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1 Generadores de Corriente Alterna Mario Vinicio Baculima Pintado [email protected] Carlos Francisco Vizhñay Aguilar [email protected] Universidad Politécnica Salesiana - Sede Cuenca Resumen—En el presente informe se da a conocer a cerca de los generadores de corriente alterna, tanto los principios de funcionamiento como los sistemas constructivos del generador, se analiza los tipos de generador entre los principales polos salientes en el estator, rueda polar y el generador de escobillas, también se describen partes principales de este tipo de generador. Index Terms—Dinamo, Alternador, Sincrono, Rotor, Estator, Sincorno, Polos. I. I NTRODUCCIÓN Los generadores eléctricos son máquinas que transforman en energía eléctrica otras formas de energía. Los generadores giratorios utilizan la energía mecánica de los motores térmicos o hidráulicos que le dan, y mantiene en movimiento giratorio. La entrada de la máquina está constituida por el eje de rotación en donde se aplica la energía mecánica. La salida eléctrica se encuentra en las terminales, a través de las cuales se conecta el generador con la red eléctrica externa. Las principales características eléctricas de un generador eléctrico son: el voltaje generado en terminales y la corriente que se puede entregar, si la corriente entregada es continua se le denomina “generador de corriente continua”; también llamado dinamo o simplemente generador , si es alterna se le llama “generador de corriente alterna” o alternador (sincrono). Los alternadores pueden ser monofásicos o trifásicos, aun cuando en la práctica la mayoría son trifásicos, de acuerdo con la estructura de los sistemas eléctricos. II. GENERADORES SINCRONOS. La máquina sincrónica es un convertidor electromecánico de energía con una pieza giratoria denominada rotor o campo, cuya bobina se excita mediante la inyección de una corriente continua, y una pieza fija denominada estator o armadura por cuyas bobinas circula corriente alterna. Las corrientes alternas que circulan por los enrollados del estator producen un campo magnético rotatorio que gira en el entre hierro de la máquina con la frecuencia angular de las corrientes de armadura. El rotor debe girar a la misma velocidad del campo magné- tico rotatorio producido en el estator para que el par eléctrico medio pueda ser diferente de cero. Si las velocidades angulares del campo magnético rotatorio y del rotor de la máquina sincrónica son diferentes, el par eléctrico medio es nulo. Por esta razón a esta máquina se la denomina sincrónica; el rotor gira mecánicamente a la misma frecuencia del campo magnético rotatorio del estator durante la operación en régi- men permanente. Los generadores síncronos de campo rotario tienen una ar- madura estacionaria denominada estator, el devanado trifásico del estator está directamente conectado a la carga sin necesidad de usar anillos rozantes y escobillas, el estator estacionario facilita el aislamiento de los devanados debido a que éstos no están, como en el caso del campo estacionario, sujetos a fuerzas centrífugas. III. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO El nombre de la maquina sincrono viene como consecuencia del imperativo de funcionar unicamente a velocidad de sincro- nismo, y que viene definida por la frecuencia de las corrientes del estator y por el numero de polos de la maquina, mediante la ecuación 1. f e = n m P 120 (1) donde: f e = frecuencia eléctrica en hertz. n m = velocidad mecánica del campo magnético en r/min. P = número de polos. La ecuación 1 relaciona la velocidad de rotación del rotor con la frecuencia eléctrica resultante, debido a que el rotor gira a la misma velocidad que el campo magnético. La potencia eléctrica se genera a 50 o 60Hz, por lo que el generador debe girar a una velocidad fija dependiendo del número de polos en la máquina. La rigidez impuesta entre la frecuencia, numero de polos y la velocidad establece una frecuencia normalizada. La siguiente tabla presenta la relación de la ecuación 1, para una frecuencia de 50 y 60Hz. 50Hz 60Hz # polos n(r.p.m.) n(r.p.m.) 2 3000 3600 4 1500 1800 6 1000 1200 8 750 900 10 600 720 12 500 600 Cuadro I VELOCIDADES DE UN GENERADOR SÍNCRONO IV. SISTEMAS CONSTRUCTIVOS En términos generales se puede decir que una máquina eléctrica se compone de dos partes; una parte estática, que

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Generadores de Corriente AlternaMario Vinicio Baculima Pintado

[email protected] Francisco Vizhñay Aguilar

[email protected] Politécnica Salesiana - Sede Cuenca

Resumen—En el presente informe se da a conocer a cercade los generadores de corriente alterna, tanto los principios defuncionamiento como los sistemas constructivos del generador, seanaliza los tipos de generador entre los principales polos salientesen el estator, rueda polar y el generador de escobillas, tambiénse describen partes principales de este tipo de generador.

