que es un generador
Para comprender qué es un generador, en primer lugar, debe comprender para qué está destinado y en qué principio funciona.
Variedades de generadores eléctricos para generar electricidad.
El generador eléctrico más común es un dispositivo para generar energía eléctrica mediante la conversión de energía mecánica.
La acción consiste en inducir una FEM en un conductor que se mueve en un campo magnético. Al mismo tiempo aparece tensión en sus extremos, y cuando se conectan a la carga aparece una corriente eléctrica.
Energy utiliza un generador de corriente eléctrica que funciona según el principio de rotación de un marco conductor de electricidad clásico en un campo magnético con la formación de un EMF en él.
Si cierra un circuito externo con una carga a través de anillos colectores, pasará una corriente eléctrica a través de él, que se verá en las lecturas de un dispositivo eléctrico.
La formación de una corriente eléctrica en un conductor durante su rotación en un campo magnético.
La dirección del movimiento de la corriente eléctrica se determina doblando el pulgar de la mano derecha hacia un lado. Las líneas magnéticas de fuerza entrarán en la palma de la mano, el pulgar muestra la dirección en la que se mueve el conductor y los dedos restantes indican la dirección del flujo de corriente de inducción.
El marco está conectado con cepillos que se deslizan a lo largo del colector de dos medios anillos. De esta forma, el sistema convierte corriente alterna a través de contactos móviles.
Cuando el marco está en posición horizontal, la dirección del EMF se invierte. Debido a esto, la corriente en el circuito externo se mantiene constante. Es pulsante, alcanzando un máximo en la posición vertical del marco y cero - en la horizontal (que se muestra en la figura de arriba - a). La pulsación disminuye si instala 2 vueltas perpendiculares entre sí y aumenta el número de placas colectoras a cuatro (como se muestra en la figura anterior - b).
generador de corriente continua
El primer generador se fabricó con corriente continua, durante bastante tiempo la generación de energía eléctrica se llevó a cabo a través de él.
Caracteristicas de diseño
El campo magnético es generado por el inductor, y la parte donde se induce el EMF se llama armadura. El inductor es una parte fija llamada estator. Se fabrica sobre imanes permanentes o en forma de electroimán de dos o más polos.
El generador de imanes permanentes es de baja potencia y rara vez se usa en la práctica. En este caso, el espacio entre los imanes tiene una gran resistencia. La mayoría de los diseños de generadores utilizan electroimanes.
Generador con excitación electromagnética
El ancla es maciza, con ranuras para enrollar. Sus vueltas están conectadas en serie entre sí a través de las placas colectoras. Como resultado, se forman fuentes EMF interconectadas que funcionan juntas. También hay otras formas de conectarse.
En ausencia de carga, el campo magnético del estator se ubica simétricamente con respecto al eje vertical. Cuando aparece una corriente eléctrica en el circuito del inducido, se forma un flujo magnético que transforma el campo del estator, girándolo en la dirección de rotación. Esto afecta negativamente el funcionamiento del generador, ya que provoca chispas en el grupo de contacto. Se puede reducir girando los cepillos en el sentido de giro. La distorsión del campo depende de la fuerza actual y los cepillos deben moverse a diferentes posiciones. Además, la fem inducida disminuye.
Puede debilitar la reacción del ancla de las siguientes maneras:
- instalación de pares de polos adicionales;
- colocando los devanados de compensación en los polos principales.
Como resultado, la reacción del inducido se neutraliza. La instalación de devanados de compensación hace que el diseño del generador sea más complicado.
Si se requiere un aumento de energía para el generador, ambos métodos se usan juntos. Si es posible, intente arreglárselas con algunos postes adicionales.
¿Cómo se ve un generador con polos adicionales?
Dado que la reacción del inducido cambia bajo diferentes cargas, su devanado está conectado a los polos adicionales del estator en serie, lo que reduce la distorsión del campo magnético principal.
Parámetros del generador
La fem inducida está determinada por los siguientes parámetros:
E = CFω, donde
- F es el flujo magnético principal;
- ω es la frecuencia de rotación;
- C es un coeficiente que tiene en cuenta las características del dispositivo.
El voltaje de salida es:
U g \u003d E - I i R i, donde
- yo yo - corriente de armadura,
- R i es la resistencia de la cadena del ancla.
El primer parámetro principal del generador es su potencia:
P g \u003d I g U g, donde
- Yo g - corriente de carga.
Un indicador importante es el método de excitación. Puede ser independiente si se le proporciona una fuente de alimentación adicional.
Métodos para conectar devanados de excitación: a) método de excitación, que es proporcionado por una fuente de alimentación adicional; b) autoexcitación paralela; c) autoexcitación secuencial; d) autoexcitación mixta
La autoexcitación del devanado se crea debido a la presencia de magnetismo residual en el núcleo de la armadura, que induce una EMF insignificante durante la rotación.
A pesar de que el flujo magnético es pequeño en el momento inicial, aumenta el flujo en los polos y la corriente comienza a aumentar hasta alcanzar el valor nominal.
Hay tres tipos de generadores autoexcitados:
- Paralelo: la corriente generada en el devanado del inducido pasa principalmente al circuito de alimentación principal, y solo una pequeña parte, a través del devanado de excitación.
