Componentes de un generador de corriente alterna

Componentes de un Generador de Corriente Alterna
Los principales componentes de un generador de corriente
alterna son los que se muestran a continuación:
1. Estator.
2. Rotor.
3. Sistema de enfriamiento.
4. Excitatriz.
5. Conmutador.

ESTATOR

Los elementos mas importantes del estator de un generador de
corriente alterna, son las siguientes:
• Componentes mecánicas.
• Sistema de conexión en estrella.

• Sistema de conexión en delta.

Componentes mecánicas. Las componentes mecánicas de un
generador son las siguientes:
• La carcaza.
• El núcleo.

• Las bobinas.
• La caja de terminales.

Sistema de conexión en estrella. Los devanados del estator de
un generador de C.A. están conectados generalmente en
estrella, en la siguiente figura T1, T2, T3 representan las
terminales de linea (al sistema) T4, T5, T6 son las
terminales que unidas forman el neutro.

Sistema de conexión
delta. La conexión delta se hace conectando las terminales 1

a 6, 2 a 4 y 3 a 5, las terminales de linea se conectan a 1,
2 y 3, con esta conexión se tiene con relación a la conexión
estrella, un voltaje menor, pero en cambio se incrementa la
corriente de linea.

EL ROTOR

Para producir el campo magnético sobre el rotor se utilizan
polos que consisten de paquetes de laminaciones de fierro
magnético (para reducir las llamadas corrientes circulantes)
con conductores de cobre arrollados alrededor del hierro,
estos polos están excitados por una corriente directa. Los
polos del rotor se arreglan por pares localizados o separados
180º. Desde el punto de vista constructivo, los rotores se
construyen del tipo polos salientes (baja velocidad) o rotor
cilíndrico (alta velocidad).

En el rotor se
encuentran alojadas las bobinas del devanado de campo que
inducen el voltaje en el devanado de armadura, en donde se
encuentran las bobinas que determinan si el generador es
monofásico o trifásico.

Voltaje de salida monofásico. un generador que tiene un
voltaje de salida monofásico, se lo denomina generador
monofásico. Este voltaje de salida se obtiene con un conjunto

de bobinas de armadura en el estator, si se trata de un
generador monofásico de dos polos; entonces, se dice que
estos polos son Norte y Sur con conductores que son parte de
los conductores de armadura continuos y que llenan las
ranuras del estator.
Las ranuras están separadas mecánicamente y eléctricamente
por 180º, de modo que cuando el flujo proveniente del polo
norte intercepta el lado A(1) del conductor, el flujo que
retoma al polo sur intercepta al lado A(2) del conducto,
obteniéndose como resultado la generación de un pico de
voltaje entre A(1) y A(2). Cuando los polos norte y sur están
perpendiculares con respecto al plano de los conductores A(1)
y A(2), no hay lineas de fuerzas que intercepten los
conductores y, entonces la diferencia de voltaje entre A(1) y
A(2) es cero. Cuando el rotor completa una revolución (360º)
se dice que ha completado un ciclo.

Fuente: El libro práctico de los generadores, transformadores
y motores eléctricos - Gilberto Harper Enriquez
Publicado por Ayudante de Santa en 15:12 2 comentarios: Enlaces a esta entrada

El Voltaje Inducido
Como cada espira de la bobina de la armadura se mueve de una
parte del campo a otra, eslabona un numero diferente de

lineas de flujo, en este cambio en los eslabonamientos de
flujo que induce un voltaje en el conductor, el voltaje mas
grande se induce en el instante que este cambio es el mayor,
esto es, el instante en el que el conductor corta el campo en
angulo recto.
En la medida que el rotor gira a una velocidad constante, se
induce una onda senoidal de voltaje, el valor de este voltaje
depende de la velocidad del rotor, a mayor rapidez el voltaje
es mayor.
El valor del voltaje depende tambien de la intensidad del
campo magnetico, a mayor intensidad de campo, mayor voltaje

inducido. Para un
generador trifasico, se deben tener tres bobinas de armadura
que estan desplazadas entre si 120º, a cada una de las
bobinas o grupos de bobinas se los denomina Fase, de manera
que se designan tres fases como: Fase A, Fase B y Fase C.

La magnitud del
voltaje en cada fase se calcula como:
Emax = Bm lwr (volts)
Donde
Bm: densidad de flujo maximo producido por el campo del
rotor, expresado en tesla.
l: longitud de ambos lados de bobina en el campo magnetico m.
W: velocidad angular del rotor (= 2Π x frecuencia rad/seg)
r: radio de la armadura en m.

Las ondas de voltaje obtenidas para cada fase se dan por los

cambios en los eslabonamientos de flujo magnatico, cuando el
campo esta directamente opuesto a la bobina se da el maximo
cambio en los eslabonamientos de flujo y, el maximo voltaje
inducido se da en ese instante.

Componentes de un generador de corriente alterna

Publicado por Ayudante de Santa en 15:15 Sin comentarios: Enlaces a esta entrada

Regla de la Mano Derecha para Generadores
Para determinar la polaridad de un generador, se deben
conocer primero dos direcciones:
1. La direccion (norte a sur) del campo magnetico.
2. La direccion en al cual el conductor se esta moviendo y
como corta al campo.

