Generador síncrono Parte 1
Summary
TLDREl vídeo explica los conceptos fundamentales de los generadores síncronos en electrotecnia, incluyendo su definición, aplicaciones, componentes y datos nominales. Se discute el principio de funcionamiento basado en campos magnéticos giratorios y la reacción del circuito trifásico. Además, se mencionan ensayos de laboratorio y cómo determinar la regulación de tensión y el rendimiento de la máquina, con un ejercicio práctico para reforzar el aprendizaje.
Takeaways
- 😀 El vídeo trata sobre la clase de generadores síncronos, explicando su definición, aplicaciones, componentes y funcionamiento.
- 🛠 Los generadores síncronos son importantes en la electrotecnia y se utilizan para transformar energía mecánica en energía eléctrica en forma de corriente alterna.
- 🏭 Aplicaciones comunes incluyen la producción de energía en el ámbito industrial, sistemas de respaldo de energía y en aplicaciones críticas como la industria papelera y propulsión naval.
- ⚙️ Los componentes principales de un generador síncrono son el rotor, el estator y los elementos periféricos, cada uno con funciones específicas para la generación de energía.
- 🔋 Los datos de placas y valores nominales son proporcionados por el fabricante y son cruciales para entender las capacidades y el funcionamiento de la máquina.
- 🔧 Los ensayos de laboratorio, como el ensayo de vacío y de corto, son esenciales para determinar la eficiencia y el rendimiento de los generadores.
- 🔌 La tensión, corriente, potencia y factor de potencia son variables eléctricas clave que se calculan y modelan para comprender el comportamiento de la máquina.
- 🔄 La función de los campos magnéticos giratorios es fundamental para entender cómo se genera la tensión en el generador y cómo se transfiere la energía a la carga.
- 📈 La curva de magnetización muestra la relación entre la corriente de campo y la tensión inducida, y es crucial para comprender la saturación y la eficiencia del generador.
- 🔧 La regulación de tensión es un aspecto clave en la operación de los generadores, ya que garantiza que la carga reciba una tensión constante y aceptable.
Q & A
¿Qué es un generador síncrono según el contenido del video?
-Un generador síncrono es una máquina rotativa capaz de transformar energía mecánica en forma de movimiento en energía eléctrica en forma de corriente alterna.
¿Cuáles son algunas aplicaciones de los generadores síncronos en la industria?
-Los generadores síncronos se usan principalmente en el ámbito industrial para la producción de energía, especialmente para cubrir grandes bloques de energía en procesos críticos y continuismo, así como en sistemas de respaldo de energía y en aplicaciones específicas como la propulsión naval y equipos de molienda en la industria papelera.
¿Qué partes constituyentes componen un generador síncrono?
-Un generador síncrono está compuesto por el rotor, el estator y elementos periféricos. El rotor incluye el eje, los rodamientos, los polos magnéticos, los anillos deslizantes y dispositivos de ventilación. El estator está conformado por el devanado, la bobina inductora y el núcleo de lámina segmentada, protegido por una carcasa.
¿Cuáles son los datos de placas y valores nominales de un generador síncrono?
-Los datos de placas son las capacidades indicadas por el fabricante, mientras que los valores nominales representan las capacidades de funcionamiento de la máquina en condiciones de plena carga. Incluyen el voltaje de línea, la frecuencia, el número de polos, la velocidad mecánica, la potencia aparente, la potencia activa, el factor de potencia, la corriente del inducido y el tipo de conexión.
¿Cómo se determina la velocidad mecánica de un generador síncrono?
-La velocidad mecánica de un generador síncrono se determina como 60 veces la frecuencia entre el par de polos o 120 veces la frecuencia entre el número de poros.
¿Qué es la ley de parada y cómo se relaciona con el funcionamiento de un generador síncrono?
-La ley de parada establece que para inducir tensión en un conductor, es necesario que haya movimiento de un campo magnético. En un generador síncrono, esto se logra mediante la aplicación de corriente de campo para crear un campo magnético rotativo sobre el devanado fijo, lo que induce tensión eléctrica.