Index Terms—Dinamo, Alternador, Sincrono, Rotor, Estator,Sincorno, Polos.

I. INTRODUCCIÓN

Los generadores eléctricos son máquinas que transformanen energía eléctrica otras formas de energía. Los generadoresgiratorios utilizan la energía mecánica de los motores térmicoso hidráulicos que le dan, y mantiene en movimiento giratorio.La entrada de la máquina está constituida por el eje de rotaciónen donde se aplica la energía mecánica. La salida eléctrica seencuentra en las terminales, a través de las cuales se conectael generador con la red eléctrica externa.

Las principales características eléctricas de un generadoreléctrico son: el voltaje generado en terminales y la corrienteque se puede entregar, si la corriente entregada es continuase le denomina “generador de corriente continua”; tambiénllamado dinamo o simplemente generador , si es alterna se lellama “generador de corriente alterna” o alternador (sincrono).

Los alternadores pueden ser monofásicos o trifásicos, auncuando en la práctica la mayoría son trifásicos, de acuerdocon la estructura de los sistemas eléctricos.

II. GENERADORES SINCRONOS.

La máquina sincrónica es un convertidor electromecánicode energía con una pieza giratoria denominada rotor o campo,cuya bobina se excita mediante la inyección de una corrientecontinua, y una pieza fija denominada estator o armadura porcuyas bobinas circula corriente alterna. Las corrientes alternasque circulan por los enrollados del estator producen un campomagnético rotatorio que gira en el entre hierro de la máquinacon la frecuencia angular de las corrientes de armadura.

El rotor debe girar a la misma velocidad del campo magné-tico rotatorio producido en el estator para que el par eléctricomedio pueda ser diferente de cero. Si las velocidades angularesdel campo magnético rotatorio y del rotor de la máquinasincrónica son diferentes, el par eléctrico medio es nulo.

Por esta razón a esta máquina se la denomina sincrónica;el rotor gira mecánicamente a la misma frecuencia del campomagnético rotatorio del estator durante la operación en régi-men permanente.

Los generadores síncronos de campo rotario tienen una ar-madura estacionaria denominada estator, el devanado trifásicodel estator está directamente conectado a la carga sin necesidadde usar anillos rozantes y escobillas, el estator estacionariofacilita el aislamiento de los devanados debido a que éstosno están, como en el caso del campo estacionario, sujetos afuerzas centrífugas.

III. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

El nombre de la maquina sincrono viene como consecuenciadel imperativo de funcionar unicamente a velocidad de sincro-nismo, y que viene definida por la frecuencia de las corrientesdel estator y por el numero de polos de la maquina, mediantela ecuación 1.

fe =nmP

120(1)

donde:fe= frecuencia eléctrica en hertz.nm= velocidad mecánica del campo magnético en r/min.P = número de polos.La ecuación 1 relaciona la velocidad de rotación del rotor

con la frecuencia eléctrica resultante, debido a que el rotor giraa la misma velocidad que el campo magnético. La potenciaeléctrica se genera a 50 o 60Hz, por lo que el generador debegirar a una velocidad fija dependiendo del número de polosen la máquina.

La rigidez impuesta entre la frecuencia, numero de polos yla velocidad establece una frecuencia normalizada.

La siguiente tabla presenta la relación de la ecuación 1, parauna frecuencia de 50 y 60Hz.

50Hz 60Hz# polos n(r.p.m.) n(r.p.m.)

2 3000 36004 1500 18006 1000 12008 750 900

10 600 72012 500 600

Cuadro IVELOCIDADES DE UN GENERADOR SÍNCRONO

IV. SISTEMAS CONSTRUCTIVOS

En términos generales se puede decir que una máquinaeléctrica se compone de dos partes; una parte estática, que

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se llama estator que se presenta en la figura 1y una parte quetiene forma cilíndrica, como en el de la figura 2llamada rotor.

Figura 1. Estator De una Maquina Síncrona.

Figura 2. Rotor de una Máquina Sincrona de Polos salientes.

