Generador eolico
Páginas: 12 (2807 palabras)
Publicado: 25 de noviembre de 2013
Universidad Nacional de Tucumán - Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
Departamento de Física - Cátedra de Física Experimental II – 2011
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Generador Eólico
Autor: Franco Javier Salinas Mendoza
Carrera: Ing. En Computación
Email: franco_z007@hotmail.com
Descripción
Introducción
Se llama generador eléctrico a cualquier dispositivo capaz de transformar
energía mecánica enenergía eléctrica. En particular, los generadores eólicos o
aerogeneradores utilizan la energía provista por una turbina accionada por el viento. El
objetivo de este proyecto es diseñar, construir y estudiar las características y
funcionamiento de estos generadores. Fundamentalmente se pretende indagar sobre la
relación existente entre la velocidad de rotación de la turbina y la tensióninducida en
bornes del generador.
Principio de funcionamiento
Un motor de corriente continua puede funcionar como generador y viceversa. Es
decir que si se conecta un motor a una determinada tensión su eje comenzará a girar,
pero si se hace rotar el eje, se producirá una diferencia de potencial en sus bornes.
Esto se debe a que ambos están constituidos básicamente por los mismos elementos.
Lafigura 1 muestra un motor básico de corriente continua:
Universidad Nacional de Tucumán - Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
Departamento de Física - Cátedra de Física Experimental II – 2011
Figura 1
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Figura 2
Como se puede apreciar, consiste en una bobina atravesada por el flujo magnético de
un imán permanente. Si se cierra el interruptor A, comienza a circular unacorriente a
través de la bobina. En la figura 2, el vector normal
es perpendicular al plano de la
espira y su sentido, que depende del sentido de circulación de la corriente, está dado
por la regla de la mano derecha. Cuando una bobina se sumerge en un campo
magnético, aparece un momento de torsión que tiende a alinear el vector normal con
las líneas de campo. En el momento en que sealinean, el conmutador cambia el
sentido de circulación de la corriente, invirtiendo también el sentido del vector
.
Entonces, el momento de torsión hace girar el eje 180º hasta que el conmutador
cambia la polaridad nuevamente. La figura 3 muestra el proceso en tres instantes de
tiempo:
Figura 3
Como se mencionó anteriormente, si se hace girar el eje de un motor, este
genera unatensión. Esto puede explicarse con la ley de la inducción de Faraday: la
f.e.m. inducida en un circuito cerrado es igual al negativo de la velocidad con que
Universidad Nacional de Tucumán - Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
Departamento de Física - Cátedra de Física Experimental II – 2011
cambia con el tiempo el flujo magnético
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a través del circuito. En términosmatemáticos:
Lo que sucede en un generador es que al hacer rotar la bobina en el campo magnético
del imán, el flujo magnético a través de esta varía generándose una tensión.
Considerando el caso de una única espira rectangular que rota con velocidad angular
constante y suponiendo uniforme, el flujo está dado por:
Donde
es la superficie,
es la velocidad angular y
el tiempo. La tensióninducida
será entonces:
La figura 4 muestra al motor de la figura 3 funcionando como generador en tres
instantes de tiempo arbitrarios:
Figura 4
En la primera y en la tercera imagen, el flujo es nulo, pero su derivada es máxima, por
ende la tensión inducida también lo es. En la segunda, el flujo es máximo pero la
derivada es nula; no hay tensión inducida. Nótese que si bien la tensiónentre A y B
varía sinusoidalmente con el tiempo, con la tensión de salida en los terminales 1 y 2
Universidad Nacional de Tucumán - Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
Departamento de Física - Cátedra de Física Experimental II – 2011
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no sucede lo mismo. Esto se debe a que el conmutador actúa como un rectificador
mecánico. En la figura 5, se encuentran graficadas ambas...
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Generador Eólico
Autor: Franco Javier Salinas Mendoza
Carrera: Ing. En Computación
Email: franco_z007@hotmail.com
Descripción
Introducción
Se llama generador eléctrico a cualquier dispositivo capaz de transformar
energía mecánica enenergía eléctrica. En particular, los generadores eólicos o
aerogeneradores utilizan la energía provista por una turbina accionada por el viento. El
objetivo de este proyecto es diseñar, construir y estudiar las características y
funcionamiento de estos generadores. Fundamentalmente se pretende indagar sobre la
relación existente entre la velocidad de rotación de la turbina y la tensióninducida en
bornes del generador.
Principio de funcionamiento
Un motor de corriente continua puede funcionar como generador y viceversa. Es
decir que si se conecta un motor a una determinada tensión su eje comenzará a girar,
pero si se hace rotar el eje, se producirá una diferencia de potencial en sus bornes.
Esto se debe a que ambos están constituidos básicamente por los mismos elementos.
Lafigura 1 muestra un motor básico de corriente continua:
Universidad Nacional de Tucumán - Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
Departamento de Física - Cátedra de Física Experimental II – 2011
Figura 1
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Figura 2
Como se puede apreciar, consiste en una bobina atravesada por el flujo magnético de
un imán permanente. Si se cierra el interruptor A, comienza a circular unacorriente a
través de la bobina. En la figura 2, el vector normal
es perpendicular al plano de la
espira y su sentido, que depende del sentido de circulación de la corriente, está dado
por la regla de la mano derecha. Cuando una bobina se sumerge en un campo
magnético, aparece un momento de torsión que tiende a alinear el vector normal con
las líneas de campo. En el momento en que sealinean, el conmutador cambia el
sentido de circulación de la corriente, invirtiendo también el sentido del vector
.
Entonces, el momento de torsión hace girar el eje 180º hasta que el conmutador
cambia la polaridad nuevamente. La figura 3 muestra el proceso en tres instantes de
tiempo:
Figura 3
Como se mencionó anteriormente, si se hace girar el eje de un motor, este
genera unatensión. Esto puede explicarse con la ley de la inducción de Faraday: la
f.e.m. inducida en un circuito cerrado es igual al negativo de la velocidad con que
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cambia con el tiempo el flujo magnético
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a través del circuito. En términosmatemáticos:
Lo que sucede en un generador es que al hacer rotar la bobina en el campo magnético
del imán, el flujo magnético a través de esta varía generándose una tensión.
Considerando el caso de una única espira rectangular que rota con velocidad angular
constante y suponiendo uniforme, el flujo está dado por:
Donde
es la superficie,
es la velocidad angular y
el tiempo. La tensióninducida
será entonces:
La figura 4 muestra al motor de la figura 3 funcionando como generador en tres
instantes de tiempo arbitrarios:
Figura 4
En la primera y en la tercera imagen, el flujo es nulo, pero su derivada es máxima, por
ende la tensión inducida también lo es. En la segunda, el flujo es máximo pero la
derivada es nula; no hay tensión inducida. Nótese que si bien la tensiónentre A y B
varía sinusoidalmente con el tiempo, con la tensión de salida en los terminales 1 y 2
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no sucede lo mismo. Esto se debe a que el conmutador actúa como un rectificador
mecánico. En la figura 5, se encuentran graficadas ambas...
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