Generador sincrono

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Generadores síncronos

Introducción

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1. Introducción
Los generadores de corriente alterna (ca) suelen recibir el nombre de generadores síncronos o alternadores. Una máquina síncrona, ya sea generador o motor, opera a velocidad síncrona, es decir, a la velocidad a la que gira el campo magnético creado por las bobinas del campo. En la sección 3.5 ya se explicó este hecho y se obtuvola expresión siguiente para la velocidad síncrona N^ en revoluciones por minuto (rpm):

•v,

^ i ' l ;

'

m

donde/es la frecuencia en hertz (Hz) y P es el número de polos en la máquina. Luego, para que un generador tetrapolar genere energía a 60 Hz, su velocidad de rotación debe ser de 1 800 rpm. Por otro lado, un motor síncrono que opere a partir de una fuente de 50 Hz gira a sólo 1500 rpm. Cualquier intento de sobrecargar el motor síncrono podría sacarlo de sincronía y forzarlo a detenerse. Durante el análisis que hicimos de un generador de corriente continua (cc) indicamos que la fuerza electromotriz (fem) inducida en sus bobinas de la armadura es de tipo alterno. Por tanto, es posible convertir un generador de corriente continua (cc) en uno de corriente alterna (ca) si a)se reemplaza su conmutador por un conjunto de anillos rozantes y b) haciendo girar la armadura a velocidad constante (síncrona). La idea es novedosa pero no se lleva a la práctica por las razones que se mencionarán en breve. También se recordará que el movimiento relativo de un conductor respecto del ñujo magnético en una máquina da lugar a la fem inducida en ese conductor. En otras palabras,desde el punto de vista de la fem inducida, en realidad no importa si los conductores (bobinas) giran en un campo magnético estacionario o un campo magnético rotatorio se enlaza con un conductor estacionario (bobina). El primer arreglo, estudiado en el capítulo 5, es preferible para los generadores de cc, en tanto que el segundo es más apropiado para los generadores síncronos y es el tema delpresente capítulo. Así, la parte estacionaria (estator) de un generador síncrono desempeña la función de armadura, y la parte giratoria (rotor) lleva el devanado del campo para proveer el flujo requerido. Hay varias razones para esa construcción "de dentro hacia fuera" de un generador síncrono, entre ellas las que se mencionan a continuación. 1. La mayor parte de los generadores síncronos se construyenen tamaños mucho más grandes que sus contrapartes de cc. Un incremento en la magnitud de la potencia de un generador requiere conductores más gruesos en el devanado de su armadura para conducir corrientes elevadas y reducir al mínimo las pérdidas en el cobre. También son necesarias ranuras más profundas para acomodar los conductores gruesos. Puesto que el estator tiene menos limitaciones parafabricarse suficientemente grande, se convierte de forma inadvertida en la parte preferida para alojar los conductores de la armadura. Como la salida de un generador síncrono es de tipo alterno, los conductores de la armadura en el estator pueden conectarse directamente a la línea de transmisión, lo cual elimina la necesidad de anillos rozantes para una salida de potencia de ca.

2.

404Generadores síncronos 3. Puesto que la mayor parte del calor se genera por el devanado de la armadv una parte externa estacionaria puede enfriarse más eficazmente que otra interad giratoria. Como el devanado de la armadura de una máquina síncrona es más complica! que el devanado del campo, es más fácil construirlo sobre la parte estacionaria Puesto que la fem inducida en el devanado de la armadura esmuy elevada, fl más fácil aislarla cuando se devana dentro de la parte estacionaria que en la p a f te giratoria. Un bastidor rígido también permite sujetar el devanado de la anm dura con mayor firmeza. La colocación de un devanado del campo de baja potencia sobre el rotor no< motivo de disuasión para la construcción de dentro hacia fuera de un generad síncrono. La potencia al devanado del campo...