GENERADOR ELECTRICO INTRODUCCIÓN Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una u na diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía ene rgía mecánica mecánica en en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator. !i mecánicamente se produce un movimiento movimiento relativo relativo entre los conductores " el campo, se generara una fuerza fuerza electromotriz electromotriz (#.E.$.. En la actualidad, la generación de %.%. se realiza mediante pilas pilas " " acumuladores o se obtiene de la conversión de %.&. a %.%. mediante los puentes recti'cadores. El uso de la dinamo para la producción producción de de energía en forma de %. %. se estuvo utilizando asta la llegada de los alternadores, que con el tiempo tiempo la la an de)ado totalmente desplazada. *o" en día +nicamente se utilizan las dinamos para aplicaciones especí'cas, como por e)emplo, para medir las velocidades de rotación de un e)e (tacodinamos, "a que la tensión que presentan en los bornes de salida es proporcional a la velocidad velocidad de de la misma. !e puede decir que una dinamo es una máquina eléctrica rotativa que produce energía eléctrica en forma de corriente continua aprovecando el fenómeno de inducción inducción electromagnética. electromagnética. Esta máquina consta fundamentalmente de un electroimán encargado de crear un campo magnético ')o magnético ')o conocido por el nombre de inductor, " un cilindro donde se enrollan bobinas de cobre cobre,, que se acen girar a una cierta velocidad cortando el u)o inductor, que se conoce como inducido. GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA (O DINAMOS)
1 Producción de corriente alterna en alterna en una esira !ue "ira en el seno de un ca#o #a"n$tico
%IGURA 1&1& Alternador Ele#ental
%uando acemos girar una espira rectangular una vuelta completa entre las masas polares de un electroimán inductor (véase #igura #igura -.-, los conductores a " b del inducido cortan en su movimiento el campo magnético ')o " en ellos se induce una f.e.m. inducida cu"o valor valor " " sentido varía en cada instante con la posición.
%ada uno de los terminales de la espira se conecta a un anillo metálico conductor, donde dos escobillas de gra'to recogen la corriente inducida " la suministran al circuito eterior. eterior. /ara determinar el sentido de la corriente inducida, en cada posición de los conductores, de la espira se aplica la regla de los tres dedos de la mano dereca, pudiéndose comprobar comprobar cómo se obtiene a la salida una tensión alterna senoidal. '& Recticación de la corriente #ediante el colector de del"as
0ado que lo que deseamos es obtener corriente continua en la salida del generador, necesitamos incorporar un dispositivo que convierta la %.&. generada en %.%. Esto se consigue mediante el colector de delgas. !i, tal como se muestra muestra en en la #ig #igura ura -.1, conectamos los dos etremos de la espira, no "a en los dos anillos colectores, sino en dos semianillos conductores aislados uno del otro, sobre los que ponemos en contacto dos escobillas que reco)an la corriente, conseguiremos obtener a la salida %.%. %uando la espira gira, la corriente inducida cambia de sentido en una determinada posición. !i observamos atentamente en la #igura -.2 las dos posiciones de la espira, ésta es solidaria a los dos semianillos - " 1 que giran con ella. !in embargo, las escobillas & " 3 son ')as.
%i"ura 1&& El sentido de la corriente er#anece constante en la salida de la esira "racias al colector de del"as&
En la posición de la #ig #igura ura -2. a, la corriente inducida en los conductores a " b posee el sentido que se indica con las ecas. El semianillo - está en contacto con la escobilla &, " el semianillo 1 con la escobilla 3. &l girar la espira asta la posición de la #igura -.2 b, la corriente inducida en los conductores a " b a cambiado de sentido, tal como se indica con las ecas, pero como el semianillo - está aora en contacto con la escobilla 3 " el semianillo 1 queda en contacto con la escobilla &, el sentido de la corriente no cambia en los conductores & " 3 que suministran energía a la carga. En resumen, la corriente que u"e por la espira es alterna, pero el colector formado por los semianillos aislados consiguen recti'car la corriente " convertirla en continua. %on una sola espira " dos anillos colectores conseguimos una corriente continua similar a la obtenida en un puente recti'cador de onda completa, tal como se muestra en la #igura -.4.
