prevenir que la distorsin de voltaje alcance al AVR;

la aplicacin de transformadores aislantes a la entrada de

deteccin del AVR

Estas soluciones, sin embargo, no siempre estuvieron libresde efectos secundarios.

El mismo filtro de entrada que previno que la distorsin de laforma de onda perturbara al AVR basado en SCR, tambin

impidi que el regulador respondiera rpidamente a lasdemandas de kVA reales, en aplicaciones de encendido

de grandes motores, por ejemplo. Entonces, si bien el filtroayudara a mantener estable el sistema, podra impedir elfuncionamiento adecuado de otras cargas, a menos queel grupo electrgeno se haya sobredimensionado. Otroproblema con el filtrado fue que tenda a tener xito slocuando la distorsin de la forma de onda no era demasiadograve, como cuando la carga total de SCR en el generadorera slo 30-50% del total de la capacidad del generador.

Los transformadores de aislamiento aplicados no siempre

seran exitosos en eliminar una cantidad suficiente dedistorsin de la forma de onda para permitir una operacinestable, ya que para eliminar de manera exitosa lasdistorsiones de la forma de onda significativas serannecesarios arreglos de transformadores especializados(diferentes a los armnicos triple-N).

Debido a las limitaciones en el filtrado de las entradas delAVR, muchos fabricantes disearon reguladores de voltaje de

alta velocidad que proporcionan una salida con modulacinde la amplitud del pulso para el excitador del alternador. Estos

AVR detectan con exactitud los valores de voltaje RMS reales

y brindan la energa de excitacin en cortos impulsos, enlugar de depender de la conmutacin de la forma de onda de

voltaje CA para apagar la energa de excitacin (FIGURA 3c).

Por consiguiente, la cantidad de energa de excitacinentregada al excitador del alternador no se ve afectada porla muesca de la forma de onda y el AVR es inmune a los

FIGURA 3b: Ntese que el disparador nico se enciende en el

momento correcto, pero la muesca de la forma de onda hace que

el AVR desconecte la energa hacia el excitador demasiado pronto.

FIGURA 3c: Los disparadores mltiples y la salida pulsada brindan los niveles

de excitacin adecuados sin importar el nivel de distorsin de la forma de onda.

Forma de onda de

CA de entrada

Disparadores

Excitacin

SISTEMA DE EXCITACIN CONTROLADO POR SCR CONFORMA DE ONDA DE VOLTAJE DE ENTRADA DISTORSIONADA

FIGURA 3a: Ntese que el disparador nico de entrada enciende

la energa de excitacin y el cruce del voltaje CA lo apaga. Cuando

el regulador se aplica a cargas no lineales, la muesca de la forma de

onda hace que el SCR en el AVR se apague en el momento incorrecto,

entonces el excitador no recibe el nivel de energa adecuado para

mantener el nivel de voltaje de salida del generador (FIGURA 3b).

Forma de onda de

CA de entrada

Disparadores

Excitacin

SISTEMA DE EXCITACIN CONTROLADO POR SCR

Forma de onda de

CA de entrada

Disparadores

Excitacin

SISTEMA DE EXCITACIN CON MODULACIN DE LA AMPLITUDDEL PULSO (PWM)


5/13





problemas de operacin relacionados con la distorsin de laforma de onda.

El uso de los AVR de deteccin trifsicos es tambin de

gran ayuda para reducir el efecto de la distorsin de la formade onda sobre un sistema de control de alternador. Serparticularmente efectivo cuando las cargas monofsicasde SCR estn causando la perturbacin del sistema. Loscircuitos de deteccin RMS trifsicos tambin son de ayuda

para mantener una regulacin del voltaje confiable para losgrupos electrgenos que atienden cargas no lineales, yaque pueden percibir el nivel de voltaje de manera exacta sinimportar la magnitud de la distorsin sobre la forma de ondade voltaje a la salida del alternador.

Otra forma de mejorar el sistema del alternador que ha sidoaplicado es el uso de sistemas de excitacin respaldadospor un generador magntico permanente (permanent magnetgenerator, PMG). En un grupo electrgeno de tipo PMG,

el AVR quita energa del generador magntico permanente

acoplado sobre el eje del alternador, en lugar de la salida delalternador (FIGURA 4).

Ya que el PMG brindar energa constante en la salida

siempre y cuando el eje del alternador est girando, y dadoque est completamente aislado de una carga inducida porla distorsin de la forma de onda de voltaje, el PMG brindar

una fuente de energa aislada conable para el AVR en

situaciones en que haya distorsin significativa de la forma

de onda de voltaje.

Efectos del calentamiento

Los grupos electrgenos, como otros componentes elctricosde los edificios, se ven afectados por el calentamientocausado por las cargas no lineales. Estos efectos delcalentamiento incluyen histresis anormal, corriente parsitay prdidas por efecto pelicular. En trminos simples, elalternador funciona a una temperatura interna ms alta que latemperatura interna normal cuando sirve las cargas SCR. Eldimensionamiento incorrecto para los efectos de las cargasno lineales puede causar fallas prematuras del alternadordebido al calentamiento anormal en la mquina.

