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INTRODUCCION

El presente informa nos da una profundización en el conocimiento sobre generadores y en forma particular los generadores síncronos. Empezamos definiendo un generador, el cual es una máquina eléctrica rotativa que está compuesta por partes giratorias, el funcionamiento del generador es transformar la energía mecánica en eléctrica. Partiendo de este punto hondaremos en el conocimiento sobre los generadores síncronos. Llamamos Generador síncrono o también alternador a la máquina eléctrica rotativa capaz de transformar la energía mecánica en eléctrica, pero con la particularidad de que la se produce una igualdad entre la frecuencia eléctrica y la frecuencia angular, quiere decir que el generador estará girando a la velocidad del campo magnético, a esta igualdad se le llama sincronismo. El principio de funcionamiento de un generador síncrono estar basado en la ley de Faraday. Esta nos indica que para crear una tensión inducida en el estator, debemos crear un campo magnético en el rotor, esto se logra a partir de la alimentación del rotor con una batería, el campo magnético originado inducirá una tensión en el devanado de la armadura por lo que se tendrá una corriente alterna fluyendo a través de él. Para que la máquina síncrona sea capaz de efectivamente convertir energía mecánica aplicada a su eje, es necesario que el enrollamiento de campo localizado en el rotor de la máquina sea alimentado por una fuente de tensión continua de forma que al girar el campo magnético generado por los polos del rotor tengan un movimiento relativo a los conductores de los enrollamientos del estator. Debido a ese movimiento relativo entre el campo magnético de los polos del rotor, la intensidad del campo magnético que atraviesa los enrollamientos del estator irá a variar el tiempo, y así tendremos por la ley de Faraday una inducción de tensiones en las terminales de los enrollamientos del estator. Terminaremos el presente informe resolviendo los temas cuestionados, del uso de 50 o 60 Hz en diferentes partes del mundo, y la finalidad de porque

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se usa una y porque la otra. Esto nos dará el conocimiento básico de la función de un generador y la importancia de la frecuencia en este.

I)

Marco Teórico

Un generador es una máquina eléctrica rotativa capaz de transformar la energía mecánica en energía eléctrica por medio del fenómeno de inducción electromagnética. Esto es

gracias a la interacción de los dos

elementos principales que lo componen: la parte móvil llamada rotor, y la parte estática que se denomina estator. Cuando un generador eléctrico está en funcionamiento, una de las dos partes genera un flujo magnético (actúa como inductor) para que el otro lo transforme en electricidad (actúa como inducido). Los generadores eléctricos se diferencian según el tipo de corriente que producen. Así, nos encontramos con dos grandes grupos de máquinas eléctricas rotativas: los alternadores y las dinamos. Los alternadores generan electricidad en corriente alterna. El elemento inductor es el rotor y el inducido el estator. Un ejemplo son los generadores de las centrales eléctricas, las cuales transforman la energía mecánica en eléctrica alterna. Las dinamos generan

electricidad

en corriente continua.

El elemento

inductor es el estator y el inducido el rotor. Un ejemplo lo encontramos en la luz que tiene una bicicleta, la cual funciona a través del pedaleo.

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Planta hidroeléctrica Hindu Kush (a orillas del río Murghab), En la foto vemos unos alternadores fabricados en Budapest.

Principio de funcionamiento de un generador eléctrico El principio de funcionamiento de los generadores se basa en el fenómeno de inducción electromagnética. La Ley de Faraday. Esta ley nos dice que el voltaje inducido en un circuito es directamente proporcional al cambio del flujo magnético en un conductor o espira. Esto quiere decir que si tenemos un campo magnético generando un flujo magnético, necesitamos una espira por donde circule una corriente para conseguir que se genera la f.e.m. (fuerza electromotriz). Cuando dentro de un campo magnético tenemos una espira por donde circula una corriente eléctrica aparecen un par de fuerzas que provocan que la espira gire alrededor de su eje. De esta misma manera, si dentro de un campo magnético introducimos una espira y la hacemos girar provocaremos la corriente inducida. Esta corriente inducida es la responsable de la f.e.m. y será variable en función de la posición de la espira y el campo magnético.

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La cantidad de corriente inducida o f.e.m. dependerá de la cantidad de flujo magnético (también llamado líneas) que la espira pueda cortar, cuanto mayor sea el número, mayor variación de flujo generara y por lo tanto mayor fuerza electromotriz.

