Cap tulo 1 Sistemas monof ísicos
Páginas: 15 (3655 palabras)
Publicado: 27 de octubre de 2015
GENERACIÓN DE TENSIONES ALTERNAS SENOIDALES
GENERACION DE TENSIONES ALTERNAS SENOIDALES
1.1
Funciones senoidales
Los sistemas actuales de generación de energía eléctrica, presentan una característica
senoidal, cuya forma genérica para una fuente de tensión es la se muestra en la figura 1.1.
Función senoidal
Tensión
Um
t
T
Figura 1.1 Forma de onda senoidal
u(t) = Um sen t
Siendo:
Um:Amplitud de la onda senoidal
t : Argumento
: Frecuencia angular (Radianes / segundo)
T : Período de oscilación
Se define como frecuencia (f) a la cantidad de períodos por segundo ó sea:
f
1
[Hz]
Ciclos por segundo ó Hertz
T
Luego la frecuencia angular será:
Ing. Julio Álvarez 12/09
1
GENERACIÓN DE TENSIONES ALTERNAS SENOIDALES
2
2
f
T
En el caso en que la función tenga un ángulo de fasela expresión es la siguiente:
u(t) =Um sen ( t + )
En esta función el fenómeno ocurre / radianes antes, lo cual indica que la misma
adelanta a u(t) = Um sen t, según se muestra en la figura 1.2.
Función senoidal
Tensión
Um
t
T
Figura 1.2 Función senoidal con ángulo de fase inicial
1.2
Inducción electromagnética
En todo conductor que se mueve a través de un campo magnético, se induce unafuerza
electromotriz de acuerdo a la Ley de Faraday. En la figura 1.3 está dibujado un conductor en
movimiento a través de un campo magnético, el cual se ha representado por sus dos “polos
magnéticos” norte (N) y sur (S).
N
Líneas de campo
magnético
Dirección del
movimiento del
conductor
S
Figura 1.3 Movimiento de un conductor dentro de un campo magnético
Ing. Julio Álvarez 12/09
2
GENERACIÓNDE TENSIONES ALTERNAS SENOIDALES
El sentido de dicha fuerza electromotriz, es tal que la corriente que genera, provoca un
campo magnético alrededor de dicho conductor, cuyo efecto es oponerse a la causa que lo creó.
En el esquema podemos observar que la fuerza electromotriz inducida, tiene sentido
entrante al plano del dibujo, lo que provoca una fuerza en el conductor que se opone al sentidodel
movimiento.
Dicho sentido se puede obtener de la siguiente forma práctica:
Se coloca la palma de la mano derecha en posición tal que reciba el flujo originado
por el campo magnético, el pulgar deberá tener el sentido del movimiento y el resto
de los dedos nos indica el sentido de la fuerza electromotriz inducida.
El valor de la fuerza electromotriz inducida generada es el siguiente:
E B l v B lDonde:
B
l
v
d
d
Φ
t
t
(
Flujo magnético
)
tiempo
: Inducción magnética en [Tesla]
: Longitud del conductor bajo la acción del campo magnético [metros]
: Velocidad de desplazamiento del conductor [metros / segundo]
: Distancia recorrida por el conductor en un tiempo “t” [metros]
: Valor del flujo magnético [Weber]
=B.d.l
1.3 Generador elemental de tensión alterna
En la figura 1.4, seha dibujado un generador elemental de corriente alterna.
Eje de
giro
N
S
Bobina de “N” espiras
Anillos rozantes
Escobillas
+
-
Figura 1.4 Generador elemental de corriente alterna
Ing. Julio Álvarez 12/09
3
GENERACIÓN DE TENSIONES ALTERNAS SENOIDALES
El mismo consta de un imán permanente ó electroimán, el cual produce un campo
magnético constante, representado por su flujo ( ).
Entreambos polos (Norte - Sur), se coloca una bobina de “N” espiras, montada sobre un
eje, al cual se le impone un movimiento giratorio constante por medio de una máquina impulsora
(Motor diesel, turbina de vapor, gas, etc.).
Los terminales de dicha bobina se conectan a un par de anillos rozantes fijos al eje
(Aislados eléctricamente entre si y del eje), lo cual permite a través de unas escobillas ócarbones,
la continuidad eléctrica entre la parte móvil y la fija a la cual se debe llevar la corriente.
Si analizamos los fenómenos que ocurren en la bobina en cuestión a lo largo de un giro
completo observamos:
En la posición del dibujo la bobina tiene su eje magnético coincidente con el eje
magnético del imán, por lo cual el flujo concatenado por la misma es máximo.