En la cavidad del estator se coloca el rotor, el rotor es laparte giratoria de la máquina como el de la figura 2. El rotorse monta en un eje que descansa en dos cojinetes, los cualespueden estar montados en sus respectivos pedestales que seapoyan en el soporte, ó forman parte de las tapas que estánsujetas a la carcasa del estator.

Los generadores síncronos se deben accionar a una ve-locidad constante, la razón es que la frecuencia de voltajegenerado que es la de la red eléctrica que alimenta, estádirectamente relacionada con la velocidad, por la tanto, lavelocidad mecánica del generador se debe sincronizar con lafrecuencia eléctrica, de aquí el nombre de máquina síncrona.

El montaje normal de una máquina síncrona con exitatrizmontada en el mismo eje se presenta en la figura 3.

Figura 3. Montaje de una Maquina Sincrona

La acción del generador depende totalmente del movimientorelativo del conductor con respecto a las líneas de campo, estosugiere que es posible construir un generador de C.A., en elcual el devanado donde se induce los voltajes (devanado dearmadura) están colocados en el estator. El circuito del campoestá sobre el rotor.

Las razones, de por qué es preferible el arreglo de campogiratorio (rotor) y armadura estacionaria (estator), son lassiguientes:

1. El devanado de armadura generalmente está dimensiona-do para altos voltajes y corrientes, es mucho más grandey complejo que el devanado de campo, por lo tanto, esmejor y más seguro que esté en la parte estacionaria,tanto en la parte eléctrica como la mecánica.

2. El devanado de armadura es más fácil de enfriar cuandoes estacionario que cuando es rotatorio o giratorio. Debi-do a que el núcleo del estator es más grande, otorga unamejor circulación del aire forzado, permitiendo disponerde un número mayor de ductos de aire.

3. Las bobinas del campo llevan relativamente poca co-rriente comparativamente con las bobinas de armaduray, por lo tanto, las conexiones eléctricas rotativas sonmenores y, se emplean anillos rozantes.

4. No se requiere acción del conmutador, haciendo que lasconexiones de la armadura de alta potencia sean másfácil de hacer sobre algún miembro estacionario.

Las máquinas síncronas se clasifican en máquinas de polossalientes y polos lisos, por las formas constructivas del sistemade excitacion. La utilizacion de un tipo de otro dependefundamentalmente de las velocidades a las que se trabaja,generalmente las máquinas de bajo número de polos y porende alta velocidad, suelen ser de polos lisos, y si se eleva elnúmero de polos se tiene un velocidad baja en este caso seutiliza las máquinas de polos salientes.

IV-A. El Rotor

La parte rotatoria de un alternador tiene alimentación deC.D. en el devanado de campo del rotor. Para producir elcampo magnético, normalmente se construye de una de lasdos formas siguientes:

IV-A1. Generador con Rotor de Polos Salientes: Losmotores de polos salientes trabajan a bajas velocidades. Unpolo saliente es un polo magnético que se proyecta hacia fuerade la superficie del rotor al que se presenta en la figura 4. Losrotores de polos salientes se utilizan en rotores de cuatro omás polos.

Figura 4. Rotor De Polos Salientes

En la máquina con rotor de polos salientes, a la zapata polar

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se le da una forma como en la figura 5, que permita que ladensidad de flujo en el entre hierro tenga una forma senoidal.

Figura 5. Zapata Polar

Los polos se construyen con laminaciones de acero alsiliciode 0.35 mm. de espesor rodeados con la bobina decampo ó de excitación.

Se utilizan aleaciones de acero al silicio en laminacionesde 0.25a 0.40 mm. Para reducir las pérdidas al mínimose trabaja con densidades de flujo entre 60000 y 90000lıneas/pulgada2o10000 o 20000 líneas lıneas/cm2.

Figura 6. Rotor de Polos Salientes Físico

Las máquinas de rotor con polos salientes se usan en lascentrales hidroeléctricas, debido a que operan a muy bajavelocidad, y entonces requieren de un gran número de polos.

Una vista general de un rotor de polos salientes para unalternador se tiene en la figura 7. El acoplamiento con el ejees fijo.

