¿Qué es un generador eléctrico y su funcionamiento?

¿Qué es un generador eléctrico y su funcionamiento?

los generador eléctrico se inventó antes de que se descubriera la correlación entre la electricidad y el magnetismo. Estos generadores utilizan principios electrostáticos para funcionar con la ayuda de placas, correas móviles que se cargan eléctricamente y discos para llevar la carga hacia un electrodo de alto potencial. Los generadores utilizan dos mecanismos para generar la carga como el efecto triboeléctrico, de lo contrario es inducción electrostática. Por lo tanto, genera baja corriente y muy alta tensión debido a la complejidad de las máquinas aislantes y a su ineficiencia. Las clasificaciones de potencia de los generadores electrostáticos son bajas, por lo que nunca se utilizan para la generación de energía eléctrica. Las aplicaciones prácticas de este generador son para suministrar energía a tubos de rayos X así como a aceleradores de partículas atómicas.

¿Qué es un generador eléctrico?

Un nombre alternativo de un generador eléctrico es dínamo para la transmisión y distribución de energía a través de líneas eléctricas para diferentes aplicaciones como domésticas, industriales, comerciales, etc. Estos también son aplicables en aviones, automóviles, trenes, barcos para generar energía eléctrica. . Para un generador eléctrico, la potencia mecánica puede obtenerse a través de un eje rotatorio que es equivalente al par del eje que se multiplica utilizando la velocidad angular o rotacional.




La energía mecánica se puede obtener a través de diferentes fuentes, como turbinas hidráulicas en cascadas / represas, turbinas de vapor, turbinas de gas y turbinas eólicas, donde el vapor se puede generar a través del calor a partir de la ignición de combustibles fósiles, de otro modo a partir de la fisión nuclear. Las turbinas de gas pueden quemar el gas directamente dentro de la turbina, de lo contrario, los motores diesel y la gasolina. La construcción del generador, así como su velocidad, pueden cambiar según las características del motor primario mecánico.



Un generador es una máquina que convierte energía mecánica en energía eléctrica. Funciona según el principio de la ley de faraday de inducción electromagnética. La ley de Faraday establece que siempre que se coloca un conductor en un campo magnético variable, se induce EMF y este EMF inducido es igual a la tasa de cambio de los enlaces de flujo. Este EMF se puede generar cuando existe una variación relativa en el espacio o en el tiempo entre el conductor y el campo magnético. Entonces, los elementos importantes de un generador son:

  • Campo magnético
  • El movimiento del conductor en un campo magnético.

Características

El principal características de los generadores eléctricos Incluya lo siguiente.



Poder


La capacidad de salida de potencia de un generador eléctrico es una amplia gama. Al seleccionar un generador ideal, los requisitos de alta y baja potencia se pueden cumplir fácilmente con una potencia de salida idéntica.

Gasolina



Varias opciones de combustible como gasolina, diesel, GLP, gas natural son accesibles para generadores eléctricos.

Portabilidad

Los generadores eléctricos son portátiles porque están diseñados con asas y ruedas. Por lo tanto, se pueden mover fácilmente de un lugar a otro.

Ruido

Algunos generadores incluyen tecnología de reducción de ruido para que se pueda reducir la contaminación acústica.

Construcción de generador eléctrico

La construcción de un generador eléctrico se puede hacer usando diferentes partes como alternador, sistema de combustible, regulador de voltaje, sistema de enfriamiento y escape, sistema de lubricación, cargador de batería, panel de control, marco o ensamblaje principal.

Alternador

La conversión de energía que ocurre en un generador se conoce como alternador. Esto incluye tanto piezas estacionarias como móviles que trabajan en conjunto para generar el campo electromagnético, así como el flujo de electrones para generar electricidad.

Sistema de combustible

El sistema de combustible del generador se utiliza para generar la energía necesaria. Este sistema comprende una bomba de combustible, un tanque de combustible, una tubería de retorno y una tubería que se utiliza para conectar el motor y el tanque. Se utiliza un filtro de combustible para eliminar los desechos antes de que lleguen al motor y un inyector hace que el combustible fluya hacia la cámara de combustión.

Motor

La función principal del motor es suministrar energía eléctrica al generador. La gama de energía generada por un generador se puede decidir a través de la potencia del motor.