¿Qué ocurre cuando se conecta una carga a un generador síncrono?
-Cuando se conecta una carga a un generador síncrono, se transfiere energía eléctrica y se crean corrientes trifásicas. Esto provoca la aparición de campos magnéticos giratorios dentro de la máquina, que contribuyen a la transferencia de energía.
¿Qué son los campos magnéticos giratorios y cómo afectan el funcionamiento de un generador síncrono?
-Los campos magnéticos giratorios son campos magnéticos que aparecen dentro de la máquina cuando circula corriente a través de los devanados del extractor. Estos campos no impiden la transferencia de energía, pero deben ser considerados al modelar la máquina ya que afectan la tensión y la reactancia sincrónica.
¿Cómo se realiza el ensayo de vacío y de corto para un generador síncrono y qué datos se obtienen?
-Los ensayos de vacío y de corto son pruebas de laboratorio que se realizan para determinar los parámetros de una máquina eléctrica. Mediante estos ensayos se obtienen mediciones que permiten calcular las características de la máquina, como la reactancia y la impedancia.
¿Qué es la regulación de tensión y por qué es importante en los generadores síncronos?
-La regulación de tensión es el proceso de mantener una tensión eléctrica determinada en la salida de la máquina, a pesar de las fluctuaciones en la carga o la fuente de energía. Es importante para garantizar que la carga reciba una tensión constante y aceptable, lo que es fundamental para el correcto funcionamiento de los sistemas eléctricos.
Outlines
🔌 Introducción a los generadores síncronos
El primer párrafo introduce el tema de los generadores síncronos, explicando su importancia en la electrotecnia. Se menciona que estos dispositivos son capaces de transformar energía mecánica en energía eléctrica, y se enfatiza la necesidad de conocer su definición, aplicaciones, componentes, datos de placas y valores nominales. Además, se discute la importancia de entender su funcionamiento a través de campos magnéticos giratorios y la reacción del circuito equivalente trifásico, lo que permite modelar la máquina en un circuito eléctrico para analizar su comportamiento y calcular variables eléctricas como tensión, corriente y potencia. También se menciona la necesidad de realizar ensayos de laboratorio, como el de vacío y de corto, para determinar la operación y regulación de tensión de estos generadores.
🔧 Componentes y funcionamiento de los generadores síncronos
Este párrafo se centra en los componentes y el funcionamiento de los generadores síncronos. Se describen las partes constituyentes del rotor, como el eje, los rodamientos, los polos magnéticos, los anillos deslizantes y los dispositivos de ventilación. También se explica la estructura del estator, compuesto por el devanado, la bobina inductora y la carcasa. Se detallan los datos de placas y los valores nominales, que son proporcionados por el fabricante y son fundamentales para la operación de la máquina. Se menciona la importancia de los ensayos de laboratorio para medir y determinar la capacidad de transformación de energía y la regulación de tensión. Finalmente, se presenta un ejercicio práctico relacionado con los generadores para complementar el aprendizaje.
🔄 Funcionamiento y características de los generadores síncronos
El tercer párrafo profundiza en el funcionamiento y características de los generadores síncronos. Se explica que la máquina requiere de energía mecánica para comenzar a funcionar, y que la velocidad de giro se determina por la frecuencia y el número de polos. Se describe el proceso de inducción de tensión mediante la aplicación de corriente de campo, y cómo esta tensión es proporcional a la frecuencia y al número de vueltas de los rebanajos del extractor. Se menciona la curva de magnetización, que muestra la relación entre la corriente de campo y la tensión inducida, y cómo esta curva cambia al alcanzar un punto de saturación. Además, se discute el papel de los campos magnéticos giratorios una vez que se conecta una carga, y cómo estos campos afectan la transferencia de energía y la variación de la reactancia sincrónica.
