Componen Compo nentes tes de un Generad Generador or de Corrie Corriente nte Alterna Los p ri rincipales ncipales co mponen tes de un gen erador de corriente corriente alter alterna na so n los los q ue se mues mues tran a co ntinuación:
1.
Estator.
2.
Rotor.
3.
Sistema de enfriamiento.
4.
Excitatriz.
5.
Conmutador.
ESTATOR
Los elementos elementos mas im importantes portantes del es tator de un gen erador de corriente corriente alterna, so n las las s igui iguientes entes :
Componen Com ponen tes mecánicas.
Sistema de conexión en estrella.
Sistema de conexión en delta.
componen tes mecánicas mecánicas de un generador son las siguientes: Compo Co mpo nent nentes es mecá mecáni cas . Las componen
La carcaza.
El núcleo.
Las bobinas.
La caja de terminales.
Si stema de conexi conexi ón en en es estr tr ell a. Los devanad os del estat or de un generad or de C.A. está n conectados gen eral eralm mente en est rel rella, la, en la sigu iente fi figura gura T1, T2, T2, T3 repres ent entan an las terminales terminales de linea linea (al sistema) s istema) T4, T5, T6 so n las terminales terminales que unidas un idas form forman an el neutro. neut ro.
Si ste stema ma de conexi ón del del ta. La conex conexión ión delta se hace conectan do las las terminal terminales es 1 a 6, 2 a 4 y 3 a 5, las terminal terminales es de linea linea se conectan a 1, 2 y 3, co n est a conexión conexión s e tiene co n relaci relación ón a la conexión estrella, un voltaje menor, pero en cambio se incrementa la corriente de linea.
EL ROTOR
Para producir el c am ampo po magnético s obre el rotor s e utili utilizan zan polos que consist en de paquet es de lam laminaci inaciones ones de fierro fierro magnéti co (para reducir las llam llamadas adas corri corrientes entes cir circulantes) culantes) con c ondu ctores de cobre arroll arrollados ados alr alrededor ededor del hierro, est os polos están excit excit ados por una corriente directa. directa. Los polos del rotor se arreglan arreglan por pares localizados localizados o sep arados 180º. 180º. Desd e el punt o de vi sta co ns tructivo, los rotores se con struy en del tipo polos s ali alientes entes (baja velocidad) o rotor cilí cilíndrico ndrico (al (alta ta veloci velocidad). dad).
En el rotor se encu entran alojadas alojadas las bo binas del devanad o de campo campo que inducen inducen el voltaje en el devanado de armadura, armadura, en don de se encuent ran las bo binas que determinan determinan s i el generador es monofásico o trifásico.
Vol taj e de sal sal i da monofási co. co. un un g enerador que tiene un voltaje de salida salida monofás ico, se lo de nomi nomina na generador monofásico. Este voltaje de s ali alida da se obtiene con un conjunto de bobinas de armad armad ura en el es tator, si se trata de un generador monofásico de dos polos; entonces, se dice dice que estos p olos son Norte Norte y Sur con conductores que son parte de los cond uctores de arm armadura continuos y qu e llenan ll enan las ranuras del estato r. Las ranuras están separadas mecánicam mecánicamente ente y eléctricam eléctricamente ente por 180º, 180º, de modo que cuan do el fl flujo ujo proveniente del polo norte intercepta el lado A(1) A(1) del conducto r, el flujo flujo que retoma retoma al polo su r intercepta al lado lado A(2) del condu cto, obteniéndose como resultado la la generación de un pico de voltaje ent re A(1) y A(2) A(2).. Cuando los p olos norte y s ur est án perpendiculares perpendiculares con respecto al plano d e los condu co ndu cto ctores res A(1) y A(2), no h ay lineas lineas de fuerzas qu e intercept en los cond c ond uct uctores ores y, ent entonc onces es la diferencia diferencia de v oltaje entre A(1) y A (2 (2)) es cero. Cuando el roto r completa completa un a revolución revolución (360º) (360º) se dice que ha completado completado un ciclo. ciclo.