Siempre se pueden determinar direcciones por medio del uso de
la regla de la mano derecha para generadores. El dedo pulgar
apunta hacia arriba, el indice hacia la izquierda y el dedo
medio hacia el cuerpo.
El dedo indice indica la direccion del flujo magnetico, el
dedo pulgar apunta a la direccion en que se mueve el
conductor y el 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 magnetico
se le llama el campo, la armadura se gira por un elemento que
se denomina primomotor, que dependiendo de la fuente primaria
de energia, aplicacion y uso, puede estar accionado por agua,
vapor turbinas de viento o motores a gasolina o diesel.

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
alterna hace una rotacion completa a traves del campo
magnetico, sucede 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 maximo numeros de
lineas por segundo.
• Cuando gira la armadura y pasa la posicion 2, el voltaje
cae cuando ya no esta perpendicular al 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 completa su rotacion y pasa a al
posicion 4, el voltaje cae a cero otra vez.

El voltaje generado se aplica a la carga externa alimentada a
traves de un transformador o tableros como se muestra en la

figura:

La Forma Como Trabajan los Generadores
Para estudiar la forma en como convierten los generadores la
energia mecanica en energia electrica, se puede usar la
siguiente figura, que representa un generador elemental, en
donde el campo magnetico principal viene de un par de imanes
permanentes. observese que la cara del polo norte se
encuentre enfrente de la cara del polo sur, la forma curvada
de los polos produce el campo mas intenso. La bobina de la
armadura esta devanada sobre el rotor, cada extremo de esta
bobina esta fijo a su propia banda metalica, estas bandas se
llaman anillos rozantes y es donde aparece el voltaje

generado. Para
colectar el voltaje generado, se debe tener una trayectoria
electrica de los anillos rozantes a las terminales del
generador, esto se hace con pequeñas piezas metalicas o de
carbon llamadas Escobillas que se encuentran fuertemente
fijas a los anillos rozantes por medio de resortes, en la
medida que la bobina gira, los conductores cortan el campo
magnetico, esto produce el voltaje inducido en la bobina.

Fuente: El Libro Práctico de los Generadores, Transformadores
y Motores Electricos - Gilberto Harper Enriquez

Forma de la f.e.m. Inducida
Cuando el electroimán está en la posición horizontal de la
figura, se produce el corte máximo de líneas de fuerza;
cuando alcanza la posición vertical, ninguna línea de. fuerza
cortará al conductor; en posiciones intermedias las líneas
son cortadas oblícuamente, por lo que el valor de la f.e.m.
inducida disminuirá con respecto al valor correspondiente a
la posición horizontal y seguirá disminuyendo hasta anularse
en la posición vertical del inductor. Al sobrepasar la
posición vertical, la f.e.m. comienza a producirse otra vez
pero en sentido contrario, porque el sentido del
desplazamiento del campo con respecto al conductor se
invierte. En esta forma la fe.m. irá aumentando su valor
hasta llegar a la posición horizontal en que alcanza el valor
máximo, y desde donde empieza a disminuir de nuevo, llega a
la posición vertical invertida, se produce una nueva
inversión del sentido de la corriente y así sucesivamente.

Una fe.m. de tales características es precisamente la
alternada, por lo que la corriente inducida en la espira
tendrá tal carácter. Como la espira está fija, sus bornes
terminales sirven para recoger la corriente sin
inconvenientes puesto que no hay contactos rozantes.

Fuente: Tratado de Electricidad - Ing. Francisco Singer

Devanados y Campos en el Generador
En la siguiente figura se muestran cuatro tipos de
generadores. Para generar electricidad se debe empezar con un
campo magnético principal, entonces este campo se debe cortar

por un conductor, el campo principal se puede producir por un
imán permanente que puede ser parte del estator, tal cual lo
muestra la figura A, o bien puede ser el rotor como se
muestra en la figura B. el campo principal puede ser un campo
electromagnético en lugar de un imán permanente, la bobina
que lo produce se llama EL DEVANADO DE CAMPO, o simplemente
el campo.
El campo se puede devanar sobre el estator, como se muestra
en 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, el devanado de armadura
esta en la parte estacionaria (estator).

Fuente: El Libro Práctico de los Generadores, Transformadores
y Motores Electricos - Gilberto Harper Enriquez

Generador de Corriente Alternada
¿Que es un Generador?

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener
una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus
puntos, llamados polos, terminales 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: Convierten en energia eléctrica la energía de
otra naturaleza que reciben o de la que disponen
inicialmente.
• Secundarios: Entregan una parte de la energía eléctrica
que han recibido previamente.

Principio de 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 magnetico.

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.

Figura 1.- Disposición de elementos en un generador simple

Así, en el generador mostrado en la Figura 1, 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 ferromagneticas (zapatas polares) 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 como en la
figura, 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 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 mejor explicacion del funcionamiento les dejo este
link en el cual podran observar una aplicacion java que nos
mostrara el funcionamiento de un generador de corriente
elemental.

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