Mindmap
Keywords
💡Generador síncrono
💡Campos magnéticos giratorios
💡Ecuación característica
💡Ensayos de laboratorio
💡Regulación de tensión
💡Rendimiento
💡Rotor
💡Estator
💡Datos de placa
💡Conexión trifásica
Highlights
Introducción al vídeo sobre generadores síncronos y su importancia en la electrotecnia.
Definición de generador síncrono y su relación con los campos magnéticos giratorios.
Aplicaciones de los generadores síncronos en la industria y su papel en la producción de energía.
Diferenciación entre generadores y motores síncronos y sus usos específicos.
Descripción de las partes constitutivas de un generador síncrono: rotor, estator y elementos periféricos.
Funcionamiento del rotor incluyendo el eje, cojinetes y dispositivos de ventilación.
Detalles del estator: devanado, bobina inductora y su organización en motores trifásicos.
Importancia de la segmentación del núcleo de lámina en la disminución de pérdidas.
Descripción de los medios periféricos y su papel en la conexión y la impulsión de la máquina.
Explicación de los datos de placa y valores nominales en los generadores.
Descripción del voltaje del inducido, frecuencia, número de polos y velocidad mecánica.
Importancia de la potencia aparente, potencia activa y el factor de potencia en los generadores.
Funcionamiento del circuito de campo y su relación con la tensión inducida.
Curva de magnetización y su significado en la variación de la tensión inducida con la corriente de campo.
Conexión de carga y transferencia de energía eléctrica en un generador síncrono.
Apariencia de campos magnéticos giratorios y su efecto en la reactancia sincrónica.
Modelado de la máquina y consideración de los campos magnéticos giratorios en el comportamiento eléctrico.
Transcripts
buenas noches muchachos tal como se lo
prometí a continuación les traigo el
vídeo de lo que di por zumo
la semana pasada como la clase de
generador síncrono
lo que nos interesa saber de generadores
para efectos de electrotecnia tiene que
ver con que es un generador sin
pronunciar su definición cuáles son sus
aplicaciones cuáles son las partes
constitutivas datos de placas y valores
nominales parte de eso lo vimos en clase
ya
con el principio de funcionamiento como
son los campos magnéticos giratorios que
aparecen cuando hay corriente
transferida en el estator del generador
síncrono y la reacción del inducido cual
es el circuito equivalente del generador
trifásico y su ecuación característica
lo cual nos permite modelar la máquina
en un circuito en un circuito eléctrico
y ver el comportamiento de la misma y
poder calcular las variables las
variables eléctricas que hemos calculado
a lo largo de toda la cátedra que tiene
que ver con determinar tensiones
corriente potencia energía en cualquier
este punto de un circuito por supuesto
eso en este circuito equivalente este
esos parámetros se determinan como se ha
indicado en otras máquinas eléctricas a
través de ensayos de laboratorio que son
el ensayo de vacío y de corto
entonces tenemos que ver en qué
consisten los ensayos cómo se realizan
que mediciones se obtienen y qué datos
se alcanzan con cada ensayo
por supuesto todas las máquinas que
entregan que a la salida entrega energía
eléctrica se requiere determinar cómo
funciona
o como es la regulación de tensión
porque finalmente a la carga hay que
mantenerle una atención determinada de
acuerdo unos valores aceptables y por
supuesto para todas y para todas las
máquinas eléctricas o de cualquier tipo
pueden ser mecánicas también hay que
determinar el rendimiento que tiene que
ver con la capacidad de transformación
de energía y por último les traigo un
ejercicio sencillo que tiene que ver con
generadores para que tenga otra opción
aparte de la que ya ubicamos en el
google plan esto lo vimos en clase la
definición del género síncrono es una
máquina rotativa capaz de transformar
energía mecánica en forma de movimiento
en energía eléctrica en forma de
corriente alterna
las aplicaciones de esta máquina es de
básicamente en el ámbito industrial
tienen que ver con principalmente
producción de energía dependiendo del g
del tamaño de un generador éste ocupaba
grandes bloques de energía eso se aplica