Fuente: El lib ro práctic prác tico o de los genera g enera dore dores, s, tran sformadores y motores motore s eléctri cos - Gilb Gilb erto Harper Harp er Enriq uez
comentari os En l ace acess a esta esta entrada Publ icad o por Ayudante Ayudan te de San ta en 15:12 1 comentari El Voltaje Inducido Como Com o cada es pir piraa de la bob ina de la armadura armadura se mueve de u na parte del campo a o tra, eslabona un nu mero diferente de lineas lineas de flujo, fl ujo, en est e cambio cambio en los eslabonami eslabonamientos entos de fluj flujo o que induce un voltaje en el con ducto r, el voltaje mas mas grande s e induce en el instante que este cambio cambio es el mayor, esto es, el instant e en el que el condu ctor corta el campo campo en angu lo recto. En la medida medida que el rotor gira a una velocidad velocidad cons tante, se induce una onda senoidal de voltaje, voltaje, el va lor de est e voltaje de pende de la la velocidad del rotor, a mayor rapidez el voltaje es mayor. El valor del vo ltaj ltajee depend e tam tambien bien d e la intensidad del campo campo magnetico, a mayor intensidad de campo, campo, mayor voltaje inducid o.
Paraa un gen erador tri Par trifasico, fasico, se deben tener tres bo binas de ase, e, de manera armadura arm adura que estan des plaz plazadas adas entre s i 120 120º, º, a cada un a de las bo binas o grupos de bobinas se los denomina denomina F as manera q ue se ase e A, F ase B y F as ase e C. des ignan tres fases como: F as
La magnitud del vo ltaj ltajee en cada fase s e calcula calcula como: Emax = Bm lwr (volts (volts )
Donde Bm:: den Bm densida sidad d de flujo flujo max axim imo o prod producido ucido po porr el campo campo d el rotor, ex expres pres ado e n tesla. l: longitud de ambos ambos lados de bobina en el cam campo po magnetico m. W: velocidad angular del rotor (= 2Π x frecuencia rad/seg) r: radio de la armadura en m.
Las ondas de voltaje voltaje obten idas para para cada fase s e dan po r los los cam cambios bios en los es labonam labonamientos ientos de flujo flujo magnatico, cuando el campo est a directamente o pue puess to a la bo bina se da el max maxim imo o cambio en los es labona labonam mientos de flujo flujo y, y , el max maxim imo o voltaje ind inducido ucido se s e da en es esee instante.
prác tico o de los genera g enera dore dores, s, tran sformadores y motores motore s eléctri cos - Gilb Gilb erto Harp er Enriq uez Fuente: El lib ro práctic comentari os En l ace acess a esta esta entrada Publ icad o por Ayudante Ayudan te de San ta en 15:15 0 comentari Regl a de de l a Mano Derec Derecha ha para para Gener enerad adores ores Para determinar determinar la polari polaridad dad de un ge nerador, se deben co nocer primero primero dos dir direccione eccione s: 1. La direccio direc cion n (n orte a sur) del d el campo ca mpo magn etic etico. o. 2. La direccio direc cion n en al a l cua l el condu co ndu cto ctorr se esta movie ndo y como corta co rta al a l campo .
Siem Si empre pre se pueden determ determinar inar direcci direcciones ones por medio medio d el uso de la regla de la mano mano derecha para gen eradores. El dedo pulgar ap unta hacia
arriba,
el
indice
hacia
la
izquierda
y
el
dedo
medio
hacia
el
cuerpo.
El dedo indice indica la direccion direccion del flujo flujo magnetico, el dedo pulgar apunta a la direccion direccion en que s e mueve mueve el condu ctor y e l dedo medio indica la direccion del flujo de corriente.
La operacion basica de un generador de corriente alterna consiste en una espira de alambra que se encuentra libre para girar en un campo magnetico, como se ha indicado antes, a la espira de alambre se le llama armadura y al campo magnet ico se y s e le llama llama el campo , pr imomoto imomotor r , que de pendiendo de la fuente primari la armadura armadura s e gira por un elem elemento ento que se den om omina ina primariaa de energia, aplicaci aplicacion on y us o, puede pue de
estar es tar
accionado acciona do
por
agua, agu a,
vapor vap or
turbinass turbina
de
viento
o
moto res
a
gas olina
o
diesel. dies el.
La espira de la armadura se conecta a anillos rozantes, que a traves de las escobillas se conectan por conductores al exterior, en la medida que la armadura gira, se genera un voltaje que se conecta al exterior para alimentar un circuito al cual se conectan las cargas. Los
generadores
de
corriente
alterna
se
conocen
tambien
como
alternadores .
De la figura anterior, cuando la armadura de un generador de corriente corriente alter alterna na hace un a rotacion completa completa a trave s del campo campo magnetico, s ucede lo siguiente:
Cuando la armadura alcanza la posicion 2, la espira (armadura) se mueve en forma perpendicular al campo magnetico, por lo tanto, corta el max axim imo o numer numeros os de lineas lineas p or segun do.
Cuando gira la armadura armadura y pas a la pos ici icion on 2, el voltaje voltaje cae cuando ya no es ta perpendicular al campo campo magnetico.
