El rotor de un alternador es enrollado por un campo de viento. Cualquier fallo a tierra que ocurra en el inductor o en el circuito de excitación no es un gran problema para la máquina. Pero si se produce más de una falla a tierra, puede haber una posibilidad de cortocircuito entre los puntos defectuosos del devanado. Esta parte en cortocircuito del devanado puede causar desequilibrios campo magnético y, por consiguiente, pueden producirse daños mecánicos en el cojinete de la máquina debido a una rotación desequilibrada. Por lo tanto, siempre es esencial detectar el fallo a tierra ocurrido en el circuito del devanado del campo del rotor y rectificarlo para el funcionamiento normal de la máquina. Hay varios métodos disponibles para detectar la falla de tierra del rotor del alternador o generador. Pero el principio básico de todos los métodos es el mismo y consiste en cerrar un circuito de relé a través de la trayectoria de la falla a tierra.
Hay principalmente tres tipos de protección de la falla de tierra del rotor esquema usado para este propósito.
- Método del potenciómetro
- Método de inyección de CA
- Método de inyección de DC
Discutamos los métodos uno por uno.
Método del potenciómetro de protección de la falla de la tierra del rotor en el alternador
El esquema es muy simple. Aquí, uno resistencia de valor adecuado está conectado a través del bobinado del campo así como a través del excitador. La resistencia está conectada a la tierra a través de un relé sensible a la tensión.
Como se ve en la figura de abajo, cualquier fallo de tierra en el devanado del campo así como en el circuito del excitador cierra el circuito del relé por el camino de la tierra. Al mismo tiempo, el voltaje aparece a través del relé debido a potenciómetro acción de la resistencia.
Este simple método de protección de fallo de tierra del rotor del alternador tiene una gran desventaja. Este arreglo sólo puede sentir la falla terrestre ocurrida en cualquier punto excepto en el centro del campo de enrollamiento.
Del circuito también se desprende que en caso de fallo de tierra en el centro del circuito de campo no causará que aparezca ningún voltaje en el relé. Eso significa que los métodos simples de potenciómetro de protección de la falla de tierra del rotores ciego a las fallas en el centro del campo de enrollamiento. Esta dificultad puede ser minimizada usando otro golpe en la resistencia en algún otro lugar del centro de la resistencia mediante un botón pulsador. Si se presiona este botón, la pulsación central se desplaza y el voltaje aparecerá a través del relé incluso en el caso de que ocurra una falla de arco central en el inductor.
Método de inyección de CA de protección de falla de tierra del rotor en el alternador
Aquí, un relé sensible al voltaje está conectado en cualquier punto del campo y del circuito excitador. El otro terminal del relé sensible al voltaje está conectado a la tierra por un condensador y secundario de un auxiliar transformador como se muestra en la siguiente figura.
Aquí, si se produce algún fallo a tierra en el bobinado de campo o en el circuito de excitación, el circuito del relé se cierra por la vía de la puesta a tierra y, por lo tanto, la tensión secundaria del transformador auxiliar aparecerá a través del relé sensible a la tensión y el relé se pondrá en funcionamiento. La principal desventaja de este sistema es que siempre habría una posibilidad de fuga actual a través de los condensadores al excitador y al circuito de campo. Esto puede causar un desequilibrio en campo magnético y por lo tanto las tensiones mecánicas en los rodamientos de la máquina.
Otra desventaja de este esquema es que como hay una fuente de tensión diferente para el funcionamiento del relé, por lo tanto la protección del rotor está inactiva cuando hay un fallo de suministro en el circuito de CA del esquema.
Método de inyección de CC de protección de falla de tierra del rotor en el alternador
El inconveniente de la corriente de fuga del método de inyección de CA puede ser eliminado en el método de inyección de CC. Aquí, un terminal del relé sensible al voltaje de CC se conecta con el terminal positivo del excitador y otro terminal del relé se conecta con el terminal negativo de una fuente externa de CC. La fuente externa de CC se obtiene mediante un transformador auxiliar con puente rectificador. Aquí el terminal positivo del puente rectificador está conectado a tierra.
También se ve en la figura siguiente que en caso de cualquier fallo de tierra del campo o del excitador, el potencial positivo de la fuente externa de CC aparecerá en el terminal del relé que estaba conectado al terminal positivo del excitador. De esta manera la tensión de salida del rectificador aparece a través del relé de tensión y, por lo tanto, es accionada.