Regulador de voltaje

Este componente se utiliza para controlar el voltaje de la electricidad que se genera. También convierte la electricidad CA en CC si es necesario.

Sistemas de enfriamiento y escape

Generalmente, los generadores producen mucho calor, por lo que se usa el sistema de enfriamiento para reducir el calor del sobrecalentamiento de una máquina. El sistema de escape se utiliza para eliminar los humos durante su funcionamiento.

Sistema de lubricación

En un generador, hay varias partes pequeñas y móviles que son necesarias para lubricarlas suficientemente con aceite de motor para que se pueda obtener un funcionamiento suave y proteger contra el desgaste excesivo. Los niveles de lubricante deben comprobarse con frecuencia cada 8 horas del proceso.

Cargador de batería

Las baterías se utilizan principalmente para proporcionar energía al generador. Es un componente automático completo que se utiliza para asegurarse de que la batería esté preparada para funcionar una vez que sea necesario suministrándola con un voltaje de bajo nivel estable.

Control Panel

El panel de control se utiliza para controlar todas las funciones del generador mientras funciona de principio a fin. Las unidades modernas son capaces de detectar cuando el generador se enciende / apaga automáticamente.

Marco / Ensamblaje principal

El marco es el cuerpo del generador y es la parte donde la estructura mantiene todo en su lugar.

Funcionamiento del generador eléctrico

Los generadores son básicamente bobinas de conductores eléctricos, normalmente alambre de cobre, que se enrolla firmemente en un núcleo de metal y se monta para girar dentro de una exhibición de imanes grandes. Un conductor eléctrico se mueve a través de un campo magnético, el magnetismo interactuará con los electrones en el conductor para inducir un flujo de corriente eléctrica en su interior.

Generador eléctrico

Generador eléctrico

La bobina del conductor y su núcleo se denominan armadura, conectando la armadura al eje de una fuente de energía mecánica, por ejemplo, un motor, el conductor de cobre puede girar a una velocidad excepcionalmente mayor sobre el campo magnético.

El punto en el que la armadura del generador comienza a girar por primera vez, entonces hay un campo magnético débil en las zapatas de los postes de hierro. A medida que gira el inducido, comienza a aumentar el voltaje. Parte de este voltaje se produce en los devanados de campo a través del regulador del generador. Este voltaje impresionante genera una corriente de bobinado más fuerte, aumenta la fuerza del campo magnético.

El campo expandido produce más voltaje en la armadura. Esto, a su vez, genera más corriente en los devanados de campo, con un voltaje de inducido mayor resultante. En este momento, los signos de los zapatos dependían de la dirección del flujo de corriente en el campo sinuoso. Los signos opuestos harán que la corriente fluya en la dirección incorrecta.

¿Cómo genera electricidad el generador eléctrico?

En realidad, los generadores eléctricos no crean electricidad en lugar de crear, cambian la energía de mecánica a eléctrica o de química a eléctrica. Esta conversión de energía se puede realizar capturando la energía del movimiento y convirtiéndola en forma eléctrica empujando electrones desde la fuente exterior usando un circuito eléctrico. Básicamente, un generador eléctrico funciona a la inversa del motor.

Algunos generadores que se utilizan en la presa Hoover proporcionarán una gran cantidad de energía al transmitir la energía que crean las turbinas. Los generadores que se utilizan tanto en el ámbito comercial como en el residencial, son de tamaño muy pequeño pero dependen de diferentes fuentes de combustible como gas, diesel y propano para generar energía mecánica.

Esta potencia se puede utilizar en un circuito para inducir una corriente.
Una vez que se ha creado esta corriente, se dirige mediante el uso de cables de cobre para alimentar dispositivos exteriores, máquinas de lo contrario sistemas eléctricos completos.

Los generadores actuales utilizan el principio de inducción electromagnética de Michael Faraday porque descubrió que una vez que un conductor gira dentro de un campo magnético, se pueden formar cargas eléctricas para crear un flujo de corriente. Un generador eléctrico está relacionado con cómo una bomba de agua fuerza el agua mediante una tubería.

Tipos de generadores eléctricos

Los generadores se clasifican en tipos.