- Serie: toda la corriente generada por el generador pasa a través del devanado de los postes de anclaje y a través del circuito de alimentación.
- Mixto: dos devanados de excitación están conectados en paralelo y en serie.
Alternador
El dispositivo se utiliza para convertir la energía mecánica en corriente alterna. La mayoría de los modelos tienen electroimanes giratorios (rotores) dentro de bobinados estacionarios (estatores).
Principio de operación
Para una revolución del electroimán, el EMF cambia su dirección dos veces.
La siguiente figura muestra un diagrama de un generador de imanes permanentes que gira dentro de un circuito de estructura de alambre. Aquí solo están activas las partes verticales cruzadas por las líneas del campo magnético.
circuito alternador
Se suma la FEM inducida de cada lado y su valor se determina a partir de la relación:
e = 2Blv sen ωt = ωF m sen ωt, donde
- B es la inducción del campo magnético, T;
- l es la longitud del lado vertical del marco;
- v es la velocidad lineal;
- es tiempo;
- F m es el flujo magnético máximo.
La fem inducida cambia de acuerdo con una ley sinusoidal, donde
- ωF m es la amplitud EMF,
- ωt es la fase EMF.
Para generar más energía, se utiliza un rotor electromagnético, que consiste en un núcleo de acero, en cuyas ranuras se encuentra el devanado.
Es un electroimán giratorio y se induce un EMF en el devanado estacionario del estator.
El campo electromagnético se crea suministrando una pequeña corriente al devanado del rotor. Para ello se utiliza un grupo de contacto deslizante conectado al devanado. La corriente se suministra desde una batería, otra fuente o como resultado de la autoexcitación.
El consumo de energía del estator es máximo y es conveniente drenar la corriente de los devanados estacionarios.
El estator se ensambla a partir de láminas de acero para transformadores. Tiene ranuras donde se inserta el devanado.
El rotor está hecho sólido, pero sus polos están ensamblados a partir de una lámina. Están ubicados con un mínimo de separación del estator para que la inducción magnética sea máxima.
Generador trifásico
El número de fases en el generador puede ser de una a tres. Los modelos monofásicos se utilizan para un bajo consumo de energía. Los devanados trifásicos están conectados en estrella o delta. El esquema más común es el de "Estrella" con un cable neutro.
Esquema de conexión de la carga al generador Zvezda.
Los devanados del generador se muestran a la izquierda, donde las flechas indican las direcciones de la FEM E A, E B, E C. A la derecha están las cargas Z A, Z B, Z C, también conectadas por una estrella.
El voltaje entre las fases y el neutro se indica U a, U B, U C, y entre dos fases: U AB, U BC, U CA.
Desde el generador, las corrientes I A, I B, I C fluyen hacia las cargas y regresan a través de la parte posterior neutral.
Si no usa un neutro, entonces una carga desequilibrada puede causar un desequilibrio de fase, lo que reduce el voltaje en una fase y aumenta en la otra.
Generadores síncronos y asíncronos
El generador síncrono contiene un rotor con un devanado de excitación, al que se le aplica una tensión continua a través del colector.
Cuando el rotor gira, se excita una tensión monofásica o trifásica en el devanado del estator. Una corriente eléctrica fluye a través de él, con un cambio en el que la carga en el eje del rotor puede cambiar. En este caso, la frecuencia cambia con el voltaje. Para mantenerlos estables, se proporciona regulación en forma de retroalimentación a través del devanado del rotor para voltaje y corriente.
Dispositivo generador: a) síncrono; b) asíncrono
El rotor del generador asíncrono se cortocircuita, en forma de "jaula de ardilla". No se le aplica voltaje y se induce una corriente eléctrica en el devanado debido a la influencia del magnetismo residual. En este caso, se forma un campo magnético giratorio que induce tensión en el devanado del estator.
En un generador asíncrono, no existe la posibilidad de controlar parámetros a través del devanado del rotor. El control se realiza cambiando la carga eléctrica en el devanado del estator.
El generador síncrono tiene la capacidad de mantener valores precisos de voltaje y frecuencia. En un generador asíncrono, estos indicadores varían ampliamente. Tiene más miedo a las sobrecargas en régimen permanente y tiene tendencia a sobrecalentar el devanado del estator.
A pesar de las deficiencias, es más común debido a la simplicidad del diseño, la sencillez y el relativo bajo costo.
Se prefiere un generador síncrono con mayores requisitos de receptores eléctricos para la estabilidad de frecuencia y voltaje, así como en presencia de cargas reactivas y sobrecargas transitorias.
Video sobre generador lineal
Puede aprender sobre el diseño, las características y el principio de funcionamiento del generador lineal en este video.
El generador es una importante fuente de energía eléctrica, de la que depende el funcionamiento de todos los aparatos eléctricos. En ausencia o fallas en el suministro de energía central, es recomendable comprar un pequeño generador para una casa privada. El parámetro principal del dispositivo es la potencia, que no debe ser inferior a la consumida. El generador requiere servicio de alta calidad, cuidado y operación adecuada.