%i"ura 1&*& Asecto de la corriente continua !ue se resenta a la salida del colector& colector& Esta corriente continua resenta #uc+as ,ariaciones- o lo !ue es lo #is#o- un ri.ado e/cesi,o e indesea0le& Si inclu$se#os en el inducido una se"unda esira situada a 234 de la ri#era conectada a otros dos nue,os se#ianillos o del"as- o0tendr5a#os una corriente en la salida de la dina#o co#o la reresentada en la %i"ura 1&6- !ue co#o se uede co#ro0ar osee un ri.ado #enor !ue en el caso de una sola esira (la corriente a no lle"a a descender a cero)&En este caso el colector constar5a de cuatro del"as&
%i"ura 1&6& Corriente de salida de una dina#o con cuatro del"as
!i incluimos en el inducido cuatro espiras con oco delgas obtenemos una corriente de salida todavía muco más lineal, como la representada en la #igura -.5. En la práctica, cuando se desea obtener una tensión continua lo más rectilínea posible, se constru"en dinamos con un n+mero considerable de espiras " delgas.
%i"ura 1&7& Corriente de salida de una dina#o con oc+o del"as & Constitución Constitución de de una dina#o
Las partes fundamentales de una dinamo son el inductor, el inducido, " el colector colector.. estática o o sin movimiento movimiento de de la máquina. &1& Inductor. El inductor es ')o " se sit+a en el estator (parte estática Está formado por un electroimán de dos polos magnéticos en las máquinas máquinas bipolares bipolares (#igura -.6, o de varios pares de polos en las mul7tipolares.
%i"ura 1&8& Inductor de un dina#o
El bobinado " las piezas polares de ierro ierro dulce dulce del electroimán están rodeados por una carcasa o culata de fundición o de acero acero moldeado moldeado que sirve de soporte a la máquina " permite el cierre del circuito magnético (véase #ig #igura ura -8.-2.
&'& El inducido& El inducido es móvil " se sit+a el rotor (parte que se mueve en sentido giratorio de la
máquina. Está compuesto de un n+cleo magnético en forma de cilindro " constituido por capas magnéticas apiladas, con el 'n de evitar la pérdida por istéresis " corrientes parásitas, donde se bobinan las espiras con conductores de cobre cobre esmaltados, esmaltados, tal como se muestra muestra en en la #i #igura gura -.9. El n+cleo de capas dispone de una serie de ranuras donde se alo)an los bobinados del inducido. El n+cleo queda ')ado a un e)e, cu"os etremos se deslizan apo"ados en co)inetes ')os a la carcasa. 0e esta forma el inducido se sustenta entre las piezas polares del inductor, pudiendo ser impulsado en un movimiento de rotación rápido. && El colector& En el e)e del inducido se ')a el colector de delgas formado por láminas de cobre
electrolítico con el 'n de poderle conectar los diferentes circuitos circuitos del del inducido. Las delgas se aíslan del e)e " entre sí por o)as de mica (#igura (#igura -.8.
%i"ura 1&2& Colector de del"as
La corriente se recoge en el colector con la a"uda de dos o varios contactos deslizantes de gra'to o de carbón puro, llamados escobillas (#ig (#igura ura -.-:.
%i"ura 1&13& Esco0illas
%ada escobilla se monta en un portaescobillas, que asegura la presión presión de de la misma contra el colector mediante muelles (#igura -.--. 0é las escobillas parten los conductores que se conectan a la placa de bornes de la dinamo, de donde se conectarán al circuito eterior. eterior. 0ada la fricción a la que se somete a las escobillas, se produce un desgaste progresivo de las mismas que limita su vida +til, teniendo que reponerlas cada ciertos períodos de tiempo tiempo..
%i"ura 1&11& Portaesco0illas *& Circuito #a"n$tico de una dina#o
En la #igura -.-1 se a representado el circuito recorrido por las líneas de fuerza fuerza del del campo magnético inductor.. ;stas se cierran a través de las piezas polares del electroimán, el inducido " la carcasa o culata inductor de la dinamo.
%i"ura 1&1'& Circuito #a"n$tico de una dina#o&
Es importante acer notar que las líneas de fuerza deben transcurrir por un peque
El valor valor de de la fuerza electromotriz se obtiene aplicando el principio de inducción inducción electromagnética, electromagnética, por lo que dependerá del u)o magnético que corten los conductores, así como de lo rápido que lo aga " del n+mero de ellos. La epresión que relaciona la fuerza electromotriz de una dinamo con estas variables variables,, es>
E ? fuerza electromotriz (@ # ? u)o por polo (Ab n ? nB de conductores del inducido = ? velocidad velocidad de de giro del inducido (r.p.m. a ? pares de circuitos del inducido p ? pares de polos %omo los términos n, p " c son constantes para una máquina de %.%., tenemos que> La fuerza electromotriz es directamente proporcional al u)o inductor " al n+mero de revoluciones de la dinamo.