Figura 7. Vista General de un Rotor de Polos Salientes

IV-A2. Generador con Rotor Cilíndrico o de Polos lisos: En los alternadores de rotor cilíndrico, el devanado estácolocado en las ranuras del rotor en la figura 8, como elentrecierro es uniforme se obtiene una mejor distribución del

flujo, comparativamente con los alternadores de rotor conpolos salientes, se usan en generadores de alta velocidad ycon dos ó cuatro polos principalmente en unidades de plantastermoeléctricas de 3600 rpm. y 2 polos, 1800rpm. con 4 polos,en sistemas de 60 Hz.

Figura 8. Rotor de Polos Lisos

IV-B. El Estator

El estator de un alternador consiste de acero de buena cali-dad eléctrica, en forma laminada para minimizar las pérdidaspor corrientes circulantes.

El concepto de buen acero eléctrico, quiere decir que, tantola permeabilidad como la resistividad del material sean altas,generalmente el acero al silicio satisface este requisito. Elnúmero de ranuras deben ser las necesarias para poder usar undevanado trifásico simétrico, esto es posible cuando la relaciónentre el número de ranuras y el número de polos, multiplicadopor el número de fases es un entero, esto se presenta en laecuación 2.

entero =numeroDeRanuras

numeroDePolos(numeroDeFases) (2)

En las máquinas de baja velocidad y gran diámetro, talescomo los alternadores usados en las centrales hidroeléctricas,que tienen un elevado número de polos, la longitud del estatores relativamente corta, en cambio en las máquinas de altavelocidad, como aquellas accionadas por turbinas de vapor,se usan sólo 2 ó 4 polos y la longitud axial es varias vecessu diámetro, la figura muestra el estator de una máquina decorriente alterna9.

Figura 9. Estator de un Alternador

En la medida que la máquina sea más grande, se requierede más cobre en la armadura y para acomodar conductoresde gran tamaño se requiere ranuras de mayor profundidad,entonces el estator debe ser más ancho y fuerte en la base.Alrededor del 55 % de la circunferencia el estator se debe dejarpara los dientes, para permitir transportar el flujo magnético

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necesario en forma segura y sin exceder la máxima densidadde flujo, esto deja aproximadamente el 45 % de la circunfe-rencia para ranuras que se deben llenar con los conductores yel aislamiento.

Más bobinas, significa tener un mayor número de ranuras;por otro lado, con menos ranuras pero más anchas se tienenmenos espiras de conductores más robustos. En el primer casose tiene características de alto voltaje y baja corriente, y en elsegundo caso se puede tener alta corriente con bajo voltaje.\

IV-B1. Generador con Polos Salientes en el Estator oRueda Polar: La rueda polar incluye un paquete de chapasmagnéticas de acero, cortadas y troqueladas para reproducirel perfil de los polos salientes.

El paquete de chapas termina en ambos extremos con chapasde alta conductividad eléctrica.

El estator está constituido principalmente de un conjuntode láminas de acero al silicio y se les llama "paquete", quetienen la habilidad de permitir que pase a través de ellas elflujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator ylos devanados proveen los polos magnéticos.

Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4,6, 8, 10, etc.,) como el de la figura 10, por ello el mínimode polos que puede tener un motor para funcionar es dos (unnorte y un sur).

Figura 10. Polos Salientes en el Estator

IV-B2. Generador Sin Escobillas: EXCITATRIZ SIN ES-COBILLAS

El devanado de corriente continua sobre la estructura gira-toria del campo se conecta a una fuente externa por medio deanillos deslizantes y escobillas. Algunas estructuras de campono tienen escobillas, sino que tienen excitación sin escobillaspor medio de diodos giratorios.

La presente invención se refiere a un generador CA poli-fásico sin escobillas que es adecuado para la excitación paraavance de ángulo y a un aparato de control de excitación parauso con él.

Un generador CA polifásico sin escobillas sensores de polomagnético, cada uno para detectar la posición rotativa de unrotor e incluyendo una pluralidad de fases a cada una delas cuales se suministra una corriente de fase, teniendo lacorriente de fase su temporización de suministro avanzada enángulo una cantidad predeterminada de ángulo según la señalde detección del sensor de polo magnético, donde cada uno delos sensores de polo magnético está dispuesto de manera quela temporización con que la corriente de fase se suministrapara avance de ángulo pueda coincidir con la temporizacióncon que se cambia el campo magnético detectado por el sensorde polo magnético.

