Mantener un voltaje terminal estable y una rápida recuperación transitoria ante cargas fluctuantes es indispensable para grupos electrógenos diésel en instalaciones industriales, comerciales, marinas y centros de datos críticos. En alternadores sin escobillas con sistemas de excitación Leroy Somer, el Regulador Automático de Voltaje (AVR) controla la potencia de excitación para mantener una regulación de voltaje en estado estacionario de ±0,5% a ±1,0%.
A lo largo de las décadas, las arquitecturas de excitación evolucionaron desde las tradicionales topologías autoexcitadas Shunt hasta sistemas de devanados auxiliares dobles (AREP) y generadores de imanes permanentes (PMG). Al realizar tareas de mantenimiento, modernización o reparación de generadores, los ingenieros de campo y técnicos de servicio se enfrentan frecuentemente a la necesidad de sustituir tarjetas descatalogadas o dañadas como R438 o R448 por la versión universal R450, o ajustar unidades compactas autoexcitadas como la R120.
Esta guía de ingeniería detalla la comparación técnica de las topologías de AVR Leroy Somer, el mapeo de conversión de terminales, los procedimientos de ajuste de potenciómetros y las pruebas estáticas con multímetro basadas en especificaciones de manuales técnicos verificados.
1. Matriz de selección y comparación técnica
La elección del AVR de reemplazo adecuado exige verificar la topología de excitación, la toma de voltaje de detección, la corriente de salida continua y la capacidad de resistencia a cortocircuitos. La siguiente tabla resume los parámetros clave para el AVR R450, AVR R438, AVR R448 y AVR R120:
| Parámetro de ingeniería | Leroy Somer R120 | Leroy Somer R438 | Leroy Somer R448 | Leroy Somer R450 |
|---|---|---|---|---|
| Topología de excitación | SHUNT (Autoexcitado) | AREP / PMG | AREP / PMG | AREP / PMG / SHUNT |
| Precisión de regulación | ±1,0% | ±0,5% | ±0,5% | ±0,5% |
| Entrada de detección CA | 277V 1-fase / 415V 3-fases (±10%) | 95–140V / 170–260V / 340–528V | 95–140V / 170–260V / 340–528V | 95–140V (110V) / 170–260V (220V) / 340–528V (380V) |
| Alimentación de potencia | 277 VAC rms (±10%), 50/60 Hz | AREP (X1, X2, Z1, Z2) o PMG | AREP (X1, X2, Z1, Z2) o PMG | Máx. 150 V, 50/60 Hz (AREP/PMG/Shunt) |
| Salida continua CC | 4,0 A CC (en campo ≥15 Ω) | 4,5 A CC (en campo ≥10 Ω) | 6,0 A CC (en campo ≥10 Ω) | 6,0 A CC (umbral ajustable 1,0–5,5 A) |
| Sobrecarga 10s CC | 6,0 A CC | 8,0 A CC | 10,0 A CC | 10,0 A CC (Máx. 9,5 A, techo 2,9× umbral) |
| Soporte de cortocircuito | Ninguno (colapso de tensión) | Sostenido por AREP/PMG | 300% durante 10 s (cae a ~1 A) | 300% durante 10 s (se reduce a 0,5–0,7 A) |
| Protección sobreexcitación | Ajuste: 60 VCC (10–85 VCC) | Protección electrónica interna | Cae a ~1 A tras 10 s >10 A | Umbral P3, 110% nominal, 90 s acumulativos |
| Disparo por pérdida sensado | Detección integrada | Circuito integrado | Circuito integrado | AREP/Shunt: 1 s; PMG: 10 s (corriente <1 A) |
| Operación en paralelo (Droop) | No estándar | Entrada TC opcional | Módulo R724 / R725A + TC | P4 Droop (0–8% @ 400V, TC 1A/5A secundario) |
| Modelos de alternador | TAL 040, TAL 042, TAL 044 | LSA 42.2, 43.2, 44.2 | LSA 46.2, 47.2, 49.1 | LSA 46.2, 47.2, 49.1, 50.2 |
Para obtener una visión general de la compatibilidad cruzada de piezas de generador entre diversas marcas, consulte nuestra Guía de referencia cruzada de piezas de generador.
