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SISTEMAS DE GENERADCIÓN ELECTRICA PARA AEROGENERADORES
GENERADORES ELECTRICOS
1.
Generalidades de la conversión de energía eléctrica en mecánica.
En un aerogenerador se transforma energía cinética del viento en energía mecánica
mediante el giro del rotor eólico. Esta energía mecánica que aparece en el eje de éste
rotor en forma de par y vueltas por unidad de tiempo, se transforma en energíaeléctrica
mediante una máquina eléctrica, que opera en modo generador de energía eléctrica,
gracias al giro del eje del rotor del aerogenerador, provocado por la acción del viento
sobre las palas.

Eje del rotor
Caja Multiplicadora

Rotor Tripala
Generador Eléctrico
(Asíncrono)
Figura 1. Esquema general de un aerogenerador con detalle del
generador eléctrico, en éste caso asíncrono ode inducción.
La maquina eléctrica puede ser de distinto tipo dependiendo del tipo de aerogenerador y
su modo de operación (operación a velocidad de rotación del rotor cuasi-constante o a
velocidad de rotación variable). La velocidad de rotación típica del rotor de un
aerogenerador se encuentra en el rango de 20 a 100 rpm para aerogeneradores de gran
potencia y de entre 100 y 400 rpm paraaerogeneradores de pequeña potencia. Las
máquinas eléctricas convencionales (con bajo número de polos) suelen tener
velocidades de sincronismo de entre 750 y 3000 rpm. La solución de acoplamiento pasa
por utilizar una transmisión o caja multiplicadora que acople la relación par/vueltas del
rotor de la turbina y del generador eléctrico o utilizar generadores eléctricos específicos
que tenganvelocidades de sincronismo bajas equivalentes al rango de velocidades de
rotación del rotor (generadores con gran número de polos). La generación de energía
eléctrica se hace normalmente con maquinas que generan corriente eléctrica alterna
(doble polaridad) descartándose totalmente hoy en día las maquinas de corriente
continua.

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La señal de la red eléctrica es de tensión y frecuencia fijas. La tensión viene
representada por la amplitud de una señal sinusoidal y la frecuencia es el número de
veces por segundo que la señal pasa por cero. (Los valores de éstos parámetros en
nuestras viviendas son 220 voltios y 50 ciclos por segundo o Hercios).

Tensión
(V)

5 10 15 20Tiempo
(ms)

Figura 2. (a) Señal de tensión continua (frecuencia = 0), (b)
señal alterna sinusoidal monofásica (Tensión eficaz: 220
voltios, Periodo: 20 ms, frecuencia. 50 Hz) . (c) Señal de tensión
trifásica compuesta por 3 señales alternas monofásicas
desfasadas 120º.
En la figura 2 a modo de comparación, se muestran una señal continua y otra alterna de
una sola fase (monofásica). Lamayoría de los generadores generan en sistemas
polifásicos, mayormente trifasicos (en redes de distribución y transporte), aunque
también hay generadores hexafásicos o dodecafásicos (generadores acoplados a la red
eléctrica a través de convertidores de señal, normalmente electrónicos).
El principio de funcionamiento de los generadores eléctricos se basa en la acción que se
establece entre lacorriente eléctrica y el campo magnético.
A modo de explicación de éste fenómeno se tiene que si por un hilo conductor se hace
pasar una corriente eléctrica, en sus inmediaciones se crea un campo magnético. Este
campo magnético se representa por líneas concéntricas respecto al eje conductor, cuyo
sentido, según convenio, es el horario cuando se mira en el mismo sentido del paso de la
corriente.(Ver figura 3)
A la cantidad de líneas de campo
obtenidas, se le denomina flujo
magnético y a éste por unidad de
superficie se le denomina
inducción magnética.
Si se desea aumentar el flujo
magnético, en principio se puede
aumentar la corriente que pasa
por el conductor o aumentar la
longitud del conductor. Una
manera de aumentar la longitud
del conductor es arrollarlo
formando...