Sin embargo, los grupos electrgenos por lo generalse ven menos afectados que la mayora de las cargasy los componentes de distribucin del sistema. Losprincipales problemas en los grupos electrgenos son eldimensionamiento adecuado y permitir que los conductoresneutros de tamaos adecuados se conecten a los gruposelectrgenos. La correccin del alternador para cargas no

lineales puede ser necesaria slo si la especificacin delalternador Standby y la del grupo electrgeno son iguales.

Por ejemplo, si un alternador de 500 kW con aislamiento claseF se suministra en un grupo electrgeno de 500 kW, entoncescon el grupo electrgeno funcionando con una carga yun factor de potencia especificados y llevando cargas nolineales, el alternador estara funcionando a una temperaturasuperior a su temperatura especificada. Esto dara origen alsobrecalentamiento y falla prematura del alternador.

Sin embargo, si el mismo alternador fuera suministrado conaislamiento clase H en lugar de clase F, habra un margen de20 grados centgrados de proteccin trmica agregado; enconsecuencia, la temperatura del aislamiento del alternador

especificada probablemente no se excedera aun con cargasno lineales aplicadas. En un sentido prctico, prcticamentetodos los grupos electrgenos se proporcionan inicialmentecon alternadores sobredimensionados para proporcionar almotor la capacidad de arranque necesaria y para brindar unrendimiento de la cada del voltaje requerido con la mximacarga que se aplicar al sistema (aunque la diversidad decarga es tal que es muy improbable que la carga completa seaplique al grupo electrgeno simultneamente).

Por lo tanto, cuando se utilizan cargas no lineales en unainstalacin, operadas por un grupo electrgeno, generalmentehay un exceso de capacidad en el diseo del alternador, porlo tanto, el sobrecalentamiento del alternador debido a cargas

no lineales no es una preocupacin mayor. No obstante,si la cantidad total de cargas no lineales en el sistema estcerca de la especificacin del estado estacionario del grupoelectrgeno, el uso de alternadores corregidos puede brindarla capacidad necesaria para hacer funcionar la mquina conlas cargas no lineales aplicadas.

Dado que la capacidad del alternador es relativamentebarata, no es un costo significativo para el costo inicial dela instalacin. El aislamiento clase H brinda una resistenciaadicional a las altas temperaturas sobre los sistemas deaislamiento clase F.

El diseador del sistema debe verificar que se proporcione undimensionamiento adecuado para la caja de unin y el rea

de terminacin del arrastre para aquellas aplicaciones dondese especifique un sobredimensionado neutro.

Distorsin de voltaje de salida

Los diseadores de las instalaciones generalmente estn bienal tanto del impacto potencial de las cargas no lineales sobrela calidad de la forma de onda de voltaje en sus aplicaciones.La degradacin de la calidad de la forma de onda de voltaje

FIGURA 4: Dibujo esquemtico de un alternador con un generador

magntico permanente (PMG) para respaldo de excitacin. El regulador

de voltaje detecta el nivel de voltaje de salida del alternador, pero la

energa de excitacin es derivada del PMG.

ALTERNADOR CON UN GENERADOR MAGNTICO PERMANENTE (PMG)

Deteccin Salida de energa elctrica

Ene

rga

Salida

Entrada de

energa

mecnica

giratoria

Regulador devoltaje automtico

Estator yrotor delexcitador

Estator yrotor del

PMG

Rectificadores

giratorios

Rotor principal

Estator principal


6/13





FIGURA 5: El nivel de distorsin de la forma de onda de un alternador

con cargas especficas no lineales se puede calcular usando grficas

como esta.

6PU

LSOS-ACCIONAM

IENTO

DEL

MOTO

R

3PU

LSOS

-TE

LECOMUN

ICAC

IONE

S

ILUMIN

ACIN

FLUO

RESCEN

TE

6PULS

OS-T

ELECO

MUNIC

ACION

ES

12PULS

OS-TE

LECOMU

NICACIO

NES

Carga del generador2/3 Factor de paso 12% Resistencia subtransitoria

0 0,25 0,5 0,75 1,0

Distorsindevoltaje%

24

22

20

18

16

14

10

8

6

4

2

0

12

puede causar efectos de calentamiento y poca vida en losmotores, funcionamiento incorrecto de algunas cargas eincluso alarmas de bypass no disponible en el equipo UPS.

Dado que el grupo electrgeno tiene una impedancia msalta que el servicio de la red pblica normal, estos efectossern mucho ms aparentes mientras se opera con energadel grupo electrgeno que con la red pblica. (Por ejemplo,consulte la FIGURA 2). Por lo tanto, si bien los diseadoresestn al tanto del problema potencial, la mayor dificultad esdeterminar qu nivel de calidad de la forma de onda de voltajese requiere para el funcionamiento exitoso del sistema, y luegoespecificar un alternador que brinde este nivel de rendimiento.

Este problema es an ms complicado por el hecho deque la magnitud de la distorsin de la forma de onda esafectada por el tipo de dispositivo de energa, el nivel decarga en el dispositivo y el nmero y tipo de otras cargas queestn operando en el sistema de distribucin. Las pruebasen dispositivos de cargas especficos en alternadores con

caractersticas especficas permiten el desarrollo de unaherramienta grfica, la cual se puede usar para estimarla calidad de la forma de onda del voltaje resultante conmagnitudes especficas de cargas no lineales, aplicadas aun alternador. En la FIGURA 5 se muestra una grfica deeste tipo. Ntese que, por ejemplo, con un alternador quetiene 50% de su nivel de carga especificada como motores

con control de 6 pulsos, se puede predecir una distorsinde voltaje de aproximadamente 13%. Si la carga es unrectificador de telecomunicacin de 6 pulsos, la distorsinde voltaje ser slo de aproximadamente 5%.

