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• Javier Cuayla

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GENERADORES SINCRONOS El generador síncrono, también conocido como alternador síncrono o sincrónico, es un tipo de máquina eléctrica rotativa capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica. Su velocidad de rotación se mantiene constante y tiene un vínculo rígido con la frecuencia f de la red. Donde n representa la velocidad en R.P.M. y p el número de pares de polos. Su relación fundamental es:

Entre los diferentes tipos de generadores síncronos existen los de tipo trifásico, que son los más comunes a la hora de generar energía eléctrica para uso domiciliario e industrial, así como también existen generadores monofásicos usados para ferrocarriles.

Principio de funcionamiento El generador síncrono, basa su funcionamiento en la Ley de Faraday y la inducción electromagnética. Cuando un conductor eléctrico y un campo magnético se mueven de manera relativa uno respecto del otro, se induce en el conductor una diferencia de potencial.

Funcionamiento El generador síncrono está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y de una parte fija o estator. En las máquinas actuales, se coloca un dispositivo interior giratorio conformado por un núcleo magnético y un conductor dispuesto en forma de espiras llamado rotor (inductor), y una parte externa fija denominado estator (inducido). Al rotor se le suministra una corriente continua para su excitación, la que genera un campo magnético. De acuerdo al Teorema de Ferraris, al hacer girar el rotor mediante un evento externo, se induce en el estator un campo magnético giratorio. Este campo, induce en los devanados del estator una fuerza electro motríz (F.E.M.) alterna senoidal. Una máquina sincrónica, posee dos fuerzas magnetomotrices: la del rotor y la del estator. El rotor gira al recibir un empuje externo desde un motor diesel, turbinas de gas, turbinas de vapor, sistema de ciclo combinado o hidráulico. En los generadores de gran potencia, se acopla mecánicamente un generador de corriente directa (excitatríz), del que se obtiene la tensión necesaria para excitar al rotor.

Campo magnético rotatorio Un campo magnético rotativo o campo magnético giratorio es un campo magnético que rota a una velocidad uniforme (idealmente) y es generado a partir de una corriente eléctrica alterna trifásica. Fue descubierto por Nikola Tesla en 1882, y es el fenómeno sobre el que se fundamenta el motor de corriente alterna.

¿Por qué las grandes centrales prefieren generadores síncronos? A pesar de que los generadores asíncronos son más baratos, las grandes centrales eléctricas prefieren instalar generadores síncronos porque éstos permiten un control perfecto de la tensión y/o de la energía reactiva (inductiva o capacitiva) que vierten a la red

Ventajas y desventajas: -

Control optimizado.

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No usa multiplicadora.

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Bajo deslizamiento.

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Reducción de tensión.

GENERADOR ASINCRONO Lo curioso de este tipo de generador es que fue inicialmente diseñado como motor eléctrico. De hecho, una tercera parte del consumo mundial de electricidad es utilizado para hacer funcionar motores de inducción que muevan maquinaría en fábricas, bombas, ventiladores, compresores, elevadores, y otras aplicaciones donde se necesita convertir energía eléctrica en energía mecánica. Otra de las razones para la elección de este tipo de generador es que es muy fiable, y comparativamente no suele resultar caro. Este generador también tiene propiedades mecánicas que lo hace especialmente útil en turbinas eólicas (el deslizamiento del generador, y una cierta capacidad de sobrecarga). La mayoría de turbinas eólicas del mundo utilizan un generador asíncrono trifásico (de jaula bobinada), también llamado generador de inducción, para generar corriente alterna.

Jaula ardilla El motor de jaula de ardilla consta de un rotor constituido por una serie de conductores metálicos (normalmente de aluminio) dispuestos paralelamente unos a otros, y cortocircuitados en sus extremos por unos anillos metálicos, esto es lo que forma la llamada jaula de ardilla por su similitud gráfica con una jaula de ardilla. Esta 'jaula' se rellena de material, normalmente chapa apilada. De esta manera, se consigue un

sistema n-fásico de conductores (siendo n el número de conductores) situado en el interior del campo magnético giratorio creado por el estator, con lo cual se tiene un sistema físico muy eficaz, simple, y muy robusto (básicamente, no requiere mantenimiento).

Ventajas y desventajas: - Más sencillo de fabricación. - Menor versatilidad. - Necesita una sincronización suave a red (tiristores). - No regula el factor de potencia, necesita etapas de condensadores.

Asíncrono con rotor bobinado El motor de rotor bobinado tiene un rotor constituido, en vez de por una jaula, por una serie de conductores bobinados sobre él en una serie de ranuras situadas sobre su superficie. De esta forma se tiene un bobinado en el interior del campo magnético del estator, del mismo número de polos (ha de ser construido con mucho cuidado), y en movimiento. Este rotor es mucho más complicado de fabricar y mantener que el de jaula de ardilla, pero permite el acceso al mismo desde el exterior a través de unos anillos que son los que cortocircuitan los bobinados. Esto tiene ventajas, como la posibilidad de utilizar un reóstato de arranque que permite modificar la velocidad y el par de arranque, así como el reducir la corriente de arranque.

Ventajas y desventajas: - Permite inyectar y extraer energía del rotor. - Al inyectar diferentes frecuencias al rotor se consigue poder generar a velocidades muy diferentes de la de sincronismo. - Generador de velocidad variable (de 900 a 1500 r.p.m.). - Al permitir la extracción de energía del rotor, se consigue generar hasta un 10% de la energía producida. - Requiere sincronización a red antes de generar.