Al comenzar a girar la...
GENERACION DE TENSIONES ALTERNAS SENOIDALES
1.1
Funciones senoidales
Los sistemas actuales de generación de energía eléctrica, presentan una característica
senoidal, cuya forma genérica para una fuente de tensión es la se muestra en la figura 1.1.
Función senoidal
Tensión
Um
t
T
Figura 1.1 Forma de onda senoidal
u(t) = Um sen t
Siendo:
Um:Amplitud de la onda senoidal
t : Argumento
: Frecuencia angular (Radianes / segundo)
T : Período de oscilación
Se define como frecuencia (f) a la cantidad de períodos por segundo ó sea:
f
1
[Hz]
Ciclos por segundo ó Hertz
T
Luego la frecuencia angular será:
Ing. Julio Álvarez 12/09
1
GENERACIÓN DE TENSIONES ALTERNAS SENOIDALES
2
2
f
T
En el caso en que la función tenga un ángulo de fasela expresión es la siguiente:
u(t) =Um sen ( t + )
En esta función el fenómeno ocurre / radianes antes, lo cual indica que la misma
adelanta a u(t) = Um sen t, según se muestra en la figura 1.2.
Función senoidal
Tensión
Um
t
T
Figura 1.2 Función senoidal con ángulo de fase inicial
1.2
Inducción electromagnética
En todo conductor que se mueve a través de un campo magnético, se induce unafuerza
electromotriz de acuerdo a la Ley de Faraday. En la figura 1.3 está dibujado un conductor en
movimiento a través de un campo magnético, el cual se ha representado por sus dos “polos
magnéticos” norte (N) y sur (S).
N
Líneas de campo
magnético
Dirección del
movimiento del
conductor
S
Figura 1.3 Movimiento de un conductor dentro de un campo magnético
Ing. Julio Álvarez 12/09
2
GENERACIÓNDE TENSIONES ALTERNAS SENOIDALES
El sentido de dicha fuerza electromotriz, es tal que la corriente que genera, provoca un
campo magnético alrededor de dicho conductor, cuyo efecto es oponerse a la causa que lo creó.
En el esquema podemos observar que la fuerza electromotriz inducida, tiene sentido
entrante al plano del dibujo, lo que provoca una fuerza en el conductor que se opone al sentidodel
movimiento.
Dicho sentido se puede obtener de la siguiente forma práctica:
Se coloca la palma de la mano derecha en posición tal que reciba el flujo originado
por el campo magnético, el pulgar deberá tener el sentido del movimiento y el resto
de los dedos nos indica el sentido de la fuerza electromotriz inducida.
El valor de la fuerza electromotriz inducida generada es el siguiente:
E B l v B lDonde:
B
l
v
d
d
Φ
t
t
(
Flujo magnético
)
tiempo
: Inducción magnética en [Tesla]
: Longitud del conductor bajo la acción del campo magnético [metros]
: Velocidad de desplazamiento del conductor [metros / segundo]
: Distancia recorrida por el conductor en un tiempo “t” [metros]
: Valor del flujo magnético [Weber]
=B.d.l
1.3 Generador elemental de tensión alterna
En la figura 1.4, seha dibujado un generador elemental de corriente alterna.
Eje de
giro
N
S
Bobina de “N” espiras
Anillos rozantes
Escobillas
+
-
Figura 1.4 Generador elemental de corriente alterna
Ing. Julio Álvarez 12/09
3
GENERACIÓN DE TENSIONES ALTERNAS SENOIDALES
El mismo consta de un imán permanente ó electroimán, el cual produce un campo
magnético constante, representado por su flujo ( ).
Entreambos polos (Norte - Sur), se coloca una bobina de “N” espiras, montada sobre un
eje, al cual se le impone un movimiento giratorio constante por medio de una máquina impulsora
(Motor diesel, turbina de vapor, gas, etc.).
Los terminales de dicha bobina se conectan a un par de anillos rozantes fijos al eje
(Aislados eléctricamente entre si y del eje), lo cual permite a través de unas escobillas ócarbones,
la continuidad eléctrica entre la parte móvil y la fija a la cual se debe llevar la corriente.
Si analizamos los fenómenos que ocurren en la bobina en cuestión a lo largo de un giro
completo observamos:
En la posición del dibujo la bobina tiene su eje magnético coincidente con el eje
magnético del imán, por lo cual el flujo concatenado por la misma es máximo.
Al comenzar a girar la...
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