Funcionamiento y Protocolos de Pruebas para Transformadores y Generadores en Sistemas Eólicos

Transformadores Eléctricos en Aerogeneradores

Los Aerogeneradores (AG) producen energía a 690 V, la cual es transformada a 20.000 V (media tensión) y llevada en cables soterrados hasta una subestación. El transformador (trafo) está ubicado dentro de la torre o en la barquilla.

Estos dispositivos transforman el voltaje y la intensidad, generando pérdidas típicas del 1-2 %. La relación entre la tensión de entrada y la tensión de salida depende directamente de las espiras de los devanados.

Características Clave de los Transformadores

• Potencia máxima.
• Tensión en ambos circuitos.
• Intensidad máxima.
• Pérdida en vacío.
• Pérdida de cortocircuito (ccto).
• Intensidad de cortocircuito.

Protocolos de Pruebas y Mediciones

A continuación, se detallan las pruebas necesarias en transformadores antes de su puesta en servicio, organizadas por fases:

1. Mediciones Iniciales (Antes de Puesta en Servicio)

• Medición de aislamiento.
• Medición de continuidad entre devanados.
• Comprobación de la conexión de puesta a tierra.

2. Pruebas Preliminares

• Prueba al aceite del transformador.
• Medición de la resistencia de aislamiento de los devanados.
• Medición de la resistencia óhmica de los devanados.
• Determinación de las características del aislamiento.

3. Pruebas Intermedias

• Medición de la resistencia de aislamiento de tornillos y herrajes contra el núcleo.
• Prueba de la resistencia de aislamiento de tornillos y herrajes por voltaje aplicado.
• Prueba de las boquillas por medio de voltaje aplicado.

4. Pruebas Finales

• Prueba al aceite del transformador.
• Medición de la resistencia de aislamiento.
• Prueba de relación de transformación.
• Determinación del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas.
• Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido.
• Medición de la corriente de vacío y la de excitación.

Tipos de Generadores Eléctricos (G.)

Generador Asíncrono

Son los motores eléctricos más usados en la industria. Su elevada robustez y sencillez han impulsado su empleo dentro de los aerogeneradores.

Inconvenientes del Generador Asíncrono

Requiere la instalación de una batería de condensadores aplicada a la salida, la cual permite compensar el factor de potencia y la energía reactiva generada. Además, presenta un mal comportamiento frente a los huecos de tensión en la red.

Explicación de Funcionamiento

El inductor se encuentra en los devanados del estator, que toma la corriente de excitación de la red a la que está conectado, o bien de un generador auxiliar (Generador Asíncrono con doble alimentación). Esta corriente de excitación que circula por el estator es una corriente alterna que crea un campo magnético variable de la misma frecuencia en el rotor, o inducido, formado por devanados tipo jaula de ardilla.

Generador Síncrono

La generación de energía eléctrica se realiza a velocidad constante (velocidad de sincronismo). Precisa una corriente de excitación continua, que se debe generar o bien internamente (autoexcitación) o bien de forma auxiliar mediante una dínamo externa. Se comportan bien frente a los huecos de tensión.

Inconvenientes del Generador Síncrono

Generan armónicos, por lo que es necesario instalar filtros para evitarlos.

Explicación de Funcionamiento

Gira el eje del generador que está acoplado al rotor del mismo. Alrededor hay un arrollamiento eléctrico (inductor) alimentado por una corriente de excitación, a través de escobillas, que genera un campo magnético. Al girar el rotor se produce un campo magnético giratorio que induce unas corrientes en los bobinados del estator (inducido).

En el caso de que el rotor sea un imán, el generador recibe el nombre de Generador Síncrono de Imanes Permanentes, el cual presenta la ventaja de la eliminación de las escobillas.