Qué es un generador de CA: construcción y su principio de funcionamiento

Qué es un generador de CA: construcción y su principio de funcionamiento

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

¿Qué es el generador de CA?

Definición: El generador de CA es una máquina que convierte la energía mecánica en energía eléctrica en forma de fem alternativa. Un generador de CA 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, estos se conocen comúnmente como alternadores que funcionan según el principio de la Ley de Faraday de Inducción electromagnética . El movimiento de un conductor en un campo magnético uniforme cambia el flujo magnético vinculado con la bobina, induciendo así una fem.



Generador de CA simple

Generador de CA simple

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



Funcionamiento del generador de CA

La bobina se gira en el campo magnético para producir un campo magnético fuerte. A medida que la bobina de un lado se mueve hacia arriba a través del campo magnético, se induce una fem en una dirección. A medida que continúa la rotación de la bobina y este lado de una 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 fem producida es de tipo alterno.

Diferentes posiciones de una bobina

Diferentes posiciones de una bobina

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 en paralelo a la dirección del campo magnético y, por lo tanto, no induce fem.
  • B - Cuando la bobina está a 90 grados, la bobina se mueve a 90 ° con respecto al campo magnético y, por lo tanto, induce la fem máxima.
  • C - Cuando la bobina está a 180 grados, la bobina se mueve de nuevo en paralelo al campo magnético y, por lo tanto, no induce fem.
  • D - Cuando la bobina está a 270 grados, la bobina se mueve nuevamente a 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 está a 360 grados, la bobina ha completado una rotación y se mueve en paralelo 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 una 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 está dado por B Cos ωt.

El flujo magnético vinculado con una bobina de N vueltas es ɸ = B Cos ωt A, donde A es el área de una bobina.

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

ε = - dØ / dt

= - d (NBA Cos ωt) / dt

ε = NBA ω | pecado ωt —— (i)

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

ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)

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

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

'F' = frecuencia de rotación de una bobina en rev / segundo.

Sustituya (ii) en (i),

ε = ε0 sin ωt

La corriente alterna inducida viene dada por, I = ε / R = ε0 sen ωt / R

Construcción de generador de CA

El generador de CA simple tiene dos partes principales: rotor y 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 de manera eficiente 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:

  • Bastidor del estator - Es un marco exterior que se utiliza para sostener el núcleo del estator y los devanados del inducido.
  • Núcleo del estator - Está laminado con acero o hierro para reducir las pérdidas por corrientes parásitas. Las ranuras se hacen en la parte interior de un núcleo para sostener los devanados del inducido.
  • Devanados de armadura - Los devanados del inducido se enrollan en las ranuras del núcleo del inducido.

Rotor

El rotor es una parte giratoria de un generador de CA. Consiste en devanados de campo magnético. El suministro de CC se utiliza para magnetizar los polos magnéticos. Cada extremo de los devanados del 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 rotor de polo saliente y 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 la cantidad de polos, conocidos como polos salientes con sus bases clavadas al rotor se puede observar. Se utilizan en aplicaciones de baja y media velocidad.

Rotor de polo saliente

Rotor de polo saliente

Rotor de poste cilíndrico

Los rotores de tipo cilíndrico constan de un cilindro robusto y estable con ranuras dispuestas en la superficie exterior de un cilindro. Se utiliza en aplicaciones de alta velocidad. A continuación se muestra el diagrama del rotor de polo cilíndrico.

Rotor cilíndrico

Rotor cilíndrico

Tipos de generador de CA

Los generadores de CA son de dos tipos. Son

Generadores asincrónicos

Los generadores asincrónicos también se conocen como generadores de inducción. En este tipo de generador, el deslizamiento ayuda a que el rotor gire. El rotor siempre 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 par. Son adecuados para hacer funcionar turbinas eólicas.

Generadores síncronos

El generador síncrono es un tipo de generador de CA que gira a una 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 altos voltajes.

Aplicaciones

los aplicaciones del generador de CA incluyen principalmente la generación de energía a partir de molinos de viento, represas hidroeléctricas y muchos más.

Preguntas frecuentes

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

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

2). ¿Los alternadores de automóviles tienen CA o CC?

Principalmente, la corriente CA se genera en la armadura giratoria y utiliza un conmutador y escobillas para convertir a CC.

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

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

4). Nombra los tipos de generadores de CA.

Generadores de CA síncronos y asíncronos

5). ¿Las baterías son de CA o CC?

Las baterías son de CC ya que conducen la corriente solo en una dirección.

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