Un error comn del diseador es intentar reducir ladistorsin de la forma de onda de un grupo electrgenopara que se encuentre dentro de los requisitos del IEEE519.(Aproximadamente un 5% de THD de voltaje). Este estndarest dirigido a los sistemas de energa de red pblica ycausar un sobredimensionamiento innecesario de losalternadores en muchas aplicaciones de reserva.

La distorsin de voltaje real observada en un circuitoautnomo de un generador est directamente relacionada

con la reactancia subtransitoria del alternador (Xd). Un grupoelectrgeno configurado con una reactancia subtransitoriabaja se desempear significativamente mejor que una unidadcon una reactancia ms alta. Para grupos electrgenos quefuncionan por debajo de 600 V, una buena recomendacin es

que la X no debe ser mayor que aproximadamente 0,12 a 0,15por unidad. Por lo tanto, comparado con la impedancia deuna fuente de energa pblica normal, un generador al cual sele exige cumplir con IEEE519 puede tener el doble de tamaoque el requerido para operar cargas de manera exitosa.

El equipo de filtracin ubicado en el dispositivo de cargatambin ayuda a reducir la distorsin de voltaje total. LaFIGURA 2 ilustra el impacto del filtro en la aplicacin al usar

un UPS de 8O kVA y un grupo electrgeno de 150 kW. Nteseque cuando se aplica el filtro, las formas de onda del voltajey la corriente son mucho ms limpias. Sin embargo, elfiltro siempre se debe aplicar cuidadosamente ya que puedetener efectos secundarios inesperados. En la FIGURA 2, ladistorsin en general es mucho ms baja, pero el filtro tuvocomo consecuencia cruces por cero adicionales, lo cualpuede perturbar el funcionamiento de algunos dispositivos decarga.

Adems, el filtro puede tener efectos negativos en los gruposelectrgenos cuando la carga en el dispositivo que se filtray el grupo electrgeno es muy baja. En estas situaciones,el factor de potencia total de la carga visto por el grupoelectrgeno puede tornarse primordial, y el grupo electrgenopuede ser incapaz de regular adecuadamente su voltaje.

El paso del alternador a veces se menciona como un factor alelegir un alternador con un mejor rendimiento con cargas nolineales. En general, el paso del alternador tiene poco efectoen el rendimiento general del sistema, pero si se especificael paso del alternador, una mquina de paso 2/3 es msventajosa porque estas mquinas no generarn armnicos


7/13





de tercer orden, y el grueso de la distorsin de la forma deonda presente naturalmente en el alternador (cuando se daenerga a cargas trifsicas ser del quinto y sptimo orden).Esto constituye una ventaja a los circuitos de distribucinporque los armnicos de tercer orden se suman directamenteen el neutro del sistema y pueden causar calentamientosignificativo en transformadores delta/wye y sistemas de

cables/bus neutro.

La desventaja de las mquinas de paso 2/3 es que losarmnicos de tercer orden se inducen en un sistema dedistribucin potenciado por un alternador de paso 2/3, ytienden a tener un impacto de calentamiento mayor sobre elalternador que los otros rdenes de armnicos. Sin embargo,dado que la mayora de las cargas vistas por el alternador sonde 6 pulsos, y dado que las cargas de 6 pulsos no producenarmnicos de tercer orden, esto normalmente no es unproblema significativo. (Las cargas de 2 pulsos son tpicasde dispositivos monofsicos, y estn separadas del grupoelectrgeno por un transformador, el cual normalmente aslael grupo electrgeno de los armnicos de tercer orden y sus

mltiples (armnicos triple-N). Las cargas de 12 pulsos noproducen armnicos triple-N, y la mayora de la distorsinproducida est en dcimo primero y dcimo segundo orden.

Los alternadores con otros pasos pueden tener unadistorsin de la forma de onda presente en todos losrdenes armnicos, generalmente con la distorsin msalta en el tercer orden. Ya que todos los armnicos detercer orden inyectados sumarn en el neutro del sistema,y posiblemente causarn efectos de calentamiento que sesuman al calentamiento causado por las cargas no lineales,Cummins Power Generation recomienda que slo se utilicenalternadores de paso 2/3 para evitar este problema potencial.

Ya que especificar el paso del alternador puede restringir

el nmero de proveedores que pueden proveer unhardware para un proyecto especfico, muchos diseadoreselegirn especificar la distorsin mxima permisible sobreun alternador (que da energa a cargas lineales). Unaespecificacin tpica es permitir no ms de un total de 5% dedistorsin armnica producida por el alternador, con ningnnivel de armnico simple mayor de 3%, con el alternadorfuncionando en el nivel de carga especificado con cargas

lineales.