7& Reacción del inducido
%uando los conductores del inducido son recorridos por una corriente eléctrica, producen un campo magnético cu"a magnético cu"a dirección dirección " " sentido se obtiene aplicando la regla del sacacorcos. La dirección de este campo transversal de reacción adquiere la misma dirección que el e)e de las escobillas, con lo que resulta ser perpendicular al campo principal producido por los polos inductores (#igura -.-2.
%i"ura 1&1& %lu9o trans,ersal "enerado or los conductores del inducido&
El campo transversal debido a la reacción del inducido se suma su ma vectorialmente al principal, dando como fruto un campo magnético resultante que queda desviado de la posición original (#igura -8.-4. -8.-4. Esta desviación del campo inductor produce una serie de problemas problemas cuando cuando las escobillas conmutan de una delga a otra en el colector, dando como resultado cispas que per)udican notablemente el funcionamiento de la máquina.
%i"ura 1&1*& Des,iación del ca#o #a"n$tico inductor #a"n$tico inductor ro,ocada or la reacción del inducido&
Eisten dos posibilidades para evitar los efectos per)udiciales de la reacción del inducido> desviar las escobillas o disponer de polos auiliares de conmutación> La desviación de las escobillas debe acerse en el e l mismo sentido de giro de la dinamo asta que el e)e de las mismas coincida con la perpendicular al campo resultante (#igura -8.-C. El inconveniente que conlleva este sistema sistema es es que, al ser el valor del campo transversal de reacción del inducido dependiente de la corriente que absorba el inducido, la desviación de la escobillas será la adecuada para una corriente
determinada. /ara una corriente ma"or o menor, la desviación de la escobillas también tendría que ser diferente.
%i"ura 1&16& Des,iación de las esco0illas ara reducir el e:ecto De la reacción del inducido&
Los polos de conmutación se disponen en la culata del generador de tal forma f orma que produzcan un campo magnético transversal del mismo valor " de sentido contrario al u)o transversal de reacción del inducido (#igura (#i gura -.-5. /ara que esto sea así, los polos de conmutación se conectan en serie con el inducido para que la corriente que pasa por ellos sea igual que la del inducido. 0e esta forma, cuando crece el campo transversal de reacción del inducido por un aumento de corriente, también lo ace el u)o de compensación producido por los polos de conmutación. En este caso siempre se consigue eliminar con efectividad el campo magnético de reacción del inducido.
%i"ura 1&17& Polos de con#utación ara eli#inar el ca#o
Trans,ersal del inducido& 8& De,anado de co#ensación
En las máquinas de gran potencia potencia,, aparte de los polos de conmutación, se coloca en las ranuras de los polos principales un devanado compensador, cu"a misión misión es es eliminar las distorsiones del campo magnético principal originados por el u)o transversal. Este devanado se conecta en serie con el de conmutación " el inducido (#igura -.-6.
%i"ura 1&18& De,anado de co#ensación ;& E/citación de los inductores
El campo magnético necesario para que una dinamo pueda funcionar se puede producir de dos formas claramente diferenciadas> mediante un imán permanente o mediante electroimanes alimentados por comente continua.
0ado que los imanes permanentes producen un campo magnético no mu" intenso " constante (sin posibilidad de regulación su uso se ace interesante para peque
La corriente de ecitación con la que se alimenta a las bobinas inductoras se proporciona mediante una fuente de energía eterior de %.%, como por e)emplo una batería de acumuladores o una fuente fuen te de alimentación (#igura alimentación (#igura -.-9.