Se observa los dos casos más extremos, cuando la espira está situada a 0º o 180º y no corta líneas, y cuando está a 90º y 270º y las corta todas.

El principio de funcionamiento del alternador y de la dinamo se basa en que el alternador mantiene la corriente alterna mientras la dinamo convierte la corriente alterna en corriente continua.

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Señales de salida de un alternador, en corriente alterna, y de una dinamo en corriente continuo

II)

Clasificación de los Generadores

La clasificación más común de los generadores es según la corriente que generen, así tenemos dos grupos lo Alternadores y los Dinamos. De los cuales el más utilizado hoy en día es el Alternador debido a que se produce y transmite energía eléctrica de corriente alterna. 1. Dinamo El generador de corriente continua, también llamado dinamo, es una máquina eléctrica rotativa a la cual le suministramos energía mecánica y la transforma en energía eléctrica en corriente continua. En la actualidad se utilizan muy poco, ya que la producción y transporte de energía eléctrica es en forma de corriente alterna. Una de las características de las dinamos es que son máquinas reversibles: se pueden utilizar tanto como generador o como motor. El motor es la principal aplicación industrial de la dinamo, ya que tiene facilidad a la hora de regular su velocidad de giro en el rotor. Las principales partes de esta máquina son: Estator.- Es la parte fija exterior de la dinamo. El estator contiene el sistema inductor destinado a producir el campo magnético. Rotor.- El rotor es la Parte móvil que gira dentro del estator. El rotor al estar sometido a variación de flujo crea la fuerza electromotriz inducida, por lo tanto contiene el sistema inducido.

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Entrehierro.- El entrehierro e s el espacio de aire comprendido entre el rotor y el

estator.

Suele

ser

normalmente

de entre 1 y 3

milímetros.

El

entrehierro es imprescindible para evitar rozamientos entre la parte fija y la parte móvil. Funcionamiento del Dinamo Para conseguir sacar la corriente generada en la espira, colocamos unos colectores que giren con cada uno de los extremos de la espira y unas escobillas

fijas

por

donde

sacamos

la

corriente.

Si nos fijamos en los colectores estos están cortados. El motivo es para que por fuera de la espira la corriente siempre vaya en el mismo sentido (corriente continua). Giremos mentalmente la espira y analicemos que si los colectores fueran anillos completos (sin cortar) la corriente por fuera de la espira saldría por la escobilla (fija sin moverse) en un sentido y cuando la espira gira media vuelta saldría por el sentido contrario, es decir estaríamos generando corriente alterna, y no sería una dinamo sería un alternador (generador de corriente alterna).

Fig. Esquema de la dinamo

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2. Alternador Los generadores de corriente alterna o alternadores son máquinas que transforman energía mecánica, que reciben por el rotor, en energía eléctrica en forma de corriente alterna. El rotor actúa como elemento inductor (genera el flujo magnético) y el estator como elemento inducido (aprovecha el flujo magnético para producir corriente eléctrica). La mayoría de alternadores son máquinas de corriente alterna síncrona, que son las que giran a la velocidad de sincronismo. Un ejemplo son los generadores de las centrales eléctricas.

Fig. Vista frontal de un rotor y estator de un alternador.

Su estructura es la siguiente: Rotor.- Parte móvil que gira dentro del estator El rotor contiene el sistema inductor y los anillos de rozamiento, mediante los cuales se alimenta el sistema inductor. Estator .- Parte fija exterior de la máquina. El estator está formado por una carcasa metálica que sirve de soporte. En su interior encontramos el núcleo del inducido, con forma de corona y ranuras longitudinales, donde se alojan los conductores del enrollamiento inducido.

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El alternador es una máquina eléctrica rotativa síncrona que necesita de una corriente de excitación en el bobinaje inductor para generar el campo eléctrico y funcionar. Por lo tanto su diagrama de funcionamiento es el siguiente:

El principio de funcionamiento de los alternadores es el mismo que hemos estudiado hasta ahora, con una pequeña diferencia. Para generar el campo magnético, hay que aportar una corriente de excitación (Ie) en corriente continua. Esta corriente genera el campo magnético para conseguir la corriente inducida (Ii) que será corriente alterna.