Errores en los medidores de gruposelectrgenos

La medida de la salida CA de los grupos electrgenos amenudo es una lectura de tipo anloga promedio, la cual noindicar los verdaderos valores RMS cuando se atienden

cargas no lineales. La primera desventaja de esto es queun operador no familiarizado con el sistema puede ajustarincorrectamente el grupo electrgeno basado en lecturaserrneas del medidor.

Se encuentran disponibles medidores digitales de RMS

exactos, los cuales se pueden acoplar a los grupos

electrgenos, pero esta medicin no es particularmente deayuda al monitorear y brindar un servicio al grupo electrgeno,ya que la pantalla digital intermitente no indica claramente lavelocidad de cambios ni el cambio mximo de los parmetrosmedidos bajo condiciones de carga transitoria, y no indicaclaramente la estabilidad de una funcin medida.

Dado que la funcin primaria del medidor acoplado en elgrupo electrgeno es aumentar la durabilidad de los gruposelectrgenos, estos se deben equipar con medidoresanalgicos, a pesar de la potencial inexactitud de losvalores indicados en ciertas condiciones operativas delsistema. Para que el personal pueda obtener la informacinexacta necesaria para monitorear y manejar las cargas delsistema, se pueden colocar equipos de medicin digitalsuplementarios que leen las condiciones de carga en los

tableros de interruptores o sistemas de interruptores.

Compatibilidad de los bucles de control

Cuando opera un dispositivo controlado por SCR, el controlde la exactitud de la potencia de salida del rectificador

depende de la exactitud de la coordinacin del disparo delSCR. El tiempo de disparo es esencial porque el SCR seprender en un momento especfico, pero el comando deapagado tiene su origen en un evento de cruce por cero.En un sistema de energa de la red pblica esto no es unproblema importante porque la frecuencia de la fuente deenerga es constante, por lo tanto, los principales problemasde la coordinacin del disparo giran alrededor de la deteccindel cruce por cero, que puede estar enmascarado en ciertamedida por la distorsin de la forma de onda de voltaje.

En un grupo electrgeno la frecuencia del voltaje de salidano es constante. Esta vara aun entre cargas de estadoestacionario en la mquina y, bajo condiciones de carga

transitorias, puede variar considerablemente. El trminovelocidad de respuesta se usa para describir la velocidad decambio de la frecuencia.

Se puede comenzar a comprender mejor la magnitud delos posibles problemas de compatibilidad entre los gruposelectrgenos y las cargas basadas en SCR, cuando se tomaconciencia de que muchos dispositivos de carga requierenque la velocidad de respuesta no exceda 0,5 hercios/segundo.Cuando se aplica una carga a un grupo electrgeno, lavelocidad de respuesta de 10-15 hercios/segundo es comnpara intervalos cortos.

Si la frecuencia de la fuente de energa cambia ms rpidoque la carga para la cual el dispositivo est diseado, el

disparo del SCR se producir en el momento errneo yprovocar que se transmita demasiada o muy poca energaal dispositivo de carga. En el siguiente ciclo de coordinacin,el control lgico de la carga puede comenzar a realizarcorrecciones de la condicin de error. Al mismo tiempo enque esto est ocurriendo, los controles del grupo electrgeno(el AVR y, para motores con mando electrnico, el control

del mando electrnico) comenzarn a hacer correcciones


8/13





REGISTRO OSCILOGRFICO DE UN GRUPO ELECTRGENO CON RECTIFICADOR DE UPS EN RAMPA

Fase A Entrada

Fase B Entrada

Corriente de entrada

Fase A Salida

para mantener la velocidad y el voltaje del motor. Lascorrecciones del sistema de control del grupo electrgenopueden comenzar a resonar con las correcciones del sistemade cargas.

Cuando esto ocurre, existe una incompatibilidad de losbucles de control. Esta incompatibilidad puede ser difcil dediagnosticar en forma correcta porque los sntomas son muysimilares a otros problemas de control del grupo electrgeno.Los sntomas pueden aparecer inmediatamente cuando elgrupo electrgeno intenta dar energa a una carga especfica.En la FIGURA 6 se puede ver el trazado oscilogrfico desalida de un grupo electrgeno de 200 kW intentando darenerga a un UPS de 125 kVA. El trazado superior es el voltaje

de la fase A, la segunda lnea es la corriente de la fase A,luego el voltaje de la fase B, corriente de la fase B y corrientedel sistema de excitacin del grupo electrgeno.

Antes de tomar esta carga, el grupo electrgeno estabaestable bajo todas las condiciones de estado estacionarioy transitorias. La entrada del UPS se acopl al grupoelectrgeno, y comenz a aumentar la carga en el grupo

electrgeno. Sin embargo, a medida que la carga aumentaba,el sistema se torn inestable y el sistema de mando del grupoelectrgeno comenz a oscilar frenticamente.

En este punto es tentador comenzar a hacer ajustes deestabilidad y ganancia del mando, cuando en realidad elgrupo electrgeno simplemente est respondiendo a la cargareal que se aplica a su salida. Esta carga real est pulsantedebido a errores en el disparo de los SCR en la carga

como resultado de los cambios de frecuencia en el grupoelectrgeno.

La incompatibilidad de control tambin es difcil dediagnosticar porque puede ocurrir en cualquier momento ycon cualquier nivel de carga. En el ejemplo que se muestra enla FIGURA 6a, el grupo electrgeno estaba funcionando connormalidad y manejaba la carga del UPS sin ningn problema.De repente, sin motivo aparente, el sistema comenz a oscilarcomo se ve en la figura.

