Generadores Corriente Alterna

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GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA

Pablo Zumba

Ing. Omar Álvarez

Abstract.

Mathematics in signal processing in continuous time has involved the transformation and Fourier series, but

Mathematics in signal processing in continuous time has involved the transformation and Fourier series, but as the name as the name suggests are applicable for continuous time, ie for signals over a given time always signal value, but not having signal suggests are applicable for continuous time, ie for signals over a given time always signal value, but not having signal values at certain times should be given a different treatment to signals, this treatment is called discrete-time Fourier, values at certain times should be given a different treatment to signals, this treatment is called discrete-time Fourier, because the signals are defined only

because the signals are defined only at discrete instants of time.at discrete instants of time.

RESUMEN:

_{Este trabajo presenta las características}_{Este trabajo presenta las características}

constructivas de los generadores de corriente alterna constructivas de los generadores de corriente alterna síncronos, así como de sus

síncronos, así como de sus partes constitutivas, como partepartes constitutivas, como parte de un mejor entendimiento de este tipo de maquinas de un mejor entendimiento de este tipo de maquinas también se lograra establecer las respectivas semejanzas y también se lograra establecer las respectivas semejanzas y diferencias entre los generadores de corriente continua y diferencias entre los generadores de corriente continua y de corriente alterna respectivamente, haciendo referencia de corriente alterna respectivamente, haciendo referencia en sus

en sus característiccaracterísticas principales.as principales.

1 INTRODUCCIÓN.

El generador síncrono está compuesto principalmente de El generador síncrono está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y de una parte fija o estator, el una parte móvil o rotor y de una parte fija o estator, el principio de funcionamiento de un generador síncrono se principio de funcionamiento de un generador síncrono se basa en la ley de Faraday [1]. Para crear tensión inducida basa en la ley de Faraday [1]. Para crear tensión inducida en el estator, debemos crear un campo magnético en el en el estator, debemos crear un campo magnético en el rotor o circuito de campo, esto lo lograremos alimentado el rotor o circuito de campo, esto lo lograremos alimentado el rotor con una batería, este campo magnético inducirá una rotor con una batería, este campo magnético inducirá una tensión en el devanado de armadura por lo que tendremos tensión en el devanado de armadura por lo que tendremos una corriente alterna fluyendo a través de él.

una corriente alterna fluyendo a través de él. Al

Al operar operar como como generador, generador, la la energía energía mecánica mecánica eses suministrada a la máquina por la aplicación de un torque y suministrada a la máquina por la aplicación de un torque y por la rotación del eje de la misma, una fuente de energía por la rotación del eje de la misma, una fuente de energía mecánica puede ser, por ejemplo, una turbina hidráulica, a mecánica puede ser, por ejemplo, una turbina hidráulica, a gas o a vapor. Una

gas o a vapor. Una vez estando el generador conectado a lavez estando el generador conectado a la red eléctrica, su rotación es dictada por la frecuencia de la red eléctrica, su rotación es dictada por la frecuencia de la red,

red, pues pues la la frecuencia frecuencia de de la la tensión tensión trifásica trifásica dependedepende directamente de la velocidad de la

directamente de la velocidad de la máquina.máquina.

En la actualidad las maquinas de corriente alterna tienen En la actualidad las maquinas de corriente alterna tienen una gran participación en la vida diaria de la humanidad, en una gran participación en la vida diaria de la humanidad, en especial los generadores en el área industrial, debido a su especial los generadores en el área industrial, debido a su amplio campo de aplicación y beneficios.

amplio campo de aplicación y beneficios.

DESARROLLO.

2 SISTEMAS CONSTRUCTIVOS.

2.1

2.1 Generador Polos Salientes en el

Generador Polos Salientes en el

Estator.

La particularidad de este tipo de generador es que tiene La particularidad de este tipo de generador es que tiene el inducido en el rotor, esta configuración es propia de el inducido en el rotor, esta configuración es propia de máquinas de baja y media

máquinas de baja y media velocidad y potencia, hastavelocidad y potencia, hasta 1000 rpm.

1000 rpm.

Por tal razón para poder sacar la tensión producida, Por tal razón para poder sacar la tensión producida, necesitamos de un sistema de colector de anillos. El necesitamos de un sistema de colector de anillos. El número de anillos a utilizar va a depender directamente número de anillos a utilizar va a depender directamente del número de fases con la que nos encontremos del número de fases con la que nos encontremos trabajando.

trabajando.

Ilustración 1Polos salientes en el estator.

2.2

2.2 Polos Salientes en el rotor.

Polos Salientes en el rotor.

El estator está constituido principalmente de un

El estator está constituido principalmente de un conjuntoconjunto de

de láminas láminas de de acero acero de de silicio silicio que que se les se les llamallama "paquete", que tienen la habilidad de permitir que

"paquete", que tienen la habilidad de permitir que pase apase a través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator y los devanados proveen los polos metálica del estator y los devanados proveen los polos magnéticos.

magnéticos.