Excitatriz de los alternadores Los alternadores necesitan una fuente de corriente continua para alimentar los electroimanes (devanados) que forman el sistema inductor. Por eso, en el interior del rotor se incorpora la excitatriz. La excitatriz es la máquina encargada de suministrar la corriente de excitación a las bobinas del estator, parte donde se genera el campo magnético. Según la forma de producir el flujo magnético inductor podemos hablar de: 

Excitación independiente.- La corriente eléctrica proviene de una fuente exterior.



Excitación serie.- La corriente de excitación se obtiene conectando las bobinas inductoras en serie con el inducido. Toda la corriente inducida a las bobinas del rotor pasa por las bobinas del estator.

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

Excitación shunt o derivación.- La corriente de excitación se obtiene conectando las bobinas del estator en paralelo con el inducido. Solo pasa por las bobinas del estator una parte de la corriente inducida.



Excitación compound.- En este caso las bobinas del estator están conectadas tanto en serie como en paralelo con el inducido.

Funcionamiento del Alternador El alternador aprovecha la energía mecánica para hacer girar un enorme imán, mediante el espiral de un generador. El movimiento del imán produce una fuerza electromagnética en el espiral que hace que la corriente fluya por un cable. Ósea el movimiento y el magnetismo producen electricidad en el alternador, a diferencia de un motor donde la electricidad y el magnetismo producen movimiento en el motor. Siendo más preciso el generador produce C.A. de la siguiente manera. Se montan dos argollas en el eje sobre el que gira el espiral; las argollas toman contacto con dos escobillas de carbono o de cobre, estas escobillas conectan las argollas a un circuito externo y cuando el espiral gira el campo magnético, una mitad se mueve hacia arriba y la otra hacia abajo. Esto produce una corriente de dirección única conforme va girando el espiral, la mitad que se movía hacia arriba ahora se mueve hacia abajo y la otra mitad también ha invertido su dirección. Este cambio de dirección invierte la dirección de la corriente y de la inversión constante surge la corriente alterna.

Fig. Funcionamiento de un alternador.

Efectos del funcionamiento de un alternador Cuando un alternador funciona conectado a un circuito exterior se crean corrientes inducidas que nos generan los siguientes efectos:

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

Caída de tensión en los bobinajes inducidos: La resistividad que nos presentan los conductores hace que tengamos una caída de tensión.



Efecto de reacción en el inducido: El tipo de reacción que tendremos en el inducido dependerá de la carga conectada: -

Resistiva: Tenemos un incremento en la caída de tensión interna y una disminución de la tensión en los bornes de salida.

-

Inductiva: Aparece una caída de tensión importante en los bornes de salida.

-

Capacitiva: Disminuye la caída de tensión interna y eleva mas el valor de la tensión de salida en los bornes de salida.



Efecto de dispersión del flujo magnético: Hay líneas de fuerza que no pasan por el inducido, se pierden o llegan al siguiente polo. Cuanta más alta sea la corriente del inducido, más pérdidas por dispersión nos encontramos.

Ventajas del Alternador respecto al Dinamo El alternador tiene varias ventajas que hacen que sea un tipo de máquina más utilizada, ya no solo el hecho de que produce electricidad en corriente alterna, que es como se consume, si no por otras ventajas del tipo utilización. 

En el alternador eléctrico se puede obtener mayor gama de velocidad de giro. La velocidad de giro puede ir desde 500 a 7.000 rpm. La dinamo a altas rpm sufre el el colector y las escobillas elevado desgaste y subida de temperaturas.



El conjunto rotor y estator en el alternador es muy compacto.



Los alternadores poseen un solo elemento como regulador de tensión.



Los alternadores eléctricos son más ligeros: pueden llegar a ser entre un 40 y un 45% menos pesados que las dinamos, y de un 25 a un 35% más pequeños.

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

El alternador trabaja en ambos sentidos de giro sin necesidad de modificación.



La vida útil del alternador es superior a la de la dinamo. Esto es debido a que el alternador eléctrico es más robusto y compacto, por la ausencia del colector en el inducido, y soporta mejor las altas temperaturas.