para dar cobertura al a la producción de
grandes bloques de energía si el tamaño
dependiendo de la industria y su proceso
es continuismo crítico este tiene que
ver con un grupo electrógeno que
básicamente es como un sistema de
respaldo de energía también pueden ser
utilizados como motores síncronos la
diferencia lo importante del motor
síncrono es que
tiene una sola velocidad que la
velocidad
de la turbina la velocidad mecánica por
lo cual ella no puede tiene normalmente
pocas aplicaciones pero este se utiliza
con mucha frecuencia en la industria
papelera y este en grande es el equipo
de molienda
también tiene implicaciones en
propulsión naval está como lo vieron en
el vídeo que les puse mi vuelta
tal como lo vimos en clases las partes
constitutivas del generador síncrono
están conformadas en grandes rasgos
el rotor el estator y los elementos
periféricos
el rotor está comprende el eje y los
rodamientos o cojinetes y los polos
magnéticos los anillos deslizantes o
rosh antes y el contacto escobilla
y una de las cosas que no mencioné en la
clase en los dispositivos de ventilación
que tienen que ver con esto que está
alrededor o adosado con los cojinetes de
bola o los rodamientos
el estator está conformado por el
devanado la bobina inductora que se
llama también perdón bobina inductora
inducido o armadura
y ppc y se organizan en el caso de
motores trifásicos en tres devanado
eso devanado si están soportado tanto
estructuralmente como para favorecer el
camino del flujo magnético sobre un
núcleo de lámina segmentada que también
esté en la segmentación ayuda a la
disminución de las pérdidas
ese núcleo y eso en bobinado queda
digamos protegido por una carcasa que se
muestra allí en la figura y éste se
considera que en parte del extractor
esta labor negra donde realmente están
los son corresponde a los terminales de
conexión a la máquina
como medios periféricos tenemos el medio
de impulsión o turbina que se encuentra
fuera de la máquina y el circuito de
electroimán que como saben es el
responsable de mantener el imán
permanente
o en las cabezas polares del rotor
ok como ya saben de las unidades
anteriores los datos de placa son los
datos que indica el fabricante que son
las capacidades de la máquina y que está
representando y los valores nominales
son todos los valores que representan a
las capacidades de funcionamiento de la
máquina en condiciones en condiciones de
plena carga y que se derivan de los
datos de placa invitado de los
fabricantes o que pueden ser calculados
a través de las ecuaciones que
corresponden a el cálculo del sistema
eléctrico
i
[Música]
en este caso los valores nominales para
el generador son los siguientes el
voltaje del inducido o el voltaje del
extractor o el voltaje de armadura
se representa siempre como voltaje de
línea eso es importante para máquinas
trifásicas siempre el dato de placa
indicado por el fabricante es un voltaje
de línea y puede ser estar en bote o en
kilovoltios normalmente
la frecuencia por supuesto en hertz
el número de polos de la máquina la
velocidad mecánica o velocidad
sincrónica asíncrona en en revoluciones
por minuto la potencia aparente y la
potencia activa o potencia útil
encabezado kilovatio el factor de
potencia es un valor nominal la
corriente del inducido o la corriente
armadura que es la corriente que circula
por los devanado del estado
el número de fases por supuesto de la
máquina aunque si la máquina
se indica el tipo de conexión como bien
lo muestra que el fabricante en estrella
o de alta entonces se deduce que la
máquina es trifásica
el tipo de conexión tal como lo mencioné
el voltaje y la corriente del circuito
de campo que aunque no está en este
ejemplo que les estoy trayendo acá
siempre es está indicado en el catálogo
del fabricante
el principio de funcionamiento de esta
máquina digamos que la para hacerlo
sencillo lo traje en cuatro pasos o
cuatro estadios
la primera el primer estadio es cuando
la máquina se coloca en posición de
recibir la energía mecánica en forma de
movimiento en ese caso es este el eje de
el generador se acopla a la turbina o al
motor de combustión o el elemento que
