tipos de diseÑos de generadores
TRANSCRIPT
5/16/2018 TIPOS DE DISEÑOS DE GENERADORES - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tipos-de-disenos-de-generadores 1/4
TIPOS DE DISEÑOS DE GENERADORES
Integrante 1 (Jorge Cazho)e-mail: [email protected] Integrante 2 (Omar Álvarez)e-mail: [email protected]
Resumen: En el presente ensayo se trata de dar aconocer con detalle todo lo relacionado conel diseño y construcción de los generadoressíncronos, sus ventajas y desventajas de los mismos,cuidados que se debe tener, aplicaciones etc.
En especial en este ensayo se hace un estudioprofundo de los principales generadores síncronoscomo son el generador de polos salientes en elestator, el generador de polos salientes en el rotor,
generador de polos lisos y el generador sin escobillas,sus formas, su construcción, cualidades de cadadiseño etc.
Palabras clave: polos, rotor, estator, síncrono. Introducción
Las maquinas de corriente alterna en especial los
generadores cumple un gran papel en la vida diaria
de toda la humanidad tienen un amplio rango de
aplicaciones industriales, este tipos de maquinas son
las más usadas por las múltiples ventajas,
aplicaciones y beneficios
Los generadores de corriente alterna constituyen el
medio industrial más común de producción de energía
eléctrica. Estos dispositivos se basan en el
aprovechamiento de los fenómenos de la inducción
electromagnética.
La energía eléctrica puede ser transportada y
convertida en otras formas de energía en forma limpia
y económica. La máquina sincrónica es hoy por hoy,
el convertidor utilizado más ampliamente para realizar
esta tarea.
1. Características Generales
La principal diferencia entre los diferentes tiposde generadores síncronos, se encuentra en susistema de alimentación en continua para la fuente deexcitación situada en el rotor.
Rotor o Campo del Generador Síncrono
Es la parte de la máquina que realiza el movimientorotatorio, constituido de un material envuelto en unenrollamiento llamado de "enrollamiento decampo",que tiene como función producir un campomagnético constante así como en el casodel generador de corriente continua para interactuarcon el campo producido por el enrollamiento delestator.
La tensión aplicada en ese enrollamientoes continua y la intensidad de la corriente soportadapor ese enrollamiento es mucho más pequeño que elenrollamiento del estator, además de eso el rotorpuede contener dos o más enrollamientos, siempre en
número par y todos conectados en serie siendo quecada enrollamiento será responsable porla producción de uno de los polos del electroimán.
Estator o Armadura Parte fija de la máquina, montada envueltadel rotor de forma que el mismo pueda girar en suinterior, también constituido de unmaterialferromagnético envuelto en un conjuntode enrollamientos distribuidos al largo de sucircunferencia. Los enrollamientos del estator sonalimentados por un sistema de tensiones alternadastrifásicas.
Por el estator circula toda la energía eléctricagenerada, siendo que tanto la tensión en cuanto acorriente eléctrica que circulan son bastante elevadasen relación al campo, que tiene como función sóloproducir un campo magnético para "excitar" lamáquina de forma que fuera posible la inducción detensiones en las terminales de los enrollamientos delestator.
5/16/2018 TIPOS DE DISEÑOS DE GENERADORES - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tipos-de-disenos-de-generadores 2/4
La máquina síncrona está compuesta básicamente deuna parte activa fija que se conoce como inducido oESTATOR y de una parte giratoria coaxial que seconoce como inductor o ROTOR. El espaciocomprendido entre el rotor y el estator, es conocidocomo entrehierro.
Regulador de Tensión (Avr)
El regulador automático de voltaje, proporciona unaextinción al rotor, el rotor debe tener un campomagnético constante en cuanto a la dirección de suslíneas magnéticas (no en cuanto a intensidad delcampo) y este se logra excitándolo con corrientedirecta (alterna rectificada) la corriente alternagenerada por el generador, debe ser de unafrecuencia constante 60hz; y para eso el rotor siempregira a la misma velocidad independientemente de quecarga este produciendo (se mide en megawatts) noen voltaje, como los requerimientos de carga(consumo de la energía producida) son variables, lageneración de megawatts es variable a frecuencia yvoltaje constante, si no tienes un reguladorautomático de voltaje (llamado AVR en ingles) esto nose puede lograr.
Regulador de Velocidad (Ras) No hemos de confundir estos dispositivos con losreguladores de tensión de los alternadores, pues sibien actúan al unísono sobre el grupo, comoelementos reguladores que son, sus funciones,aunque relacionadas, están perfectamentedelimitadas.