No sólo es posible obtener una corriente eléctrica a partir de energía mecánica de rotación sino que es posible hacerlo con cualquier otro tipo de energía como punto de partida. Desde este punto de vista, los generadores se clasifican en dos tipos:

Primarios: Convierten en energía eléctrica, la energía de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente, como alternadores, dinamos, etc. Generadores químicos Transforman la energía química en eléctrica. Se consideran principalmente las pilas y los acumuladores. La pila seca es un generador de corriente continua que transforma su energía química en energía eléctrica. Se dice que una pila esta descargada cuando los compuestos químicos iniciales de una pila seca se han agotado y transformado en otros. En el funcionamiento global del acumulador se distinguen dos procesos: carga y descarga.

Generador mecánico Trasforman la energía mecánica en eléctrica. Entre ellos, destacan las dinamos y los alternadores.

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La dinamo produce corriente continua. Es un generador eléctrico que tiende a desaparecer, desplazando por los alternadores se trata de generadores de corriente alterna, ampliamente difundidos en todo tipo de centrales eléctricas.

Generadores solares: Transforma la energía solar en eléctrica como por ejemplo Las células solares, que están constituidas por metales semiconductores, que, al ser excitados por la luz, originan una diferencia de potencial entre dos puntos de la célula, lo que produce una corriente eléctrica entre ello.

Secundarios: Entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido previamente, es decir, en primer lugar reciben energía de una corriente eléctrica

y

la

almacenan

en

forma

de

alguna

clase

de

energía.

Posteriormente, transforman nuevamente la energía almacenada en energía eléctrica. Un ejemplo son las pilas o baterías recargables.

III)

GENERADOR SINCRONO

El generador síncrono o también llamado alternador es una maquina eléctrica rotativa capaz de transformar la energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante la inducción electromagnética. Se le llama generador síncrono debido a la igualdad entre la frecuencia eléctrica y la frecuencia angular. A esta igualdad se le conoce como sincronismo, el generador girara a la velocidad del campo magnético. El generador síncrono está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y de una parte fija o estator.

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Fig. Componente principal del generador síncrono. Son los encargados de generar la mayor parte de la energía eléctrica consumida en la red, y su respuesta dinámica resulta determinante para la estabilidad del sistema después de una perturbación. Por ello, para simular la respuesta dinámica de un sistema eléctrico es imprescindible modelar adecuadamente los generadores síncronos. Es capaz de convertir energía mecánica en eléctrica cuando opera como generador y energía eléctrica en mecánica cuando operada como motor. Esta máquina funciona alimentando al rotor o circuito de campo por medio de una batería es decir por este devanado fluirá CC. Mientras q en el estator o circuito de armadura la corriente es alterna CA. Cuando un generador síncrono está sometido a carga, la tensión inducida sufre cambios por lo que se deberá utilizar equipos auxiliares que garanticen una óptima operación del mismo.

1) PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

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 alimentando 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 corriente es suministrada a la máquina por la aplicación de un torque y por la rotación del eje de la misma, una fuente de energía mecánica puede ser, por ejemplo, una turbina hidráulica, a gas o a vapor. Una vez estando el generador conectado a la red eléctrica, su

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rotación es dictada por la frecuencia de la red pues la frecuencia de la tensión trifásica depende directamente de la velocidad de la máquina. Para que la máquina síncrona sea capaz de efectivamente convertir energía mecánica aplicada a su eje, es necesario que el enrollamiento de campo localizado en el rotor de la máquina sea alimentado por una fuente de tensión continua de forma que al girar el campo magnético generado por los polos del rotor tengan un movimiento relativo a los conductores de los enrollamientos del estator. Debido a ese movimiento relativo entre el campo magnético de los polos del rotor, la intensidad del campo magnético que atraviesa los enrollamientos del estator irá a variar el tiempo, y así tendremos la ley de Faraday, una inducción de tensiones en los terminales de los enrollamientos del estator. Debido a la distribución y disposición espacial del conjunto de enrollamientos del estator, las tensiones inducidas en sus terminales serán alternas senoidales trifásicas. La corriente eléctrica utilizada para alimentar el campo es denominada corriente de excitación. Cuando el generador está funcionando aisladamente de un sistema eléctrico, la excitación del campo irá a controlar la tensión eléctrica generada. Cuando el generador está conectado a un sistema eléctrico que posee diversos generadores irá a controlar la potencia reactiva generada.

