Generadores C.A

Introducción

Del número de fases con la que nos encontremos trabajando. El generador síncrono está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y de una parte fija o estator, el principio de funcionamiento de un generador síncrono se basa en la ley de Faraday. Para crear tensión inducida en el estator, debemos crear un campo magnético en el rotor o circuito de campo, esto lo lograremos alimentado el rotor con una batería, este campo magnético inducirá una tensión en el devanado de armadura por lo que tendremos una corriente alterna fluyendo a través de él.Al operar como generador, la energía mecánica es suministrada a la máquina por la aplicación de un torque y Ilustración 1Polos salientes en el estator. Por la rotación del eje de la misma, una fuente de energía mecánica puede ser, por ejemplo, una turbina hidráulica, a 2.2 Polos Salientes en el rotor. Gas o a vapor. Una vez estando el generador conectado a pared eléctrica, su rotación es dictada por la frecuencia de la El estator está constituido principalmente de un conjunto red, pues la frecuencia de la tensión trifásica depende de láminas de acero de silicio que se les llama directamente de la velocidad de la máquina. "paquete", que tienen la habilidad de permitir que pase a través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte En la actualidad las máquinas de corriente alterna tienen metálica del estator y los devanados proveen los polos una gran participación en la vida diaria de la humanidad, en magnéticos. Especial los generadores en el área industrial, debido a su Este generador a diferencia del anterior tiene el inducido amplio campo de aplicación y beneficios. En el estator, por tal razón no necesitamos un mecanismo de colector de anillos para extraer la tensión

El Generador de Corriente Alterna

Es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El generador más simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magnético uniforme.

El movimiento de rotación de las espiras es producido por el movimiento de una turbina accionada por una corriente de agua en una central hidroeléctrica, o por un chorro de vapor en una central térmica. En el primer caso, una parte de la energía potencial agua embalsada se transforma en energía eléctrica; en el segundo caso, una parte de la energía química se transforma en energía eléctrica al quemar carbón u otro combustible fósil.

Cuando la espira gira, el flujo del campo magnético a través de la espira cambia con el tiempo. Se produce una fem. Los extremos de la espira se conectan a dos anillos que giran con la espira, tal como se ve en la figura. Las conexiones al circuito externo se hacen mediante escobillas estacionarias en contacto con los anillos.

Si conectamos una bombilla al generador veremos que por el filamento de la bombilla circula una corriente que hace que se ponga incandescente, y emite tanta más luz cuanto mayor sea la velocidad con que gira la espira en el campo magnético.

Con este ejemplo, completamos las tres formas que hay de variar con el tiempo el flujo de un campo magnético a través de una espira, F =B•S, como producto escalar de dos vectores, el vector campo B y el vector superficie S.

• Cuando el campo cambia con el tiempo.

• Cuando el área de la espira cambia con el tiempo.

• Cuando el ángulo entre el vector campo B y el vector superficie S cambia con el tiempo. Situación que se discute en esta página.

Funcionamiento

El funcionamiento del generador de corriente alterna, se basa en el principio general de inducción de voltaje en un conductor en movimiento cuando atraviesa un campo magnético. Este generador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo. Los mismos funcionan colocando una espira dentro de un campo magnético y se la hace girar, sus dos lados cortarán las líneas de fuerzas del campo, induciéndose una fem, esta verificada en los extremos del conductor que forma la espira. La fem inducida es de carácter alternado. Cerrando el circuito esta fem da origen a una corriente eléctrica, también alternada. Si conectamos una lámpara al generador veremos que por el filamento de la bombilla circula una corriente que hace que se ponga incandescente, y emite tanta más luz cuanto mayor sea la velocidad con que gira la espira en el campo magnético.

El inductor está constituido por el rotor R, dotado de cuatro piezas magnéticas, las que para simplificar son imanes permanentes, cuya polaridad se indica, y el inducido o estator con bobinas de alambre arrolladas en las zapatas polares.

Las cuatro bobinas a-b, c-d, e-f y g-h, arrolladas sobre piezas de una aleación ferromagnética, se magnetizan 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 sentido cuando el rotor gira 90º (se cambia de polo N a polo S), y su intensidad pasa de un máximo, cuando están las piezas enfrentadas, a un mínimo cuando los polos N y S están equidistantes de las piezas de hierro.

Son estas variaciones de sentido y de intensidad del campo magnético las que inducirán en las cuatro bobinas una diferencia de potencial (voltaje) que cambia de valor y de polaridad siguiendo el ritmo del campo.

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 este caso 2), y el voltaje generado dependerá de la fuerza de los imanes (intensidad del campo), la cantidad de vueltas de alambre de las bobinas y de la velocidad de rotación.

La corriente que se genera mediante los alternadores descriptos, aumenta hasta un pico, cae hasta cero, desciende hasta un pico negativo y sube otra vez a cero varias veces por segundo, dependiendo de la frecuencia para la que esté diseñada la máquina. Este tipo de corriente se conoce como corriente alterna monofásica. Sin embargo, si la armadura la componen dos bobinas, montadas a 90º una de otra, y con conexiones externas separadas, se producirán dos ondas de corriente, una de las cuales estará en su máximo cuando la otra sea cero. Este tipo de corriente se denomina corriente alterna bifásica. Si se agrupan tres bobinas de armadura en ángulos de 120º, se producirá corriente en forma de onda triple, conocida como corriente alterna trifásica.

Siendo lo mismo girar la espira o a los campos, será mejor girar aquella parte que conduzca menor corriente porque los contactos deslizantes deberán dejar paso a corrientes más pequeñas. Esto se hace con los alternadores y motores reversibles.

Como la fem es proporcional a las variaciones del flujo magnético y al número de espiras estos alternadores suelen llevar una bobina con muchas espiras.

La ley de Faraday se utiliza para obtener la fem y la ley de Lenz para determinar el sentido de la corriente inducida.

Ley de Faraday

La Ley de Faraday establece que la corriente inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético que lo atraviesa

La inducción electromagnética fue descubierta en 1830. La inducción electromagnética es el principio sobre el que se basa el funcionamiento del generador eléctrico, el transformador y muchos otros dispositivos.

Es decir, la fem es inducida en un circuito cuando el flujo magnético a través de un circuito varía en el tiempo.

Ley de Lenz

La Ley de Lenz nos dice que las fuerzas electromotrices o las corrientes inducidas serán de un sentido tal, que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo.

Motores de Corriente Alterna

Se diseñan dos tipos básicos de motores para funcionar con corriente alterna polifásica: los motores síncronos y los motores de inducción. El motor síncrono es en esencia un alternador trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura están divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica. La variación de las tres ondas de corriente en la armadura provoca una reacción magnética variable con los polos de los imanes del campo, y hace que el campo gire a una velocidad constante, que se determina por la frecuencia de la corriente en la línea de potencia de corriente alterna.

La velocidad constante de un motor síncrono es ventajosa en

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