DISEÑO Y CONSTRUCCION DE GENERADORES SINCRONOS

DISEÑO Y CONSTRUCCION DE GENERADORES SINCRONOS

Paul Gomez Espinoza (edriel.fbi@hotmail.com).

Universidad Politécnica Salesiana, Ingeniería Electrónica.

Cuenca-Ecuador

El generador síncrono o también llamado alternadores es un tipo de máquina eléctrica rotativa capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica. A estos tambien se los conoce como Máquinas Síncronas, la razón por la que se llama generador síncrono es la igualdad entre la frecuencia eléctrica como la frecuencia angular es decir el generador girara a la velocidad del campo magnético a esta igualdad de frecuencias se le denomina sincronismo.. Los generadores se construyen de diferentes modos para satisfacer diferentes cargas y necesidades del cliente. Constan fundamentalmente del rotor y el estator, ambos con devanados. Las necesidades del proceso a realizar determinaran cambios en los tipos de conexión, procesos de producción y accesorios.

I. INTRODUCCION

El generador síncrono está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y de una parte fija o estátor, 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 alimentado 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 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 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 por la ley de Faraday una inducción de tensiones en las terminales de los enrollamientos del estator.

Debido a 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 interligados, la excitación del campo irá a controlar la potencia reactiva generada.

II. CURVA DE SATURACIÓN SIN CARGA Y SU CIRCUITO EQUIVALENTE.

El generador se impulsa a velocidad nominal constante mediante una potencia motriz exterior y en los conectores de la Y de salida se mide el voltaje inducido sin carga.

El voltaje inducido varía a medida que modifico la corriente directa de excitación del generador.

La curva de saturación sin carga la obtengo de graficar en el eje vertical el voltaje inducido y en el eje horizontal la corriente de excitación.

La curva inicialmente es muy lineal y presenta un codo antes de llegar al área de saturación.

Fig. 1. Curva de Saturación.

El circuito monofásico equivalente de un Generador Síncrono viene representado en la siguiente figura:

Fig. 2. Circuito Equivalente.

De este circuito, solo nos centraremos en el circuito de armadura, en la cual se tienen tres cantidades que son fundamentales en el comportamiento del GS, las cuales son:

La tensión E∅ producido gracias al flujo que se genera al circular la corriente de campo por su respectivo circuito.

La resistencia de armadura Ra

La reactancia síncrona Xs

III. TIPOS DE CONSTRUCCION.

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,

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