¿Qué es un generador de corriente alterna: construcción y principio de funcionamiento?

Un generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica alterna para su uso adecuado. Según el tipo de entrada de energía, hay dos tipos de generadores: el generador de CA y el generador de CC. Los anillos deslizantes se usan en generadores de corriente alterna para producir corriente alterna, mientras que la corriente continua se usa en generadores de corriente continua. Los generadores de CA se utilizan en centrales eléctricas, scooters eléctricos, veleros, bicicletas, etc. La entrada a los generadores de corriente alterna suele ser energía mecánica proporcionada por turbinas de vapor y de gas y motores de combustión interna. Los generadores de corriente alterna son útiles en turbinas eólicas, pequeñas centrales hidroeléctricas o para reducir los flujos de gas de mayor presión a menor presión.

¿Qué es un generador de CA?

Definición: El generador de CA es una máquina que convierte la energía mecánica en energía eléctrica en forma de fem alterna. Un generador de corriente alterna simple funciona según el principio de la ley de inducción electromagnética de Faraday. Tiene una bobina de alambre que gira en un campo magnético.

Principio de funcionamiento

Principio de funcionamiento del generador de CA es decir, se denominan comúnmente alternadores que funcionan según el principio de la ley de inducción electromagnética de Faraday. El movimiento de un conductor en un campo magnético uniforme cambia el flujo magnético relacionado con la bobina, induciendo así una fem.

los partes del generador de ca consta de bobina, anillos colectores, escobillas y un fuerte campo magnético como componentes principales.

Operación del generador de CA

La bobina gira en el campo magnético para producir un fuerte campo magnético. Cuando la bobina de un lado se eleva en el campo magnético, se induce una fuerza electromotriz en una dirección. A medida que continúa la rotación de la bobina y este lado de la bobina se mueve hacia abajo y el otro lado de la bobina se mueve hacia arriba, se induce una fem en la dirección inversa. La regla de la mano derecha de Fleming se utiliza para determinar la dirección de la fem inducida. Este proceso se repite para cada ciclo y la fuerza electromotriz producida es del tipo alternante.

La salida de un generador de CA se muestra arriba con un gráfico.

• A - Cuando la bobina está a 0 grados, la bobina se mueve paralela a la dirección del campo magnético y, por lo tanto, no induce ninguna fem.
• B - Cuando la bobina está a 90 grados, la bobina se mueve 90˚ con respecto al campo magnético y, por lo tanto, induce una fem máxima.
• C - Cuando la bobina está a 180 grados, la bobina se mueve nuevamente paralela al campo magnético y por lo tanto no induce ninguna fem.
• D - Cuando la bobina está a 270 grados, la bobina se mueve de nuevo 90˚ con respecto al campo magnético y, por lo tanto, induce la fem máxima. Aquí, la fem inducida es opuesta a la de B.
• A - Cuando la bobina es de 360 ​​grados, la bobina ha completado una rotación y se mueve paralela al campo magnético e induce una fem cero.

Considere una bobina de forma rectangular con 'N' vueltas que gira en un campo magnético uniforme 'B' de velocidad angular 'ω'. El ángulo entre el campo magnético 'B' y la normal a la bobina en cualquier momento 't' viene dado por, θ = ωt.

En esta posición, el flujo magnético es perpendicular al plano de una bobina y viene dado por B Cos ωt.

El flujo magnético relacionado con una bobina de N vueltas es ɸ = B Cos ωt A, donde A es la superficie de una bobina.

La fem inducida en la bobina está dada por las leyes de inducción electromagnética de Faraday, que es

ε = – dØ/dt

= – d (NBA Cos ωt)/dt

ε = NBA ω | sen ωt —— (i)

Cuando la bobina gira 90˚, el valor del seno se vuelve 1 y la fem inducida será máxima, la ecuación (i) anterior se reduce a,

ε0 = norte Bm A ω = norte Bm A 2πf ——- (ii)

Donde Bm se refiere a la máxima densidad de flujo en Wb/m2

'A' se refiere al área de una bobina en m2

'f' = frecuencia de rotación de una bobina en revoluciones/segundo.