Otro posible problema es que un rectificador en un UPS es undispositivo de carga constante, por lo tanto, las funciones dereduccin de voltaje en los reguladores de voltaje del grupoelectrgeno diseadas para reducir la carga en el motor ypermitir la recuperacin del factor en condiciones transitoriasde carga, no funcionan como es esperado. Las reduccionesen la salida de voltaje del generador no provocan reduccionesde carga, a menos que las cadas de voltaje lleguen a unnivel tan bajo que el rectificador se apague. En efecto, losesfuerzos del AVR del generador por reducir el voltaje pueden

empeorar el rendimiento del sistema, especialmente cuando

la mayor parte de la carga es un equipo UPS. En estos casospuede ser necesario ajustar la funcin de atenuacin (roll-off)de voltios/hercios a una frecuencia significativamente menor.

Esta situacin puede ser difcil de diagnosticar dado quela estabilidad y respuesta caractersticas de un grupoelectrgeno pueden variar segn la temperatura ambiente,el tipo y las condiciones del combustible y muchos otrosfactores. Es posible que el sistema est estable un da e

FIGURA 6a: El registro superior es un voltaje de fase A. El segundo registro es una corriente de salida de fase A de un UPS. El tercer registro es un

voltaje de entrada de fase B hacia el UPS y la cuarta lnea es un amperaje de entrada hacia el rectificador del UPS.


9/13





REGISTRO OSCILOGRFICO DE UPS FUNCIONANDO EN UN GRUPO ELECTRGENO QUE INDICA LA OSCILACIN DEL SISTEMA

Fase A Entrada

Fase B Entrada

Corriente


Fase A Salida

inestable al otro da. Obviamente, no se puede inspeccionarfsicamente cada control de mando, regulador de voltaje oplaca de circuitos del UPS en particular, y deducir si vana experimentar problemas de compatibilidad de bucle decontrol o no. De manera similar, no se consigue informacinsuficiente para resolver el problema mediante la comprensinde la lgica y el control de uno de los componentes del

sistema. Se necesitar un esfuerzo cooperativo entre todoslos proveedores de equipos para resolver estos problemas.

Solamente se puede probar si la compatibilidad es problemapotencial en un lugar mediante pruebas y la experiencia. Lassoluciones a los problemas de compatibilidad de bucle decontrol pueden consistir en modificaciones al control lgicode disparo del SCR, dimensionamiento del grupo electrgenoo ajustes adecuados de los controles del grupo electrgeno.Estos ajustes de los controles del grupo electrgeno sernms exitosos si el grupo electrgeno tiene un rango de ajusteamplio tanto para los controles de mando de la velocidad delmotor como para los controles de la regulacin del voltaje.

Debe hacerse notar que los grupos electrgenos de

emergencia/Standby generalmente se disean y configuranpara proporcionar a las cargas de las instalaciones el serviciolo ms rpidamente posible, y la respuesta de rendimiento

transitorio ms rpida posible cuando se aplica una carga.Los fabricantes de grupos electrgenos a veces sealan losresultados del rendimiento transitorio con considerable orgullopor su trabajo. Este rendimiento se logra al llevar al grupoelectrgeno a responder tan rpido que se vuelva inestable,y volviendo los ajustes un poco hacia atrs para que quedecerca de la inestabilidad cuando funciona con cargas

sensibles.

Al alimentar las cargas del UPS, la respuesta rpida noes la preocupacin central. Los equipos UPS son muytolerantes a las excursiones de voltaje y frecuencia, pero muyintolerantes a cambios rpidos en estos parmetros. Poreso, la configuracin de un grupo electrgeno para el tipode funcionamiento tpico de emergencia/Standby puede noresultar en el mejor rendimiento del sistema en su conjunto,particularmente cuando el UPS es la carga principal delsistema de emergencia/Standby.

Al mismo tiempo, si el grupo electrgeno se desajusta paraun mejor rendimiento con el UPS, se debe tener en menteque esto va a tener un impacto sobre la capacidad del grupo

electrgeno de atender otras cargas del sistema de la mejormanera, en especial el encendido de grandes motores. El usode un procedimiento de encendido/dimensionamiento que

FIGURA 6b: El registro superior es un voltaje de fase A, el segundo es una corriente de fase A, el tercero es un voltaje de fase B, el cuarto es una cor-

riente de fase B y el registro inferior es la salida del regulador de voltaje.


10/13





REGISTRO OSCILOGRFICO DE UN GRUPO ELECTRGENO QUE FUNCIONA NORMALMENTE CON UN CAMBIO DE CARGA MENOR

Fase A Entrada

Fase B Entrada

Corriente


Fase A Salida

incorpore datos reales del grupo electrgeno junto con unacomprensin de los requerimientos de un encendido exitosodel motor pueden ayudar a lograr los ajustes para el mejorrendimiento del sistema.

Cuando sea necesario reajustar el rendimiento del grupoelectrgeno, conviene comenzar por amortiguar la gananciaen el AVR. El AVR responde mucho ms rpidamente que el

sistema de mando del motor, por ello es ms probable queeste sea la fuente de un problema en lugar del mando, auncuando los cambios de frecuencia parezcan ser el problema.

