Universidad Tecnolgica de Gutirrez Zamora

CARRERA:T.S.U Qumica IndustrialDOCENTE:ngel Mndez HernndezASIGNATURA:Fundamentos de ElectricidadUnidad:llTema:Fuentes de Generacin de corriente alternaNOMBRE DEL ALUMNO:Felipe Alberto Hernndez AnimasGRUPO 407 A FECHA27 de Octubre del 2014

IntroduccinEn la actualidad la mayora de los artefactos que tenemos en nuestros hogares y los que vemos en la calle utilizan energa elctrica; ya sea un televisor, un reloj, un celular, o un automvil, etc. Aunque algunos de estos utilizan la energa de una pila o una batera para funcionar, por lo general estas se recargan con corriente alterna rectificada. En el caso de un celular se recarga a travs de una fuente compuesta por un transformador reductor y un puente de diodos que se conectan a la lnea de tensin domiciliara, y en el caso de un automvil este recarga su batera a travs de un generador de corriente alterna que en la salida de tensin tiene un puente de diodo que se encarga de transformar la corriente alterna en corriente continua.Los generadores de corriente alterna ya sea un alternador de un automvil, un grupo electrgeno, o los grandes generadores de las planta hidroelctricas, transforman la energa mecnica en energa elctrica.

Corriente alterna

Se denomina as a la corriente elctrica en la que su magnitud y direccin varan respondiendo a un determinado ciclo. La forma de onda de la corriente alterna utilizada en tendidos elctricos domiciliarlos es la onda senoidal, puesto que es de fcil generacin.

Principio de induccinEntre los polos de un imn se genera un campo magntico produciendo unas lneas de fuerzas que parten desde el polo norte y se dirigen hacia el polo sur.

Si se logra poner los polos enfrentados y mover un conductor cortando las lneas de fuerza, se producir una diferencia de potencial entre los extremos de este. Si dejamos fijo el conductor o lo movemos paralelamente a las lneas de fuerza la diferencia de potencial desaparece. Si se conectan dichos extremos a un circuito, se producir una circulacin de corriente elctrica a travs del mismo. La circulacin de corriente cambia su sentido de acuerdo a la direccin de desplazamiento del conductor dentro del campo magntico. Principio de generacin de corriente alterna

El fenmeno de induccin electromagntica fue descubierto por Faraday en el ao 1830, llegando a demostrar que "cuando un conductor se mueve dentro de un campo magntico cortando lneas de fuerza, se engendra en el una fuerza electromotriz, que es directamente proporcional al flujo cortado, e inversamente proporcional al tiempo empleado en hacerlo.Teniendo un imn permanente como inductor esttico y un rotor con una espira como inducido tendremos un generador elemental.

Al recibir movimiento, la espira cortar las lneas de fuerza y se producir una fuerza electromotriz.

Sentido de las Lneas de Fuerza

A medida que la espira va girando esta va cortando, las lneas d fuerza, de un ngulo y posicin distinta generando una variacin en la tensin y produciendo el cambio en el sentido de circulacin de la corriente.

En la figura A la espira se mueve paralela a las lneas de fuerza sin generar voltaje en sus extremos.

A medida que la espira avanza esta se va desplazando formando ngulos, generando paulatinamente una tensin en sus extremos; hasta que llega al posicin que se ve en la figura B, en donde la espira se mueve perpendicular a las lneas de fuerza cortando a estas "ms efectivamente" generando un pico de tensin.

A medida que el rotor sigue girando este vuelve a una posicin nula en donde la espira se encuentra paralela a las lneas de fuerza, sin generar tensin.

Cuando la espira pasa la posicin de la figura C; formando ngulos esta se vuelve y a generar tensin, pero en este caso con una polaridad inversa a la anterior. Hasta llegar a la posicin de la figura D donde se vuelve a producir el pico de tensin por estar la espira perpendicular a las lneas de fuerza.

Luego de esto la espira sigue su transcurso, llegando nuevamente a la posicin A.

La representacin grfica de la tensin obtenida es una sinusoidal.

En este ltimo caso, le campo inductor (imn permanente) permanece fijo, si se realiza la operacin inversa, es decir, movemos el campo inductor, y mantenemos esttico al inducido, tendremos el mismo efecto en un giro de 360. En este caso obtendremos como en el caso anterior, una sinusoide.