2. Topologías de excitación: SHUNT vs AREP vs PMG
Comprender la arquitectura de suministro eléctrico es indispensable para la selección y el conexionado de los AVR de repuesto en alternadores Leroy Somer.
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| ARQUITECTURA DE POTENCIA DE EXCITACIÓN LEROY SOMER |
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| 1. SHUNT (R120 / R450 en modo Shunt) |
| Estator principal (Bornes) ---[Potencia y Detección]---> AVR ---> Excitatriz |
| (Simple y económico; la excitación colapsa ante cortocircuito o arranque DOL) |
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| 2. AREP (R438 / R448 / R450 en modo AREP) |
| Devanados auxiliares: |
| X1 - X2 (Proporcional a Tensión) ---+ |
| Z1 - Z2 (Proporcional a Corriente) -+--> [Alimentación de Potencia] |
| Estator principal -----------------------> [Detección 0-110/220/380V] -> AVR |
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| Excitatriz |
| (Sostiene 300% de corriente de cortocircuito durante 10s sin PMG externo) |
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| 3. PMG (R438 / R448 / R450 en modo PMG) |
| Generador PMG en eje trasero (CA independiente) -> [Alimentación Potencia] |
| Estator principal -------------------------------> [Entrada Detección] -> AVR |
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| Excitatriz |
| (Aislamiento eléctrico total contra armónicos y cargas no lineales) |
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1. Excitación SHUNT (Autoexcitada)
En sistemas autoexcitados equipados con el AVR R120, la alimentación y la detección de voltaje se toman directamente de los bornes del estator principal. Es una solución compacta para generadores auxiliares con cargas lineales. Sin embargo, ante un cortocircuito grave o arranque de motor de gran potencia, la tensión del estator cae bruscamente, privando de energía al regulador y provocando el colapso del campo de excitación.
2. Excitación AREP (Principio de Excitación Regulada Auxiliar)
El sistema AREP incorpora dos devanados auxiliares dedicados integrados en las ranuras del estator principal:
- Devanado X1 - X2 (Proporcional al voltaje): Suministra energía proporcional al voltaje de salida del alternador.
- Devanado Z1 - Z2 (Proporcional a la corriente): Suministra energía proporcional a la corriente de carga, actuando como un amplificador durante sobrecargas o cortocircuitos.
Gracias a ello, los reguladores AREP como el R438, R448 y R450 sostienen el 300% de corriente de cortocircuito durante 10 segundos, permitiendo la apertura selectiva de los interruptores aguas abajo.
3. Excitación PMG (Generador de Imanes Permanentes)
Un pequeño alternador de imanes permanentes montado en el extremo no motriz del eje proporciona energía de CA independiente al AVR. El aislamiento del PMG garantiza que las distorsiones armónicas de variadores de frecuencia (VFD) no afecten a la etapa de potencia de excitación.
