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REGIONAL VALLE

MANTENIMIENTO ELECTRICO INDUSTRIAL

CORRECCIN DE SISTEMAS ELECTRICOS

SISTEMAS DE GENERACIN

CEAI

Fecha:

Noviembre de 2009

Versin: 01

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TEORA GENERAL DE LOS ALTERNADORES

DEFINICIN:

Un alternador es un generador de corriente alterna que transforma la energa mecnica en energa elctrica.

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En la figura 1 observamos un ciclo completo de la transformacin de la energa en una Central Hidroelctrica.

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2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:

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El funcionamiento de un alternador, est basada en los fenmenos de induccin electromagntica descubiertas por Faraday en 1831, "Todo conductor que corta las lneas de fuerza de un campo magntico se induce en l una fuerza, electromotriz".

En la figura 2 observamos el principio 'bsico de funcionamiento de un generador.

Cuando la espira en movimiento corta las lneas de fuerza del campo, sus cargas elctricas se ponen en movimiento: Circulan de un extremo al otro de la espira. Se ha inducido una corriente elctrica.

a. Generacin de la Corriente Alterna:

En la generacin de la corriente, alterna se 'puede analizar un ciclo de la siguiente manera.

"Se hace girar una sola espira de alambre conductor entre los polos norte y sur del campo magntico que puede ser un imn o un electroimn, luego observaremos la posicin de espira respecto al campo magntico, al dar una vuelta (360).

El anlisis se realiza cada I/4 de vuelta, o sea 90 de giro de la bobina o espira.

La figura 3 nos identifica los elementos bsicos que intervienen en la generacin

de la corriente elctrica.

Tngase en cuenta que se ha tomado una vista frontal del conjunto generador.

b. Desarrollo de un Ciclo:

En la figura 4 veremos la rotacin de la posicin perpendicular al campo donde los conductores (A y B) no cortan lneas magnticas. Se mueve paralelamente a ellas, es la posicin O grados. No hay induccin. Primer paso

Segundo paso; Se gira 1/4 de vuelta la espira o 90, el lado de espira A y B cortan la lnea magntica en ngulos rectos y se inicia la induccin de la corriente elctrica. Se supone que la corriente es positiva respecto al polo (N) lado de bobina (A). La corriente inducida toma un valor mximo, porque ha cortado el mayor nmero de lneas magnticas. (Figura 5).

Tercer paso: Siguiendo el giro de 1/4 de vuelta (90) la corriente decrece hasta llegar al valor 0-0 posicin inicial. (Figura 6).

Tngase presente que a mayor campo magntico cortado, mayor ser la induccin; podra decirse que en el punto mediodel imn se genera la mayor induccin para luego decrecer

Cuarto paso; Al girar la espira 270 o, el lado A quedar frente al polo sur, se induce una corriente de polaridad contrario (negativa) que toma su valor mximo en el punto medio del campo. (Figura 7)

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Quinto paso; Por ltimo completamos un giro de 360 y observamos que el lado A pas por el, punto medio del polo sur y retorn a su posicin inicial, o sea dio una vuelta completa induciendo una corriente, decreciente negativa hasta llegar a su 'valor O completndose un ciclo.

Ciclo; Un ciclo de corriente alterna o fuerza electromotriz,

puede definirse como la corriente o voltaje que se eleva desde cero a un punto mximo positivo, regresa a cero, se eleva a un punto mximo negativo y vuelve a cero.

Grados: Mecnicos y Elctricos:

En la figura 8, la vuelta completa representa:

360 grados mecnicos 360 grados

elctricos

semiciclo (+)

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Cuando un generador de 2 polos gira a una velocidad de 60 RPM la frecuencia ser de 60 ciclos por segundo, es decir un giro o vuelta produce un ciclo, como lo .vimos en los pasos anteriores. Si se genera un ciclo, aunque no se haya hecho un recorrido de 360 mecnicos, se dice que la corriente elctrica ha recorrido 360 elctricos.

En el generador de cuatro polos, el nmero de ciclos generados sera de 120 ya que se generan dos ciclos durante cada revolucin. La frecuencia sera de 120 ciclos por segundo. El nmero de ciclos por segundo es la frecuencia.

En los Estados Unidos de Norteamrica, las frecuencias estn uniformadas a 25 y 60 ciclos por segundo.