Figura 11. Excitatriz

Otro sistema de excitación llamado “excitatriz sin escobi-llas” opera bajo el mismo principio que el anterior, solo queahora se eliminan las escobillas y el conmutador como semuestra en la figura 12, de hecho, la excitatriz es un generadorde C.A. con los polos de campo estacionarios, el voltajegenerador, el voltaje generador en C.A. en los devanadosrotatorios se rectifica por medio de diodos montados sobrela estructura rotatoria. El voltaje en C.D. producido por losrectificadores rotatorios se aplica directamente a los devanadosde campo del generador, el regulador de voltaje controla lacorriente de campo para obtener el voltaje deseado en lasterminales

Figura 12. Excitatriz Sin Escobillas

V. SUMINISTRACIÓN DE CORRIENTE DE CD AL CIRCUITODE CAMPO.

Debido a que el rotor esta sujeto a campos magnéticosvariables, éste se construye con láminas delgadas para reducirlas pérdidas por corrientes parásitas, se debe suministrar unacorriente de cd al circuito de campo del rotor, puesto que elrotor está girando se requiere de un arreglo especial para quela potencia cd llegue a los devanados de campo, existen dosformas comunes de suministrar esta potencia cd.

1. Suministrar al rotor la potencia de cd desde una fuenteexterna cd por medio de anillos rozantes y escobillas.

2. Suministrar la potencia cd desde una fuente de potenciacd especial montada directamente en el eje del generadorsíncrono.

V-A. Anillos rezonantes y Escobillas

Los anillos rozantes son anillos de metal que circundan porcompleto en el eje de la maquina, pero se encuentran aisladosde él, un extremo del devanado del rotor cd está unido acada uno de los dos anillos rozantes en el eje de la máquina

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síncrona y una escobilla estacionaria se desliza sobre cadaanillo rozante.

Una escobilla es un bloque de compuesto de carbón pare-cido al grafito que conduce electricidad libremente pero tieneuna fricción muy baja, por lo que se desgasta el anillo rozante.Si el extremo positivo de una fuente de voltaje cd se conectaa una escobilla y el extremo negativo se conecta a la otra,entonces se aplicará el mismo voltaje cd al devanado de campoen todo momento, sin importar la posición angular o velocidaddel rotor.

Los anillos rozantes y las escobillas los cuales se aprecianen la figura 13, causan ciertos problemas cuando se utilizanpara suministrar potencia cd a los devanados de campo de unamáquina síncrona, incrementan la cantidad de mantenimientoque requieren la máquina debido a que el desgaste de lasescobillas debe ser revisado regularmente, además la caídade voltaje en las escobillas puede ser la causa de pérdidassignificativas de potencia en las máquinas que tienen corrientesde campo más grandes.

Figura 13. Anillos Rozantes Y Escobillas

A pesar de estos problemas los anillos rezonantes y lasescobillas se utilizan en las máquinas síncronas pequeñas, yaque no hay otro método para suministrar corriente de campode cd que sea tan eficiente en términos de costo.

En los generadores mas grandes se utilizan excitadoreso excitatrices sin escobillas para suministrar a la máquinacorriente de campo cd, un excitador sin escobilla es ungenerador de c.a. pequeño con un circuito de campo montadoen el estator y un circuito de armadura montado en el eje rotor,se presenta en la figura 14.

Figura 14. Excitador Sin Escobillas

VI. PARTES CONSTRUCTIVAS

Una máquina eléctrica rotativa está compuesta de los si-guientes partes:

VI-A. Estator

consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellasestá enrollado el bobinado estatórico, que es una parte fija yunida a la carcasa.

VI-B. Rotor

consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas estáenrollado el bobinado rotórico, que constituye la parte móvildel motor y resulta ser la salida o eje del motor.

VI-C. Láminas del Estator

El núcleo del estator está hecho de cientos de láminas deacero delgadas. Las máquinas que las prensan usan soldaduraautomática, para asegurar ángulos de ranura, presiones decompresión y alineamiento correctos de las ranuras. Las lámi-nas del estator generalmente son de acero siliconado especial.

VI-D. Devanados del Estator

Cargas diferentes requieren tipos diferentes de voltaje. Losgeneradores se diseñan con varias combinaciones de ranuras,conductor y tipos de devanados, para proporcionar la claseespecifica de voltaje requerido por las cargas del generador.

VI-E. Entrehierro

Espacio de aire que separa el estator del rotor y que permiteque pueda existir movimiento. Debe ser lo más reducidoposible.