%i"ura 1&1;& Es!ue#a de cone/ión de dina#o con e/citación indeendiente %i"ura 1&12& Caracter5sticas en car"a de una dina#o con E/citación indeendiente
Los terminales & " 3 se corresponden con los del circuito del inducido " los terminales D e con los del devanado del inductor. En la #igura -.-8 se muestra la característica en carga de una dinamo con ecitación independiente para una velocidad determinada " constante. &quí se puede comprobar que la tensión que proporc proporciona iona la dinamo a la carga disminu"e al aumentar la intensidad de carga. Esto se debe fundaméntale7mente a que la caída de tensión que se produce en la resistencia resistencia interna interna del inducido aumenta proporcionalmente a la intensidad. En la característica de la #igura -8.-8 se an incluido dos curvasF se puede comprobar que al disminuir la corriente de ecitación del inductor se consigue reducir también la tensión de salida de la dinamo. La dinamo de ecitación independiente posee el inconveniente de que necesita de una fuente de alimentación de %.%. para la alimentación del inductorF in ductorF sin embargo la independencia independencia entre entre la corriente de ecitación " la tensión en bornes del inducido la acen interesante para ciertas aplicaciones. ;&'& Dina#os autoe/citadas
En la práctica resulta más interesante conseguir que el propio generador produzca la energía necesaria para la alimentación del circuito inductor. Esto presenta un problema, que es cómo conseguimos que la dinamo comience a producir f.e.m. si inicialmente no eiste campo magnético en el inductor. Este
problema se solventa fácilmente gracias al peque autoecitada s> dinamo con ecitación en derivación, dinamo con ecitación en serie " dinamo ecitación compound. ;&& Dina#o con e/citación en deri,ación
&quí se conecta el devanado inductor en paralelo con el inducido, tal como se muestra en la #igura -8.1:. /ara producir el u)o magnético necesario se montan bobinas inductoras con un gran n+mero de espiras, "a que la corriente de ecitación que se alcanza con este monta)e es peque
En el esquema eléctrico de la #igura -.1: se a incluido un reostato de regulación de campo conectado en serie con el devanado inductor. &l modi'car la resistencia de este reostato conseguimos variar la corriente de ecitación " con ella el u)o magnético inductor, in ductor, consiguiendo así tener un control control efectivo efectivo sobre la tensión de salida del generador generador..
%i"ura 1&'3& Es!ue#a de cone/ión de una dina#o con e/citación en deri,ación&
En la #igura -.1- se muestra la curva característica de una dinamo en derivación o sunt en carga. &quí se puede observar que la tensión que proporcio proporciona na el generador a la carga se reduce más drásticamente con los aumentos de la corriente de carga que en la dinamo con ecitación independiente. Esto es debido a que al aumentar la caída de tensión en el inducido con la carga, se produce una disminución de la tensión en bornes, que provoca, a su vez, una reducción de la corriente de ecitación. Esto ace que la f.e.m. inducida se vea reducida, pudiéndose llegar a perder la ecitación total de la dinamo para corrientes de carga mu" elevadas.
%i"ura 1&'1& Cur,a caracter5stica en car"a de una dina#o deri,ación ;&*& Dina#o con e/citación en serie
En este caso se conecta el devanado inductor en serie con el inducido, de tal forma que toda la corriente que el generador suministra a la carga u"e por igual por ambos devanados (#igura -.11. 0ado que la corriente que atraviesa al devanado inductor es elevada, es necesario n ecesario construirlos con pocas espiras " una gran sección en los conductores.
%i"ura 1&''& Es!ue#a de cone/ión de una dina#o con e/citación en serie&
El inconveniente fundamental de este tipo de generador es que cuando traba)a en vacío (sin conectar ning+n receptor eterior, al ser la corriente nula, no se ecita. &demás, cuando aumenta muco la
corriente de carga, también lo ace el u)o inductor por lo que la tensión en bornes de la dinamo también se eleva, tal como se muestra en e n la curva característica de carga de la #ig #igura ura -.12. Esto ace que este generador sea mu" inestable en su funcionamiento ", por lo tanto, poco +til para la generación de energía eléctrica.. eléctrica
%i"ura 1&'& Cur,a caracter5stica en car"a de una dina#o serie& ;&6& Dina#o con e/citación co#ound
En la ecitación mita o compound se divide un circuito inductor en dos partes independientes, conectando una en serie con el inducido " otra en derivación, tal como se muestra en el esquema de la #igura -.14.
%i"ura 1&'*& Es!ue#a de cone/ión de una dina#o con e/citación co#ound&
Gracias a la combinación de los efectos serie " derivación en la ecitación de la dinamo se consigue que la tensión que suministra el generador a la carga sea muco más estable para cualquier régimen de carga, tal como se muestra en la curva característica en carga de la #igura -.1C.
