GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA (Gabriel Baglietto)


Principio de Funcionamiento


Los generadores de corriente continua funcionan parecidos a los motores de corriente continua. En general, los motores de corriente continua son similares en su construcción a los generadores. De hecho podrían describirse como generadores que funcionan al revés. Los generadores son máquinas que convierten la energía mecánica en eléctrica se le denomina también alternador o dínamo.
Su funcionamiento constituye una aplicación directa de la ley de inducción de Faraday. En forma esquemática el generador está construido a partir de una bobina que gira en un campo magnético. De esta manera, una fuerza electromotriz se establece sobre la bobina como consecuencia de las variaciones del flujo mientra que gira.



Sabemos que se puede producir electricidad haciendo que un conductor atraviese un
campo magnético. Este es el principio de producción de corriente de cualquier generador
dinamo − eléctrico, desde el mas pequeño hasta los gigantescos que producen miles de
kilovatios de potencia. Con el fin de comprender mejor el funcionamiento de los
generadores prácticos, examinemos un generador elemental compuesto por un conductor
y un campo magnético para observar como puede producir electricidad aprovechable.
Una vez conocido el funcionamiento de la maquina dinamo − eléctrica elemental, no habrá
dificultad en apreciar como se convierte a la misma en un generador practico.
El generador elemental está constituido por una espira de alambre colocada de manera
que pueda girar dentro de un campo magnético fijo y que produzca una tensión inducida
en la espira. Para conectar la espira al circuito exterior y aprovechar la f.e.m. inducida se
utilizan contactos deslizantes.
Las piezas polares son los polos norte y sur del imán que suministran el campo
magnético. La espira de alambre que gira a través del campo magnético se llama inducido
o armadura. Los cilindros a los cuales están conectados los extremos del inducido se
denominan "anillos rozantes" o de contacto, los cuales giran a la vez que el inducido.
Unas escobillas van rozando los anillos de contacto para recoger la electricidad producida
en la armadura y transportarla al circuito exterior.
Al describir la acción del generador, veremos la manera en que la espira va girando a
través del campo magnético cuando los costados de la espira atraviesan el campo
magnético, generan una fuerza electromotriz inducida que produce un flujo de corriente en
la espira, en los anillos de contacto, en las escobillas en el instrumento de medición y en
la resistencia de carga, todos conectados en serie. La fuerza electromotriz inducida que
se produce en las espiras, y por lo tanto la corriente que fluye, dependen de la posición
en que se encuentra la espira en relación con el campo magnético.

Ahora analizaremos la acción de la espira a medida que gira a través del campo. Vamos a suponer que la espira que forma el inducido esta girando en el mismo sentido de
las agujas de un reloj que su posición inicial es A (cero grados), la espira es perpendicular
al campo magnético y los conductores negro y blanco de la espira que forman el inducido,
se desplazan paralelamente al campo. Al moverse el conductor paralelamente al campo
magnético no corta líneas de fuerza y por lo tanto no se puede generar en él ninguna
fuerza electromotriz. Esto rige para los conductores de la espira en el instante en que
pasan por la posición A, no se genera en ellos fuerza electromotriz y, por lo tanto, no
existe flujo de corriente en el circuito. El instrumento indica cero.
A medida que la espira va pasando de la posición A a la posición A, los conductores
atraviesan cada vez más líneas de fuerza hasta que, cuando están a noventa grados
(posición B), cortan la máxima
Cantidad de líneas de fuerza. En otras palabras, entre cero y 90 Grados la fuerza
electromotriz inducida en los conductores va aumentando de cero a un valor máximo.
Observaremos que de cero a 90 grados el conductor negro corta al campo hacia abajo,
mientras que al mismo tiempo el conductor blanco corta al campo hacia arriba. Las
fuerzas electromotrices inducidas en los dos conductores están en serie, por lo tanto se
suman, por lo cual el voltaje resultante en las escobillas (tensión en bornes) es la suma de
dos fuerzas electromotrices inducidas, puesto que los voltajes inducidos son iguales entre
sí. La intensidad del circuito varía de la misma manera que la fuerza electromotriz
inducida y es nula a cero grados y llega a un máximo de 90 grados. La aguja del
instrumento se va desviando cada vez más a la derecha entre las posiciones A y B,
indicando que la corriente de la carga, está circulando en esa dirección. El sentido del
flujo de corriente y la polaridad de la fuerza electromotriz inducida dependen del sentido
de giro del inducido.
A medida que la espira va girando desde la posición B (90 grados) hasta la posición C
(180 grados), los conductores que están atravesando una cantidad máxima de líneas de
fuerza en la posición B, van atravesando menos líneas hasta que, cuando llegan a la
posición C, se desplazan paralelamente al campo magnético y ya no cortan líneas de
fuerza. Por lo tanto, la fuerza electromotriz inducida irá disminuyendo de 90 a 180 grados
de la misma manera que aumentaba de cero a 90 grados. El flujo de corriente seguirá de
la misma manera las variaciones de tensión. De cero a 180 grados los conductores han
venido desplazándose en el mismo sentido a través del campo magnético, por lo tanto, la
polaridad de la fuerza electromotriz inducida no ha variado. Ahora bien, cuando la espira
comienza a girar más allá de 180 grados para volver a la posición A, el sentido del
movimiento transversal de los conductores en el campo magnético se invierten ahora el
conductor negro sube dentro del campo magnético y el conductor blanco desciende.
En consecuencia, la polaridad de la fuerza electromotriz inducida y el flujo se invierten.
Desde las posiciones C y D hasta la posición A, el flujo de corriente tendrá un sentido
opuesto al que tiene entre las posiciones A y C. La tensión en el generador será la misma
que de A a C, pero la polaridad será inversa.