Figura 15. Entrehierro

VI-F. Arrollamiento o devanado de excitación o inductor

Uno de los devanados, al ser recorrido por una corrienteeléctrica produce una fuerza magnetomotriz que crea un flujomagnético.

VI-G. Inducido

El otro devanado, en el que se induce una f.e.m. que dalugar a un par motor (si se trata de un motor) o en el que seinduce una f.c.e.m. que da lugar a un par resistente (si se tratade un generador).

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VI-H. Escobillas o Carbones

Las escobillas están fabricadas de carbón prensado y calen-tado a una temperatura de 1200°C.

Se apoyan rozando contra el colector gracias a la acción deunos resortes, que se incluyen para hacer que la escobilla estérozando continuamente contra el colector.

Figura 16. Escobillas

VI-I. Porta-Escobilla

La función del portaescobillas es mantener a las escobillasen posición de contacto firme con los segmentos del colector

VI-J. Colector de anillos rozantes

El colector de anillos rozantes es un dispositivo electrome-cánico, ligado a los motores eléctricos de corriente alterna, quepermite la transmisión de corriente o señales eléctricas entreun mecanismo fijo y otro rotativo.

Figura 17. Colector de Anillos con portaescobillas

Figura 18. Anillos y escobillas

VI-K. Puente rectificador de diodos

El puente rectificador, formado por seis diodos, está situadoen la parte posterior de la máquina. El puente giratorio está for-mado por un disco de fibras de vidrio y un circuito impreso quepermite conectar los diodos. Este puente está alimentado con

corriente alterna por el Inducido de excitación y alimenta larueda polar en corriente continua. Los diodos están protegidoscontra sobretensiones por resistencias giratorias o varistancias.Estas resistencias (o varistancias) van montadas en paralelo ala rueda polar.

Figura 19. Puente Rectificador

VI-L. Carcasa

La carcasa metálica no existe en generadores deplantashidroeléctricas del tipo caverna, el montaje es sobre unaestructura de concreto armado con soportes para fijar el núcleomagnético.

Figura 20. Carcasa

VI-M. Núcleo de Armadura

Conjunto de laminaciones de acero al silicio de0.25 a 0.40mm. con permeabilidad y pérdidas por histéresis bajas, laslaminaciones se someten a procesos químicos para impregnaren ellas un aislamiento para mínimizar las corrientes de eddy.

Las ranuras pueden ser rectas ó sesgadas, las ranuras sesga-das reducen el efecto de pulsación del flujo magnético y delasarmónicas en el voltaje inducido.

Figura 21. Núcleo Magnético

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VI-N. Flecha

Es la parte del rotor que soporta los elementos de giro, en losrotores de polos salientes se maquina en forma independiente,en el rotor cilíndrico forma parte integral con los polos.

Figura 22. Flecha

VI-Ñ. Ventilador

Los componentes del alternador experimentan un consi-derable aumento de la temperatura debido, sobre todo, alas perdidas de calor del alternador y a la entrada de calorprocedente del compartimento motor. La temperatura máximaadmisible es de 80 a 100ºC, según el tipo de alternador.

Figura 23. Ventilador

La forma de refrigeración mas utilizada es la que cogeel aire de su entorno y la hace pasar por el interior delalternador por medio de ventiladores de giro radial en uno oambos sentidos. Debido a que los ventiladores son accionadosjunto con el eje del alternador, al aumentar la velocidad derotación se incrementa también la proporción de aire fresco.Así se garantiza la refrigeración para cada estado de carga.En diversos tipos de alternadores, las paletas del ventilador sedisponen asimétricamente. De esta forma se evitan los silbi-dos por efecto sirena que pueden producirse a determinadasvelocidades.

VI-O. Interruptor de resistencia y de descarga

Son elementos utilizados para proteger el devanado polarcontra las altas tensiones inducidas ( Por transformación ) porel devanado principal o de estator durante el arranque, asícomo de las autoinducidas en el devanado de campo cuandose desconecta la fuente de excitación.

VI-P. Reóstato de campo

Este dispositivo se utiliza para variar la corriente del circuitode campo. Los cambios de corriente de campo afectan lafuerza del campo magnético establecido por el rotor giratoriode campo. Las variaciones de la fuerza del campo del motor noafecta la velocidad del motor, puesto que este último seguirá

funcionando a velocidad constante: Sin embargo, los cambiosen la excitación del campo de cc cambiarán el factor depotencia del motor sincrónico.