%i"ura 1&'6& Cur,a caracter5stica en car"a de una dina#o co#ound
La gran estabilidad conseguida en la tensión por las dinamos con ecitación compound ace que ésta sea en la práctica la más utilizada para la generación de energía. 1&2& Ensaos Ensaos en en una dina#o
&l igual que se ace con los transformadores transformadores,, las dinamos también pueden ser sometidas a una serie de ensa"os con el 'n de determinar sus características " analizar su comportamiento comportamiento en en diferentes situaciones de funcionamiento. 0e esta forma, se pueden realizar ensa"os para determinar el rendimiento, para evaluar el calentamiento de la máquina para diferentes regímenes de funcionamiento, medir la
resistencia de aislamiento, la rigidez dieléctrica, etc. &demás, a través de los ensa"os se pueden determinar las curvas características de la dinamo, como pueden ser> %aracterística de vacío> @b?f (e /ara una velocidad de rotación ')a (= 7 cte " e stando la dinamo traba)ando en vacío (H ? :, la curva representa el valor de la tensión en bornes (@b en función función de de la corriente de ecitación (e. %aracterística en carga> @ ? f (e /ara una velocidad de rotación ')a (= ? cte " estando la dinamo traba)ando en carga a una intensidad constante (i ? cte, la curva representa el valor de la tensión en bornes (@b en función de la corriente de ecitación (e. %aracterística de ecitación o regulación> e ? f (i. /ara una velocidad de rotación " una tensión en bornes constantes (= ? cte, @b ? cte, la curva representa la corriente de ecitación (e en función de la corriente suministrada por el inducido (L. %aracterística de cortocircuito> ,I ? f (l. /ara una velocidad constante (= ? cte " una tensión en bornes igual a cero (@b ? :, la curva representa la comente de ecitación (e en función de la corriente suministrada por el inducido (i. %aracterística eterior> @?f (í. /ara una corriente de ecitación " velocidad constantes (e ? cte, = 7 cte, la curva representa la tensión en la carga (@b en función de la corriente suministrada por la dinamo (.
%aracterística interior> E ?f (H. /ara una corriente de ecitación " velocidad constantes (e ? cte, = ? cte, la curva representa la f.e.m. inducida por la dinamo (E en función de la corriente suministrada por el inducido (i. /ara llevar a cabo estos ensa"os son necesarios los siguientes equipos> $otor de arrastre con posibilidad de regulación " control de velocidad. En la #igura -.15 se a utilizado un motor de motor de corriente continua en derivación en el que, modi'cando su corriente de ecitación (variando el reostato Jr " tensión del inducido (variando la tensión en la fuente de alimentación #.&. #.&. regulable se puede conseguir un amplio margen de velocidad. #uente de alimentación de %.%. regulable para alimentación del motor de arrastre. #uente de alimentación de %.%. regulable para alimentación de la ecitación de la dinamo. ¶tos de medida de alcance adecuado para medir tensión " corriente en los diferentes circuitos. Un tacómetro para medir la velocidad de la dinamo (la ma"or parte de los ensa"os se acen a velocidad constante, que deberá corresponderse con la nominal de la dinamo. /ara conseguir mantener esta velocidad constante en el circuito de la #igura -8.15 abrá que a)ustar la ten sión de alimentación " la corriente de ecitación del motor de arrastre. Jeóstatoss para regular corriente del inducido o de la ecitación (J, Jr. Jeóstato
%i"ura 1&'7& Es!ue#a de cone/ión ara la o0tención de las cur,as caracter5sticas de una dina#o de e/citación indeendiente&
En la #igura -.15 se muestra, como e)emplo, el circuito para obtener las curvas en vacío " carga de una dinamo de ecitación independiente. /ara realizar las curvas de una dinamo con la ecitación en derivación o serie no sería necesario utilizar la fuente de alimentación para la alimentación de ecitación, "a que la dinamo con estas coneiones se auto7ecita. GENERADOR DE CORRIENTE A< A
%uando un generador de c7a produce una cantidad de potencia relativamente peque
En el campo de una armadura estacionaria, la salida del generador puede conectarse directamente a un circuito eterno sin necesidad de anillos rozantes ni escobillas, lo cual elimina los problemas de aislamiento que eistirían si fuese necesario producir corrientes " volta)es elevados a la carga, por medio de anillos rozantes. =aturalmente, como el devanado de campo gira, deben usarse anillos rozantes para conectar el devanado a su fuente eterna de ecitación de c7c. !in embargo, los volta)es " corrientes que se mane)an son peque
'&'& Generadores de c=a #ono:>sicos
%uando se trató de generadores de c7a, la armadura a sido representada por una sola espira. El volta)e inducido en esta espira sería mu" peque
'&& Generadores de c=a tri:>sicos
3ásicamente, los principios principios del del generador trifásico son los mismos que los de un generador bifásico, ecepto que se tienen tres devanados espaciados igualmente " tres volta)es de salida desfasados -1:
grados entre sí. & continuación, se ilustra un generador simple trifásico de espira rotatoria, inclu"endo las formas de onda. #ísicamente, las espiras ad"acentes están separadas por un ángulo equivalente a 5: grados de rotación. !in embargo, los etremos de la espira están conectados a los anillos rozantes de manera que la tensión - está adelantada -1: grados con respecto a la tensión 1F " la tensión 1, a su vez, está adelantada -1: grados con respecto a la tensión 2. ambién se muestra un diagrama ambién diagrama simpli'cado simpli'cado de un generador trifásico de armadura estacionaria. En este diagrama, las bobinas de cada devanado se combinan " están representadas por una sola. &demás, no aparece el campo rotatorio. La ilustración ilustración muestra muestra que el generador trifásico tiene tres devanados de armadura separados, desfasados -1: grados.