Este ltimo por lo generales el ms utilizado, aunque con algunas variantes.

En el caso del estator, se le agregan dos bobinas ms donde cada una se encarga de generar una onda sinusoidal desfasada 120 una de las otras.

Esto permite generar tensin trifsica.

En este caso tambin se debe tener en cuenta la conexin que van a tener entre s. Estas pueden ser triangulo o estrella.

En el caso del rotor se le agregan, en algunos casos, mayor cantidad de par de polos permitiendo generar mayor cantidad de ondas por vuelta, facilitando la generacin de una frecuencia determinada con distintas revoluciones.

Por ejemplo: para la generacin de 50 ciclos por segundo se puede utilizar varias RPM (revoluciones por minuto)

50 Hz

2 polos 1 par 3000 RPM

4 polos 2 par 1500 RPM

8 polos 4 par 750 RPM

16 polos 8 par 375 RPM

Adems con respecto al inductor tambin se suele utilizan una induccin por excitacin. Esto se logra cambiando el imn permanente por una bobina arrollada a un ncleo de hierro con varias caras externas que hacen las veces de polos. Esto permite, entre otras cosas, controlar la tensin de salida. Que se hace por medio de una caja reguladora. Revoluciones en los generadoresLas revoluciones a las que va a estar sometido un generador inciden en dos aspectos bsicos, la tensin y la frecuencia que va a generar el mismo.Faraday dijo que la tensin que engendra un generador es directamente proporcional al flujo cortado, e inversamente proporcional al tiempo empleado en hacerlo. Esto quiere decir que si el campo inductor aumenta la tensin generada tambin aumentara y si el tiempo en dar una vuelta el rotor (ya sea inductor o inducido) disminuye el voltaje aumentara.En el caso de un alternador de un automvil, las revoluciones en que gira el rotor varan por girar a la par del motor del mismo. Para que la tensin de salida se mantenga en 14.2V, que es la tensin ideal de carga, se utiliza la ley de Faraday. Cuando las revoluciones en el alternador aumentan generando mayor tensin de salida la caja reguladora, que controla el campo magntico generado por el rotor inductor, le aplica menos voltaje para que las lneas de fuerza se debiliten y la tensin de salida disminuya. En el caso contrario, en el cual las revoluciones disminuyan, la tensin de salida es aumentada por efecto de la caja reguladora que en este caso aumenta la tensin en el inductor.Con respecto a la frecuencia esta vara segn las revoluciones y las cantidades de polos del inductor. Si las RPM y/o las cantidades de polos aumentan la frecuencia aumenta.En el caso de las revoluciones ests cambian el tiempo en que se genera la onda, si las RPM aumentan, el tiempo que tarda en generar la onda disminuye y la frecuencia aumenta. En el caso de la cantidad de polos esto hace cambiar la cantidad de ondas que se generan por vuelta, generando una onda completa por par de polos por vuelta.Para calcular la frecuencia se debe dividir la cantidad de par de polos por el tiempo en que tarda dar una vuelta el rotor. Para calcular esto ltimo se debe dividir 60seg. Por las RPM.