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LEY DE FARADAY A principios del siglo XIX se descubrió que una corriente eléctrica influía en una brújula colocada en sus proximidades, demostrándose así que una corriente eléctrica originada en una pila y circulando por un cable produce un campo magnético en los alrededores del cable: electroimán. Trabajando con el fin de lograr el principio inverso, Faraday logró producir corriente eléctrica moviendo un campo magnético (un imán) en las proximidades de un conductor colocado en forma de espira y mantenido quieto. Faraday descubrió que cuando varía el flujo magnético que atraviesa una espira metálica, en esta se pone a circular carga (hay corriente). Realizando varios experimentos, que en esencia consistían en variar el campo magnético que atravesaba un circuito, se llegó a demostrar que al variar el flujo se inducía una f.e.m.(e) en el circuito:

ε=

−d ∅ dt

La variación de flujo (f) se produce variando las posiciones relativas del área de la espira respecto al campo. Su expresión matemática es:

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∅=B . A . cosθ La fuerza electromotriz, f.e.m., es una diferencia de potencial que produce el movimiento de carga eléctrica. Para hacerlo suministra el trabajo por unidad de carga necesario para que circule. Esta f.e.m. no está localizada entre dos polos, como en el caso de una pila, sino que se extiende sin localizar por todo el circuito, creando un campo inducido E que circula constantemente por él. Se induce aunque el circuito no esté cerrado.

ε =−B . A . senωt ε =−B . A . sen 2 πv t

Cuanto mayor sea el campo, la superficie barrida por el flujo y la rapidez de variación (frecuencia = n), mayor será la f.e.m. inducida y por tanto mayor será la corriente eléctrica. Naturalmente para variar el flujo (mover la espira o el imán) tenemos que darle energía mecánica desde el exterior: Se cumple el Principio de conservación de la energía: transformamos energía mecánica en energía eléctrica. 2) PARTES DE GENERADOR SÍNCRONO Estator: Parte fija de la máquina, montada envuelta del rotor de forma que el mismo pueda girar en su interior, también constituido de un material ferromagnético envuelto en un conjunto de enrollamientos distribuidos al largo de su circunferencia. Los enrollamientos del estator son alimentados por un sistema de tensiones alternadas trifásicas. Consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas esta enrollado el bobinado estatórico, que es una parte fija y unida a la carcasa.

Rotor:

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Es la parte de la máquina que realiza el movimiento rotatorio, constituido de un material ferromagnético envuelto en un enrollamiento llamado de "enrollamiento de campo", que tiene como función producir un campo magnético constante así como en el caso del generador de corriente continua para interactuar con el campo producido por el enrollamiento del estator. Consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas esta enrollado el bobinado rotórico, que constituye la parte móvil del motor y resulta ser la salida o eje del motor. Láminas de estator: El núcleo del estator esta hecho de cientos de láminas de acero delgadas. Las maquinas que las presan usan soldadura automática, para asegurar los ángulos de ranura, presiones de compresión y alineamiento correcto de ranuras. Estas laminas son de acero siliconado especial. Devanados del estator: Cargas diferentes requieren tipos diferentes de voltaje. Los generadores se diseñan con varias combinaciones de ranuras, conductor y tipos de devanados. Para proporcionar la clase especifica de voltaje requerido por las cargas del generador. Entrehierro: Espacio de aire que separa el estator del rotor y que permite que pueda existir movimiento.

Arrollamiento o devanado de excitación o inductor: Uno de los devanados, al ser recorrido por una corriente eléctrica produce una f.e.m. que crea un flujo magnético.

Escobillas o Carbones: Las escobillas están fabricadas de carbón prensado y calentado a 1200°C estas se apoyan rozando contra el colector gracias a la acción de unos resortes. Porta escobillas: La función es mantener a las escobillas en posición de contacto firme con los segmentos del colector.

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Colector de anillos rozantes: Es un dispositivo electromecánico ligados a los motores eléctricos de C.A. que permite la transmisión de corriente o señales eléctricas entre mecanismo fijo y otro rotativo. Puente rectificador de diodos: El puente rectificador formado por seis diodos está situado en la parte posterior de la máquina. El puente giratorio está formado por un disco de fibras de vidrio y un circuito impreso que permite conectar los diodos. Este puente está alimentado con C.A. por el inducido de excitación y alimenta la rueda polar en corriente continua los diodos están protegidos contra sobretensiones por resistencias giratorias o variancias estas últimas van montadas en paralelo a la rueda polar.