Según lo manifestado hasta el momento, deducimos
que todo regulador de velocidad es el mecanismo, dedistinta índole, destinado a conseguir, en cualquiercircunstancia, el equilibrio de los trabajos motor yresistente presentes en una turbina, manteniendo,sensiblemente constante, la velocidad de sincronismodel grupo ante todas las cargas solicitadas,protegiéndole, además, contra velocidades excesivasque pudieran surgir.
Como dato significativo diremos que si dispusiésemosde un motor Diesel sobre el cual no actuase ningúnregulador de velocidad, se fragmentaría en pedazos,en el instante que quedase bruscamente sin carga.
Tipo de generadores de síncronos
Como ya lo había mencionado anteriormente elprincipio de funcionamiento del generador síncrono esel mismo, lo que cambia es la forma de construcciónde los mismos, los tipos se explican a continuación
Polos salientes en el estator
Es estator es mecánicamente hablando elcomponente estático de una máquina eléctrica,también llamado inductor porque en él se encuentran
alojados los bobinados concatenadosconvenientemente, según se trate de un motor decorriente continua o alterna (monofásico, trifásico, etc)que "inducen" o producen el campo electromagnético.
[3]
Sin escobillas Un excitador sin escobillas es un generador de ACpequeño con un circuito de campo montado en el
estator y un circuito de armadura montado en el ejedel rotor
Un rectificador trifásico también montado en el ejepermite que la salida sea rectificada a DC
Por medio del control de la pequeña corriente decampo DC, es posible ajustar la corriente de campoen la maquina principal sin anillos ni escobillas
Debido a que no presenta ningún contacto mecánicoentre el rotor y el estator estas maquinas requierenmucho menos mantenimiento
Carcasa del Estator La carcasa del estator está formada por bobinas decampo arrollados sin dirección, soportadas en piezasde polo sólidas. Las bobinas están ventiladas en suextremo para proporcionar de esta forma una ampliaventilación y márgenes de elevación de temperatura.
La carcasa del estator es encapsulada por unacubierta apropiada para proporcionar blindado ydeflectores de aire para una correcta ventilación de laexcitatriz sin escobillas.
Armadura
La armadura consiste de un núcleo laminadosoportado por una armazón con un arrollamientotrifásico. Fueron realizadas adaptaciones en laarmazón para el montaje de la armadura en el eje delgenerador y para el montaje del convertidor en laarmadura.
El núcleo laminado está compuesto por láminas deacero magnético de alta calidad
5/16/2018 TIPOS DE DISEÑOS DE GENERADORES - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tipos-de-disenos-de-generadores 3/4
El arrollamiento de la armadura es formado porbobinas de campo arrolladas sin dirección
[3]
Laminas del estator
El núcleo del estator está hecho de cientos deláminas de acero delgadas. Las máquinas que lasprensan usan soldadura automática, para asegurarángulos de ranura, presiones de compresión y
alineamiento correctos de las ranuras. Las láminasdel estator generalmente son de acero siliconadoespecial.
El núcleo del estator está sujeto a un flujo alterno, queinduce pequeñas corrientesinternas al acero,llamadas "corrientes parásitas" o de "Foulcaut". Lascorrientes parásitas generan calor y pérdidas deeficiencia.
Al ser el núcleo de láminas comprimidas, en lugar deuna sola pieza sólida de acero, se inhiben lascorrientes parásitas, lo cual reduce la circulación deestas corrientes y las pérdidas que genera. La adiciónde silicio al acero también tiene el propósito de inhibir
las corrientes parásitas.Devanados del estator
Cargas diferentes requieren tipos diferentes devoltaje. Losgeneradores se diseñan con variascombinaciones de ranuras, conductor y tipos dedevanados, para proporcionar la clase especifica devoltaje requerido por las cargas del generador.
Polos salientes en el rotor
En cambio el rotor mecánicamente hablando es laparte móvil y ese movimiento es originado por elcampo inducido (así también se lo llama "inducido")que por ley de Faraday-Lenz se opone a la causa quelo genera, entonces se establece una cupla par motor,que hace que gire. El rotor si es de un motor decorriente alterna, generalmente es macizo y posee unbobinado inducido tipo "jaula de ardilla", en cambio sies de corriente continua presenta un bobinadopropiamente dicho.
[2]
Campo de polos salientes
El rotor de polos salientes, o de disposición nocilíndrica, se usa en la mayoría de las máquinascon generadores impulsados por motor conclasificaciones de 20 kVA o mayores. Los rotores depolo saliente son definidos como superficies de poloen saliente de la superficie del rotor. Los devanadosgeneralmente se enrollan alrededor de estos polos,como se muestra en la figura.