3. UTILIZACIN:

Los alternadores son utilizados para la produccin de corriente alterna transformando la energa mecnica producida por turbinas hidrulicas, turbinas de de vapor, motores diesel, etc., estas fuentes son llamadas Fuentes primarias.

Los alternadores son generadores muy utilizados industrialmente las corrientes alternas tienen la ventaja que se pueden modificar fcilmente elevndola o disminuyndola por medio de transformadores estticos lo cual hace ms fcil el transporte de la corriente alterna desde el sitio de las centrales de generacin hasta los sitios de consumo. Los voltajes de generacin ms comunes en nuestro medio son 2.200 , 6.600 y 13.200 VOLTIOS. Las turbinas cuentan con reguladores automticos para controlar su velocidad y potencia

los equipos de generadores y turbinas, junto con sus auxiliares, se localizan en la llamada CASA DE MAQUINAS.

4. CARACTERSTICAS:

Un alternador se caracteriza principalmente por:

El nmero de fases (monofsico, trifsico).

La frecuencia en Hertz (ciclos por segundo).

La tensin nominal en voltios.

La corriente nominal en amperios.

La potencia nominal en voltamperios o kilovoltamperios

El factor de potencia nominal del circuito a alimentar

la velocidad nominal en revoluciones por minuto (RPM)

La tensin nominal en voltios de la fuente, de excitacin.

La corriente nominal en amperios de la fuente de excitacin.

5. CONSTITUCIN:

Un alternador comprende dos partes principales que son:

a.Un inductor que produce el campo magntico necesario para

la creacin de fenmenos de induccin electromagntica.

b.Un inducido donde se obtiene la fuerza electromotriz inducida

por el desplazamiento relativo d conductores dentro del

campo magntico.

La Figura 10 nos muestra los 2 elementos fundamentales de un generador.

6. PARTES DEL ALTERNADOR:

a. Estator:

Tiene la misma caracterstica que la de un motor trifsico.

Una carcaza dea cero de fundicin, en cuyo interior est el ncleo de

lminas de silicio ranuradas, donde se alojan las bobinas que en algunos

casos son las que producen el campo magntico (inductor) recibe el

efecto de ste (inducido). Figura 11.

b. El Rotor:

Consiste en un ncleo ranurado o masas polares en el que va alojado un arrollamiento conectado a los anillos colectores.

Adems forma parte del rotor el eje que en uno de los extremos lleva acoplado

los alabes que son los que producen el movimiento por medio de un caudal

de agua. En el otro extremo est acoplado una excitatriz principal de corriente

continua que alimenta al inductor, esta a su vez recibe corriente para su

induccin de una excitatriz auxiliar o piloto que est acoplada al mismo

eje. Este sistema funciona como un circuito amplificador en

cascada

La forma de este circuito se encuentra en mquinas de gran

potencia como las de las Centrales Hidroelctricas, en las pequeas de

rotor hay una excitatriz. Figura 12.

ACOPLAMIENTO EN PARALELO DE GENERADOR TRIFASICOS SNCRONOS

El acoplamiento de los generadores de corriente alterna podra realizarse en serie o en paralelo

el acoplamiento en serie, solamente es necesario cuando se precisa una tensin ms elevada.

en caso de corriente alterna es ms econmico elevar dicha tensin por medio de un

transformador. Solamente presenta inters prctico el acoplamiento en paralelo.

Condiciones para el acoplamiento en paralelo de generadores trifsicos sncronos

Las condiciones para el acoplamiento en paralelo de generadores trifsicos sncronos son:

1. Fases dispuestas en el mismo orden

2. Igualdad de frecuencia

3. Igualdad de tensin

4. Concordancia de fases

1. Fases dispuestas en el mismo orden:

Se indica que el orden de fases ha de ser el mismo en todos los generadores que se han de acoplar en paralelo.

Si suponemos 2 alternadores y llamamos a las fases, Fases del primer alternador y

a las fases del segundo. Debern acoplarse las fases

La comprobacin del orden de fases se realiza, de una vez para siempre, en el momento del montaje.

Un sistema muy sencillo consiste en conectar las 3 fases de ambos generadores, dos a dos, por medio de tres lmparas incandescentes (es decir una lmpara por fase); se varan las conexiones de las lmparas hasta que, funcionando los alternadores en vaco( es decir sin acoplarlos a la red), las tres lmparas se encienden y se apagan simultneamente, indicando as que las fases unidas por ellas, son las que deben estar acopladas.

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