Generacion De Corriente Continua 6a4k3g

FACULTAD DE INGENIERIAS ESCULA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE SEGURIDAD INDUSTRIAL Y MINERA

CICLO: VII AULA: 9 CURSO: ELECTROTECNIA TEMA DE TRABAJO: GENERACIÓN A GRAN ESCALA DE CORRIENTE CONTINUA

AUTORES: ALVARADO PAREDES NADIA CERNA ROJAS JUAN CARLOS FERNÁNDEZ JILAJA RUBÍ ROXANA LAZO VELAVELA GIANCARLO

DOCENTE: ING. JESUS AGUILAR

AREQUIPA – PERÚ

2014

INTRODUCCION Los Motores y generadores eléctricos, son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dínamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor. Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de un circuito de conducción fijo cuya intensidad puede variar, se establece o se induce una corriente en el conductor. El principio opuesto a éste fue observado en 1820 por el físico francés André Marie Ampère. Si una corriente pasaba a través de un conductor dentro de un campo magnético, éste ejercía una fuerza mecánica sobre el conductor. La máquina dinamoeléctrica más sencilla es la dinamo de disco desarrollada por Faraday, que consiste en un disco de cobre que se monta de tal forma que la parte del disco que se encuentra entre el centro y el borde quede situada entre los polos de un imán de herradura. Cuando el disco gira, se induce una corriente entre el centro del disco y su borde debido a la acción del campo del imán. El disco puede fabricarse para funcionar como un motor mediante la aplicación de un voltaje entre el borde y el centro del disco, lo que hace que el disco gire gracias a la fuerza producida por la reacción magnética. El campo magnético de un imán permanente es lo suficientemente fuerte como para hacer funcionar una sola dinamo pequeña o motor. Por ello, los electroimanes se emplean en máquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades básicas: el campo magnético, que es el electroimán con sus bobinas, y la armadura, que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magnético y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitación en el caso

del motor. La armadura es por lo general un núcleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores.

2. MARCO TEÓRICO

Un generador es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Lo consigue gracias a la interacción de los dos elementos principales que lo componen: la parte móvil llamada rotor, y la parte estática que se denomina estátor.

Cuando un generador eléctrico está en funcionamiento, una de las dos partes genera un flujo magnético (actúa como inductor) para que el otro lo transforme en electricidad (actúa como inducido). Los generadores eléctricos se diferencian según el tipo de corriente que producen. Así, nos encontramos con dos grandes grupos de máquinas eléctricas rotativas: los alternadores y las dinamos.

Los alternadores generan electricidad en corriente alterna. El elemento inductor es el rotor y el inducido el estátor. Un ejemplo son los generadores de las centrales eléctricas, las cuales transforman la energía mecánica en eléctrica alterna. Las dinamos generan electricidad en corriente continua. El elemento inductor es el estátor y el inducido el rotor. Un ejemplo lo encontraríamos en la luz que tiene una bicicleta, la cual funciona a través del pedaleo.

2.1 GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA: LA DINAMO El generador de corriente continua, también llamado dinamo, es una máquina eléctrica rotativa a la cual le suministramos energía mecánica y la transforma en energía eléctrica en corriente continua.

En la actualidad se utilizan muy poco, ya que la producción y transporte de energía eléctrica es en forma de corriente alterna. Una de las características de las dinamos es que son máquinas reversibles: se pueden utilizar tanto como generador o como motor. El motor es la principal aplicación industrial de la dinamo, ya que tiene facilidad a la hora de regular su velocidad de giro en el rotor. Las principales partes de esta máquina son: El Estátor El estátor es la parte fija exterior de la dinamo. El estátor contiene el sistema inductor destinado a producir el campo magnético. Está formado por:  Polos inductores: Diseñados para repartir uniformemente el campo magnético. Distinguimos en ellos el núcleo y la expansión polar. El número de polos ha de ser par, en caso de máquinas grandes se han de utilizar polos auxiliares.  Devanado inductor: Son las bobinas de excitación de los polos principales, colocadas alrededor del núcleo. Están hechos con conductores de cobre o de aluminio recubiertos por un barniz aislante.  Culata: La culata sirve para cerrar el circuito magnético y sujetar los polos. Está construida con material ferromagnético.

El Rotor El rotor es la Parte móvil que gira dentro del estátor. El rotor al estar sometido a variación de flujo crea la fuerza electromotriz inducida, por lo tanto contiene el sistema inducido. Está formado por:  Núcleo del inducido: Cilindro construido para reducir las pérdidas magnéticas. Dispone de ranuras longitudinales donde se colocan las espiras del enrollamiento del inducido.  Devanado inducido: Formado por espiras que se distribuyen uniformemente por las ranuras del núcleo. Se conecta al circuito exterior de la máquina por medio del colector y las escobillas.  Colector: Cilindro solidario al eje de la máquina formado por segmentos de cobre o láminas aisladas eléctricamente entre ellas. En cada lámina se conecta una bobina. Es el encargado de realizar la conversión de corriente alterna a corriente continua.  Escobillas: Son piezas de carbón-grafito o metálicas, que están en o con el colector. Hacen la conmutación de la corriente inducida y la transportan en forma de corriente continua hacia el exterior.  Cojinetes: Sirven de soporte y permiten el giro del eje de la máquina.

