Transformador de frecuencia variable

Un transformador de frecuencia variable ( TFV ) se utiliza para transmitir electricidad entre dos dominios de frecuencia de corriente alterna ( asíncronos o síncronos) . El TFV es un desarrollo relativamente reciente. La mayoría de las interconexiones de red asíncronas utilizan convertidores de corriente continua de alta tensión , mientras que las interconexiones de red síncronas se conectan mediante líneas y transformadores "ordinarios" , pero sin la capacidad de controlar el flujo de potencia entre los sistemas, o con transformadores de cambio de fase con cierto control de flujo.

Puede considerarse como un síncrono de muy alta potencia , o un convertidor rotativo que actúa como un variador de frecuencia , lo cual es más eficiente que un motor-generador de la misma potencia.

Un transformador de frecuencia variable es una máquina eléctrica de doble alimentación que se asemeja a un generador hidroeléctrico de eje vertical con un rotor bobinado trifásico , conectado mediante anillos colectores a un circuito de alimentación externo. El estator está conectado al otro circuito. ^{[ 1 ]}

La orientación física del eje afecta el ángulo de fase que se desarrolla en los devanados del rotor, de forma similar al comportamiento de un regulador síncrono o de inducción . Para dos redes de la misma frecuencia, un motor de par de corriente continua montado en el mismo eje puede mantenerlo en una posición fija, actuando como un transformador de desfase . Al cambiar la dirección del par aplicado al eje, cambia la dirección del flujo de potencia.

Alternativamente, el eje puede orientarse libremente. Si las dos redes conectadas tienen frecuencias diferentes, el eje girará a la frecuencia diferencial. De este modo, actúa como un convertidor rotatorio , sincronizando dos redes de distinta frecuencia mediante un sistema mecánico ajustado a la frecuencia relativa.

A diferencia de las soluciones de electrónica de potencia, como los sistemas HVDC bidireccionales , el transformador de frecuencia variable no requiere filtros de armónicos ni compensación de potencia reactiva. Las limitaciones de este concepto radican en la capacidad de conducción de corriente de los anillos colectores del devanado del rotor.

Entre 1985 y 1990, en la subestación de Neuhof , en Bad Sachsa, Alemania , se utilizaron cinco pequeños transformadores de frecuencia variable con una potencia total de 25 MVA para el acoplamiento de las redes eléctricas de la antigua Alemania Oriental y Occidental .

La subestación Langlois en Québec , Canadá ( 45°17′13.76″N 74°0′56.07″W / 45.2871556°N 74.0155750°W / 45.2871556; -74.0155750 ) instaló un transformador de frecuencia variable de 100 MW en 2004 para conectar las redes asíncronas en Québec y el noreste de los Estados Unidos . Este fue el primer transformador de frecuencia variable comercial a gran escala, y se instaló en la subestación Langlois de Hydro-Québec y está ubicada eléctricamente cerca de dieciséis generadores hidroeléctricos en Les Cèdres, Québec y treinta y seis generadores hidroeléctricos más en Beauharnois, Québec . La experiencia operativa desde abril de 2004 ha demostrado la compatibilidad inherente del VFT con los generadores cercanos ^{[ 2 ].}

AEP Texas instaló una subestación VFT de 100 MW en Laredo , Texas, Estados Unidos ( 27°34′13.64″N 99°30′34.98″W / 27.5704556°N 99.5097167°W / 27.5704556; -99.5097167 ) a principios de 2007. Conecta los sistemas de energía de ERCOT (en Estados Unidos) con CFE (en México). ^{[ 3 ]}

Los VFT más pequeños se utilizan en grandes aerogeneradores terrestres para que la velocidad de rotación de la turbina pueda variar mientras está conectada a una red de distribución eléctrica . En esta aplicación, también se les conoce como generadores de inducción doblemente alimentados.

General Electric instaló una subestación VFT de 3 × 100 MW en Linden, Nueva Jersey , Estados Unidos, en 2009. Conecta los sistemas eléctricos de PJM y el Operador Independiente del Sistema de Nueva York (NYISO). Esta instalación funciona en paralelo con tres transformadores de cambio de fase existentes para regular el flujo de potencia síncrono. ^{[ 4 ]}

Las redes de transmisión virtual (VFT) permiten el flujo de energía en ambas direcciones entre dos redes, posibilitando intercambios de energía que antes eran imposibles. La energía de una red con menores costos puede transmitirse a una red con mayores costos (mayor demanda), mediante el comercio de energía. Los proveedores venden la capacidad de generación. Los propietarios de las líneas de transmisión subastan los derechos de programación de la transmisión (TSR).

Los derechos financieros de transmisión (FTR, por sus siglas en inglés) son un instrumento financiero utilizado para equilibrar la congestión energética y los costes de la demanda.

• HVDC
• Regulador de inducción
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