Carcasa: La carcasa metálica no existe en generadores de plantas hidroeléctricas del tipo caverna. El montaje es sobre una estructura de concreto armado con soportes para fijar el núcleo magnético.

Núcleo de armadura: Conjunto de laminaciones de acero de silicio de 0.25 a 0.40mm con permeabilidad y pérdidas por histéresis bajas. Las ranuras pueden ser rectas o sesgadas esta última reduce el efecto de pulsación de flujo magnético y de las armónicas en el voltaje inducido.

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Flecha: Es la parte del rotor que soporta los elementos de en los rotores de polos salientes se maquina en forma independiente.

giro,

Ventilador: Las componentes del alternador experimentan un considerable aumento de la temperatura debido, sobre todo a las pérdidas de calor del alternador y a la entrada de calor procedente del compartimiento del motor su temperatura máxima admisible es de 80°C y 100°C según el tipo de alternador.

Interruptor de resistencia y descarga: Son elementos utilizados para proteger el devanado polar contras las altas tensiones inducidas. Reóstato de campo: Este dispositivo se utiliza para variar la corriente de circuito de campo. Los cambios de corriente d campo afectan la fuerza del campo magnético establecido por el rotor giratorio de campo. Rodamientos: Se instalan en cada extremo de las maquina son desmontables y se pueden sustituir, estos están protegidos contra el polvos exterior por chapas deflectoras. Los palieres se deben engrasar periódicamente.

Caja de bornes:

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La caja de bornes principal de la maquina está situada en la parte superior de la máquina. Los cables de neutro y fase van conectados a las bornes.

3) CLASIFICACION DEL GENERADOR SINCRONO

A continuación vamos a enumerar cuales son los tipos de diseños que se encuentran en la construcción de generadores síncronos. Estos son: 

De polos salientes en el estator.



De polos salientes en el motor.



Generador sin escobillas.

a) Generador síncrono con polos salientes en el estator

El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de acero al silicio (y se les llama "paquete"), que tienen la habilidad de permitir que pase a través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator y los devanados proveen los polos magnéticos. La particularidad de este tipo de generador es que tiene el inducido en el rotor, esta configuración es propia de máquinas de baja y media velocidad y potencia, hasta 1000 rpm. Por tal razón para poder sacar la tensión producida, necesitamos de un sistema de colector de anillos. El número de anillos a utilizar va a depender directamente del número de fases con la que nos encontremos trabajando.

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b) Generador síncrono con polos salientes en el rotor

Este generador a diferencia del anterior tiene el inducido en el estator, por tal razón no necesitamos un mecanismo de colector de anillos para extraer la tensión generada ya que esta va a encontrarse en la parte externa de la máquina, necesitaríamos únicamente un par de anillos, con la finalidad de ingresar el voltaje de campo, es de gran ayuda ya que el voltaje de campo es considerablemente más pequeño que la tensión generada, por tal razón este par de anillos van hacer de medidas pequeñas, y así mismo las escobillas no tendrían un

tamaño

mayor.

c) Generador sincrono sin escobillas Este tipo de generadores son de mediana potencia, para la excitación podríamos tener un banco de baterías que sería de respaldo, la excitatriz podría ser un alternador, es decir un generador síncrono con polos salientes en el estator, luego de esta etapa, sale a una placa electrónica en donde por medio de dispositivos electrónicos, se envía al circuito de excitación del generador principal. Para realizar reparaciones en este tipo de generadores, es necesario saber sobre dispositivos electrónicos, y centrarse en el controlador.

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La principal diferencia entre los diferentes tipos de generadores síncronos, se encuentra en su sistema de alimentación en continua para la fuente de excitación situada en el rotor. 

Excitación Independiente: excitatriz independiente de continua que alimenta el rotor a través de un juego de anillos rozantes y escobillas.



Excitatriz principal y excitatriz piloto: la máquina principal de continua tiene como bobinado de campo otra máquina de excitación independiente, accionada por el mismo eje.



Electrónica de potencia: directamente, desde la salida trifásica del generador, se rectifica la señal mediante un rectificador controlado, y desde el mismo se alimenta directamente en continua el rotor mediante un juego de contactores (anillos y escobillas). El arranque se efectúa utilizando una fuente auxiliar (batería) hasta conseguir arrancar.