El Entrehierro El entrehierro e s el espacio de aire comprendido entre el rotor y el estátor. Suele ser normalmente de entre 1 y 3 milímetros. El entrehierro es imprescindible para evitar rozamientos entre la parte fija y la parte móvil.

TIPOS DE GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA. A. GENERADOR DE EXCITACIÓN EN SERIE El devanado inductor se conecta en serie con el inducido, de tal forma que toda la corriente que el generador suministra a la carga fluye por igual por ambos devanados. Dado que la corriente que atraviesa al devanado inductor es elevada, se construye con pocas espiras de gran sección. Tiene el inconveniente de no excitarse al trabajar en vacío. Asimismo se muestra muy inestable por aumentar la tensión en bornes al hacerlo la carga, por lo que resulta poco útil para la generación de energía eléctrica. Para la puesta en marcha es necesario que el circuito exterior esté cerrado.

A partir de una tensión máxima, el aumento de intensidad hace decrecer la tensión en bornes. Ello es debido a que la reacción de inducido empieza a ser importante, las caídas de tensión van aumentando y, sobre todo, los polos inductores se van saturando con lo que el flujo no crece en la misma proporción que la intensidad. Como en el resto de las máquinas autoexcitadas, se necesita un cierto magnetismo remanente que permita la creación de corriente en el inducido al ponerse en movimiento los conductores.

B. GENERADOR DE EXCITACIÓN COMPUESTA (COMPOUND). En el generador con excitación mixta o compuesta el circuito inductor se divide en dos partes independientes, conectando una en serie con el inducido y otra en derivación. Existen dos modalidades, la compuesta corta que pone el devanado derivación directamente en paralelo con el inducido (EAC) y la compuesta larga que lo pone en paralelo con el grupo formado por el inducido en serie con el otro devanado (FC). El devanado serie aporta solamente una pequeña parte del flujo y se puede conectar de forma que su flujo de sume al flujo creado por el devanado paralelo (aditiva) o de forma que su flujo disminuya el flujo del otro devanado (diferencial).

Así mismo, en función del número de espiras del devanado serie su aportación de flujo será mayor o menor, dando lugar a los tipos: hipercompuesta, normal, hipocompuesta y diferencial. Gracias a la combinación de los efectos serie y derivación en la excitación de la dinamo se consigue que la tensión que suministra el generador a la carga sea mucho más estable para cualquier régimen de carga. La gran estabilidad conseguida en la tensión por éstos generadores o dinamos los convierte, en la práctica, en las más utilizadas para la generación de energía. A medida que aumenta la intensidad de consumo, la excitación en paralelo disminuye, pero la excitación en serie aumenta. De este modo puede conseguirse una tensión de salida prácticamente constante a cualquier carga.

C. GENERADOR EN DERIVACIÓN O DE EXCITACIÓN EN PARALELO (SHUNT) Siendo la dinamo o generador shunt una máquina autoexcitada, empezará a desarrollar su voltaje partiendo del magnetismo residual tan pronto como el inducido empiece a girar. Después a medida que el inducido va desarrollando voltaje este envía corriente a través del inductor aumentando el número de líneas de fuerza y desarrollando voltaje hasta su valor normal. Puesto que circuito inductor y el circuito de la carga están ambos conectados a través de los terminales de la dinamo, cualquier corriente engendrada en el inducido tiene que dividiese entre esas

dos trayectorias en proporción inversa a sus resistencias y, puesto que la parte de la corriente pasa por el circuito inductor es relativamente elevada, la mayor parte de la corriente pasa por el circuito de la carga, impidiendo así el aumento de la intensidad del campo magnético esencial para producir el voltaje normal entre los terminales.

El voltaje de una dinamo shunt variara en razón inversa de la carga, por la razón mencionada en el párrafo anterior. El aumento de la carga hace que aumente la caída de voltaje en el circuito de inducción, reduciendo así el voltaje aplicado al inductor, esto reduce la intensidad del campo magnético y por con siguiente, el voltaje del generador. Si se aumenta bruscamente la carga aplicada a una dinamo shunt la caída de voltaje puede ser bastante apreciable; mientras que si se suprime casi por entero la carga, la regulación de voltaje de una dinamo shunt es muy defectuosa debido a que su regulación no es inherente ni mantiene su voltaje constante.