Este generador a diferencia del anterior tiene el inducido Este generador a diferencia del anterior tiene el inducido en el estator, por tal razón no necesitamos un en el estator, por tal razón no necesitamos un mecanismo de colector de anillos para extraer la tensión mecanismo de colector de anillos para extraer la tensión generada ya que esta va a encontrarse en la parte generada ya que esta va a encontrarse en la parte externa de la máquina, necesitaríamos únicamente un externa de la máquina, necesitaríamos únicamente un par de anillos, con la finalidad de ingresar el voltaje de par de anillos, con la finalidad de ingresar el voltaje de campo, pero esto es de gran ayuda ya que el voltaje de campo, pero esto es de gran ayuda ya que el voltaje de campo es considerablemente más pequeño que la campo es considerablemente más pequeño que la

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hacer de medidas pequeñas, y así mismo las escobillas hacer de medidas pequeñas, y así mismo las escobillas no tendrían un tamaño mayor.

no tendrían un tamaño mayor.

Este tipo de generadores se los utiliza para grandes Este tipo de generadores se los utiliza para grandes potencias debido a la

potencias debido a la versatibilidad que nos brinda.versatibilidad que nos brinda.

Ilustración 2Polos en el rotor.

2.3

2.3 Generador sin escobillas.

Generador sin escobillas.

Este tipo de generadores son de mediana potencia, para Este tipo de generadores son de mediana potencia, para la excitación podríamos tener un banco de baterías que la excitación podríamos tener un banco de baterías que sería de respaldo, la excitatriz podría ser un alternador, sería de respaldo, la excitatriz podría ser un alternador, es decir un generador

es decir un generador síncrono con polos salientes en elsíncrono con polos salientes en el estator, luego de esta etapa, sale a una placa estator, luego de esta etapa, sale a una placa electrónica en donde por medio de dispositivos electrónica en donde por medio de dispositivos electrónicos, se envía al circuito de excitación del electrónicos, se envía al circuito de excitación del generador principal.

generador principal.

Para realizar reparaciones en este tipo de generadores, Para realizar reparaciones en este tipo de generadores, es necesario saber sobre dispositivos electrónicos, y es necesario saber sobre dispositivos electrónicos, y centrarse en el controlador.

centrarse en el controlador.

Los generadores síncronos auto excitados ya no Los generadores síncronos auto excitados ya no requieren de escobillas y los de excitación separada requieren de escobillas y los de excitación separada requieren de escobillas y en lugar del conmutador requieren de escobillas y en lugar del conmutador utilizan anillos rosantes.

utilizan anillos rosantes.

Existen modelos para los generadores síncronos sin Existen modelos para los generadores síncronos sin escobillas, los cuales pueden ser, de anillos para escobillas, los cuales pueden ser, de anillos para introducir corriente de excitación, de anillos para extraer introducir corriente de excitación, de anillos para extraer tensiones generadas.

tensiones generadas.

Ilustración 3Generador sin escobillas.

3 DESCRIPCIÓN DE PARTES

CONSTRUCTIVAS.

Un generador y sus partes que lo conforman, son: anillos Un generador y sus partes que lo conforman, son: anillos rozantes, eje, polos magnéticos, carcasa, cojinetes, y rozantes, eje, polos magnéticos, carcasa, cojinetes, y diferentes accesorios mecánicos y eléctricos añadidos al diferentes accesorios mecánicos y eléctricos añadidos al conjunto principal conformado por el rotor y el estator. conjunto principal conformado por el rotor y el estator.



 Anillos deslizantes.Anillos deslizantes.

La función que tienen los anillos rozantes, son para La función que tienen los anillos rozantes, son para poder conectar externamente al circuito eléctrico poder conectar externamente al circuito eléctrico integrado en el rotor, resistencias externas. La función integrado en el rotor, resistencias externas. La función de dichas resistencias, es modificar la resistencia de dichas resistencias, es modificar la resistencia retórica

retórica



 Polos Magnéticos.Polos Magnéticos.

Hay solo dos tipos de polos magnéticos (denominados Hay solo dos tipos de polos magnéticos (denominados polo norte magnético, "N", y polo sur magnético, "S"), y polo norte magnético, "N", y polo sur magnético, "S"), y que nunca pueden aislarse. Un imán puede ser "Multi que nunca pueden aislarse. Un imán puede ser "Multi polar" (más de un N, o más de un S), pero no puede polar" (más de un N, o más de un S), pero no puede tener solo N sin S, ni solo S sin N. Si el imán es una tener solo N sin S, ni solo S sin N. Si el imán es una barra

barra con con los los polos polos en en los los extremos extremos (barra(barra "magnetizada" longitudinalmente), al partirla por la mitad "magnetizada" longitudinalmente), al partirla por la mitad para intentar separar el polo N del S, se obtienen dos para intentar separar el polo N del S, se obtienen dos imanes de menor tamaño, cada uno con sus polos N y S imanes de menor tamaño, cada uno con sus polos N y S en los extremos.

en los extremos.