Sin escobillas, o diodos giratorios: la fuente de continua es un rectificador no controlado situado en el mismo rotor (dentro del mismo) alimentado en alterna por un generador situado también en el mismo eje y cuyo bobinado de campo es excitado desde un rectificador controlado que rectifica la señal generada por el giro de unos imanes permanentes situados en el mismo rotor (que constituyen la excitatriz piloto de alterna).



Excitación estática o por transformador de compoundaje, consiste en que el devanado de campo del rotor es alimentado desde una fuente de alimentación a transformador y rectificadores que toma la tensión y corriente de salida del estator. El transformador, de tipo especial, posee dos devanados primarios, llamados de tensión e intensidad, que se conectan en paralelo y en serie a los bornes de salida del estator. El

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transformador convierte la tensión de salida a una más baja (30V aprox), que se rectifica y aplica al rotor por medio de escobillas y anillos deslizantes. Es un sistema con autorregulación intrinseca, ya que al tener el bobinado serie, al aumentar el consumo sobre el generador, aumenta el flujo del transformador y por lo tanto aumenta la excitación del generador. 4) DISPOSICIÓN DEL GENERADOR RESPECTO A LA TURBINA Los generadores pueden ser de eje horizontal o de eje vertical, independientemente de cual sea el tipo o configuración de turbina utilizada, pero por regla general los generadores adoptan la misma configuración que la turbina. La figura muestra una configuración de turbina Kaplan de eje vertical, de 214 rpm, directamente acoplada a un generador de 28 polos.

Con frecuencia se utiliza un volante de inercia para suavizar las variaciones de par y facilitar el control de la turbina. Otro criterio que caracteriza a los generadores es la disposición de sus cojinetes. Con turbinas Francis de eje horizontal es bastante frecuente utilizar un generador horizontal con dos cojinetes y montar en voladizo el rotor de la turbina para evitar que el eje atraviese el tubo de aspiración, lo que aumentaría la pérdida de carga y complicaría su fabricación. En las turbinas Pelton de eje horizontal suele emplearse la misma configuración, disponiendo también en voladizo el rodete. Estos generadores, si son pequeños, se refrigeran con aire en circuito abierto, y cuando son mayores, se refrigeran por agua en circuito cerrado, empleando intercambiadores agua-aire.

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IV) CUESTIONARIO Antecedentes. En 1891, los ingenieros de la empresa Westinghouse, en Pittsburgh, pusieron de acuerdo y tomaron la decisión final de considerar a los 60 como la frecuencia del futuro, y durante ese mismo año, los ingenieros Allgemeine Elektrizitats Gesellschaft (AEG) en Berlín seleccionaron los Hz.

se Hz de 50

Desde la toma de estas decisiones, estas frecuencias pasaron a ser las “frecuencias de transmisión de la corriente alterna” normalizadas, de hecho esta decisión sigue afectándonos hoy en día. Aunque esto de la normalización depende de cada país, uno de los casos más peculiares es el de Japón, cuando una persona viaja de Tokio a Osaka ha de tener en cuenta que ha pasado de una zona de 50 Hz a otra de 60 Hz. Con esta pequeña reseña se va a intentar clarificar el por qué los ingenieros de Westinghouse y AEG no se pusieron de acuerdo en una única frecuencia y por qué eligieron cada uno un valor diferente. 1.- ¿POR QUE UTILIZAMOS 60 Hz Y NO 50 Hz? ¿PORQUE ALGUNOS PAISES USAN 60 Hz Y OTROS 50 Hz? Porque la mayoría de las maquinas compradas por el país usan un voltaje entre los 200-240 V de corriente alterna. Además el Perú sigue las reglas que los de EE.UU. y no de Europa. Los 60 Hz son utilizados porque nos conviene nos da energía a largas distancias, además son más efectivas en la generación y más efectivas en la transmisión. Los 50 Hz son menos efectivos y no convendría ya que el Perú posee su propia central hidroeléctrica y sería un costo más grande y problemas aún mayores. El porqué de 50 Hz en Europa y de 60 Hz en EE.UU. vino debido única y exclusivamente determinado de la posición de preponderancia de AEG en Europa y de GE en EE.UU., cuyos ingenieros se decantaron en su momento por una u otra. Realmente, la determinación de la frecuencia más conveniente vino debida a la necesidad de ir superando los problemas tecnológicos que iban apareciendo en la expansión de la energía eléctrica por todo el mundo. Así, en los primeros años la energía eléctrica se utilizaba casi exclusivamente para la iluminación pública, hoteles, bancos y casas de personas más bien pudientes y para evitar los efectos estroboscópicos las frecuencias utilizadas eran altas.