Al alcanzar la armadura la posicion 3, su movimiento es otra vez paralelo al campo y el voltaje de salida vuelve a cero.
Cuando la armadura gira de la posicion 3 a la 4, el voltaje vuelve a alcanzar el valor maximo.
Cuando la armadura armadura c om ompleta pleta su rotacion y p asa a al pos ici icion on 4, el voltaje voltaje cae a cero otra vez. vez.
El voltaje generado se aplica a la carga externa alimentada a traves de un transformador o tableros como se muestra en la figura:
prác tico o de lo s genera dore dores, s, transformado res y motores el éctri éctricos cos - Gilb Gilb erto Harp er Enriquez Enriq uez Fuente: El lib ro práctic comentari os En l ace acess a esta esta entrada Publ icad o por Ayudante Ayudan te de San ta en 14:39 0 comentari La Forma Como Trabajan Trabajan los Gener Generad adore oress Para est udiar la la form formaa en como co nvierten los generado res la la energia mecanica mecanica en energia electrica, electrica, se puede usar la s igui iguient ent e figura, figura, que represent a un generador elemental elemental,, en don de el cam campo po magnetico pri principal ncipal viene de un par de imanes imanes perm permanentes anentes . observes e que la cara del polo norte s e encuent re enfrente enfrente de la cara del po lo sur, la la form formaa curvada de los los p olos produce el campo campo mas inte ns o. La bob ina de la armadura e st a dev devanad anad a so bre el roto roto r, cada ex e xtremo de es ta bobina esta est a fij fijo o a su prop propia ia banda band a metalica, es estas tas ban das s e llam ll aman an anil anillos los roz rozantes antes y es dond e aparece el voltaje generado.
Paraa colectar el voltaje generado, se debe tener una Par trayectoria electri electrica ca de los an il illos los roz rozantes antes a las terminal terminales es del gen erador, esto se hace con peq ueñas piezas piezas metalicas metalicas o de carbon llamadas Escobillas que se encuentran fuertemente fuertemente fi fijas jas a los anillos anillos roz rozantes antes po r medio medio de reso rtes, en la la medida que la la bobina gira, los cond uctores cortan el cam campo po magnetico, es to produce el voltaje inducido inducido en la b obina.
ctico co de los l os Generadore Genera dores, s, Transformadores y Moto res Electricos Elect ricos - Gilberto Harper Enrique Enri quez z Fuente: El Libro Prá cti comentari os En l ace acess a esta esta entrada Publ icad o por Ayudante Ayudan te de San ta en 18:53 0 comentari Forma de la f.e.m. Ind Induci ucida da Cuando el electroimán electroimán es está tá en la posición pos ición ho hori rizontal zontal de la figura, figura, s e produce el corte máx máxim imo o de líneas líneas de fuerza; cu and ando o alc anza la pos ición vertical, ningu na línea d e. fuerza fuerza cortará al cond c ond ucto r; en pos iciones intermedias intermedias las líneas s on cortadas cortad as oblícua ment ente, e, por p or lo que el va lor de la f.e.m. f.e.m. inducida disminuirá disminuirá con resp ecto al valor correspon diente a la pos ici ición ón horizontal horizontal y seg uirá dism dismin in uyend o has ta anularse anularse en la po sición vertical del inductor. Al s obrepas ar la posición vertical, vertical, la f.e.m f.e.m. comi comienza enza a producirse otra vez p ero en sen tido contrario, contrario, porque el sen tido del desplazamiento desplazamiento del campo campo con resp ecto al condu ctor se invi invierte. erte. En es ta form formaa la fe. m. ir iráá aumentan do su valor has ta ll llegar egar a la la po sición horizon horizontal tal en que alcanza el valor máx máxim imo, o, y desd des d e don de empi empieza eza a d ismi isminuir nuir de nuevo , ll llega ega a la pos ici ición ón vertical vertical inverti invertida, da, s e produce produce una nuev a inversión del sen tido de la corriente corriente y as í suces ivam ivamente ente . Una fe.m. de tales características es precisamente la alternada, por lo que la corriente inducida en la espira tendrá tal carácter. Como la esp ir iraa está fija, fija, su s bornes terminal terminales es sirven para recoger la la co rr rriente iente s in inconv inconv enientes pues to que no hay contactos rozan rozan tes.