Campo de polos no salientes
La figura muestra un campo rotatorio de polos nosalientes, o rotor cilíndrico. Este se usaprincipalmente en turbinas de vapor grandes,accionadas por generadores y ocasionalmente coninducidos enfriados por agua.
Frecuentemente, se hacen ranuras en las superficiesde los polos para poner los devanados y reducirpérdidas. Este tipo de diseño de generador no se usaen algunos grupos electrógenos.
[2]
EL GENERADOR ELÉCTRICO SIN ESCOBILLAS
EXCITATRIZ SIN ESCOBILLAS
El devanado de corriente continua sobre la estructuragiratoria del campo se conecta a una fuente externapor medio de anillos deslizantes y escobillas. Algunasestructuras de campo no tienen escobillas, sino quetienen excitación sin escobillas por medio de diodos
giratorios.La presente invención se refiere a un generador CApolifásico sin escobillas que es adecuado para laexcitación para avance de ángulo y a un aparato decontrol de excitación para uso con él.
Un generador CA polifásico sin escobillas sensoresde polo magnético, cada uno para detectar la posiciónrotativa de un rotor e incluyendo una pluralidad defases a cada una de las cuales se suministra unacorriente de fase, teniendo la corriente de fase sutemporización de suministro avanzada en ángulo una
5/16/2018 TIPOS DE DISEÑOS DE GENERADORES - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tipos-de-disenos-de-generadores 4/4
cantidad predeterminada de ángulo según la señal dedetección del sensor de polo magnético, donde cadauno de los sensores de polo magnético está dispuestode manera que la temporización con que la corrientede fase se suministra para avance de ángulo puedacoincidir con la temporización con que se cambia elcampo magnético detectado por el sensor de polomagnético.
[2]
Otro sistema de excitación llamado “excitatriz sinescobillas” opera bajo el mismo principio que el
anterior, solo que ahora se eliminan las escobillas y elconmutador, de hecho, la excitatriz es un generadorde C.A. con los polos de campo estacionarios, elvoltaje generador, el voltaje generador en C.A. en losdevanados rotatorios se rectifica por medio de diodosmontados sobre la estructura rotatoria. El voltaje enC.D. producido por los rectificadores rotatorios seaplica directamente a los devanados de campo delgenerador, elregulador de voltaje controla la corrientede campo para obtener el voltaje deseado en lasterminales
2. Conclusiones
Como conclusiones a este ensayo se puedenmencionar las siguientes:
Las maquinas síncronas, es especial los generadoresque fueron fruto de estudio en este ensayo sonmaquinas que brindan una gran ayuda la humanidadpor las múltiples ventajas y aplicaciones
El generador sin escobillas debido a que no presentaningún contacto mecánico entre el rotor y el estatorestas maquinas requieren menos mantenimiento ybajos costos
Un punto clave las velocidad de la maquinarecordando que para obtener 60 HZ si la maquina es
de 2 polos debe girar a 3600rpm, si es de 4 polos a1800 , si es de 8 polos a 900 y así en adelante
Es capaz de convertir energía mecánica en eléctricacuando opera como generador y energía eléctrica enmecánica cuando operada como motor.
El termino síncrono se refiere al hecho de lafrecuencia eléctrica de la maquina está confinada, o
sincronizada con, la tasa mecánica de rotación deleje.
Los tres tipos de diseño nos dan la posibilidad deaplicarlos en diferentes áreas según la aplicación quelos dispongamos para ello se deberá tomar en cuentalas características de cada uno.
Controlando la alimentación del rotor, la máquinapuede operar absorbiendo o inyectando reactivos ala red (reactor o condensador síncrono,respectivamente). Esto se podría usar para mejorar elfactor de potencia del sistema eléctrico.
La velocidad del eje depende de la frecuenciade alimentación y el número de polos.
En los generadores y motores más grandes se utilizanlos llamados EXCITADORES O EXCICATRICES SINESCOBILLAS, para suministrar la corriente de campoDC.
En la práctica, los generadores síncronos de imánpermanente no son muy usados. Hay varias razonespara que así sea. Una ellas es que los imanespermanentes t ienden a desmagnetizarse al trabajaren los potentes campos magnéticos en el interior deun generador.
Las Máquinas Síncronas están entre los tres tiposmás comunes de máquinas eléctricas; se llaman asíporque trabajan a velocidad constante y frecuencia
constante en condiciones de operación estacionarias.Como la mayoría de las máquinas giratorias, unamáquina síncrona es capaz de trabajar como motor ogenerador.
3. Referencias
[1] http://es.wikipedia.org
[2] http://www.sertec.com.
[3]http://www.monografias.com/trabajos85/diseno-generadores-sincronos/diseno-generadores-sincronos.shtml