Otra tctica que se puede usar para disminuir la probabilidadde incompatibilidad de los bucles de control es disear elsistema de tal manera que el grupo electrgeno no se cargueen una forma tal que vea grandes frecuencias transitorias,particularmente mientras el grupo electrgeno est dandoenerga al UPS despus de una falla de energa. Esto significaque los pasos de carga que se apliquen al sistema deben sertan pequeos como sea posible en relacin con el tamaodel grupo electrgeno, y que el grupo electrgeno tengaotras cargas de las instalaciones antes de que se establezca

la rampa del UPS. Si la frecuencia se puede controlar conuna franja operativa de ms-menos 0,5 hercios mediantedimensionamiento cuidadoso y aplicacin de las cargas, la

incompatibilidad de los bucles de control ser un problemamenor.

Algunas instalaciones incorporaron racks de carga resistivapara grupos electrgenos que atienden exclusivamenteequipos de UPS, de manera que haya alguna carga linealpresente en el grupo electrgeno cuando el UPS comienzael proceso de establecimiento de la rampa. En general, unbanco de carga dimensionado para aproximadamente el 10%de la capacidad Standby del grupo electrgeno debe sersuficiente para estabilizar el sistema.

Finalmente, la solucin para la compatibilidad entre loscomponentes del sistema se puede resolver ms fcilmenteen el control lgico de disparo del SRC del UPS. Muchos

sistemas UPS actualmente incluyen un control lgico quecompensa ms efectivamente los cambios rpidos en la

frecuencia de la energa de entrada.

Limitaciones de los sistemas UPSalimentados por grupos electrgenos

Un grupo electrgeno no es una fuente de energa de la redpblica y no puede llegar al mismo rendimiento que esta reden el suministro de energa a un UPS y las cargas del UPS. Enparticular, se debe tomar en consideracin el hecho de que la

FIGURA 7: Grupo electrgeno en funcionamiento normal y aparentemente estable, hasta que un cambio menor de carga o excursin de frecuencia

inicia una situacin de oscilacin. La forma de onda superior es el voltaje de salida del generador de fase A, el segundo es el voltaje de salida del

UPS, el tercero es el voltaje de salida del generador de fase B y el cuarto es la entrada de corriente al UPS. Ntese que la salida del AVR se est

moviendo con las variaciones del voltaje y la corriente.


11/13





frecuencia del generador no va a ser tan constante como la dela red pblica, y esto producir un impacto en el rendimientodel sistema en general.

El mejor rendimiento en estado estacionario disponible enel mercado para un grupo electrgeno de motor recprocodiesel es de 60 hercios ms-menos 0,25%. (Los gruposelectrgenos con gas natural como combustible pueden noalcanzar este nivel de rendimiento). Cuando se aplica unacarga, el voltaje y la frecuencia pueden bajar de un 20-30%.La magnitud de la cada puede controlarse mediante eldimensionamiento adecuado del grupo electrgeno.

Los grupos electrgenos pueden ser suministrados conmandos iscronos o de cada. En los grupos electrgenoscon mando de cada, la frecuencia de la salida no es unaconstante de 50 60 hercios, sino que vara en funcindirecta de la carga del sistema. En los grupos electrgenoscon mando de cada, la frecuencia del estado estacionariovariar desde 3-5% comparando sin carga con cargacompleta, y generalmente, el rendimiento del estadoestacionario no ser tan bueno como con un mando

electrnico iscrono.

Probablemente, la mejor velocidad de respuesta (velocidadde cambio de frecuencia) que se puede lograr por un grupoelectrgeno con una carga estable es 1 hercio por segundo.Cuando se aplican las cargas al grupo electrgeno, lavelocidad de respuesta generalmente excede los 3 Hz/segundo por un breve periodo de tiempo.

Esto provoca impacto en el sistema en dos reas. Primero,cuando el UPS establece la rampa en el grupo electrgenodespus de una falla de energa normal, la frecuenciadel generador bajar hasta que se aplique la carga. Si lavelocidad de aplicacin de la carga es suficientemente alta,la frecuencia del grupo electrgeno puede caer por debajode los requerimientos de entrada del rectificador, y causarque ste se desconecte del grupo electrgeno y vuelva elsistema a la alimentacin por bateras. La frecuencia delgrupo electrgeno se corregir rpidamente y el rectificadorestablecer la rampa nuevamente. Esto puede conducir a laaparicin de inestabilidad en el mando del grupo electrgeno,cuando en realidad los cambios de frecuencia son causadospor mltiples adiciones de cargas reales.

Si esto ocurre, el ajuste del tiempo de rampa y velocidadde rampa del rectificador minimizarn la perturbacin de lafrecuencia y permitirn que el rectificador quede conectadocon el grupo electrgeno. Los cambios de frecuencia enel grupo electrgeno durante la adicin de carga de otras

cargas mientras el grupo electrgeno est funcionando conel UPS, por lo general, puede causar alarmas de bypass nodisponible del UPS. Cuando el UPS tiene una frecuenciay un voltaje estables en la entrada de su rectificador, estasincronizar la salida de su inversor a la entrada, de maneraque si el inversor falla, un interruptor esttico puede conectarde manera instantnea la carga directamente a la fuente deenerga. Cuando la frecuencia de la fuente de suministro deenerga y el voltaje cambian, el UPS intentar seguir esos

cambios y permanecer sincronizado con la fuente, a menosque el voltaje y la frecuencia cambien ms de lo aceptable ola velocidad de respuesta sea demasiado alta. En este punto,el UPS interpretar que la energa de entrada es inaceptabley deshabilitar su capacidad de bypass automtico (a travsdel interruptor esttico) y producir una alarma de bypass nodisponible.