Reemplace (ii) en (i),

ε = ε0 sen ωt

La corriente alterna inducida está dada por, i = ε/R = ε0 sen ωt/ R

Construcción de un generador de corriente alterna.

El generador de corriente alterna simple tiene dos partes principales: el rotor y el estator. El rotor es un componente giratorio y la parte estacionaria de una máquina es un estator.

estator

El estator es un componente estacionario que sostiene efectivamente el devanado del inducido. El propósito del devanado del inducido es llevar corriente a la carga y la carga puede ser cualquier equipo externo que consuma energía eléctrica. Consta de tres partes principales:

• marco del estator - Es un marco exterior que se utiliza para sujetar el núcleo del estator y los devanados del inducido.
• Núcleo del estator - Está laminado con acero o hierro para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault. Se hacen ranuras en la parte interna de un núcleo para sujetar los devanados del inducido.
• bobinado de armadura - Los devanados del inducido están enrollados en las ranuras del núcleo del inducido.

Rotor

El rotor es una parte giratoria de un generador de corriente alterna. Consiste en devanados de campo magnético. La fuente de alimentación de CC se utiliza para magnetizar los polos magnéticos. Cada extremo de los devanados de campo magnético está unido a anillos colectores. Esta combinación está conectada a un eje común sobre el que gira el rotor. Los dos tipos de rotor son el rotor de polo saliente y el rotor de polo cilíndrico.

Rotor de polo saliente

El tipo de rotor de polo saliente se muestra en la siguiente figura. En este tipo de rotor se proyecta el número de polos, conocidos como polos salientes con sus bases clavadas al rotor. Se utilizan en aplicaciones de baja y media velocidad.

Rotor de polo cilíndrico

Los rotores de tipo cilíndrico consisten en un cilindro liso y resistente con ranuras dispuestas en la superficie exterior de un cilindro. Se utiliza en aplicaciones de alta velocidad. El esquema del rotor de polos cilíndricos se muestra a continuación.

Tipos de generador de corriente alterna

Los generadores de corriente alterna son de dos tipos. Ellas son

Generadores asíncronos

Los generadores asíncronos también se denominan generadores de inducción. En este tipo de generador, el deslizamiento ayuda a que el rotor gire. El rotor aún intenta igualar la velocidad síncrona de un estator pero falla. Si el rotor coincide con la velocidad síncrona de un estator, la velocidad relativa se vuelve cero y, por lo tanto, el rotor no experimenta ningún par. Son adecuados para el funcionamiento de aerogeneradores.

Generadores síncronos

El generador síncrono es un tipo de generador de corriente alterna que gira a velocidad síncrona. Funciona según el principio de la ley de inducción electromagnética de Faraday: se induce una fem cuando una bobina gira en un campo magnético uniforme. Se utilizan principalmente en centrales eléctricas para generar altas tensiones.

Aplicaciones

los aplicaciones del generador de ca incluyen principalmente la producción de electricidad a partir de turbinas eólicas, represas hidroeléctricas y muchos otros.

preguntas frecuentes

1). ¿Cuál es la diferencia entre el generador de CA y el generador de CC?

En el generador de corriente corriente alterna, la corriente eléctrica invierte periódicamente su dirección para convertirse en una corriente alterna. En el generador de CC, la corriente eléctrica fluye en una sola dirección.

2). ¿Los alternadores de coche son AC o DC?

Principalmente, la corriente alterna se genera en la armadura giratoria y utiliza un conmutador y escobillas para convertirla en corriente continua.

3). ¿El generador de CA funciona según qué principio?

Funciona según el principio de las leyes de inducción electromagnética de Faraday.

4). Nombre los tipos de generadores de corriente alterna.

Generadores AC síncronos y asíncronos

5). ¿Las baterías son CA o CC?

Las baterías son de corriente continua porque solo conducen la corriente en una dirección.

En este artículo, hemos discutido AC generador y su principio de funcionamiento. El lector puede obtener información sobre el generador de CA, tipos, construcción y aplicaciones. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función del generador de CA?