hace girar el eje a la velocidad
síncrona y les recuerdo que esa
velocidad se determina como 60 veces la
frecuencia entre el para pares de polo o
lo que es igual a 120 veces la
frecuencia entre el número de poros
una vez que la turbina está girando
entonces para cumplir con la ley de
parada y nosotros tenemos que tener dos
condiciones
el devanado está en movimiento
e
campos magnéticos se encuentra en
movimiento para poder inducir tensión
entonces lo que en este caso la máquina
tenemos el devanado fijo y lo que
tenemos acoplado a el eje lo el campo
magnético para que el gire entonces lo
que tenemos que hacer es aplicar
corriente de campo para que haya un
aparezca en un campo magnético y el
campo magnético
digamos variables sobre el devanado hace
que se cumpla la ley de parada y se
induzca atención con qué ecuación bueno
con la ecuación de que la atención
inducida es igual
es proporcional a el número de vueltas
por la derivada del flujo en el tiempo
y como se opone es negativo
entonces se aplica la corriente continua
para que crear el campo magnético a los
polos del rotor y se alcanza la ley de
paraná se induce la atención la cual es
proporcional a la frecuencia y en esa
corriente de campo o mejor dicho al
campo magnético producido por esa
corriente de campo la atención inducida
que se ve
y que se produce en valor rms estaría
perdón
estaría dada por cuatro veces 444 veces
la frecuencia
por el número de vueltas de los
rebanados del extractor entre el flujo
máximo que se puede alcanzar sin embargo
como esa corriente de campo y se puede
aportar alcista
el circuito de electroimán desde cero
corriente hasta una corriente de campo
que por estar en aumento
la tensión inducida que se produce en
los terminales del generador va a ser
proporcional tal como está indicado en
esta figura esa figura muestra que hay
una variación de la corriente de campo
per donde hay una aparece la corriente
de campo en función de la aparece la
atención inducida en función de la
corriente de campo en una forma lineal
hasta un momento donde empieza a saturar
o aplanarse esa recta y este
y luego entra en una zona de saturación
a esa curva se le llama curva de
magnetización y simplemente es indica
como la variación de esa atención
inducida con respecto al la corriente de
cambio
una vez que tenemos tensión de perdón un
campo magnético y movimiento entonces
que a nosotros estamos en condiciones de
entregar energía eléctrica
cuando tenemos esa condición podemos
conectar una carga una vez que se
conecta la carga a la máquina se
transfiere se transfiere esa energía
eléctrica y se crean corrientes
trifásicas
junto con los campos magnéticos del
rotor se produce lo que llamamos campos
magnéticos giratorios esos campos
magnéticos giratorios aparecen dentro de
la máquina
pero una vez que circulan esa corriente
es decir
es como si hubiese habido una fiesta y
ahora aparecen donde hay unos campos una
lista de invitados que son los campos
magnéticos del rotor iniciales y
aparecen estos campos magnéticos que son
los arroceros y estos campos magnéticos
a pesar de que aparecen dentro de la
máquina ellos tienen
tiene una función que no impide o no
perjudica en la transferencia de energía
solo que hay que considerar que cuando
se modela la máquina hay que considerar
que hay dos campos magnéticos giratorios
primero el que produce el rotor o los
polos magnéticos el rotor y lo que
aparecen cuando se pone la corriente a
través de los devanado del extractor no
eso en estos campos magnéticos
vibratorios
es un campo magnético giratorio que
contribuyen con una diferencia de
tensión en la voltaje
entre la tensión inducida y los voltajes
en bornes
qué se determina no solamente por la
resistencia que tienen los devanado
desde un gol desde el primer borne hasta
que salen hasta el otro punto del otro
borne
la resistividad que se calcula como
ustedes saben por la longitud entre la
sección del conductor y por la
resistividad del material que se esté
utilizando sino que esos campos
magnéticos los dos producen un 1
variable que se llama reactancia
sincrónica que es la contribución de los
dos campos magnéticos
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