Generador síncrono: dispositivo, tipos y aplicaciones

Un generador síncrono es un dispositivo especial a través del cual es posible convertir cualquier energía en energía eléctrica. Dichos dispositivos son estaciones móviles, baterías térmicas o solares y equipos especiales. Dependiendo del tipo de generador, se determina la posibilidad de su uso, por lo que vale la pena comprender con más detalle qué es el dispositivo.

A finales del siglo XIX, la empresa de Robert Bosch desarrolló por primera vez algo similar a un generador. El dispositivo era capaz de encender un motor. Durante las pruebas, se reveló que la máquina no es adecuada para uso permanente, pero los desarrolladores pudieron mejorar el aparato.

En 1890, la compañía cambió casi por completo a la producción de este equipo, ya que ganó gran popularidad. En 1902, un estudiante de Bosch creó un encendido con alto voltaje. El dispositivo pudo producir una chispa entre los dos electrodos de la vela, lo que hizo que el sistema fuera más versátil.

El comienzo de los años 60 del siglo XX fue la era de la expansión de los generadores en todo el mundo. Y si antes los dispositivos tenían demanda solo en la industria automotriz, ahora tales unidades pueden proporcionar electricidad a casas enteras.

El diseño de tales unidades involucra solo dos elementos principales:

• rotor;
• estator.

La tarea principal del generador es convertir un tipo de energía en energía eléctrica. Con su ayuda, es posible proporcionar la cantidad necesaria de corriente a los dispositivos dependientes para que puedan utilizarse.

Para evaluar el rendimiento de un generador, debe observar sus características. En principio, son los mismos que para una estación que genera corriente continua. Varios factores son los principales parámetros de la evaluación.

• De marcha en vacío. Representa la dependencia de la EMF de la fuerza de las corrientes en movimiento responsables de la excitación de la bobina del amortiguador. Con su ayuda, es posible determinar la capacidad de magnetización de las cadenas.
• Característica externa. Implica una relación paralela entre el voltaje de la bobina y la corriente de carga. El valor depende del tipo de carga aplicada al dispositivo. Entre las razones que pueden causar cambios, se encuentra un aumento o disminución en la EMF de la unidad, así como una caída de voltaje en los devanados de la bobina instalada, que se coloca dentro del dispositivo.
• Ajustamiento. Representa la relación que se forma entre las corrientes de campo y las corrientes de carga. La garantía de la operatividad y la protección de las unidades síncronas se logra mediante el seguimiento de este indicador. Esto es fácil de lograr si ajusta constantemente el EMF.

No es tan difícil averiguar cómo funciona el dispositivo. Consiste en rotar un marco magnético para crear un campo eléctrico. En el proceso de rotación del marco, aparecen líneas magnéticas que comienzan a cruzar su contorno.El cruce contribuye a la formación de una corriente eléctrica.

Para determinar dónde se mueven los flujos de energía eléctrica, es necesario utilizar la regla del cardán. Cabe señalar que en algunas zonas el movimiento actual es opuesto. Las direcciones cambian constantemente cuando llega al siguiente polo, que se encuentra en el imán. Este fenómeno se llama corriente alterna y la conexión del marco a un anillo magnético separado puede probar esta condición.

La relación entre la magnitud de la corriente en el marco y la velocidad de rotación del rotor del sistema es proporcional. Por lo tanto, cuanto más gira el marco, más electricidad puede suministrar el generador. Este indicador se caracteriza por la velocidad de rotación.

De acuerdo con los estándares establecidos, el indicador de velocidad óptima en la mayoría de los países no debe exceder los 50 Hz. Esto significa que el rotor debe realizar 50 vibraciones por segundo. Para calcular el parámetro, es necesario estar de acuerdo en que una rotación del marco conduce a un cambio en la dirección de la corriente.

Si el eje logra girar 1 vez por segundo, esto significa que la frecuencia de la corriente eléctrica es de 1 Hz. Por lo tanto, para lograr 50 Hz, será necesario asegurar el número correcto de rotaciones de cuadros por segundo.

La dependencia en este caso es inversamente proporcional. Por lo tanto, para proporcionar una frecuencia de 50 Hz, será necesario reducir la velocidad aproximadamente 2 veces.

Además, cabe señalar que en algunos países se establecen otras velocidades de rotación del rotor. La frecuencia estándar es 60 Hz.

Hoy en día, los fabricantes producen varios tipos de generadores síncronos. Entre las clasificaciones existentes, varias merecen especial atención. En primer lugar, vale la pena considerar la división de unidades por diseño. Los generadores son de dos tipos.

• Sin escobillas. El diseño del generador implica el uso de devanados de estator. Se colocan de modo que los núcleos de los elementos estén alineados con la dirección de los polos magnéticos o los núcleos que se proporcionan en la bobina. El número máximo de dientes magnéticos no debe exceder las 6 piezas.

• Sincrónico, equipado con inductor. Si hablamos de máquinas de ajuste que funcionan a baja potencia, entonces se utilizan imanes de CC como rotor. De lo contrario, el rotor es el devanado del inductor.

La siguiente clasificación implica la división de estaciones móviles en tipos separados.