 Cojinetes.Cojinetes.

Un cojinete en ingeniería es la pieza o conjunto de ellas Un cojinete en ingeniería es la pieza o conjunto de ellas sobre las que se soporta y gira el árbol transmisor de sobre las que se soporta y gira el árbol transmisor de momento

momento giratorio giratorio de de una una máquina. máquina. Cojinete Cojinete dede deslizamiento radial, por partes: el cilindro claro es deslizamiento radial, por partes: el cilindro claro es donde iría el árbol, la tapa negra desmontable para la donde iría el árbol, la tapa negra desmontable para la lubricación (fricción mixta).De acuerdo con el tipo de lubricación (fricción mixta).De acuerdo con el tipo de contacto que exista entre las piezas (deslizamiento o contacto que exista entre las piezas (deslizamiento o rodadura), el cojinete puede ser un cojinete rodadura), el cojinete puede ser un cojinete de deslizamiento o uno de

de deslizamiento o uno de rodamiento respectivamente.rodamiento respectivamente.



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Un rodamiento o cojinete de rodadura es un tipo de Un rodamiento o cojinete de rodadura es un tipo de cojinete, que es un elemento mecánico que reduce la cojinete, que es un elemento mecánico que reduce la fricción entre un árbol y las piezas conectadas a éste por fricción entre un árbol y las piezas conectadas a éste por medio de rodadura ,que le sirve de apoyo y facilita su medio de rodadura ,que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento.

desplazamiento.



 Cojinete de deslizamiento.Cojinete de deslizamiento.

En un cojinete de

En un cojinete de deslizamientdeslizamiento dos casquillos tienen uno dos casquillos tienen un movimiento en contacto directo, realizándose un movimiento en contacto directo, realizándose un deslizamiento por fricción, con el fin de que esta sea la deslizamiento por fricción, con el fin de que esta sea la menor posible. La reducción del rozamiento se realiza menor posible. La reducción del rozamiento se realiza según la selección de materiales y lubricantes. Los según la selección de materiales y lubricantes. Los lubricantes tienen la función de crear una película lubricantes tienen la función de crear una película deslizante que separe los dos materiales o evite el deslizante que separe los dos materiales o evite el contacto directo. Al tocarse las dos partes, que es uno contacto directo. Al tocarse las dos partes, que es uno de los casos de uso más solicitados de los cojinetes de de los casos de uso más solicitados de los cojinetes de deslizamiento, el desgaste en las

deslizamiento, el desgaste en las superficies de contactosuperficies de contacto limita la vida útil. La generación de la película lubricante limita la vida útil. La generación de la película lubricante que separa por una lubricación completa requiere un que separa por una lubricación completa requiere un esfuerzo adicional para elevar la presión y que se usa esfuerzo adicional para elevar la presión y que se usa sólo en máquinas de gran tamaño para grandes sólo en máquinas de gran tamaño para grandes cojinetes

cojinetes de de deslizamiento. deslizamiento. La La resistencia resistencia alal deslizamiento provoca la conversión departe de la deslizamiento provoca la conversión departe de la energía cinética en calor, que desemboca en las partes energía cinética en calor, que desemboca en las partes que sostienen los casquillos del cojinete.

que sostienen los casquillos del cojinete.



 Escobillas. Escobillas.

Este es el caso de los motores ó generadores eléctricos, Este es el caso de los motores ó generadores eléctricos, donde se debe establecer una conexión de la parte fija donde se debe establecer una conexión de la parte fija de la máquina con las bobinas del rotor. Para realizar de la máquina con las bobinas del rotor. Para realizar esta conexión, se fijan dos anillos en el eje de giro, esta conexión, se fijan dos anillos en el eje de giro, generalmente de cobre, aislados eléctricamente del eje generalmente de cobre, aislados eléctricamente del eje yy conectados a los terminales de la bobina rotatoria. conectados a los terminales de la bobina rotatoria. Enfrente de los anillos se disponen unos bloques de Enfrente de los anillos se disponen unos bloques de carbón que, mediante unos resortes, hacen presión carbón que, mediante unos resortes, hacen presión sobre ellos estableciendo el contacto eléctrico necesario. sobre ellos estableciendo el contacto eléctrico necesario. Estos bloques de carbón se denominan escobillas y los Estos bloques de carbón se denominan escobillas y los anillos

anillos rotatorios reciben rotatorios reciben el nombre el nombre de de colector. colector. EnEn determinado tipo de máquinas electromagnéticas, como determinado tipo de máquinas electromagnéticas, como los motores o generadores de corriente continua, los los motores o generadores de corriente continua, los anillos del colector están divididos en dos o más partes anillos del colector están divididos en dos o más partes aisladas unas de otras y conectadas a una o más aisladas unas de otras y conectadas a una o más bobinas.

bobinas.