  • Generadores AC
  • Generadores DC

Generadores AC

También se denominan alternadores. Es el medio más importante de producción de energía eléctrica en muchos de los lugares ya que hoy en día todos los consumidores usan CA. Funciona según el principio de inducción electromagnética. Estos son de dos tipos, uno es un generador de inducción y otro es un generador síncrono.

El generador de inducción no requiere excitación de CC, controles de regulador, control de frecuencia ni gobernador separados. Este concepto tiene lugar cuando las bobinas conductoras giran en un campo magnético que activa una corriente y un voltaje. Los generadores deben funcionar a una velocidad constante para transmitir un voltaje de CA estable, incluso sin carga es accesible.

Generador de CA

Generador de CA

Los generadores síncronos son generadores de gran tamaño que se utilizan principalmente en centrales eléctricas. Estos pueden ser del tipo de campo giratorio o del tipo de armadura giratoria. En el tipo de armadura giratoria, la armadura está en el rotor y el campo está en el estator. La corriente del inducido del rotor se toma a través de anillos colectores y escobillas. Estos están limitados debido a las grandes pérdidas por viento. Se utilizan para aplicaciones de salida de baja potencia. El tipo de alternador de campo giratorio se usa ampliamente debido a su alta capacidad de generación de energía y la ausencia de anillos colectores y escobillas.

Pueden ser generadores trifásicos o bifásicos. Un alternador de dos fases produce dos voltajes completamente separados. Cada voltaje puede considerarse como un voltaje monofásico. Cada uno se genera voltaje completamente independiente del otro. El alternador trifásico tiene tres monofásicos devanados espaciados de tal manera que el voltaje inducido en cualquier fase sea desplazado 120º de los otros dos.

Estos se pueden conectar en delta o en estrella. En Delta Connection, cada extremo de la bobina está conectado para formar un circuito cerrado. Una conexión Delta aparece como la letra griega Delta (Δ). En Wye Connection, un extremo de cada bobina está conectado y el otro extremo de cada bobina se deja abierto para conexiones externas. Una conexión en estrella aparece como la letra Y.

Estos generadores están empaquetados con un motor o turbina para ser usados ​​como un grupo motor-generador y utilizados en aplicaciones como naval, extracción de petróleo y gas, maquinaria minera, plantas de energía eólica, etc.

Ventajas

Las ventajas de los generadores de CA incluyen las siguientes.

  • Estos generadores generalmente no requieren mantenimiento debido a la ausencia de escobillas.
  • Da un paso adelante y bajar a través de transformadores .
  • El tamaño del enlace de transmisión puede ser más delgado debido a la función de aumento
  • Tamaño del generador relativamente más pequeño que la máquina de CC
  • Las pérdidas son relativamente menores que las de la máquina de CC
  • Estos disyuntores de generador son relativamente más pequeños que los disyuntores de CC

Generadores DC

El generador de CC se encuentra típicamente en aplicaciones fuera de la red. Estos generadores brindan un suministro de energía continuo directamente a los dispositivos de almacenamiento eléctrico y las redes de energía de CC sin equipos nuevos. La energía almacenada se lleva a las cargas a través de convertidores CC-CA. Los generadores de CC podrían volver a controlarse a una velocidad inmóvil, ya que las baterías tienden a ser estimulantes para recuperar considerablemente más combustible.

Generador DC

Generador DC

Clasificación de generadores de CC

Los generadores de C.C. se clasifican según la forma en que se desarrolla su campo magnético en el estator de la máquina.

  • generadores de CC de imán permanente
  • Generadores de CC de excitación separada y
  • Generadores de CC autoexcitados.

Los generadores de CC de imanes permanentes no requieren excitación de campo externo porque tienen imanes permanentes para producir el flujo. Estos se utilizan para aplicaciones de baja potencia como dínamos. Los generadores de CC de excitación separada requieren excitación de campo externo para producir el flujo magnético. También podemos variar la excitación para obtener una potencia de salida variable.

Estos se utilizan en aplicaciones de galvanoplastia y electrorrefinación. Debido al magnetismo residual presente en los polos del estator, los generadores de CC autoexcitados pueden producir su propio campo magnético una vez iniciado. Estos son de diseño simple y no es necesario tener el circuito externo para variar la excitación del campo. Nuevamente, estos generadores de CC autoexcitados se clasifican en generadores en derivación, en serie y compuestos.

Se utilizan en aplicaciones como carga de baterías, soldadura, aplicaciones de iluminación ordinarias, etc.