'&*& Cone/iones delta e ?
*a" seis puntas que salen de los l os devanados de armadura de un generador trifásico " el volta)e de salida está conectado a la carga eterna por medio de estas seis puntas. En la práctica, esto no sucede así. En lugar de ello, se conectan los devanados entre sí " sólo salen tres puntas que se conectan a la carga. Eisten dos maneras en que pueden conectarse los devanados de armadura. El que se emplee uno u otro es cosa que determina las características de la salida del generador generador.. En una de las coneiones, los tres devanados están conectados en serie " forman un circuito cerrado. La carga está conectada a los tres puntos donde se unen dos devanados. & esto se le llama coneión delta, "a que su representación esquemática es parecida a la letra griega delta (&, En la otra coneión, una de las puntas de cada uno de los devanados se )unta con una de los otros dos, lo que de)a tres puntas libres que salen para la coneión a la carga. & éste se le llama coneión M, "a que esquemáticamente representa la letra M. M. =ótese que, en ambos casos, los devanados están espaciados -1: grados, de manera que cada devanado producirá un volta)e desfasado -1: grados con respecto a los volta)es de los demás devanados.
'&6& Caracter5sticas el$ctricas el$ctricas de las cone/iones delta e ?
%omo todos los devanados de una coneión delta están conectados en serie " forman un circuito cerrado, podría parecer que a" una elevada corriente continuamente en los devanados, aun en ausencia de carga
conectada. En realidad, debido a la diferencia de fase que a" entre los tres volta)es generados, pasa una corriente despreciable o nula en los devanados en condiciones de vacío (sin carga.
Las tres puntas que salen de la coneión delta se usan para conectar la salida del generador a la carga. El volta)e eistente entre dos cualesquiera de las puntas, llamada volta)e de la línea, es igual al volta)e generado en un devanado, que recibe el nombre de volta)e de fase. &sí pues, como se puede apreciar en la 'gura, tanto los tres volta)es de fase como los tres volta)es de línea son iguales, " todos tienen el mismo valor.. !in embargo, la corriente en cualquier línea es I2 o sea, aproim valor aproimadamente adamente -.62 veces la corriente en cualquier #ase del devanado. /or lo tanto, nótese que una u na coneión delta suministra un aumento de corriente pero no a" aumento en el volta)e. La potencia total real que produce un generador trifásico conectado en delta es igual a I2, o -.62 veces la potencia real en cualquiera de las líneas. !in embargo, téngase presente de lo estudiado en los vol+menes 2" 4, que la potencia real depende del factor de potencia (cos del circuito. /or lo tanto, la potencia real total es igual a -.62 veces el volta)e de la línea multiplicado por la corriente de línea, multiplicada a su vez, por el factor de potencia. K sea> &. / real real ? -,62 -,62 E línea línea línea línea cos cos
Las características de volta)e " corriente de una coneión M son opuestas a las que presenta una coneión delta. El volta)e que a" entre dos líneas cualesquiera de una coneión M es -.62 veces el volta)e de una fase, en tanto que las corrientes en la línea son iguales a las corrientes en el devanado de cualquier fase. Esto presenta un contraste con la coneión delta en la cual, seg+n se recordará, el volta)e en la línea es igual al volta)e de fase " la corriente en la línea es igual a -.62 veces la corriente en la fase. &sí pues, en tanto que una coneión delta ace posible aumentar la corriente sin aumentar el volta)e, la coneión M aumenta el volta)e pero no la corriente. '&7& Re"ulación del "enerador
%uando cambia la carga en un generador de c7a, el volta)e de salida también tiende a cambiar, como ocurre en un generador de c7c. La principal razón de ello es el cambio cambio de de la caída de volta)e en el devanado de armadura, ocasionado por el cambio en la corriente de carga. !in embargo, en tanto que en un un