Figura4. Foto de

Figura4. Foto de escobillas Industriale

escobillas Industriales [2].

s [2].



 Rotor. Rotor.

El rotor es el componente que gira (rota) en una El rotor es el componente que gira (rota) en una máquina eléctrica, sea

máquina eléctrica, sea ésta un ésta un motor o motor o un generador un generador eléctrico. Junto con su contraparte fija, el

eléctrico. Junto con su contraparte fija, el estator, El rotor estator, El rotor está formado por un eje que soporta un juego de está formado por un eje que soporta un juego de bobinas arrolladas sobre un núcleo magnético que gira bobinas arrolladas sobre un núcleo magnético que gira dentro de un campo magnético creado bien por un imán dentro de un campo magnético creado bien por un imán o por el paso

o por el paso por otro juego de bobinas, arrolladas sobrepor otro juego de bobinas, arrolladas sobre unas piezas polares, que permanecen estáticas y que unas piezas polares, que permanecen estáticas y que constituyen lo que se denomina estator de un corriente constituyen lo que se denomina estator de un corriente continua o alterna, dependiendo del tipo de máquina continua o alterna, dependiendo del tipo de máquina de

de que se trate. En que se trate. En máquinas de corriente alterna dmáquinas de corriente alterna d ee mediana y gran potencia, es común la fabricación de mediana y gran potencia, es común la fabricación de rotores con láminas de acero eléctrico para disminuir las rotores con láminas de acero eléctrico para disminuir las pérdidas asociadas a los campos magnéticos variables, pérdidas asociadas a los campos magnéticos variables, como las corrientes de Foucault y las producidas por el como las corrientes de Foucault y las producidas por el fenómeno llamado histéresis.

fenómeno llamado histéresis.

Figura 5. Rotor



 Estator. Estator.

El estator es la parte fija de una

El estator es la parte fija de una máquinamáquina rotativa y unorotativa y uno de los dos elementos fundamentales para la transmisión de los dos elementos fundamentales para la transmisión de

de potencia(potencia(siendo el otro su contraparte móvil, elsiendo el otro su contraparte móvil, el rotor).

rotor). El término aplica principalmente a la construcciónEl término aplica principalmente a la construcción de

de máquinas eléctricasmáquinas eléctricas y dependiendo de lay dependiendo de la configuración de la máquina, el estator puede

configuración de la máquina, el estator puede ser:ser: El alojamiento del circuito magnético del campo en las El alojamiento del circuito magnético del campo en las máquinas de corriente continua. En este caso, el estator máquinas de corriente continua. En este caso, el estator interactúa con la armadura móvil para producir torque en interactúa con la armadura móvil para producir torque en el eje de la máquina. Su construcción puede ser de imán el eje de la máquina. Su construcción puede ser de imán permanente o de

permanente o de electroimán,electroimán, en cuyo caso laen cuyo caso la bobinabobina que lo energizase denomina devanado de

que lo energizase denomina devanado de campocampo ..

El alojamiento del circuito de armadura en las máquinas El alojamiento del circuito de armadura en las máquinas de corriente alterna. En este caso, el estator interactúa de corriente alterna. En este caso, el estator interactúa con el campo rotante para producir el torque y su con el campo rotante para producir el torque y su construcción consiste en una estructura hueca con construcción consiste en una estructura hueca con simétrica cilíndrica, hecha de láminas de

simétrica cilíndrica, hecha de láminas de aceroacero magnético

magnético apiladas, apiladas, para para así así reducir reducir las las pérdidaspérdidas debidas a la

(4)

Figura 6. Bobinados de

Figura 6. Bobinados de rotor y estator.

rotor y estator.



 Bobinado. Bobinado.

Recibe el nombre de bobinado el conjunto formado por Recibe el nombre de bobinado el conjunto formado por las bobinas, comprendiendo en esta expresión tanto los las bobinas, comprendiendo en esta expresión tanto los lados activos que están colocados en el interior de lados activos que están colocados en el interior de las ranuras y las cabezas que sirven para unir los lados las ranuras y las cabezas que sirven para unir los lados activos, como los hilos de conexión que unen las activos, como los hilos de conexión que unen las bobinas entre sí como los que unen

bobinas entre sí como los que unen estas bobinas con elestas bobinas con el colector o con la placa de bornes. Bobinado en anillo y colector o con la placa de bornes. Bobinado en anillo y en tambor: La fuerza electromotriz generada en el en tambor: La fuerza electromotriz generada en el bobinado inducido depende sólo del número de hilos bobinado inducido depende sólo del número de hilos activos, o sea, los exteriores paralelos al eje de rotación. activos, o sea, los exteriores paralelos al eje de rotación. Puede hacerse una primera clasificación de los Puede hacerse una primera clasificación de los bobinados según la

bobinados según la manera de manera de unir entre unir entre sí los hilossí los hilos activos:

activos:



 Bobinado en anil Bobinado en anillo.-

lo.-Es aquel en el cual las espiras son arrolladas sobre el Es aquel en el cual las espiras son arrolladas sobre el anillo que constituye la armadura del inducido. Las anillo que constituye la armadura del inducido. Las bobinas solo poseen un lado activo, que es el que se bobinas solo poseen un lado activo, que es el que se encuentra en el lado exterior y es paralelo al eje de encuentra en el lado exterior y es paralelo al eje de rotación.

rotación.

Figura 7. Bobinado en

Figura 7. Bobinado en anillo.

anillo.



 Bobinado en tamb Bobinado en tambor.-

or.-De esta forma, cada espira dispone de dos conductores De esta forma, cada espira dispone de dos conductores activos.

activos.

Figura 8. Bobinado de

Figura 8. Bobinado de tambor.

tambor.



 Ranura de armadura Ranura de armadura

Ocupada por un solo lado activo. Bobinado de una capa. Ocupada por un solo lado activo. Bobinado de una capa.

Ocupada por dos lados activos. Bobinado de dos

Ocupada por dos lados activos. Bobinado de dos capas.capas.

Cuando el bobinado es de dos capas, la capa que está Cuando el bobinado es de dos capas, la capa que está en el fondo de la ranura se llama capa inferior, baja o en el fondo de la ranura se llama capa inferior, baja o interior y laque se encuentra junto al entrehierro es interior y laque se encuentra junto al entrehierro es llamada capa superior, alta o exterior. Los bobinados de llamada capa superior, alta o exterior. Los bobinados de máquinas de corriente continua se construyen máquinas de corriente continua se construyen modernamente en dos capas, mientras que los de modernamente en dos capas, mientras que los de corriente alterna son ejecutados tanto en una como en corriente alterna son ejecutados tanto en una como en dos capas.

dos capas. 

 Arrollamientos Arrollamientos distribuidos.distribuidos. Así

(5)

cumplir no solamente condiciones eléctricas y cumplir no solamente condiciones eléctricas y magnéticas,

magnéticas, sino sino también también constructivasconstructivas: : las las bobinasbobinas deben ser sencillas de realizar, de

deben ser sencillas de realizar, de colocar y minimizar elcolocar y minimizar el uso de materiales. Los arrollamientos rotóricos de las uso de materiales. Los arrollamientos rotóricos de las máquinas eléctricas se conectan a través de escobillas máquinas eléctricas se conectan a través de escobillas que puede apoyar sobre anillos rozantes, que son aros que puede apoyar sobre anillos rozantes, que son aros conductores, continuos, conectados a los extremos del conductores, continuos, conectados a los extremos del arrollamiento.

arrollamiento.

Figura 9. Anillos rosantes en un rotor.

O sobre un colector, que está formado por segmentos O sobre un colector, que está formado por segmentos conductores, denominados delgas, aisladas entre sí y conductores, denominados delgas, aisladas entre sí y conectadas a cada bobina. Esto da lugar a dos tipos de conectadas a cada bobina. Esto da lugar a dos tipos de

arrollamientos distribuidos, los

primeros denominados a anillos, o de

primeros denominados a anillos, o de fases sonfases son

eléctricamente abiertos y pueden estar tanto en el eléctricamente abiertos y pueden estar tanto en el estator como en

estator como en el rotor; mientras el rotor; mientras que los que los segundos,segundos, denominados a colector, son eléctricamente cerrados y denominados a colector, son eléctricamente cerrados y se utilizan solamente en el rotor.

se utilizan solamente en el rotor.

Figura 10. Colector en un inducido.



 Tipos de ranura.Tipos de ranura.

Como ya se dijo las bobinas de los arrollamientos Como ya se dijo las bobinas de los arrollamientos distribuidos,

distribuidos, y y sus sus aislaciones, aislaciones, se se alojan alojan en en ranuras ranuras oo canaletas ubicadas en la superficie, o muy cerca de canaletas ubicadas en la superficie, o muy cerca de ella,ella, del

del estator o estator o del rotor del rotor o en o en ambas. Las ambas. Las partespartes magnéticas entre las ranuras se denominan dientes. Las magnéticas entre las ranuras se denominan dientes. Las ranuras pueden ser abiertas, semi cerradas o

ranuras pueden ser abiertas, semi cerradas o cerradas.cerradas.