VI-Q. Rodamientos

Los rodamientos se instalan en cada extremo de la máquina.Son desmontables y se pueden sustituir.

Los rodamientos están protegidos contra el polvo exteriorpor chapas deflectoras.

Los palieres se deben engrasar periódicamente. La grasausada se expulsa por la parte inferior de los palieres por elempuje de la nueva grasa inyectada.

Figura 24. Rodamientos

VI-R. Caja de Bornes

La caja de bornas principal de la máquina está situada enla parte superior de la máquina. Los cables de neutro y fasevan conectados a las bornas, una borna por fase y una borna.

Figura 25. Caja de Bornes

VI-S. Imán

Es un material que produce campo magnético. Tiene unnorte y un polo sur y atrae a los materiales ferro magnéticos(metales que son atraídos por el imán y que puede sermagnetizado tal como hierro, níquel o cobalto). Dentro deun generador de corriente alterna, un imán crea un campomagnético entre el norte y el polo sur. Cuando se mueve elrotor entre el norte y el polo sur del imán, los electrones dela batería comenzará a fluir.

VII. DIFERENCIAS Y SEMEJANSAS ENTRE ELGENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA

- Los generadores de corriente alterna en la práctica se usamucho, incluso mucho más que la directa, la corriente alterna,que se caracteriza porque el sentido en que se transmite, en

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el que se mueven los electrones, se invierte muchas veces encada segundo.

- La corriente alterna se utiliza más que la directa porque suproducción y transporte y la modificación de sus características(diferencia de potencial e intensidad de la corriente), son mássencillas y baratas.

- El Generador de Corriente Alterna es ’directo’, cadaescobilla capta a un borne de la bobina del rotor.

- El Generador de Corriente Continua debe ’conmutar’ lasescobillas (es un tema constructivo), para que cada mediavuelta cambie de borne en el estator y la Corriente Sinusoidalgenerada siempre mantenga la misma polaridad.

- El generador de alterna es mucho más sencillo. El rotores un alambre y el estator son 4 bobinas.

- El dinamo de continua es mucho más complicado, porquetiene que realizar una conmutación.

- En un generador de c-a, el voltaje inducido se transmitedirectamente a la carga, a través de anillos rozantes en tantoque en un generador de cc el conmutador convierte la cainducida en cc antes de que ésta sea aplicada a la carga.

- Los generadores de cc y los de c-a estriba en que el campode la mayor parte de los generadores de cc es estacionario yla armadura gira, en tanto que lo opuesto ocurre generalmenteen los generadores de ca. Esto tiene el efecto de hacer quelos generadores de c-a puedan tener salidas mucho mayoresde las que son posibles con generadores de cc.

- Los generadores de ca-ca pueden constar ya sea de unafuente de excitación externa y separada o bien obtener elvoltaje necesario directamente de su propia salida. Por suparte, los generadores de c-a deben estar provistos de unafuente separada.

- los generadores de ca-ca son inherentemente más establesque los de c-a, Una de las razones es que, aunque los voltajesde salida de ambos tipos de generador son sensibles a loscambios de carga, el voltaje de salida de un generador de c-atambién es sensible a cambios en el factor de potencia de lacarga. Además, es posible un buen grado de autorregulaciónen un generador de ca-ca usando un devanado de armaduracombinado, lo cual no es factible en generadores de c-a, yaque éstos deben ser excitados separadamente.

VIII. CONCLUSIONES

Los generadores de corriente alterna constituyen el medioindustrial más común de producción de energía eléctrica. Estosdispositivos se basan en el aprovechamiento de los fenómenosde la inducción electromagnética.

Los generadores síncronos se clasifican por su construcciónen: campo giratorio y armadura giratoria, por su tipo deexcitación en autoexcitados y excitación separada, y por sutipo de rotor en: polos salientes; para velocidades iguales omenores de 1800 RPM y polos lisos; para velocidades igualesa 3600 RPM.

Los generadores síncronos autoexcitados ya no requieren deescobillas y los de excitación separada requieren de escobillasy en lugar del conmutador utilizan anillos rosantes.

REFERENCIAS

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[2] Área de Ingeniería Eléctrica. Máquinas Síncronas. Universidad de AlcaláDpto Teoría de la Señal y Comunicaciones.

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