Un circuito de CA se compone de elementos de circuito de un generador que brinda la corriente alterna. El principio bsico del generador de CA es una consecuencia directa de la ley de induccin de Faraday. Cuando una bobina se hace girar en un campo magntico a frecuencia angular constante w, un voltaje sinusoidal (FEM) se induce en la bobina, este voltaje instantneo es: v= Vmax. Sen wtDonde Vmax es el voltaje de salida mximo del generador de CA, o la amplitud de voltaje, la frecuencia angular est dada por w=2=2/T, donde es la frecuencia de la fuente y T es el periodo. Las plantas de generacin elctrica comerciales en estados unidos usan una frecuencia de 60 Hz lo que corresponde a una frecuencia angula de 377 rad/s.Considere un generador de CA conectado a un circuito en serie que contiene elementos R, L, C. Si se da la amplitud de voltaje y la frecuencia del generado, junto con los valores de R, L y C, encuentre la amplitud y constante de fase de la corriente. Con el propsito de simplificar nuestro anlisis de circuitos que contiene dos o ms de elementos, empleamos construcciones grficas conocidas como diagramas de fasores. La longitud del fasor representa la amplitud (Valor mximo) de la cantidad en tanto que la proyeccin del fasor sobre el eje vertical representa el valor instantneo de esa cantidad. Resistores de un circuito de CAConsidere un circuito de CA simple compuesto por un resistor y un generador de C, en cualquier instante la suma algebraica del potencial que aumente o disminuye alrededor de un lazo cerrado en un circuito debe ser 0, por lo tanto, V-Vr es igual a cero, o V = Vr= Vmax.sen Wt donde Vr es la cada de voltaje instantnea a travs del resisto, por consiguiente, la corriente instantnea en el resistor es Ir V/R = Vmax /R. sen Wt = Imax.Sen Wt donde Imax es la corriente masxima: Imax = Vmax/R, de acuerdo con esto vemos que la cada de voltaje instantnea a travs del resistor es Vr=imax.r. Sen Wt.Debido a que Ir y Vr varan ambas como Sen Wt y alcanzan sus valores mximos al mismo tiempo, como se muestra en la figura se dice que estn en fase. Las longitudes de las flechas corresponden a Vmax y Imax. Las proyecciones de la flecha sobre el eje vertical dar Ir y Vr. En el caso de un circuito resistivo de un solo lazo, los fasores de corriente y voltaje se encuentran a lo largo de una misma lnea como en la figura, debido a que Ir y Vr estn en fase. Advierta que el valor de la Corriente sobre un ciclo es cero, es decir la corriente se mantiene en la direccin positiva durante el mismo tiempo y en la misma magnitud que se mantiene en la direccin negativa. Sin embargo la direccin de la corriente no tiene efecto en el comportamiento del resistor, esto puede entenderse reconociendo que los choques entre los electrones y los tomos fijos del resistor, originan un aumento en la temperatura del resistor. A pesar de que este aumento de la temperatura en el resistor depende de la corriente pero a su vez es independiente de ella.Este anlisis se establece sobre bases cuantitativas recordando que la taza en la cual la corriente se convierte en calor en un resistor es la potencia P=IR, donde I es la corriente instantnea en el resistor, puesto que el efecto de calentamiento de una corriente es proporcional al cuadrado de ella no existe diferencia si la corriente es directa o altera, si el signo es positivo o negativo. No obstante el calentamiento producido por una corriente alterna es proporcional a la corriente de pico de ella misma, por el contrario de una corriente continua ya que en esta el valor de corriente de pico no existe por ser una lnea recta constante. Lo que es importante e un circuito de CA es un valor promedio de corriente referido como la corriente rms lo cual se refiere a la raz cuadrada del valor promedio del cuadrado de la corriente. Ya que I varia como sen t, de acuerdo con la expresin Ir Imax sen wt I =Imax senwtSe calcula hallando el valor promedio de senwt.Como la grfica del senwt contra tiempo y la de coswt son similares excepto los puntos sobre el eje del tiempo (estn corridos). El promedio en el tiempo de senwt es igual al promedio en el tiempo de coswt (en ciclos completos).(senwt) pro = (coswt)pro con la identidad trigonomtrica sen +cos =1 tenemos entonces:(senwt) pro + (coswt) pro = 2(senwt)pro =1Despejando (senwt) pro=, ahora remplazndolo en la ecuacin I=Imax.senwt tenemos que I=Imax. /2 ahora:

LuegoEl procedimiento para hallar el voltaje es totalmente anlogo al anteriorAPLICACIONES Una fuente de voltaje de AC tiene una seal de salida dad por la expresin v= 200 sen wt .Esta fuente est conectada a una resistencia de 100 como se muestra en la figura. Encuntrese la corriente rms en el circuito. Una fuente de Ac produce un voltaje pico Vm=100v.Esta fuente se conecta a una resistencia de 24, la corriente y el voltaje en la resistencia se miden con un ampermetro y un voltmetro de AC ideales, como se muestra en la figura. Cul es la lectura en cada medidor?

FUENTES DE GENREACIN DE CORRIENTE ALRTENA

Central Elctrica

Central Hidrulica Central Trmica

Centrales Nucleares

Centrales Solares

Centrales Elicas

Centrales Geotrmicas

Central Mareomotriz