Figura 11. Tipos de Ranura.

Las ranuras abiertas, que poseen sus lados paralelos, Las ranuras abiertas, que poseen sus lados paralelos,

por ejemplo más de 50 kW y en los inducidos a colector, por ejemplo más de 50 kW y en los inducidos a colector, salvo los muy pequeños, de pocos cientos de watt. salvo los muy pequeños, de pocos cientos de watt. Cuando las ranuras son abiertas, con sus lados Cuando las ranuras son abiertas, con sus lados paralelos, y están ubicadas sobre una estructura paralelos, y están ubicadas sobre una estructura cilíndrica, los dientes resultan necesariamente cilíndrica, los dientes resultan necesariamente trapezoidales, es decir no tienen la misma sección en trapezoidales, es decir no tienen la misma sección en toda su altura, lo que debe ser tenido en cuenta al toda su altura, lo que debe ser tenido en cuenta al considerar la inducción magnética y la saturación de los considerar la inducción magnética y la saturación de los mismos. La razón por la cual se emplean las ranuras mismos. La razón por la cual se emplean las ranuras abiertas, con sus lados paralelos, es que las bobinas abiertas, con sus lados paralelos, es que las bobinas utilizadas en esas máquinas son

utilizadas en esas máquinas son prácticamente rígidas yprácticamente rígidas y no se podrían colocar si la abertura de la ranura fuera no se podrían colocar si la abertura de la ranura fuera más estrecha. Las ranuras semi abiertas se emplean en más estrecha. Las ranuras semi abiertas se emplean en máquinas de menor potencia, que utilizan bobinas máquinas de menor potencia, que utilizan bobinas formadas por conductores sueltos, los que se colocan formadas por conductores sueltos, los que se colocan individualmente o en pequeños grupos, muchas veces individualmente o en pequeños grupos, muchas veces en forma manual y luego se terminan de conformar y de en forma manual y luego se terminan de conformar y de acomodar las cabezas de bobina, en la

acomodar las cabezas de bobina, en la propia máquina.propia máquina. A

A fin fin de de poder poder acomodar acomodar mejor mejor los los conductores conductores en en elel fondo y en el tope de

fondo y en el tope de las ranuras, lo que mlas ranuras, lo que mejora el ejora el factor factor de llenado de las mismas, conviene que ambos sean de llenado de las mismas, conviene que ambos sean redondeados, como se muestra en la figura. Tanto en las redondeados, como se muestra en la figura. Tanto en las ranuras abiertas como en las semi cerradas, se debe ranuras abiertas como en las semi cerradas, se debe evitar que los lados de las bobinas se salgan de las evitar que los lados de las bobinas se salgan de las mismas, especialmente si están sometidas a la fuerza mismas, especialmente si están sometidas a la fuerza centrífuga del rotor, lo que provocaría un accidente centrífuga del rotor, lo que provocaría un accidente catastrófico. El cerrado de las ranuras se hace

catastrófico. El cerrado de las ranuras se hace por mediopor medio de una cuña de cierre construida con un material de la de una cuña de cierre construida con un material de la resistencia adecuada y que, en la mayoría de los casos, resistencia adecuada y que, en la mayoría de los casos, es no magnético. En los dientes de las ranuras abiertas es no magnético. En los dientes de las ranuras abiertas se hacen unas entalladuras a fin de

se hacen unas entalladuras a fin de sostener esas cuñassostener esas cuñas de cierre. Las ranuras cerradas, que no necesariamente de cierre. Las ranuras cerradas, que no necesariamente deben tener una sección circular como se muestra en la deben tener una sección circular como se muestra en la figura, se emplean principalmente en los rotores de las figura, se emplean principalmente en los rotores de las máquinas asincrónicas. Dentro de esas ranuras se máquinas asincrónicas. Dentro de esas ranuras se colocan barras conductoras, normalmente sin aislación, colocan barras conductoras, normalmente sin aislación, que constituyen el arrollamiento rotórico de que constituyen el arrollamiento rotórico de esas

esas máquinas. Es máquinas. Es común que común que las máquinas las máquinas poseanposean distintos tipos de ranuras en el estator y en el rotor, distintos tipos de ranuras en el estator y en el rotor, adecuándolas a los

adecuándolas a los arrollamientos empleados.arrollamientos empleados.

4 SEMENJAS Y DIFERENCIAS

ENTRE GENERADOR DE CA Y

GENERADOR DE CD.

Semejanzas Semejanzas 



Ambos producen energía eléctrica en base al

movimiento (energía mecánica)



Ambos generan corriente, ya sea continua o

alterna a través del mismo principio: El

principio de la inducción de Faraday



Para ambos tipos de generadores, son

aplicables todas las leyes de principio

electromagnéticos.



