Generadores Electricos

GENERADORES ELECTRICOS

I. DEFINICIÓN IDEA DE FUNCIONAMIENTO

La clase de generadores en cual se basará nuestra investigación es en los tipos síncronos (frecuencia angular del rotor o campo es igual a la de campo magnético) con una frecuencia de 60 Hz, frecuencia usada aquí en Perú a diferenciándonos de Europa pues su frecuencia es de 50 Hz pero lo detallaremos más adelante.

Este dispositivo mantiene una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica y uno de los medios por el cual se entrega esa energía mecánica lo estudiamos en este curso y vienen a ser las turbinas que pueden ser pelton, francis o Kaplan. Esta transformación de energía mecánica a eléctrica se consigue por la acción de un campo magnético que emitido por un electroimán cilíndrico o también llamado campo que gira sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura denominada también estator donde hay un conjunto de conductores estacionarios que constituyen esta armadura.. Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.).

La corriente que se genera mediante los alternadores 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. Se puede obtener un número mayor de fases incrementando el número de bobinas en la armadura, pero en la práctica de la ingeniería eléctrica moderna se usa sobre todo la corriente alterna trifásica, con el alternador trifásico, que es la máquina dinamoeléctrica que se emplea normalmente para generar potencia eléctrica.

Los generadores de corriente alterna de baja velocidad se fabrican con hasta 100 polos, para mejorar su eficiencia y para lograr con más facilidad la frecuencia deseada. Los alternadores accionados por turbinas de alta velocidad, sin embargo, son a menudo máquinas de dos polos. La frecuencia de la corriente que suministra un generador de corriente alterna es igual a la mitad del producto del número de polos y el número de revoluciones por segundo de la armadura.

II. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Previo a dar el principio de funcionamiento a un generador eléctrico aremos un pequeño reconocimientos a quienes hicieron posible este hecho gracias a sus aportes a la electricidad.

 Hans Christian Oersted:

“Una corriente eléctrica crea un campo magnético en el espacio alrededor de ella”

 Michael Faraday :

“El fenómeno de la generación de una corriente eléctrica en un circuito, derivada de efectos magnéticos, se denomina inducción electromagnética, y la corriente así creada recibe el nombre de corriente inducida.”

A continuación describiremos un generador de corriente alterna cuyo funcionamiento está basado en la ley de Faraday. Este dispositivo constituye el modelo de los grandes generadores, existentes en las centrales eléctricas de todos los países, capaces de proporcionar enormes cantidades de energía eléctrica, indispensable para realizar prácticamente todas las actividades del mundo moderno.

Básicamente, un generador de corriente está constituido por un imán fijo y por una espira que se coloca entre los polos de dicho imán. La conexión de la espira con el circuito que va a alimentar una carga que será una lámpara en este caso se hace por medio de escobillas que hacen contacto con anillos ligados a los extremos de la espira.

La corriente que se genera en el dispositivo es una corriente alterna. Por lo tanto, ese dispositivo es un generador de corriente alterna, también denominado “alternador”. Observa que el generador transforma la energía mecánica, usada para mantener la rotación de la espira, en energía eléctrica que alimenta al circuito.

III. PARTES Y COMPONENTES PRINCIPALES

a) Las partes principales del generador síncrono o sincrónico son:

1. Estator o Inducido

Parte fija del generador, también llamado circuito de armadura, está compuesto por una carcasa metálica y un devanado en el cual se inducirá tensión que se medirá en sus polos, bornes o terminales. El aislamiento es de clase F pues soporta temperaturas hasta 155 °C

2. Rotor, inductor, campo o circuito de campo

Es la parte de la máquina que realiza el movimiento rotatorio, constituido de un material ferromagnético envuelto en un enrollamiento llamado "enrollamiento de campo", que tiene como función producir un campo magnético constante. El rotor puede estar constituido por un imán permanente o más frecuentemente, por un electroimán. El campo magnético producido por un electroimán tiene la ventaja de ser más intenso que el de uno producido por un imán permanente y además su intensidad puede regularse.

La tensión aplicada en ese enrollamiento es continua y la intensidad de la corriente soportada por ese enrollamiento es mucho más pequeño que en el enrollamiento del estator.

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.

• Rotor de polos salidos o rueda polar:

Utilizado para turbinas hidráulicas o motores térmicos, para sistemas de baja velocidad. Un polo saliente es un polo magnético que se proyecta hacia afuera de la superficie del rotor. Se utilizan rotores de cuatro o más polos

A la zapata polar se le da una forma que permita que la densidad de flujo en el entre hierro (espacio de aire entre campo e inducido) tenga forma sinodal

...