Si se aplica una carga a un grupo electrgeno que atiendea un UPS, los cambios de frecuencia y voltaje o velocidadde respuesta pueden ser inaceptablemente altos, ypuede provocarse una alarma momentnea de bypassno habilitado. Los rangos aceptables con respecto a lafrecuencia de voltaje y la velocidad de respuesta para habilitarel bypass en el UPS son ajustables, pero es probable que elrendimiento operativo normal de un grupo electrgeno nosea adecuado para mantener la capacidad de habilitacin delbypass bajo todas las condiciones de adicin y eliminacin decarga.

El grupo electrgeno generalmente no va a ser capaz deduplicar ese rendimiento de la forma de onda de voltaje de la

red pblica, por lo que se debe tener cuidado de proporcionarsuficiente capacidad del grupo electrgeno para que elnivel de distorsin de la forma de onda sea aceptable. Alespecificar sistemas que utilizan equipos existentes, se debeasegurar que el grupo electrgeno o el UPS puedan rendiradecuadamente dada la calidad de la energa que puede

suministrar el grupo electrgeno usado.

Interruptor de transferencia yproblemas con la transferencia deenerga.

Otro componente de los sistemas de energa de emergencia/Standby que se puede aplicar incorrectamente a sistemas que

alimentan a equipos UPS es el interruptor de transferenciaautomtico. Los interruptores de transferencia pueden causarproblemas en las siguientes reas:

Requisitos neutros sobredimensionados

Deteccin de falla a tierra y entrada del UPS

problemas de deteccin

Saltos (tripping) del disyuntor de la entrada del UPS por

molestias

Los diseadores de instalaciones deben tomar en cuenta quela capacidad neutra sobredimensionada en un interruptor detransferencia no est disponible actualmente en el mercado;por lo tanto, los interruptores de transferencia se deben

corregir para cargas no lineales si se necesita un neutro concapacidad significativamente mayor que la de los conductoresde fase. Esto es un problema menor en los interruptores detransferencia de 3 polos, ya que hay una conexin neutraslida entre las fuentes.

Los sistemas UPS son fuentes de produccin de energaindependientes que se pueden disear como sistemas


12/13





derivados individuales o no individuales. Es decir, el cable deunin de neutro a tierra puede estar en la entrada de serviciode las instalaciones (derivado no individual) o cerca del UPS(derivado individual).

En un sistema UPS que recibe energa solamente por la redpblica, las consideraciones primarias en esta rea se refierenal equilibrio entre los posibles costos agregados de unsistema derivado individual con los beneficios del aislamientodel sistema que ofrece este diseo.

Si el voltaje operativo del sistema y la capacidad de lasinstalaciones requieren el uso de proteccin de fallas deconexin a tierra, generalmente ser necesario incorporarun sistema derivado individual de UPS y grupo electrgeno,que utiliza la energa transferida por un interruptor detransferencia con conexin neutra (de 4 polos). Cuando unsolo transformador atiende a un sistema UPS (ya sea en formainterna o externa), ser necesario cambiar la carga del UPSdesde la fuente del generador a la fuente de la red pblicausando un interruptor de transferencia con una velocidadde funcionamiento relativamente baja. Si el interruptor de

transferencia abre los contactos en la fuente del grupoelectrgeno, y luego cierra los de la fuente de la red antes deque el voltaje residual generado por el transformador decaiga,puede ocurrir una desconexin por molestias e inclusoposibles daos a los equipos en los disyuntores que estnaguas arriba del transformador. Para eliminar este problema,el tiempo de apertura del interruptor de transferencia debeser de aproximadamente 0,5 segundos. La mayora de losinterruptores de transferencia con la capacidad de ajustede la velocidad de funcionamiento permitirn la adaptacinpara que este tiempo de funcionamiento sea tan rpidocomo sea posible sin causar desconexin por molestias en elsistema. La duracin del tiempo de apertura del interruptor detransferencia no es importante para el UPS (mientras no sea

demasiado rpido), ya que una vez que falla la energa, stanormalmente va a esperar un tiempo corto para devolver la

energa al sistema desde la fuente que tenga conectada.

Recomendaciones

El grupo electrgeno proporcionado para dar energa a lasaplicaciones del UPS debe incluir un regulador automticode voltaje que sea inmune al funcionamiento incorrectopor distorsiones de la forma de onda. Se recomiendan losreguladores de deteccin trifsicos y los alternadores conexcitacin separada, pero no se requieren necesariamentepara el adecuado rendimiento del sistema.