Ambos usan la inducción generada entre un

bobinado y un imán (permanente o

electromagnético).

(6)



Los voltajes de salida de ambos tipos de

generador son sensibles a los cambios de carga



La fem (fuerza electromotriz) alterna de

La fem (fuerza electromotriz) alterna de ambos,

ambos,

es rectificada mediante unas escobillas

colectoras que la rectifican de manera mecánica

(conmutando).



Ambos

Ambos generadores

generadores constan

constan de

de un

un campo

campo

magnético, que es el electroimán con sus

bobinas



La

La armadura e

armadura es la es

s la estructura que

tructura que sostiene l

sostiene los

os

conductores que cortan el campo magnético



En ambos generadores también la que

transporta la corriente inducida en un generador

es su armadura (estator)



Sus armaduras son por lo general un núcleo de

hierro dulce laminado, alrededor del cual se

enrollan en bobinas los cables conductores.



Para mejorar su funcionamiento, se añaden

interpolos más pequeños para compensar las

distorsiones que causa el efecto magnético de la

armadura en el flujo eléctrico del campo.



Sus parámetros para el diseño de construcción

son iguales



Mantienen una diferencia de potencial

Mantienen una

diferencia de potencial eléctrico

eléctrico

entre dos de sus puntos (llamados

entre dos de sus puntos (llamados polos,

polos,

terminales

terminales oo bornes)

bornes)



Se rigen a fundamentos de la electrotécnia, ya

definidas



Ambos siguen usados en la industria, a pesar de

que el dinamo ya es casi obsoleto debido al

costo, tiene su grado de utilización para ciertas

aplicaciones



Sus características constructivas son iguales,

constan de un estator, rotor, polos, etc.



Las

Las aplicaciones

aplicaciones para

para

ambos

ambos tipos

tipos de

de

generadores, podría ser las mismas, su uso

radica en costos, en ciertas aplicaciones se

puede tener más eficiencia de funcionamiento,

pero a un mayor costo



Sus usos más comunes para ambos tipos es

generar electricidad en aquellos lugares donde

no hay suministro eléctrico, generalmente son

zonas apartadas con pocas infraestructuras y

muy poco habitadas.



Otra utilidad de los generadores electricos sería

en locales de pública concurrencia, hospitales,

fábricas, etc., que a falta de energía eléctrica de

red, necesiten de otra fuente de energía alterna

para abastecerse.



Ambos constituyen una gran ayuda para

emergencias, ya que pueden ser utilizadas para

cuando exista falla en la red de corriente, se

puede usar c

puede usar como

omo fuente única, de

fuente única, de uso portáti)

uso portáti)

incluso la potencia del mismo (grande,

pequeña) condiciona en la práctica la elección

eléctricos indirectos y de las medidas

complementarias.

Diferencias Diferencias



En un generador de c.a., el voltaje inducido se

transmite directamente a la carga, a través de

anillos rozantes.



En cambio en un generador de c.c. el

conmutador convierte la c.a. inducida en c.c.

antes de que ésta sea aplicada a la carga.



En la mayor parte de los generadores de c-c el

campo es estacionario y la armadura gira,



En cambio en los generadores de ca, ocurre

todo lo contrario.



Los generadores de c.a. puedan tener salidas

mucho mayores de las que son posibles con

generadores de c.c.



Para su fuente de voltaje de excitación, los

generadores de c.c. pueden constar ya sea de

una fuente de excitación externa y separada o

bien obtener el voltaje necesario directamente

de su propia salida.



En cambio los generadores de c.a. deben estar

provistos de una fuente separada.



El generador de c.a. puede ser monofásica,

trifásica o de mas fases,



En un generador de c.c., puede entregar un solo

tipo de entrega de corriente.



La regulación de voltaje en los generadores de

c.c. son inherentemente más estables que los de

c.a.



El voltaje de salida de un generador de c.a. es

sensible a cambios en el factor de potencia de

la carga.



Es posible un buen grado de autorregulación en

un generador de c.c. usando un devanado de

armadura combinado.



En los generadores de c.a., no es factible usar

un devanado de armadura combinado, ya que

éstos deben ser

éstos deben ser excitados separadamente.

excitados separadamente.



Los generadores de corriente continua

funcionan normalmente a voltajes bastante

bajos para evitar las chispas que se producen

entre las escobillas y el conmutador a voltajes

altos.



En los generadores

En los

generadores de c.c.,

de c.c., el s

el sistema

istema de

de

escobillas se desgasta haciendo un tiempo de

vida menor y generando mayores pérdidas de

energía en comparación con los generadores de

c.a.



Los generadores de c.c. cuenta con una parte

que se llama conmutador donde van los

carbones que recolectan la energía eléctrica

(corriente directa).

(7)



Un alternador no cuenta con este conmutador,

la energía se recoge de las terminales llamadas

fases.