• Hidrogeneradores. Una característica distintiva del dispositivo es un rotor con polos pronunciados. Estas unidades se utilizan para generar electricidad donde no hay necesidad de proporcionar una gran cantidad de revoluciones del dispositivo.

• Generadores de turbina. La diferencia es la ausencia de polos pronunciados. El dispositivo se ensambla a partir de varias turbinas, es capaz de aumentar varias veces el número de revoluciones del rotor.

• Juntas de dilatación sincrónicas. Se utiliza para lograr potencia reactiva, un indicador importante en las instalaciones industriales. Con su ayuda, es posible mejorar la calidad de la corriente suministrada y estabilizar los indicadores de voltaje.

Existen varios modelos comunes de tales dispositivos.

• Paso a paso. Se utilizan para asegurar la operatividad de los accionamientos instalados en mecanismos que tienen un ciclo de arranque-parada.

• Gearless. Se utiliza principalmente en sistemas independientes.

• Sin contacto. Tienen demanda como estaciones móviles principales o de respaldo en barcos.

• Histéresis. Estos generadores se utilizan para contadores de tiempo.

• Inductor. Asegurar el funcionamiento de las instalaciones eléctricas.

Los primeros son dispositivos en los que los polos son claramente visibles. Se distinguen por una velocidad de rotor baja. La segunda categoría tiene un rotor cilíndrico en su diseño, que no tiene polos salientes.

Los generadores síncronos son dispositivos diseñados para la producción de corriente alterna. Puede encontrar dichos dispositivos en varias estaciones:

• atómico;
• térmico;
• Centrales hidroeléctricas.

Y también las unidades se utilizan activamente en los sistemas de transporte. Se utilizan en varios vehículos y sistemas de barcos. El generador síncrono es capaz de funcionar tanto de forma autónoma, por separado de la red eléctrica, como simultáneamente con ella. En este caso, es posible conectar varias unidades a la vez.

La ventaja de las estaciones generadoras de CA es la capacidad de proporcionar electricidad al espacio asignado. Conveniente si el objeto está ubicado lejos de la red central. Por lo tanto, las unidades tienen demanda entre los propietarios de fincas ubicadas lejos de la ciudad en asentamientos.

Al elegir un generador, es importante encontrar un dispositivo adecuado y confiable que pueda proporcionar electricidad al área asignada. Primero debe decidir los parámetros técnicos del futuro dispositivo. Los expertos aconsejan prestar atención a:

• la masa del generador;
• dimensiones del dispositivo;
• poder;
• el consumo de combustible;
• figura de ruido;
• duración del trabajo.

Y también un parámetro importante es la capacidad de organizar el trabajo automático. Para comprender cuántas fases necesita un futuro generador, es necesario determinar el tipo y la cantidad de aparatos eléctricos que se conectarán a él.

Sin embargo, la compra de una planta de energía móvil de este tipo no siempre es la mejor decisión.

Antes de comprar, además se recomienda tener en cuenta la carga que se ejercerá sobre el dispositivo durante su funcionamiento. Cada fase debe cargarse con un máximo del 30% del total. Por lo tanto, si la potencia del generador es de 6 kW, en el caso de usar enchufes con un voltaje de 220 V, será posible usar solo 2 kW.

La compra de un generador trifásico está en demanda solo cuando hay muchos consumidores trifásicos en la casa. Si la mayoría de los electrodomésticos son monofásicos, es mejor comprar una unidad adecuada.

Antes de arrancar el generador, primero debe ajustarse. En primer lugar, ajustan la frecuencia del dispositivo. Esto se puede hacer de dos formas:

1. cambiar el diseño de la unidad, habiendo previsto de antemano cuántos polos son necesarios para el funcionamiento del electroimán;
2. Proporcionar la velocidad del eje requerida sin ningún cambio de diseño.

Un ejemplo sorprendente son las turbinas de baja velocidad. Proporcionan una rotación del rotor de 150 rpm. Para ajustar la frecuencia, utilice el primer método, aumentando el número de polos a 40 piezas.

A pesar de que la EMF de la inducción del dispositivo está asociada con el rotor y sus rotaciones, debido a los requisitos de seguridad, es imposible desmontar la estructura para cambiar el parámetro.

El valor de EMF se puede cambiar ajustando el flujo magnético generado. Será necesario aumentarlo o disminuirlo. Las vueltas sinuosas, o mejor dicho, su número, son responsables del valor del indicador. Y también la potencia del flujo magnético puede verse influenciada por la corriente generada por la bobina.

El ajuste implica la inclusión de varias bobinas en una cadena.Para hacer esto, necesita usar reóstatos o circuitos electrónicos adicionales. La segunda opción requiere configurar el parámetro utilizando estabilizadores externos. Esto asegura un servicio confiable.

La ventaja de una estación móvil síncrona es la capacidad de sincronizarse con otras máquinas eléctricas de tipo similar. Al mismo tiempo, durante la conexión, es posible hacer coincidir las velocidades de rotación y garantizar un cambio de fase cero. En este sentido, las centrales eléctricas móviles tienen demanda en la ingeniería energética industrial, donde es muy conveniente utilizarlas como fuente de energía de respaldo para aumentar la capacidad de producción en caso de cargas pesadas.

Consulte a continuación el generador síncrono y asíncrono.