Fuente: Tratado de Electricidad - Ing. Francisco Singer
comentari os En l ace acess a esta esta entrada Publ icad o por Ayudante Ayudan te de San ta en 18:36 0 comentari Devanados y Camp Campos os en el Gener Generado adorr En la siguiente figura se muestran cuatro tipos de generadores. Para generar electricidad se debe empezar con un campo magnético principal, entonc ent onces es este es te campo s e debe deb e cortar c ortar por po r un conduc con duc tor, el e l campo principal s e p uede ued e p roducir rodu cir por un imán permanente que puede pue de ser se r parte pa rte del es tator, tat or, tal ta l cual cua l lo mues tra la figura la figura A, o bien p uede s er el rotor como se mues mues tra en la figura la figura B. B . el campo principal puede pue de se r un campo electromagnét ico en lugar de un imán imán permanente , la bob ina que lo produce prod uce se llama llama EL DEVA NADO DE CAMPO ,
o
simplemente
el
campo.
El campo se puede devanar sobre el estator, como se muestra en la figura la figura C, o sobre el rotor como lo muestra la figura D. Los conductores en los que se induce la electricidad, forman el devanado de la armadura. En los generadores de corriente directa, el devanado de armadura esta sobre el rotor o parte giratoria; sin embargo, en los generadores de corriente alterna para ciertas aplicaciones, aplicaciones, el devan ado de armadura armadura est a en la parte est acionaria acionaria (estato r). r).
ctico co de los Genera do dores, res, Transformadores Tran sformadores y Moto res Electricos Elect ricos - Gilbe Gilberto rto Harper En riqu ez Fuente: El Libro Prá cti comentari os En l ace acess a esta esta entrada Pub lica do por Ayuda nte de Santa Publica Sa nta en 18:32 0 comentari Generador Generad or de Corrie Corriente nte Alternada ¿Que es un Generador? Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una dif diferencia erencia de potencial eléctri eléctrico co entre do s d e su s p unto s, llam llamados ados polos , termi terminales nales o o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una
fuerza
electromotriz
(F.E.M.).
Se clasifican fundamentalmente en:
Primarios: Convier Convierten ten en energia eléctrica eléctrica la energía d e otra naturaleza naturaleza que reciben o de la que d isponen ini inicial cialm mente.
Secundarios: Entregan una parte de la energía eléctrica eléctrica que han recibido previam previamente. ente.
Principio de Funcionamiento
El funcionamiento del generador de corriente alterna, se basa en el principio general de inducción de voltaje en un conductor en movim ovimiento iento cuando atraviesa un campo magnetico. magnetico. Este generador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el condu ctor el cual es at ravesado por las líneas líneas de fuerza fuerza de dicho campo.
Figu ra 1.- Disposició Disposi ción n de elemento el emento s en un gen erad erador or simple As í, en el generador mostrado en la Figura Figura 1, 1, el induct induct or está cons tituido por el rotor R, R, dotado de cuatro p iez iezas as magnéticas , las que para simpl simplifi ificar car so n im imanes anes permanente s, cuy cuyaa polaridad se indica, y el inducido indu cido o es estato tato r con co n bo bobinas binas de alam alambre bre arroll arrolladas adas en las zapatas polares . Las cuatro bobinas a-b, c-d, e-f y g-h, arrolladas arrolladas s obre p iez iezas as de una aleaci aleación ón fer ferrom romagneticas agneticas (zapatas polares) se magnetizan magnetizan bajo bajo la acción de los imanes del inductor. Dado que el inductor está girando, el campo magnético que actúa sobre las cuatro zapatas cambia de sen tido cuando el rotor rotor gira 90º 90º (se (se cambia de polo N a polo S), S), y su intensidad pa sa d e un máxim máximo, o, cuando est án las pieza pieza s enfrentadas co mo en la figura, a un míni mínim mo cuando los polos N y S est án equidistant es de las p iez iezas as d e hierro. hierro. Son est as variaciones variaciones de se ntido y de intens idad del campo campo magnético las las qu e inducirán inducirán en las cuatro bo binas un a diferencia diferencia d e pot encial (voltaje) que cambi c ambiaa d e valor y de po lari laridad dad sigu iendo el ritmo ritmo del cam ca mpo. La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales A-B se obtiene multiplicando el número de vueltas por segundo del inductor por el número de pares de polos del inducido ( en nuestro caso 2), y el voltaje generado dependerá de la fuerza de los imanes (intensidad del campo), la cantidad de vueltas de almbre de las bobinas y de la velocidad de rotación.
Para una u na mejor mejor expl icac ion del funcionamie funcio namiento nto les dejo este lin k en el cu al podra p odra n observar ob servar un a aplica ap lica cio cion n java qu e nos mostr ara el funcio namie namiento nto de un gen erado r de corriente corri ente element e lement al.