3. Conversión de terminales y actualización al R450
El AVR R450 es el reemplazo directo por excelencia para las placas descatalogadas R448 y R438. A continuación se detalla la correspondencia de conexiones:
| Función | Terminales R448 antiguos | Terminales R438 antiguos | Terminales R450 modernos | Instrucciones de conexión |
|---|---|---|---|---|
| Salida campo excitación (+) | E+ / F+ | E+ / F+ | E+ | Conectar al positivo del campo de la excitatriz |
| Salida campo excitación (-) | E- / F- | E- / F- | E- | Conectar al negativo del campo de la excitatriz |
| Devanado aux. AREP 1 | X1, X2 | X1, X2 | X1, X2 | Alimentación de tensión (o líneas PMG) |
| Devanado aux. AREP 2 | Z1, Z2 | Z1, Z2 | Z1, Z2 | Alimentación de corriente de refuerzo |
| Común de detección | 0 V | 0 V | 0 V | Neutro o fase de referencia de detección |
| Detección rango 110V | 110 V | 110 V | 110 V | Rango de detección: 95–140 VCA |
| Detección rango 220V | 220 V | 220 V | 220 V | Rango de detección: 170–260 VCA |
| Detección rango 380V | 380 V | 380 V | 380 V | Rango de detección: 340–528 VCA |
| TC de caída en paralelo | Módulo externo | TC opcional | S1, S2 | Conectar secundario de TC de 1A o 5A (<2,5VA) |
| Potenciómetro externo | ST1 / ST2 | ST1 / ST2 | ST1, ST2 | Retirar puente para conectar potenciómetro de 1 kΩ / 1W |
Para comprender a fondo el conexionado general y los principios de sensado de AVR, consulte nuestra Guía técnica de cableado y detección de AVR.
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| DISTRIBUCIÓN DE BORNES DEL R450 |
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| [ 0V ] [ 110V ] [ 220V ] [ 380V ] [ E- ] [ E+ ] [ S1 ] [ S2 ] |
| |------------ DETECCIÓN --------| |-- CAMPO --| |-- TC DROOP --| |
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| [ X1 ] [ Z1 ] [ X2 ] [ Z2 ] [ ST1 ] [ ST2 ] [ F1 / F2 FUSIBLES ] |
| |------- ALIMENTACIÓN -----| |- POT. EXT. -| [ 10A 250V Cerámicos] |
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| +---------------------------------------------------------------------------+ |
| | INTERRUPTOR GIRATORIO: Selección de LAM y corte U/F (50 Hz / 60 Hz) | |
| | POTENCIÓMETROS: P1 (VOLT) P2 (STAB) P3 (I_EXC) P4 (DROOP) | |
| | INDICADORES LED: Verde (Operación normal) Rojo (Sobrecarga / Corte) | |
| +---------------------------------------------------------------------------+ |
| |
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4. Procedimiento de calibración de potenciómetros (R450)
Al poner en marcha un nuevo AVR R450, calibre los potenciómetros P1 a P4 de manera secuencial:
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| SECUENCIA DE CALIBRACIÓN DE POTENCIÓMETROS R450 |
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| PASO 1: Ajuste previo inicial |
| - P1 (VOLT): Girar en sentido antihorario (mínimo voltaje) |
| - P2 (STAB): Posición central (aprox. 50%) |
| - P3 (I_EXC): Sentido horario al máximo (evita disparos en arranque inicial) |
| - P4 (DROOP): Sentido antihorario al mínimo (0% de caída para unidad individual) |
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| PASO 2: Ajuste de voltaje nominal (P1) |
| - Arrancar el motor y llevarlo a velocidad nominal (1500 RPM / 1800 RPM) |
| - Girar P1 lentamente en sentido horario hasta alcanzar el voltaje objetivo |
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| PASO 3: Calibración de estabilidad (P2) |
| - Girar P2 en sentido antihorario hasta observar oscilación en el voltímetro |
| - Girar P2 ligeramente en sentido horario superando el punto crítico |
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| PASO 4: Calibración de sobreexcitación (P3) |
| - Aplicar carga nominal del 100% al generador |
| - Medir la corriente de excitación CC en bornes E+/E- |
| - Ajustar P3 hasta que el LED verde permanezca encendido al 110% de carga |
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| PASO 5: Ajuste de caída en paralelo (P4 - Solo generadores en paralelo) |
| - Conectar TC secundario de 1A o 5A en S1/S2 y aplicar carga inductiva (FP 0.8) |
| - Ajustar P4 para obtener una caída del 2% al 4% a plena carga |
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Temporizaciones y umbrales de protección (P3)
- Rango de ajuste continuo: Ajustable entre 1,0 A y 5,5 A CC.