Ventajas

Las ventajas de un generador de CC incluyen las siguientes.

  • Principalmente, las máquinas de CC tienen una amplia variedad de características operativas que se pueden obtener mediante la selección del método de excitación de los devanados de campo.
  • El voltaje de salida se puede suavizar colocando regularmente las bobinas alrededor del inducido. Esto conduce a menos fluctuaciones que son deseables para algunas aplicaciones de estado estacionario.
  • No se necesita protección para la radiación, por lo que el costo del cable será menor en comparación con la CA.

Otros tipos de generadores eléctricos

Los generadores se clasifican en diferentes tipos, como portátiles, de reserva e inversores.

Generador portátil

Estos se utilizan extremadamente en diferentes aplicaciones y están disponibles en diferentes configuraciones cambiando la potencia. Estos son útiles en desastres normales una vez que la red eléctrica se daña. Se utilizan en establecimientos comerciales residenciales más ligeros como tiendas, puntos de venta minorista, en el campo de la construcción para proporcionar energía a herramientas más pequeñas, bodas al aire libre, campamentos, eventos al aire libre y para proporcionar suministro a dispositivos agrícolas como pozos perforados, de lo contrario, sistemas de riego por goteo.

Este tipo de generador se alimenta a través de combustible diesel o gas para proporcionar energía eléctrica a corto plazo. Las principales características del generador portátil son

  • Conduce electricidad mediante el uso de un motor de combustión.
  • Este se puede conectar a diferentes herramientas o aparatos a través de sus enchufes.
  • Se puede conectar a subpaneles.
  • Se utiliza en áreas remotas.
  • Utiliza menos energía para operar el congelador, el televisor y el refrigerador.
  • La velocidad del motor debe ser de 3600 rpm para generar la corriente típica con una frecuencia de 60 Hz de corriente.
  • La velocidad del motor se puede controlar a través del operador.
  • Proporciona energía a las luces y a las herramientas.

Generador inversor

Este tipo de generador usa un motor conectándolo a un alternador para generar energía de CA, y también usa un rectificador para cambiar la energía de CA a CC. Estos se utilizan en refrigeradores, acondicionadores de aire, automóviles de barcos que requieren los valores de frecuencia y voltaje específicos. Estos están disponibles en menos pesados ​​y sólidos. Las características de este generador incluyen principalmente las siguientes.

  • Depende de los imanes modernos.
  • Utiliza circuitos electrónicos superiores.
  • Utiliza 3 fases para generar electricidad.
  • Mantiene un suministro de corriente estable a un dispositivo.
  • Es energéticamente eficiente porque la velocidad de un motor se ajustará a sí misma en función de la potencia requerida.
  • Cuando se utiliza con el dispositivo adecuado, su corriente alterna se puede fijar a cualquier voltaje y frecuencia.
  • Estos son livianos y se usan en un automóvil, bote, etc.

Generador de reserva

Este es un tipo de sistema eléctrico, que se usa para operar a través de un interruptor de transferencia automática que da una señal para encender un dispositivo en caso de pérdida de energía. Las mejores características de un generador de reserva incluyen las siguientes.

  • La operación de esto se puede hacer automáticamente
  • Se utiliza en sistemas de seguridad para iluminación de reserva, ascensores, equipos de soporte vital, sistemas médicos y de protección contra incendios.
  • Proporciona protección de energía estable
  • Supervisa constantemente la energía de la red
  • Ejecuta autocomprobaciones automáticamente cada semana para comprobar que está respondiendo correctamente o no a la pérdida de energía.
  • Incluye dos componentes como un interruptor de transferencia automática y un generador de reserva
  • Detecta la pérdida de energía en segundos y mejora la electricidad.
  • Funciona utilizando gas natural, de lo contrario propano líquido.
  • Utiliza un motor de combustión internamente.

Generadores industriales

Los generadores industriales son algo diferente en comparación con las aplicaciones comerciales residenciales. Estos son robustos y resistentes que funcionan en condiciones difíciles. Las características de la fuente de alimentación serán de 20 kW a 2500 kW, de 120 a 48 voltios y de suministro monofásico a trifásico.