generador de c7c la caída de volta)e en el devanado de armadura es simplemente una caída J, en un generador de c7a eiste una caída J " una caída N, producida por la corriente alterna que u"e a través de la inductancia del devanado. La caída J depende sólo de la cantidad del cambio de cargaF pero la caída NL depende también del factor de potencia del circuito. &sí pues, el volta)e de salida de generadores de c7 a varía con los cambios en la corriente de carga lo mismo que con todo cambio en el factor pie potencia. %omo resultado, un generador de c7a que tiene una regulación satisfactoria para un valor de factor de potencia puede tener una mala regulación con otro valor del factor de potencia. 0ebido a su regulación inerentemente mala los generadores de c7a generalmente están provistos de alg+n medio auiliar de regulación. Los reguladores auiliares usados, independientemente de que sean operados manualmente o de que funcionen de manera automática cumplen su función básicamente de la misma maneraF IsientenI el volta)e de salida del generador ", cuando éste cambia, ocasionan un cambio correspondiente correspondi ente en la corriente de cambio de la fuente ecitadora que suministra la corriente de campo al generador.. &sí pues, si el volta)e de salida del generador se reduce, el regulador produce un aumento en la generador corriente de campo de la fuente ecitadora. /or tanto, el volta)e de salida de la fuente ecitadora, aumenta, aciendo que también aumente la corriente en el devanado de campo del generador. %omo resultado, el campo magnético del generador aumenta en intensidad " eleva el volta)e del generador a su amplitud original. Una secuencia de eventos eventos similar similar pero opuesta ocurre cuando el regulador siente una disminución en el volta)e de salida del generador generador.. '&8& Clasicación de los "eneradores de C=A
odo generador de c7c tiene una clasi'cación odo clasi'cación de potencia, epresada epresada normalmente normalmente en OiloPatts, que indica la máima potencia que puede ser constantemente alimentada por el generador. generador. /or otra parte, los generadores de c7a no pueden generalmente clasi'carse de la misma manera, "a que la potencia consumida en un circuito de c7a depende del factor de potencia del circuito, lo cual signi'ca que un generador de c7a puede alimentar una cantidad moderada de potencia real para una carga ", sin embargo, si el factor de potencia de la carga fuese ba)o, la potencia total o aparente que el generador produce realmente puede ser mu" grande. En estas condiciones, el generador se puede quemar. quemar. /or esta. Jazón, los generadores de c7a no deben clasi'carse seg+n la máima potencia deQ consumo permisible de la carga, sino de acuerdo con la potencia aparente máima que pueden pasar pasar.. Esto se ace epresando la capacidad en volt amperes a Oilovoltamperes. &sí pues, para determinado volta)e de salida se sabe la máima corriente que el generador puede producir, independientemente del factor de potencia de la carga. /or e)emplo, si un generador clasi'cado como de -:: Oilovoltamperes tiene una salida de C: Oilo volts, o sea que la máima corriente que puede producir sin peligro es de -:: Oilovoltamperes dividido entre C: Oilo volts, es decir, 1 amperes.
Kcasionalmente, los generadores de c7a se dise
0esde el punto de vista de apariencia física física,, los generadores de c7a varían considerablemente, desde los mu" grandes, impulsados por turbinas que pesan miles de Oilogramos, asta peque
'&2& Co#aración de "eneradores de c=c de c=a
&ora que se an estudiado tanto los generadores de c7c como los de c7a, se pueden observar las seme)anzas básicas que a" entre ellos, así como sus diferencias fundamentales. En un generador de c7a, el volta)e inducido se transmite directamente a la carga, a través de anillos rozantes en tanto que en un generador de c7c el conmutador convierte la c7a inducida en c7c antes de que ésta sea aplicada a la carga. Una diferencia física importante entre los generadores de c7c " los de c7a estriba en que el campo de la ma"or parte de los generadores de c7c es estacionario " la armadura gira, en tanto que lo opuesto ocurre generalmente en los generadores de c7a. Esto tiene el efecto de acer que los generadores de c7a puedan tener salidas muco ma"ores de las que son posibles con generadores de c7c. Ktra diferencia entre ambos tipos de generadores es la fuente de volta)e de ecitación para el devanado de campo. Los generadores de c7c pueden constar "a sea de una fuente de ecitación eterna " separada o bien obtener el volta)e necesario directamente de su propia salida. /or su parte, los generadores de c7a deben estar provistos de una fuente separada.
