Generador síncrono

El generador síncrono está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y de una parte fija o estator.

En las máquinas actuales, se coloca un dispositivo interior giratorio conformado por un núcleo magnético y un conductor dispuesto en forma de espiras llamado rotor (inductor), y una parte externa fija denominado estator (inducido). Al rotor se le suministra una corriente continua para su excitación, la que genera un campo magnético.

De acuerdo al teorema de Ferraris, al hacer girar el rotor mediante un evento externo, se induce en el estator un campo magnético giratorio. Este campo, induce en los devanados del estator una fuerza electromotriz (F.E.M.) alterna senoidal.

La velocidad angular de rotación del campo, está determinada por la frecuencia de la corriente alterna y del número de pares de polos.

${\displaystyle \omega _{n}={\frac {\omega }{p}}={\frac {2\pi {f}}{p}}}$, se expresa en rad/s

Una máquina síncrona, posee dos fuerzas magnetomotrices: la del rotor y la del estator.

El rotor gira al recibir un empuje externo desde un motor diésel, turbinas de gas, turbinas de vapor, sistema de ciclo combinado o hidráulico.

En los generadores de gran potencia, se acopla mecánicamente un generador de corriente directa (excitatriz), del que se obtiene la tensión necesaria para excitar al rotor.

Rotor o inductor de un generador de gran potencia. Se dispone en forma vertical.

Las dos principales diferencias entre los distintos tipos de generadores síncronos, referidas al rotor son: 1.- Su construcción física. 2.- El sistema de alimentación de corriente continua empleado para su excitación.

• Excitación Independiente: excitatriz independiente de corriente continua que alimenta el rotor a través de un juego de anillos rozantes y escobillas.

• Excitatriz principal y excitatriz piloto: la máquina principal de continua tiene como bobinado de campo otra máquina de excitación independiente, accionada por el mismo eje.

• Electrónica de potencia: directamente, desde la salida trifásica del generador, se rectifica la señal mediante un rectificador controlado, y desde el mismo se alimenta directamente en continua el rotor mediante un juego de contactores (anillos y escobillas). El arranque se efectúa utilizando una fuente auxiliar (batería).

• Sin escobillas, o diodos giratorios: la fuente de continua es un rectificador no controlado situado en el mismo rotor (dentro del mismo) alimentado en alterna por un generador situado también en el mismo eje y cuyo bobinado de campo es excitado desde un rectificador controlado que rectifica la señal generada por el giro de unos imanes permanentes situados en el mismo rotor (que constituyen la excitatriz piloto de alterna).

• Excitación estática o por transformador de compoundaje, consiste en que el devanado de campo del rotor es alimentado desde una fuente de alimentación a transformador y rectificadores que toma la tensión y corriente de salida del estator. El transformador, de tipo especial, posee dos devanados primarios, llamados de tensión e intensidad, que se conectan en paralelo y en serie a los bornes de salida del estator. El transformador convierte la tensión de salida a una más baja (30 V aprox.), que se rectifica y aplica al rotor por medio de escobillas y anillos deslizantes. Es un sistema con autorregulación intrínseca, ya que al tener el bobinado serie, al aumentar el consumo sobre el generador, aumenta el flujo del transformador y por lo tanto aumenta la excitación del generador.

Estátor de alternador (inducido)

El estator de este tipo de generador está constituido por un núcleo armado de chapas de acero electrotécnico (hierro-silicio), con un gran número de ranuras sobre las que se aloja el devanado trifásico. Este devanado está dispuesto de tal forma que los principios de cada fase se disponen a 120 grados eléctricos entre sí. Las formas fundamentales del conexionado de sus salidas son: estrella, triángulo, doble estrella, doble triángulo.