Por lo general, estos son más personalizados en comparación con otros tipos. La clasificación de estos generadores se puede hacer en función del combustible utilizado para hacer funcionar el motor de modo que se pueda generar energía eléctrica. Los combustibles son gas natural, diesel, gasolina, propano y queroseno,

Generadores de inducción

Estos generadores son de dos tipos, como autoexcitados y externamente excitados. Los autoexcitados se utilizan en molinos de viento donde el viento se utiliza como una fuente de energía no tradicional que se convierte en energía eléctrica. Los excitados externamente se utilizan en aplicaciones de frenado regenerativo como grúas, montacargas, locomotoras eléctricas y ascensores.

Mantenimiento de generador eléctrico

El mantenimiento del generador eléctrico es bastante similar a todos los tipos de motores. Para todo fabricante es muy importante conocer su mantenimiento para todos los generadores. El mantenimiento normal es una inspección general como verificación de fugas, niveles de refrigerante, inspección de mangueras y correas, verificación de cables y terminales de la batería. Es importante examinar el aceite para cambiarlo con frecuencia. La frecuencia del cambio de aceite depende principalmente del fabricante, con qué frecuencia se utiliza. Si el generador utiliza diesel, entonces es necesario cambiar el aceite durante 100 horas de actividad.

Una vez al año, el filtrado y la limpieza del combustible degradarán el combustible diesel muy rápidamente. Después de algunos días de funcionamiento, este combustible puede degradarse debido a la contaminación del agua y los microbios, lo que provoca el bloqueo de las líneas de combustible y los filtros. La limpieza de combustible utiliza biocidas por año en todos los tipos de generadores, excepto en el generador de reserva, donde atraerá la humedad.

El sistema de enfriamiento debe recibir mantenimiento porque necesita verificar el nivel de refrigerante a intervalos accesibles durante el tiempo de apagado.

Es necesario verificar la energía de la batería porque los problemas dentro de una batería pueden causar fallas. Se requieren pruebas periódicas para notificar el estado actual de la batería. Implica verificar los niveles de electrolitos, así como la gravedad exacta de las baterías eléctricas.

También es muy importante eliminar el generador durante 30 minutos semanalmente bajo carga. Elimine el exceso de humedad, engrase el motor y filtre el combustible y el papel de aluminio. Una vez que las piezas móviles que se encuentran en cualquier lugar del generador, deben ubicarse de manera estable.

Para una inspección más profunda, uno debe mantener sus registros para conocer el estado de su generador.

Aplicaciones

los aplicaciones de generadores eléctricos Incluya lo siguiente.

  • En diferentes ciudades, los generadores proporcionan el suministro a la mayoría de las redes eléctricas.
  • Estos se utilizan en el transporte.
  • Los generadores de pequeña escala brindan un excelente respaldo para los requisitos de energía del hogar, de lo contrario, son pequeñas empresas
  • Se utilizan para impulsar motores eléctricos.
  • Estos se utilizan antes de que se instale la energía en los campos de construcción.
  • Estos se utilizan en laboratorios para dar el rango de voltaje
  • La utilización de combustible similar a la eficiencia energética se puede reducir significativamente

Desventajas

El principal inconveniente es que no pueden detener las grandes fluctuaciones de voltaje, por esta razón, los generadores de tipo convencional no son apropiados para operar consumidores sensibles al voltaje como los PC. computadoras portátiles, televisores, de lo contrario, sistemas de música porque pueden dañarlos en el caso malo.

Por lo tanto, se trata de una descripción general de un generador eléctrico. Un generador eléctrico funciona según el principio de inducción electromagnética. Este principio fue descubierto a través de Michael Faraday. Básicamente, los generadores son bobinas conductoras eléctricas o generalmente un alambre de cobre. Este cable se enrolla firmemente sobre un núcleo de metal y se coloca para girar aproximadamente en una exhibición de grandes imanes.

Un conductor eléctrico gira en un campo magnético y el magnetismo se conectará a través de los electrones dentro del conductor para provocar un flujo de corriente en él. Aquí, la bobina del conductor y su núcleo se denominan armadura. Este está conectado al eje de una fuente de energía. Ahora ha entendido claramente el funcionamiento y los tipos de generadores. Además, cualquier otra consulta sobre este tema o sobre la electricidad y proyectos electronicos deje los comentarios a continuación.

Fuente de imagen del generador eléctrico: topalternative