Generador Sincrono

Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

IE 0516 Máquinas Eléctricas II Tema 2: Generador sincrónico

Ing. Óscar Sánchez Salazar.

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Tema 2: Generador Sincrónico Ing. Óscar Sánchez Salazar

Introducción
Los generadores de corriente alterna (CA) suelen recibir el nombre de generadoressíncronos o alternadores. Una máquina síncrona, ya sea como generador o como motor, opera a velocidad síncrona, es decir, a la velocidad a la que gira el campo magnético creado por las bobinas del campo. Los generadores sincrónicos son la principal fuente de potencia eléctrica del mundo, convirtiendo energía mecánica en energía eléctrica desde una fracción de kVA hasta los 1500 MVA. En lageneración eléctrica a pequeña escala se emplean alternadores acoplados a motores de combustión interna, que se utilizan en equipos de emergencia en hospitales, aeropuertos, salas de ordenadores, centrales telefónicas, entre otros, y que entran en servicio en el momento que falta la tensión de la red. En materia constructiva existen dos versiones clásicas de generadores sincrónicos, los de polos salientes,empleados en centrales hidráulicas, y de polos lisos o rotor cilíndrico, que se utilizan en las centrales térmicas Un generador síncrono de campo rotatorio tiene una armadura estacionaria llamada estator. El devanado trifásico del estator está conectado directamente a la carga, lo cual tiene la ventaja de no tener que pasar por grandes y poco confiables anillos colectores y escobillas. Unaarmadura estacionaria facilita también el aislamiento de los devanados porque no están sujetos a fuerzas centrífugas. El campo es excitado por un generador de CD, casi siempre montado en el mismo eje, como se muestra en el diagrama esquemático de la Figura 2.1. Observe que las escobillas que están en el conmutador se tienen que conectar a otro juego de escobillas montado sobre anillos colectores paraalimentar la corriente directa al campo rotatorio.

Figura 2.1 Diagrama esquemático y vista de corte transversal de un generador síncrono de 500 MW típico y su excitador de CD de 2400 kW. [Wildi] Los generadores sincrónicos pueden ser operados en paralelo, y de hecho, existe mayor confiabilidad de operar un sistema de potencia cuando cientos de estas máquinas operan

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en paralelo, interconectados por líneas de transmisión, además de tener ventajas económicas en costos de operación.

2.1 Aspectos Constructivos
Las máquinas síncronas, al igual que las demás tipos de máquinas eléctricas, están constituidas por dos devanados independientes: A) Un devanado de campo,construido en forma de arrollamiento concentrado o bien distribuido en ranuras, alimentado por corriente continua, y es el devanado que produce el campo magnético principal en la máquina. B) Un devanado de armadura, distribuido formando un arrollamiento trifásico recorrido por corriente alterna, donde se induce el voltaje principal. En las máquinas sincrónicas los devanados de campo están sobre elrotor, mientras que los de armadura se sitúan en el estator. Estator1 Está formado por laminaciones delgadas de acero sumamente permeable a fin de reducir las pérdidas en el núcleo. Las laminaciones se mantienen juntas por medio del bastidor del estator. El bastidor, que puede ser de hierro fundido o fabricarse con placas soldadas de acero suave, no se diseña para conducir flujo, sino para darapoyo mecánico al generador síncrono. El interior del estator tiene una variedad de ranuras cuyo objetivo es alojar los gruesos conductores de la armadura (devanados). Los conductores de la armadura se encuentran simétricamente dispuestos para formar un devanado polifásico equilibrado. Para ello el número de ranuras por polo y por fase debe ser un número entero. La fem inducida por fase en...