Concepto
Se denominan máquinas eléctrica a los transformadores, motores y generadores. Para el caso de motores y generadores se da la siguiente transformación de energía:
Una máquina eléctrica síncrónica es un dispositivo rotativo de corriente alterna cuya velocidad de giro en régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y el número de pares de polos.
donde:
- f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (50 Hz.)
- P: Número de pares de polos que tiene la máquina
- p: Número de polos que tiene la máquina
- n: Velocidad de sincronismo de la máquina (R.P.M.)
Estas máquinas convierten energía eléctrica en energía mecánica, siendo en este caso utilizadas como motores o convierten energía mecánica en energía eléctrica, siendo en este caso utilizadas como generadores y se denomina "Alternador"
Las máquinas síncronas se utilizan en mayor medida como generadores de corriente alterna que como motores de corriente alterna, ya que no presentan par de arranque y hay que emplear diferentes métodos de arranque y aceleración hasta la velocidad de sincronismo, por lo que su aplicación se orienta al "alternado".
Aspectos constructivos
El alternado consta de cuatro partes principales, dos mecánicas y otras dos eléctricas. Las primeras son el estator y el rotor y las segundas son el inducido y el inductor.
Estator:
El estator o armadura, es la parte estática o inmóvil de la máquina síncrona, contiene un devanado trifásico de corriente alterna denominado devanado inducido y un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas. En este circuito eléctrico se genera la potencia eléctrica de la máquina
Rotor:
El rotor, parte rotativa o giratoria, contiene un devanado recorrido por corriente continua, denominado devanado de campo o inductor, es un electroimán en el que se produce el campo magnético constante y giratorio. Formado también por apilamiento de chapas magnéticas de menor espesor que las del estator. En el rotor se desarrolla una potencia eléctrica mucho menor que en el estator, alrededor de 20 a 100 veces menos. La corriente continua necesaria para excitar al inductor se introduce en el eje de la máquina a través de un sistema de escobillas y anillos rozantes.
Inductor (electroimán)
- Rotor o inductor de polos salientes: El rotor presenta expansiones polares que dan lugar a un entrehierro variable. Se emplea para máquina de bajas revoluciones, menores a 400 RPM, son las impulsadas por motores diesel o turbinas hidroeléctricas.
- Rotor o inductor liso: El devanado de campo está distribuido en varias bobinas situadas en diferentes ángulos. Se utilizan para alternadores que giran a mayor velocidad típico de las que son impulsadas por turbinas de vapor.
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| Inducido en el estator (para una fase) y el inductor en el rotor |
Sistema de escobillas y anillos rozantes.
Este esquema se utiliza para ingresar la corriente continua al rotor del alternador, un sistema para el polo negativo y otro para el positivo. En el estator se ubican las escobillas que contiene un carbón presionado con un resorte que lo empuja permantemente hacia el anillo rozante del rotor, de manera que haga contacto eléctrico con el anillo rozante. El anillo rozante, también uno para cada polo de la corriente cotínua, está sólido al rotor y de allí se conduce la corriente eléctrica hacia la bobina del inductor.
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| Dos sistemas de anillos rozantes con doble carbón cada uno |
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| Distintos tipos de carbones utilizados |
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| Parte superior generadores de la Represa Hidroeléctrica de Salto Grande. Agosto 2011 |