Energía eléctrica básica: Conceptos básicos
La energía eléctrica es el producto de dos cantidades: corriente y voltaje.
Estas dos cantidades pueden variar con respecto al tiempo (alimentación de CA) o pueden mantenerse a niveles constantes (alimentación de CC).
La mayoría de los refrigeradores, aires acondicionados, bombas y maquinaria industrial utilizan energía de CA, mientras que la mayoría de las computadoras y equipos digitales utilizan energía de CC (los dispositivos que conecta a la red eléctrica generalmente tienen un adaptador de corriente interno o externo para convertir de CA a CC).
Qué diferencia habría entre AC y DC
La alimentación de CA tiene la ventaja de ser fácil de transformar entre voltajes y puede ser generada y utilizada por maquinaria sin filtros.
La alimentación de CC sigue siendo la única opción práctica en los sistemas digitales y puede ser más económica de transmitir a largas distancias a voltajes muy altos.
La capacidad de transformar fácilmente el voltaje de la alimentación de CA es importante por dos razones: en primer lugar, la energía se puede transmitir a través de distancias largas con menos pérdida a voltajes más altos.
Por lo tanto, en los sistemas de energía donde la generación está lejos de la carga, es deseable aumentar el voltaje de energía en el punto de generación y luego reducir (disminuir) el voltaje cerca de la carga.
En segundo lugar, a menudo es más económico instalar turbinas que producen voltajes más altos de lo que serían utilizados por la mayoría de los dispositivos, por lo que la capacidad de transformar fácilmente los voltajes significa que este desajuste entre voltajes se puede manejar fácilmente.
Los dispositivos de estado sólido, que son productos de la revolución de los semiconductores, hacen posible transformar la energía de CC a diferentes voltajes, construir máquinas de CC y convertir entre energía de CA y CC.
Sistema de energía eléctrica
Desde una perspectiva general, un sistema de energía eléctrica generalmente se entiende como una red muy grande que conecta plantas de energía (grandes o pequeñas) a las cargas , por medio de una red eléctrica que puede abarcar todo un continente, como Europa o América del Norte.
Por lo tanto, un sistema de energía generalmente se extiende desde una planta de energía hasta los enchufes dentro de las instalaciones de los clientes.
Estos a veces se denominan sistemas de potencia completa ya que son autónomos.
Los sistemas de energía más pequeños podrían estar formados por partes o secciones de un sistema más grande y completo.
Fases del sistema de energía eléctrica:
Comprende tres fases:
1.La generación es la producción de electricidad en las centrales eléctricas o unidades generadoras donde una forma de energía primaria se convierte en electricidad.
2.La transmisión es la red que mueve la energía de una parte de un país o región a otra.
Por lo general, es una infraestructura bien interconectada en la que varias líneas de energía conectan diferentes subestaciones, que cambian los niveles de voltaje y ofrecen una mayor redundancia .
3.La distribución finalmente entrega la potencia (podríamos decir localmente en comparación con el sistema de transmisión) a las cargas finales (la mayoría de las cuales se suministran a bajo voltaje) a través de pasos intermedios en los que el voltaje se convierte (transforma) a niveles más bajos.
Te invitamos a revisar lo siguiente: ¿Qué es la corriente monofásica, bifásica y trifásica?
Generación de energía
Las centrales eléctricas convierten la energía almacenada en el combustible (principalmente carbón, petróleo, gas natural, uranio enriquecido) o energías renovables (agua, viento, energía solar) en energía eléctrica.
Los generadores modernos producen electricidad a una frecuencia múltiplo de la velocidad de rotación de la turbina de generación.
El voltaje generalmente no es más de 6 a 40 kV.
La potencia de salida está determinada por la cantidad de vapor que es expulsado por la turbina, que depende principalmente de la capacidad de la caldera en el caso de la generación por quema de combustible.
El voltaje de esa potencia está determinado por la corriente en el devanado giratorio (es decir, el rotor) del generador síncrono.
La salida se toma del devanado fijo (es decir, el estator).
Un transformador aumenta el voltaje, normalmente a un voltaje mucho más alto. A ese alto voltaje, el generador se conecta a la red en una subestación.
Las centrales eléctricas tradicionales generan energía de CA a partir de generadores síncronos que proporcionan energía eléctrica trifásica, de modo que la fuente de voltaje es en realidad una combinación de tres fuentes de voltaje de CA derivadas del generador con sus respectivos fasores de voltaje separados por ángulos de fase de 120 °.
Sistemas de transmisión
La energía de las plantas de generación se transporta en líneas de transmisión que llevan la energía eléctrica a varios niveles de voltaje .
Un sistema de transmisión corresponde a una infraestructura de topología en forma de malla, que conecta la generación y las subestaciones en una red que generalmente se define a 100 kV o más.
La electricidad fluye a través de líneas de transmisión de alto voltaje (HV) a una serie de subestaciones donde los transformadores reducen el voltaje a niveles apropiados para los sistemas de distribución.
La media tensión (MV) como concepto no se usa en algunos países (por ejemplo,
Reino Unido y Australia), es «cualquier conjunto de niveles de tensión que se encuentran entre baja y alta tensión» y el problema para definirlo es que el límite real entre Los niveles de MV y HV dependen de las prácticas locales.
Sistemas de distribución
El segmento de distribución es ampliamente reconocido como la parte más desafiante de la red eléctrica debido a su ubicuidad.
Los niveles de voltaje de 132 (110 en algunos lugares) o 66 kV son niveles de HV habituales que se pueden encontrar en las redes de distribución (europeas).
Los voltajes por debajo de eso (por ejemplo, 30, 20, 10 kV) se encuentran comúnmente en las redes de distribución de MV.
No hay diferencia entre una línea de transmisión y una línea de distribución, excepto por el nivel de voltaje y la capacidad de manejo de potencia.
Las líneas de transmisión suelen ser capaces de transmitir grandes cantidades de energía eléctrica a grandes distancias. Operan a altos voltajes.
Las líneas de distribución transportan cantidades limitadas de energía en distancias más cortas.
Es necesario un esfuerzo considerable para mantener un suministro de energía eléctrica dentro de los requisitos de varios tipos de consumidores.
Algunos de los requisitos de un buen sistema de distribución son: voltaje adecuado, disponibilidad de energía bajo demanda y confiabilidad.
El poder debe estar disponible para los consumidores en cualquier cantidad que puedan requerir de vez en cuando.
Por ejemplo, los motores pueden arrancarse o apagarse, las luces pueden encenderse o apagarse sin previo aviso a la compañía de suministro eléctrico.
Como la energía eléctrica no puede almacenarse, por lo tanto, el sistema de distribución debe ser capaz de satisfacer las demandas de carga de los consumidores.
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