Estos generadores se adaptan bien a trabajos fuertes, pero pueden emplearse para el alumbrado por medio de lámparas incandescentes o para alimentar otros aparatos de potencia constante en los que las variaciones de carga no sean demasiado pronunciadas. La dinamo shunt funciona con dificultad en paralelo porque no se reparte por igual la carga entre ellas.

D. GENERADOR CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE En este tipo de generador, la tensión en los bornes es casi independiente de la carga de la máquina y de su velocidad, ya que la tensión se puede regular por medio del reóstato de campo, aunque naturalmente, dentro de ciertos límites, porque la excitación del campo inductor no puede aumentar más allá de lo que permite la saturación.

En la siguiente figura se representa el esquema de conexión es completo de un generador de corriente continua con excitación independiente; se supone que el sentido de giro de la máquina es a

derechas lo que, por otro lado, es el que corresponde a casi todas las máquinas motrices.

Si hubiere que cambiar el sentido de giro, bastará con cambiar, las conexiones del circuito principal.

CONCLUSIÓNES 

Las máquinas de corriente continua son máquinas eficaces y capaces de desarrollar grandes cantidades de flujo sin un gran concepto de teoría científica y de procesos largos y dificultosos.

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El gran problema de las máquinas de corriente continua es su fabricación, ya que se debe optar por el mejor diseño para que evite la mayoría de pérdidas y tal vez por eso su demanda cada vez va decayendo.

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Una máquina de corriente continua está formada de varias partes y su estructura puede parecer un poco compleja, pero su principio de funcionamiento se basa en las leyes fundamentales de electromagnetismo como la Ley de Faraday

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La importancia de la existencia de las máquinas de corriente continua radica principalmente en algunas de las ventajas que presentan frente a las de la corriente alterna, como la regulación de la velocidad y del torque lo cual para estas máquinas se regula con la intensidad de la corriente, mientras que para la de corriente alterna es más complicadlo la regulación de estos parámetros.

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Las piezas que lo conforman son varias pero hemos estudiado las principales como los son el inductor que son los polos de la maquina los cuales generan el flujo magnético necesario para que el inducido genere las tensiones, las cuales se juntan en el colector a delgas y son recogidas por las escobillas para ser tomadas en el exterior por los bornes de la máquina.

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Es importante conocer su funcionamiento a profundidad, así como conocer cada diferencia y tipo que exista para que como estudiantes previos a ser ingenieros, estemos en la capacidad de dar soluciones a cualquier tipo problema que se nos presente.

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Los generadores de corriente continua, tienen una amplia gama de usos, si bien las dinamos ya no se los encuentran en muchos usos, como estudiantes debemos conocer cualquier tipo de generador.

Los generadores eléctricos pueden funcionar con alteración de corriente alterna (CA) o corriente continua (CC) de electricidad. La principal diferencia entre los dos tipos de corriente es la forma en que la bobina, que gira dentro del circuito, proporciona la energía. Mientras que un generador de corriente alterna es recomendable para

pequeños electrodomésticos, un generador de corriente continua es ideal para el funcionamiento de motores y electrodomésticos grandes que requieren de corriente directa para proporcionar energía. Hay algunas desventajas y ventajas al usar un generador de corriente continua. La CC tienen un flujo continuo que se mueve en una sola dirección y son constantes en el tiempo. Su aspecto es el de una línea recta que no varía. Se produce a partir de fuentes de energía, las baterías, fuentes de alimentación y generadores de corriente continua. Los dispositivos fotovoltáicos como las células solares también generan energía CC.

Costo A diferencia de un generador de corriente alterna, un generador de corriente continua, a menudo no requiere un inversor, lo que reduce el coste y la dificultad de funcionamiento de la corriente. Sin embargo, esto sólo ocurre alimentando un sistema pequeño, tal como un VD pequeño o una caravana. Aportar toda la electricidad en tu casa a partir de un generador de corriente continua, no sería lo ideal. Hacerlo implicaría un proceso complejo y sería muy costoso. Peligro de incendio Aunque puedes utilizar un generador de corriente continua para alimentar los sistemas más pequeños de manera eficiente, el cableado necesario para usar un sistema más grande puede convertirse en un potencial peligro de incendio. Esto sucede cuando a pesar de ser el cableado correcto, no se utiliza para ejecutar la corriente del generador adecuado. El cableado de un generador de corriente continua puede ser bastante complicado en trabajos más grandes, y es difícil hacerlo de acuerdo con el código.

Eficiencia Un generador de corriente continua es rentable, siempre y cuando lo uses correctamente. También es una manera muy eficiente de aportar energía a los aparatos eléctricos que funcionan con corriente continua. Sin embargo, si el cableado es difícil o complejo, es posible

que sea necesario un cable más largo para transferir electricidad desde el generador a la ubicación especificada para proporcionar energía. Si este es el caso, el cable más largo se convierte en una desventaja. Si debes usar un cable de más de 100 pies (30,48 m), un generador de corriente alterna puede ser un una mejor elección.

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