Cuando est disponible, el aislamiento de clase H del grupoelectrgeno proporciona proteccin adicional contra elsobrecalentamiento del generador respecto del aislamiento declase F. Se debe proporcionar el alternador con el aumento detemperatura ms bajo que sea prctico para una aplicacincon el objeto de minimizar la distorsin de la forma de ondade voltaje. Generalmente, se tratar de un alternador conespecificacin de aumento de 105 C sobre 40 C ambiente.La diferencia de costo por esta especificacin mejorada

variar segn el tamao y fabricante del generador, perogeneralmente ser de 1% a 4% mayor sobre las unidades conespecificaciones de unidades de aumento de la temperaturamxima de aislamiento en sus especificaciones de kW.Cuando est disponible, el grupo electrgeno debe tener unareactancia transitoria de 15% o menos. Recuerde que unareactancia ms baja equivale a un mejor rendimiento.

Especifique los parmetros operativos del UPS que seancompatibles con la capacidad de rendimiento del grupoelectrgeno. Tenga presente que esto cambiar de acuerdoal tamao y al tipo de grupo electrgeno que se proporcione.Especifique el UPS con filtros de entrada (en especial conel UPS de pulso 0) para minimizar la distorsin de la formade onda de voltaje. Es til un transformador de aislamientoseparado para atender al UPS (haciendo que el UPS sea unsistema derivado individual) para evitar problemas operativoscon el UPS, proporcionando mejor calidad de energa a lacarga, y previniendo problemas de deteccin de falla a tierra.

Especifique la transicin programada (tiempo de apertura= 0,5 segundos) para interruptores de transferencia que

alimentan cargas de UPS. Los grupos electrgenos porlo general necesitarn mandos iscronos electrnicosque proporcionen una salida de 50 a 150 hercios a todoslos niveles de carga y permitan que la salida del UPS sesincronice con la energa del generador. (Los sistemas demando que tienen caractersticas de funcionamiento de cadageneralmente pueden alimentar el rectificador del UPS, perono pueden forzar una operacin suficientemente cercanaa la frecuencia de operacin apropiada para permitir lasincronizacin a travs del interruptor esttico del UPS).

Los grupos electrgenos se deben dimensionar con baseen la carga total aplicada por el UPS. Se debe considerar losiguiente:

El UPS funcionando con la carga especicada completa,

aun si la carga total en el UPS est planificada para sersignificativamente menor del 100% de las especificacionesdel UPS. Esto es necesario porque luego de un corte deenerga, el sistema limitar la corriente al 100-125% dela especificacin de estado estacionario del UPS, pararecargar las bateras del sistema.

Velocidad de recarga de la batera despus de la

restauracin de la energa en el UPS.

Factor de potencia de operacin del UPS y eciencia

con carga completa.

El dimensionamiento debe considerar los objetivos

de distorsin de la forma de onda. Una meta prcticaes lograr un sistema que no tenga ms de 10% THDcuando funcione con la energa del grupo electrgeno. Unmejor rendimiento en esta rea se puede lograr con unacuidadosa consideracin del tamao y capacidades delalternador.

El proveedor del grupo electrgeno debe ayudar al diseadordel sistema a establecer el tamao adecuado del grupo


13/13

electrgeno, basado en los requisitos de rendimientoestablecidos por el diseador del sistema.

Un diseo del sistema de potencia de emergencia/Standbyque incorpora un sistema UPS tendr una probabilidadsignificativamente ms alta de ser exitoso si el UPS no esla nica carga del grupo electrgeno. Las sumas de otrascargas de diversos tipos reducirn la carga transitoria relativaaplicada al grupo electrgeno por una determinada carga ymejorarn la estabilidad del grupo electrgeno, especialmentecuando la UPS que est alimentando est poco cargada.

Los grupos electrgenos y los equipos UPS no sonincompatibles por naturaleza (a los dueos y diseadores delsistema que tratan de estudiar los temas de incompatibilidadentre los proveedores les puede parecer difcil de creer, peroes cierto).

Finalmente, otras cargas basadas en rectificadores puedentener problemas similares a los de los equipos UPS cuandofuncionan con un grupo electrgeno. Las soluciones quese describen en este artculo sern de ayuda para resolverproblemas operativos cuando se operan equipos basados enrectificadores en un grupo electrgeno.

Para recibir soporte tcnico adicional, comunquese consu distribuidor local de Cummins Power Generation. Para

encontrar un distribuidor, visite www.cumminspower.com.

Acerca del autor

Gary Olson se gradu en la Universidadde Iowa con una licenciatura en ingenieramecnica en 1977 y se gradu en elCollege of St. Thomas con una Maestra

en administracin de empresas (MBA)

en 1982.


Ha sido empleado de Cummins Power Generation por msde 30 aos en diversas tareas de ingeniera y gerenciales.Sus responsabilidades actuales incluyen la investigacinrelativa a las aplicaciones de energa en el lugar de trabajo,apoyo tcnico de productos para equipos de sistemas deenerga en el lugar de trabajo y contribuciones a los gruposde cdigos y normas. Tambin administra un grupo deingeniera dedicado al desarrollo del diseo de la prximageneracin de sistemas de energa.


2008 Cummins Power Generation Inc. Todos los derechos reservados.

Cummins Power Generation y Cummins son marcas registradas de Cummins Inc.

Nuestra energa trabajando para ti. es una marca registrada de Cummins Power Generation.

PT-6014 (08/09) antes 900-0280


grupo electrógeno - ups

Documents