- Temporización por sobreexcitación: Si la corriente de excitación supera el 110% del umbral de P3, el contador interno suma 1 conteo por segundo durante 90 segundos. Si la sobrecarga desaparece antes, el contador descuenta a la misma velocidad. Al cumplirse 90 segundos, el AVR reduce la excitación al límite nominal seguro.
- Corte por cortocircuito (10s): Durante un cortocircuito grave, el regulador permite hasta 2,9 veces la corriente de umbral (con límite estricto de 9,0 A ± 0,5 A, máx. 9,5 A). Si la falla se prolonga durante 10 segundos, el AVR reduce la excitación a 0,5–0,7 A.
- Limitación de voltaje posterior al cortocircuito: En alternadores AREP, tras despejarse un cortocircuito, la tensión se limita temporalmente al 70% del valor nominal para proteger los motores contra sobretensiones.
5. Pruebas estáticas con multímetro y diagnóstico de fallas
Antes de reemplazar un AVR o desechar una tarjeta sospechosa, realice pruebas estáticas con el multímetro en modo diodo y resistencia con todas las conexiones eléctricas desconectadas.
Pruebas estáticas para AVR R120
- F1 a F2 (Prueba de diodo): Conecte la punta roja a
F1y la negra aF2. La lectura debe estar entre 0,4 kΩ y 0,6 kΩ. Al invertir las puntas, debe indicar Circuito Abierto (Infinito). - U a N1 (Prueba de resistencia): La resistencia entre la toma de detección
Uy el neutroN1debe medir entre 200 kΩ y 260 kΩ. Una lectura abierta indica avería en el circuito interno de detección. - N a F1 (Prueba de resistencia): La resistencia entre el borne
NyF1debe ser muy baja o cercana a 0 Ω. - Fusible de protección interno: Compruebe la continuidad del fusible cerámico de 4 A / 240 VCA.
Diagnóstico estático para AVR R450
- Comprobación de fusibles: Verifique la continuidad de los dos fusibles cerámicos de 10 A / 250 V (
F1/X1yF2/Z2). Un fusible fundido suele indicar diodos rotativos dañados o cortocircuito en el estator de la excitatriz. - Comprobación de semiconductores de potencia: Mida entre las entradas de alimentación (
X1/X2/Z1/Z2) y las salidas de campo (E+/E-). Una lectura de 0 Ω directo indica tiristores o transistores perforados por sobretensión. - Diagnóstico por LED:
- LED Verde Encendido: Funcionamiento normal, corriente por debajo del umbral de disparo.
- LED Verde Parpadeando: El temporizador de sobreexcitación está descontando (la carga se ha reducido tras un pico transitorio).
- LED Verde Apagado / Rojo Encendido: El AVR ha entrado en modo de bloqueo por cortocircuito prolongado o pérdida de sensado (corriente reducida a 0,5–0,7 A).
6. Compatibilidad y garantía de calidad POPULACE
POPULACE fabrica reguladores de voltaje compatibles de alta precisión para toda la gama Leroy Somer, incluidos los modelos AVR R450, AVR R438, AVR R448 y AVR R120.
Todos los módulos se fabrican bajo normas de gestión de calidad ISO9001:
- Pruebas dinámicas al 100%: Inspección en banco de precisión de regulación, estabilidad de respuesta, corte UFRO y tiempos de disparo por cortocircuito.
- Componentes de grado industrial: Semiconductores de alta potencia, potenciómetros de precisión sellados y encapsulado de silicona resistente a vibraciones y ambientes tropicales.
- Garantía total de fábrica de 13 meses: Servicio completo de sustitución o reparación.
Para confirmar la compatibilidad de su regulador o solicitar planos de conexión, envíe los datos y fotografía de la placa de características de su alternador a [email protected] o envíe una consulta a través de nuestras páginas de producto.