/or lo que respecto a la regulación de volta)e los generadores de c7c son inerentemente más estables que los de c7a, Una de las razones es que, aunque los volta)es de salida de ambos tipos de generador son
sensibles a los cambios de carga, el volta)e de salida de un generador de c7a también es sensible a cambios en el factor de potencia de la carga. &demás, es posible un buen grado de autorregulación en un generador de c7c usando un devanado de armadura combinado, lo cual no es factible en generadores de c7 a, "a que éstos deben ser ecitados separadamente. separadamente. '&13& El alternador de auto#ó,il
La comparación de las venta)as de los generadores de c7c " de los alternadores, los cuales se acaban de estudiar, se basa, en las categorías aceptadas de los generadores básicos. !in embargo, es posible combinar las venta)as de generadores c7c " c7a mediante dise
0ebido a que los recti'cadores se oponen al u)o de corriente en la dirección opuesta, no se necesita relevador de corte de corriente inversa en el regulador de volta)e. &demás, como el alternador es un generador de alta corriente, tampoco se necesita un regulador de corriente. /or lo tanto, el regulador para el alternador es muco más simple que para el generador de c7cF .sólo cuenta con un circuito de relevador para regular el volta)e de salida del alternador, controlando la corriente del campo. =ótese que, a pesar de ser un alternador, es auto ecitado. Esto se puede acer debido a que la salida recti'cada es c7c. '&11& %unciona#iento del alternador
El alternador de automóvil trifásico está provisto de devanados de armadura ')a conectados en M, los cuales, seg+n se a eplicado, producen un volta)e de fase entre dos puntas de salida. La salida del alternador es un volta)e positivo en relación con tierra tierra.. /ero ninguna punta de los devanados M está conectada directamente a tierra debido a que los devanados producen c7aF las tres puntas son alternativamente negativas " positivas, al recorrer los ciclos de c7a. /or lo tanto, cada punta debe conectarse a tierra cuando es negativa ", a la salida, cuando es positiva. Esto se logra con recti'cadores.
Los recti'cadores recti'cadores sirven como interruptores que cierran una polaridad " abren la otra. =ótese que cada onda tiene dos recti'cadores conectados en oposición. Un recti'cador conectará la punta a la línea de salida cuando sea positiva, pero la desconectará cuando sea negativa. El otro recti'cador conecta la terminal a tierra cuando es negativa " la desconecta cuando es positiva. El diagrama ilustra cómo se conectan los mismos dos devanados para ángulos de fase diferentes del volta)e de salida. En consecuencia, la salida siempre es positiva.
!i se recuerda lo estudiado acerca del generador de c7c, es fácil comprender que el conmutador era necesario para efectuar la misma operación siempre que las puntas cambiaran de polaridad, "a que la armadura siempre produce c7a. /or lo tanto, en el alternador los recti'cadores sirven como conmutadores electrónicos, por lo que es discutible si el alternador a lternador es en realidad un alternador o nada más otro tipo de generador de c7c. '&1'& Resistencia interna del "enerador
En todo generador, la corriente de carga u"e a través del devanado de armadura. %omo cualquier bobina o devanado, la armadura tiene resistencia e inductancia. La combinación de esta resistencia " la reactancia inductiva que ocasiona la inductancia, constitu"e la llamada resistencia interna del generador. %uando u"e corriente de carga, produce una caída de volta)e en la resistencia interna. Esta caída de volta)e se resta del volta)e de salida del generador ", en consecuencia, representa volta)e generado, el cual se pierde " no puede ser aprovecado por la carga. &dviértase que, cuanto ma"or sea la resistencia interna, ma"or será la parte de volta)e generado que se presente como caída interna del generador ", en consecuencia, que se pierde. En un generador de c7c con determinada resistencia interna, la caída de volta)e interno es directamente proporcional a la corriente de carga, siendo igual a> E ? carga J interna &sí pues, cuanto ma"or sea la corriente de carga, ma"or será el valor de la caída de volta)e en la resistencia interna. En un generador de c7a, la caída interna de volta)e depende también de la frecuencia del volta)e de salida del generador, "a que la reactancia inductiva del devanado de armadura varía siempre
que lo ace la frecuencia. %omo la velocidad de un generador es uno un o de los factores que determina la frecuencia, la resistencia interna de un generador de c7a cambiará seg+n la velocidad del generador. generador. '&1& El #oto "enerador
Un moto generador consta de un motor eléctrico " un generador conectado mecánicamente de manera que el motor ace girar al generador. generador. El motor suministra así la energía mecánica mecánica que que el generador transforma en energía eléctrica. anto anto el motor como el generador de un motor generador suelen estar montados sobre la misma base " pueden moverse e instalarse como una u na sola unidad. Los moto generadores generalmente se usan para cambiar electricidad electricidad de de un volta)e o frecuencia a otro o para convertir c7a en c7c ó c7c en c7a. La electricidad que tiene las características que an de transformarse alimenta al motor " el generador está dise
