Generador de CA: definición, construcción y funcionamiento

Índice de contenidos

Definición:
Construcción del generador de CA:
- Estator:
- Rotor:
Principio de funcionamiento del generador de CA:

Definición:

El generador de CA es una máquina eléctrica que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El suministro de entrada del generador de CA es energía mecánica que se suministra a través de algún motor principal y la salida es energía alterna en forma de voltaje y corriente alterna. En esta publicación, discutiremos el funcionamiento y la construcción del generador de CA.

Construcción del generador de CA:

Un generador de CA consta esencialmente de dos partes principales: estator y rotor. El estator es la parte estacionaria de la máquina, mientras que el rotor es la parte giratoria. Un motor principal está acoplado a este rotor para suministrar energía mecánica.

Estator:

El estator es un componente estacionario en el que se enrolla el devanado del inducido. El devanado del inducido es el devanado que transporta la corriente de carga. Aquí carga significa cualquier dispositivo o equipo que consume energía eléctrica. Este estator es una pila de acero laminado ensamblado para formar una estructura cilíndrica. La laminación de acero se utiliza para minimizar la pérdida por corrientes de Foucault.

Las ranuras para alojar el devanado del estator (devanado del inducido) se cortan a lo largo de la periferia del estator.

Rotor:

El rotor es el componente giratorio del generador de CA. También está fabricado en acero laminado. El devanado de campo de CC o el devanado de excitación se enrollan en el rotor para crear polos magnéticos, es decir, polos norte y sur. Este excitante devanado recibe corriente continua a través de un conjunto de anillo colector y escobilla de carbón.

Hay básicamente diseños para rotor. Uno es Rotor de polo saliente y otro es Rotor cilíndrico.

La prominencia en sí misma significa “proyectarse hacia afuera”. Esto da una idea de la característica de diseño del rotor de polos salientes. En el diseño saliente, los polos del rotor se proyectan hacia afuera como se muestra a continuación.

El devanado de campo en el rotor de polos salientes es un devanado concentrado. En el rotor cilíndrico, el devanado de campo es un devanado distribuido.

Principio de funcionamiento del generador de CA:

El principio de funcionamiento básico del generador de CA se basa en la ley de Faraday. Cuando el motor principal gira el rotor del generador de CA, cambia el enlace de flujo magnético con el devanado de armadura estacionario (montado en el estator). Debido a esto, se induce una fem en el devanado del inducido. Si la carga está conectada, una corriente CA comienza a fluir a través de la carga debido a la fem inducida. Así es como funciona un generador de CA.

Consideremos la siguiente figura para comprender mejor el principio de funcionamiento del generador de CA. En la figura, se considera un solo devanado de armadura en aras de la simplicidad. Se toma como rotor un imán permanente en lugar de un rotor con devanado de campo. Se supone que el rotor gira en el sentido de las agujas del reloj.

En la figura anterior, el eje del campo del rotor y el eje del devanado del inducido coinciden. Por lo tanto, el enlace de flujo es máximo en este instante de tiempo y, por lo tanto, se inducirá la fem máxima. En consecuencia, la corriente máxima fluirá a través de la carga RL. La dirección de la corriente se rige por la ley de Lenz. La corriente fluirá desde DABCD.

Ahora, el rotor gira 90 grados más en el sentido de las agujas del reloj, como se muestra a continuación.

En este instante, el eje del rotor y el eje del devanado del inducido son perpendiculares entre sí. Por lo tanto, no habrá ningún acoplamiento mutuo entre ellos. Por lo tanto, no se inducirá fem en el estator (devanado del inducido). Por lo tanto, no fluirá corriente a través de la carga RL en este instante.

Una rotación adicional del rotor de 90 grados hace que el eje del estator y el eje del rotor vuelvan a coincidir. Por lo tanto, el enlace de flujo volverá a ser máximo. Posteriormente, la corriente máxima fluirá a través de la carga.

Pero hay una diferencia clave aquí. En este caso, la corriente ha invertido su dirección. Esto se debe a que la dirección del enlace de flujo se ha invertido, como se puede ver en la figura. La dirección de la corriente es a lo largo de CBADC.

El análisis de la rotación adicional del rotor se puede realizar fácilmente de la misma manera. A continuación se muestra la forma de onda de la corriente de salida del generador de CA con la posición del rotor.