Concepto de Sistemas de Potencia

En la generación de electricidad los sistemas que generan potencia se conocen como generadores, este es un dispositivo que convierte la energía mecánica a energía eléctrica para su uso externo en un circuito, las fuentes de energía mecánica incluyen turbinas de vapor, turbinas de gas, turbinas de agua, motores de combustión interna e incluso manivelas. Los generadores proporcionan casi toda la potencia para las redes de energía eléctrica.

Sistemas de Potencia

Es una red de componentes eléctricos desplegados para suministrar, transferir y utilizar la energía eléctrica, un ejemplo de un sistema de energía eléctrica es la red que abastece los hogares y la industria de una región, este sistema de energía se le conoce como red y se puede dividir a grandes rasgos en los generadores que suministran la potencia, el sistema de transmisión que transporta la alimentación de la generación de los centros a los centros de carga y el sistema de distribución que alimenta la energía a los hogares. El primer generador electromagnético el disco de Faraday fue construido en 1831 por el científico británico Michael Faraday.

Los generadores electromagnéticos caen en una de dos categorías amplias, dinamos y alternadores. Los dinamos generan corriente continua por lo general con las fluctuaciones de tensión o de corriente, por lo general mediante el uso de un conmutador y los alternadores generan corriente alterna que pueden ser rectificadas por otro sistema (externa o directamente incorporado). Mecánicamente un generador consiste en una parte giratoria y una parte estacionaria que se conocen como como rotor y estator respectivamente. Eléctricamente los generadores contienen dos conjuntos de arrollamientos de alambre el primero conocido como armadura que es el componente de la producción de energía de una máquina eléctrica y puede estar ubicado en el rotor o el estator y el campo que produce el componente magnético de una máquina eléctrica y puede ser proporcionado por cualquiera de los devanados de alambre llamados bobinas de campo o imanes permanentes y su ubicación puede ser en el rotor o el estator.

  • Generador de Disco Faraday: Es un tipo de generador homopolar es usado con un disco de cobre giratorio entre los polos de un imán de herradura que produce un pequeño voltaje DC. Este diseño fue ineficaz debido a contraflujos de la corriente en las regiones que no estaban bajo la influencia del campo magnético, más tarde los generadores homopolares resolverían este problema mediante el uso de una serie de imanes dispuestos alrededor del perímetro del disco para mantener un efecto de campo constante en una dirección de flujo actual.

  • Generadores de corriente continua: El dinamo moderno apto para su uso en aplicaciones industriales se inventó de forma independiente por Sir Charles Wheatstone, Werner Von Siemens y Samuel Alfred Varley, este último sacó una patente el 24 de diciembre de 1866 mientras que siemens y Wheatstone ambos anunciaron su descubrimiento el 17 de enero de 1867. El dinamo era una máquina de autoalimentación de bobinas de campo electromagnético en lugar de imanes permanentes para crear el campo del estator, el uso de electroimanes en lugar de imanes permanentes aumentó en gran medida la potencia de salida de un dinamo u activar la generación de energía alta por primera vez.

  • Generadores de Corriente Alterna: A través de una serie de descubrimientos el dinamo fue sucedido por muchos inventos posteriores especialmente el alternador que era capaz de generar corriente alterna. Alternando los sistemas de generación de corriente se conocen en formas simples de Michael Faraday. Este alternador estaba constituido por dos fases generadoras de corriente alterna.

  • Autoexcitación: A medida que los requisitos para la generación de energía a gran escala aumentaron, una nueva limitación se levantó, los campos magnéticos de imanes permanentes disponibles, se desviaba una pequeña cantidad de energía producida por el generador a una bobina de campo que permitía al generador producir sustancialmente más potencia a este concepto se le conoce como autoexcitación.

Los modernos sistemas de potencia han crecido enormemente y geográficamente se han expandido más y existen muchas interconexiones, la planeación apropiada y el control de estos sistemas a gran escala requieren de técnicas computacionales avanzadas por eso la asignatura está dedicada al transformador y la máquina sincrónica, parámetros y cálculos de líneas de transmisión, modelos de redes que representan la admitancia e impedancia, problemas de flujo de potencia y fallas simétricas. Por lo tanto se ofrecen herramientas al estudiante de ingeniería eléctrica de los últimos semestres que se encuentren interesados en las condiciones normales y anormales del sistema eléctrico, esto a merita que se encuentre familiarizado con circuitos de corriente alterna en estado estable y muy especialmente con los circuitos trifásicos.