Construction :
A single-turn rectangular copper coil abcd moving about its own axis in a magnetic field provided by either permanent magnets or electromagnets.
Características Constructivas:
Una sola vuelta bobina de cobre de sección rectangular abcd en movimiento sobre su propio eje en un campo magnético proporcionado por cualquiera de imanes permanentes o electroimanes. The two ends of the coil are joined to two split-rings which are insulated from each other and from the central shaft. Los dos extremos de la bobina se unen a dos dividida anillos que están aislados unos de otros y del eje central. Two collecting brushes (of carbon or copper) press against the slip rings. Dos cepillos de recolección (de carbón o de cobre) de prensa contra los anillos colectores.

Piezas mínimas de un generador de cc

Carcasa: a la carcasa se le llama a veces bastidor principal. Es el cimiento de la máquina
y sostiene a todos los otros componentes. Además sirve para completar el campo
magnético entre las piezas polares.

Piezas polares: Las piezas polares están formadas por muchas capas delgadas de hierro
o acero, unidas entre sí y sujetas por dentro de la carcasa. Estas piezas polares sostienen
las bobinas de campo y están diseñadas para producir un campo concentrado. La
laminación de los polos se debe a que evitan las corrientes parásitas.

Bobinados de campo: Los bobinados de campo, cuando están montados sobre las
piezas polares, forman electroimanes que suministran el campo magnético necesario para
el funcionamiento de la dínamo. A los bobinados y piezas polares se les llama a menudo
campos. Los bobinados son bobinas de alambre aislado que ha sido arrollado de manera
que encaje en forma ajustada en las piezas polares. La corriente que circula por las
bobinas produce el campo magnético. Las dinamos pueden tener dos polos o varios pares
de polos. Cualquiera que sea el número polos, los alternos siempre tendrán polaridad
contraria.

Casquetes: los casquetes están montados en los extremos del bastidor principal y
contienen los cojinetes de la armadura. El casquete posterior suele sostener el cojinete
solo mientras el anterior sostiene el juego de escobillas.

Portaescobillas: Este componente consiste en una pieza de material aislante, sostiene
las escobillas y sus conductores respectivos. Los portaescobillas vienen asegurados con
grapas al casquete delantero. En algunas dínamos los portaescobillas pueden hacerse
girar alrededor del árbol para su ajuste.

Inducido: Prácticamente en todas las dínamos de c.c. el inducido gira entre los polos del
estator. El inducido está. formado por el eje, núcleo, bobinas y colector. El núcleo del
inducido es laminado y tiene unas ranuras para alojar las bobinas. El colector esta hecho
con trozos de cobre aislado entre sí y con respecto al eje estos trozos de cobre, llamados
delgas, están asegurados con anillos de retención para impedir que patinen debido a la
fuerza centrífuga, en los extremos de la delgas hay unas pequeñas ranuras a las cuales
se sueldan las bobinas del inducido. El árbol o eje sostiene el conjunto del inducido y gira
apoyado en los cojinetes de los casquetes
Entre el inducido y las piezas polares existe un pequeño espacio llamado entrehierro para
evitar el rozamiento entre esas partes durante la rotación el entrehierro siempre es
pequeño, para que la fuerza del campo sea máxima.

Escobillas: Las escobillas rozan sobre el colector y transportan la tensión generada a la
carga. Las escobillas suelen estar elaboradas de grafito duro y son mantenidas en
posición por el portaescobillas. La escobillas puedan subir y bajar dentro de los
portaescobillas para seguir las irregularidades de su superficie del colector. Un conductor
flexible llamado chicote conecta las escobilla. con el circuito externo.