polos lisos (rotor cilíndrico cilíndrico))
El devanado de campo está distribuido en varias bobinas situadas en diferentes ángulos. ángulos. Su uso principalmente radica cuando el rotor gira a gran velocidad
Curva de capabilidad de un generador de polos lisos
GENERADORES DE POLOS LISOS
Este tipo de generadores es de dos o cuatro polos, movidos por turbinasde alta velocidad, de allí que se les conozca como turboalternadores. Elrotor presenta un diámetro de menor longitud que la longitud axial.El entrehierro es uniforme, por lo que reactancia de la máquina seconsidera uniforme, e igual a la reactancia directa (Xd)
Generador de corriente alterna: el alternador Los generadores de corriente alterna o alternadores son máquinas q ue transforman energía mecánica, que reciben por el rotor, en energía eléctrica en forma de corriente alterna. La mayoría de alternadores son máquinas de corriente alterna síncrona, que son las que giran a la velocidad de sincronismo , que está relacionada con el nombre de polos que tiene la máquina y la frecuencia de la fuerza electromotriz. Esta relación hace que el motor gire a la misma velocidad que le impone el estátor a través del campo magnético. Esta relación viene dada por la expresión:
Donde f es la frecuencia a la cual esta conectada la máquina y P es el numero de pares de polos.
Modelización del funcionamiento de un generador
Su estructura es la siguiente:
Estátor: Parte fija exterior de la máquina. El estátor está formado por una carcasa metálica que sirve de soporte. En su interior encontramos el núcleo del inducido, con forma de corona y ranuras longitudinales, donde se alojan los conductores del enrollamiento inducido. Rotor: Parte móvil que gira dentro del estátor El rotor contiene el sistema inductor y los anillos de rozamiento, mediante los cuales se alimenta el sistema inductor. En función de la velocidad de la máquina hay dos formas constructivas.
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Rotor de polos salidos o rueda polar : Utilizado para turbinas hidráulicas o motores térmicos, para sistemas de baja velocidad. Rotor de polos lisos : Utilizado para turbinas de vapor y gas, estos grupos son llamados turboalternadores. Pueden girar a 3000, 1500 o 1000 r.p.m. en función de los polos que tenga.
El alternador es una máquina eléctrica rotativa síncrona que necesita de una corriente de excitación en el bobinaje inductor para generar el cam po eléctrico y funcionar. Por lo tanto su diagrama de funcionamiento es el siguiente:
Diagrama de funcionamiento del alternador
Al ser máquinas síncronas que se conectan a la red han de trabajar a una frecuencia determinada. En el caso de Europa y algunas zonas de Latinoamérica se trabaja a 50 Hz, mientras que en los Estados Unidos usan 60 Hz. En aplicaciones especiales como en el caso de la aeronáutica, se utilizan frecuencias más elevadas, del orden de los 400 Hz. El principio de funcionamiento de los alternadores es el mismo que hemos estudiado hasta ahora, con una pequeña diferencia. Para generar el campo magnético, hay que aportar una corriente de excitación (Ie) en corriente continua. Esta corriente genera el campo magnético para conseguir
la corriente inducida (Ii) que será corriente alterna.
Tipos d e diseñ os
A continuación vamos a enumerar cuales son los tipos de diseños que se encuentran en la construcción de generadores síncronos. Estos son: De polos salientes en el estator De polos salientes en el motor Generador sin escobillas Ahora vamos a proceder a analizar cada uno de estos, recalcando la utilidad y aplicación de cada uno de estos diseños.
Generado r sí nc ro no co n p olo s s alientes en el estator
Fig. 6. Generador con polos en el estator. El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de acero al silicio (y se les llama "paquete"), que tienen la habilidad de permitir que pase a través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator y los devanados proveen los polos magnéticos. La particularidad de este tipo de generador es que tiene el inducido en el rotor, esta configuración es propia de máquinas de baja y media velocidad y potencia, hasta 1000 rpm. Por tal razón para poder sacar la tensión producida, necesitamos de un sistema de colector de anillos. El número de anillos a utilizar va a depender directamente del número de fases con la que nos encontremos trabajando.
Generado r sí nc ro no co n p olo s s alientes en el roto r
Fig. 7. Generador con polos en el rotor Este generador a diferencia del anterior tiene el inducido en el estator, por tal razón no necesitamos un mecanismo de colector de anillos para extraer la tensión generada ya que esta va a encontrarse en la parte externa de la máquina, necesitaríamos únicamente un par de anillos, con la finalidad de ingresar el voltaje de campo, pero esto es de gran ayuda ya que el voltaje de campo es considerablemente más pequeño que la tensión generada, por tal razón este par de anillos van hacer de medidas pequeñas, y así mismo las escobillas no tendrían un tamaño mayor.
Fig. 5. Polos salientes en el rotor Se utiliza este tipo de generadores, para gran potencia, por la versatilidad que nos brinda.
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