Alternadores para grupos electrógenos

La pareja perfecta del motor

Los alternadores en los grupos electrógenos son dispositivos capaces de transformar la energía mecánica en energía eléctrica aprovechable por las cargas conectadas al grupo, obteniendo de este modo la corriente necesaria para un funcionamiento óptimo.

Es una pieza clave de cualquier equipo y el dispositivo que mejor se complementa con el motor. Disponer de un alternador específico y adaptado a las necesidades de cada equipo es por esta razón muy importante.

No todos los alternadores son iguales y deben acoplarse perfectamente en el generador para que un tándem motor elétrico-alternador perfecto.

CARACTERÍSTICAS DE LOS ALTERNADORES

Conexión, aislamiento, mantenimiento

Entre las características de los alternadores hay varios factores a tener muy en cuenta:

Tensiones y frecuencias

La frecuencia del alternador dependerá de la velocidad de rotación del motor diésel y del número de polos del alternador. El motor se escoge en función de estos parámetros para que la energía generada sea a la frecuencia de red habitual de la zona. Se utilizan las siguientes frecuencias:

50 Hz: Habitual en Europa, la mayor parte de los países de África, Australia, China y parte de Sudamérica.
60 Hz: Habitual en EEUU, Canadá y parte de Latinoamérica.

Dentro de dichas frecuencias existe un rango variado de tensiones que, dependiendo de cuál se seleccione, condicionará el modelo y tipo de conexionado del alternador, tanto de baja tensión como de media o alta tensión.

Tensiones habituales

Las conexiones habituales trifásica para baja tensión son las siguientes:

50Hz: 400/230V 3F+N
60Hz:
- 480/277V 3F+N
- 440/254V 3F+N
- 380/22V 3F+N
- 220/127V 3F+N

Tipos de conexión

Existen varios tipos de conexión en función de:

Número de fases:
- Monofásico
- Trifásico
- Monofásico de fase partida
Configuración del alternador:
- Configuraciones con neutro accesible: conexión estrella
- Configuraciones sin neutro accesible: conexión delta.
Número de hilos del alternador:
- 6 hilos: Permite reconexiones entre estrella y delta trifásica. Las tensiones obtenidas solamente serán la nominal trifásica en estrella o bien √3 la tensión nominal trifásica al reconectar en triángulo.
- 12 hilos: Permite reconexiones a monofásico de fase partida (doble delta o zig-zag monofásico), trifásico (estrella serie, estrella paralelo, delta serie, delta paralelo, zigzag), pudiendo obtener un gran rango de tensiones nominales.

En líneas generales, el modelo más habitual y versátil es el de 12 hilos porque permite la reconexión en estrella y triángulo.

¿Cómo debe ser tratamiento y mantenimiento del alternador?

Entre los factores que pueden afectar al alternador y perjudicar el funcionamiento del grupo electrógeno destacan los factores exógenos. La altitud, los climas extremos, demasiado áridos o húmedos, o la propia corrosión marina son sus grandes enemigos.

Para evitar daños en los alternadores hay varios tratamientos específicamente diseñados para proteger los dispositivos, entre ellos el tropicalizado y el marinizado que, como sus propios nombres indican, están preparados para climas muy adversos.

No obstante, sea cual sea el sistema elegido, todos tienen un objetivo: proteger tanto el bobinado como las partes aisladas contra la humedad, agua, rozamiento o fricciones, altas temperaturas, etc.

Nivel de aislamiento

Hay 3 clases de aislamiento de principal interés para motores y alternadores definidas en normas ANSI, IEEE y NEMA.

Clase H: Temperatura máxima admisible 180 °C
Clase F: Temperatura máxima admisible 155 °C
Clase B: Temperatura máxima admisible 130ºC

Para alternadores de baja tensión, el nivel de aislamiento más habitual es el de clase H, mientras que para media/alta tensión, nos encontramos con niveles de aislamiento F o H de forma habitual.

Un alternador con nivel de aislamiento clase H tiene la misma vida útil que un alternador en clase F siempre que funcionen a temperatura nominal. Si el alternador funciona con un incremento de temperatura clase F (se le exige menos potencia), la vida útil del alternador se incrementará. Será similar la vida útil de un alternador clase H con elevación de temperatura F que un alternador clase F con elevación de temperatura B.

El nivel de aislamiento más común en baja tensión es clase H, mientras que en media tensión es habitual el nivel de aislamiento F. Poner un alternador con nivel de aislamiento H reducirá el tamaño del alternador al poder dar la misma potencia con un tamaño menor.

Paso de bobinado

Hay 2 pasos de bobinados habituales en los alternadores:

2/3: Este paso de bobinado es el habitual en alternadores de baja tensión. Permite reducir los armónicos múltiplos de 3 que provocan sobrecalentamiento del neutro. Este armónico aparece sobre todo con cargas monofásicas, por lo que al utilizar un alternador con paso de bobinado en baja tensión nos aseguramos de reducir la carga de armónicos del neutro.

5/6: Este paso de bobinado es el habitual en alternadores de media o alta tensión, en los cuales no se suele distribuir el neutro. Permite que el alternador sea más pequeño que el de paso 2/3 con la misma potencia.

Imagen De Un Alternador Para Motor Eléctrico

Sistemas de excitación y sistema de regulación del alternador (AVR)

Existen varios tipos de sistemas de excitación de los alternadores, los más conocidos son:

SHUNT: Es el sistema más básico, ya que toma la alimentación para la tarjeta de regulación de tensión directamente desde el devanado principal. Prácticamente no tiene capacidad de cortocircuito, dado que en cuando se aplica un impacto y se produce una caída de tensión, la tensión de la regulación de tensión también se reduce, por lo que la respuesta será lenta y con transitorios de tensión largos

Devanado auxiliar: En este sistema, el alternador incluye un devanado auxiliar para alimentar la tarjeta de regulación de tensión, por lo que en caso de impactos de carga, la tensión que alimenta la tarjeta de regulación no se verá afectada. La respuesta será más rápida con capacidades de cortocircuito de 3 veces la intensidad nominal durante 10 segundos. Este sistema de regulación es el más habitual debido a la relación coste / rendimiento.

PMG (Permanent Magnet Generator): En este sistema, el alternador incluye un imán permanente conectado al eje mecánico a modo de segundo generador. Este generador es el que alimenta la tarjeta de regulación de tensión, por lo que la alimentación de la tarjeta de regulación de tensión será totalmente independiente del propio alternador. La capacidad de cortocircuito es similar a la opción con devanado auxiliar. Esta opción es adecuada sobre todo cuando hay una gran componente de armónicos en la instalación que pueden afectar al alternador.