Los generadores de c.a. suelen estar formadas

por un gran número de bobinas agrupadas en

hendiduras longitudinales dentro del núcleo de

la armadura y conectadas a los segmentos

adecuados de un conmutador múltiple, esto no

pasa en los generadores de c.c.



El mantenimiento de los generadores de c.c. es

mucha más elevado en comparación con los

generadores de c.a.



El generador de c.c. es reversible, puede ser

utilizado como motor tanto como generador.



El generador de c.c. es reversible, puede ser

utilizado como motor tanto como

utilizado como motor tanto como generador.

generador.

5 CONCLUSIONES.

En la vida práctica podemos encontrar a los generadores

en todas partes, cada vez hay más demanda para su uso

y se encuentran en

y se encuentran en más tipos de aplicaciones.

más tipos de aplicaciones.

Es importante conocer su funcionamiento a profundidad,

así como conocer cada diferencia y tipo que exista para

que como estudiantes previos a ser ingenieros, estemos

en la capacidad de dar soluciones a cualquier tipo de

problema que se nos presente.

Los generadores de corriente, tienen una amplia gama

de usos, si bien las dinamos ya no se los encuentran en

muchos usos, como estudiantes debemos conocer

cualquier tipo de generador.

El mundo funciona

El mundo funciona con energía, eléctrica principalmente

con energía, eléctrica principalmente

y la manera de la obtención de la misma es mediante

estos generadores, así podemos decir que es la base

fundamental

para

cualquier

aplicación

y/o

fundamental

para

cualquier

aplicación

y/o

funcionamiento de “lo que sea”. funcionamiento de “lo que sea”.

6 REFERENCIAS

[1] M. Cortez, (2006), “Maquinas sincronas y motores CA”, 3era [1] M. Cortez, (2006), “Maquinas sincronas y motores CA”, 3era

Edicion, Mexico. Edicion, Mexico. [2]http://aga

[2]http://agamenon.tsc.uah.emenon.tsc.uah.es/Asignaturas/itiei/s/Asignaturas/itiei/mqe/apuntes/TMmqe/apuntes/TM E4.pdf

E4.pdf [3]http://ww

[3]http://www.monografias.cow.monografias.com/trabajos85/diseno-gem/trabajos85/diseno-generadores- neradores-sincronos/diseno-generadores-sincronos.shtml

Generadores Corriente Alterna

GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA

GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA

Pablo Zumba

Pablo Zumba

[email protected]

[email protected]

Ing. Omar Álvarez

Ing. Omar Álvarez

[email protected]

[email protected]

Abstract.

Abstract.

RESUMEN:

RESUMEN:

1 INTRODUCCIÓN.

1 INTRODUCCIÓN.

DESARROLLO.

DESARROLLO.

2 SISTEMAS CONSTRUCTIVOS.

2 SISTEMAS CONSTRUCTIVOS.

2.1

2.1

Generador Polos Salientes en el

Generador Polos Salientes en el

Estator.

Estator.

2.2

2.2

Polos Salientes en el rotor.

Polos Salientes en el rotor.

2.3

2.3

Generador sin escobillas.

Generador sin escobillas.

3 DESCRIPCIÓN DE PARTES

3 DESCRIPCIÓN DE PARTES

CONSTRUCTIVAS.

CONSTRUCTIVAS.

Figura4. Foto de

Figura4. Foto de escobillas Industriale

escobillas Industriales [2].

s [2].

Figura 5. Rotor

Figura 5. Rotor

Figura 6. Bobinados de

Figura 6. Bobinados de rotor y estator.

rotor y estator.

Figura 7. Bobinado en

Figura 7. Bobinado en anillo.

anillo.

Figura 8. Bobinado de

Figura 8. Bobinado de tambor.

tambor.

Figura 9. Anillos rosantes en un rotor.

Figura 9. Anillos rosantes en un rotor.

Figura 10. Colector en un inducido.

Figura 10. Colector en un inducido.

Figura 11. Tipos de Ranura.

Figura 11. Tipos de Ranura.

4 SEMENJAS Y DIFERENCIAS

4 SEMENJAS Y DIFERENCIAS

ENTRE GENERADOR DE CA Y

ENTRE GENERADOR DE CA Y

GENERADOR DE CD.

GENERADOR DE CD.

Ambos producen energía eléctrica en base al

Ambos producen energía eléctrica en base al

movimiento (energía mecánica)

movimiento (energía mecánica)

Ambos generan corriente, ya sea continua o

Ambos generan corriente, ya sea continua o

alterna a través del mismo principio: El

alterna a través del mismo principio: El

principio de la inducción de Faraday

principio de la inducción de Faraday

Para ambos tipos de generadores, son

Para ambos tipos de generadores, son

aplicables todas las leyes de principio

aplicables todas las leyes de principio