2.- ¿QUE PASA SI A UN ELECTRODOMESTICO DISEÑADO PARA 60 Hz SE LE CONECTA UNA CORRIENTE DE 50 Hz?

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Lo único que pasará es que el motor girara más rápido y esto podría sobrecalentar el equipo y lo podría malograr. Si tuviera algún componente electrónico este se quemaría de manera inmediata ya que los componentes electrónicos se limitan mucho a factores o a parámetros y pues si estos se sobrecargan, sobrecalientan o se sobre tensionan son muy propensos a sufrir daños. Normalmente la frecuencia solo afecta a aquellas cosas que van con alterna, como motores en los que aumenta un poco la velocidad, pero los que son alimentadores de aparatos electrónicos no suele afectar, ya que la salida es por CC (corriente continua). En general, los problemas se pueden presentar solo con aparatos que tengan motor, y que éste trabaje directamente con tensión de red: Lavadora, lavavajillas, batidora, máquina de afeitar... Y el giradiscos, a no ser que sea un modelo que trabaje con CC. Respecto a esto, hemos de comentar que los giradiscos cuyo motor es de CA. Se pueden "apañar" cambiando la polea del eje del motor: Los fabricantes las vendían como accesorio en caso de tener que funcionar a 60 Hz., pero vaya usted a buscar un juego de poleas de 60 Hz para el motor del giradiscos "tal" hoy en día... Respecto a los electrodomésticos pues de funcionar funcionarán, pero irán a una velocidad distinta de la habitual. Los televisores también pueden dar problemas, pero los más antiguos. Hace ya tiempo que casi todos son multinormas, y se adaptan solitos a los sistemas NTSC, PAL, SECAM o el que sea. En consecuencia, eso incluye también el barrido de imagen que, como todos sabemos, depende de la frecuencia de la red eléctrica.

V)

APRECIACIÓN CRITICA: El trabajo en si nos pareció interesante, hemos podido conocer el funcionamiento y las diversas clasificaciones que se les da a los generadores. En el proceso de investigar para obtener la información nos hemos encontrado con un tema realmente extenso por lo cual nos parece que el trabajo es muy acotado para plasmar todo lo esencial, nos gustaría que se pudiera hondar más en este tema. En nuestra visión particular creemos que los trabajos próximos serán más interesantes, claro sin desprestigiar el hecho ahora.

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VI) CONCLUSIONES -

los generadores son de vital importancia para el desarrollo de la humanidad, ya que son los responsables de las enormes cantidades de energía eléctrica de que necesita nuestro mundo tecnológico.

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El generador puede producir tanto corriente alterna como continua, pero hoy en día son más usados los alternadores, ya que producimos y transmitimos corriente alterna.

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El generador síncrono consta de una igualdad entre la frecuencia eléctrica y la frecuencia angular, es decir, el generador girara a la velocidad del campo magnético a esta igualdad de frecuencias se le denomina sincronismo.

VII) BIBLIOGRAFÍA -

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http://prof.usb.ve/jaller/TrianguloPotier.pdf Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Editorial Mc- Graw Hill. 3ra edición. 2003 http://www.slideshare.net/270890/generadores-de-corrientealterna12899618 http://www.aficionadosalamecanica.net/alternador-funcionam.htm http://www.slideshare.net/Paul_Gomez/generadores-sincronos http://www.uib.es/depart/dfs/GTE/education/industrial/con_maq_electri ques/teoria/Teoria%20Oviedo/Segundo%20Parcial/Presentaciones %20en%20formato%20PDF/Tema8.pdf http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursosinteractivos/conceptos-basicos/v.-funcionamento-basico-degeneradores. http://generadorelectricoweb.blogspot.com/2013/03/generadorelectrico.html http://generadoreselectricos.info/funcionamiento/

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