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EVOLUCION HISTORICA.

En el año 1882 el físico, matemático, inventor e ingeniero Nikola Tesla, diseñó y construyó el primer motor de inducción de CA. Posteriormente el físico William Stanley, reutilizó, en 1885, el principio de inducción para transferir la CA entre dos circuitos eléctricamente aislados. La idea central fue la de enrollar un par de bobinas en una base de hierro común, denominada bobina de inducción. De este modo se obtuvo lo que sería el precursor del actual transformador. El sistema usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla; la distribución de la corriente alterna fue comercializada por George Westinghouse. Otros que contribuyeron en el desarrollo y mejora de este sistema fueron Lucien Gaulard, John Gibbs y Oliver Shallenger entre los años 1881 y 1889. La corriente alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua (CC), que es un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala debido a problemas en la transmisión de potencia, comercializado en su día con gran agresividad por Thomas Edison.

La primera transmisión interurbana de la corriente alterna ocurrió en 1891, cerca de Telluride, Colorado, a la que siguió algunos meses más tarde otra de Lauffen a Frankfurt en Alemania. A pesar de las notorias ventajas de la CA frente a la CC, Thomas Edison siguió abogando fuertemente por el uso de la corriente continua, de la que poseía numerosas patentes (véase la guerra de las corrientes). De hecho, atacó duramente a Nikola Tesla y a George Westinghouse, promotores de la corriente alterna, y a pesar de ello ésta acabó por imponerse. Así, utilizando corriente alterna, Charles Proteus Steinmetz, de General Electric, pudo solucionar muchos de los problemas asociados a la producción y transmisión eléctrica, lo que provocó al final la derrota de Edison en la batalla de las corrientes, siendo su vencedor Nikola Tesla y su financiador George Westinghouse.

PLANO/ ESQUEMA

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PARTES.

RotorEs la parte móvil que gira dentro del estator. El rotor contiene el sistema inductor y los anillos de rozamiento, mediante los cuales se alimenta el sistema inductor. En función de la velocidad de la máquina hay dos formas constructivas.

Rotor de polos salidos o rueda polar: Utilizado para turbinas hidráulicas o motores térmicos, para sistemas de baja velocidad.

Rotor de polos lisos: Utilizado para turbinas de vapor y gas, estos grupos son llamados turboalternadores. Pueden girar a 3000, 1500 o 1000 r.p.m. en función de los polos que tenga.

En máquinas de corriente alterna de mediana y gran potencia, es común la fabricación de rotores con láminas de acero eléctrico para disminuir las pérdidas asociadas a los campos magnéticos variables, como las corrientes de Foucault y las producidas por el fenómeno llamado histéresis.

Existen varios tipos de rotores:

a) Rotor de jaula de ardilla: En su forma instalada, es un cilindro montado en

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un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula.

b) Rotor de anillos rozantes: como su nombre lo indica, lleva unas bobinas que se conectan a unos anillos deslizantes colocados en el eje; por medio de unas escobillas se conecta el rotor a unas resistencias que se pueden variar hasta poner el rotor en corto circuito al igual que el eje de jaula de ardilla.

c) Rotor de polos salientes: Un polo saliente es un polo magnético que se proyecta hacia fuera de la superficie del rotor. Los rotores de polos salientes se utilizan en rotores de cuatro o más polos.

EstatorConstituye la parte fija del motor. El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero si magnéticamente.

El estator está formado por una carcasa metálica que sirve de soporte. En su interior encontramos el núcleo del inducido, con forma de corona y ranuras longitudinales, donde se alojan los conductores del enrollamiento inducido.

Existen dos tipos de estatores:

a) Estator de polos salientesb) Estator ranurado

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El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de acero al silicio (se les llama “paquete”), que tienen la habilidad de permitir que pase a través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator y los devanados proveen los polos magnéticos. Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello el mínimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un sur).

Carcasa La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material empleado para su fabricación depende del tipo de motor, de su diseño y su aplicación. Así pues, la carcasa puede ser:

a) Totalmente cerradab) Abiertac) A prueba de goteod) A prueba de explosionese) De tipo sumergible

CojinetesTambién conocidos como rodamientos, contribuyen a la óptima operación de las partes giratorias del motor. Se utilizan para sostener y fijar ejes mecánicos, y para reducir la fricción, lo que contribuye a lograr que se consuma menos potencia. Los cojinetes pueden dividirse en dos clases generales:

a) Cojinetes de deslizamiento: Operan la base al principio de la película de aceite, esto es, que existe una delgada capa de lubricante entre la barra del eje y la superficie de apoyo.

b) Cojinetes de rodamiento: Se utilizan con preferencia en vez de los cojinetes de deslizamiento por varias razones:

• Tienen un menor coeficiente de fricción, especialmente en el arranque.• Son compactos en su diseño• Tienen una alta precisión de operación.• No se desgastan tanto como los cojinetes de tipo deslizante.

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• Se remplazan fácilmente debido a sus tamaños estándares

EjeUn eje es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de rotación a una pieza o de un conjunto de piezas. Un eje se aloja por un diámetro exterior al diámetro interior de un agujero, como el de cojinete o un cubo, con el cual tiene un determinado tipo de ajuste. En algunos casos el eje es fijo —no gira— y un sistema de rodamientos o de bujes insertas en el centro de la pieza permite que ésta gire alrededor del eje.

Anillos RozantesLa función que tienen los anillos, son para poder conectar externamente al circuito eléctrico integrado en el rotor, resistencias externas. La función de dichas resistencias, es modificar la resistencia retórica

Polos MagnéticosHay solo dos tipos de polos magnéticos (denominados polo norte magnético, "N", y polo sur magnético, "S"), y que nunca pueden aislarse. Un imán puede ser "Multipolar" (más de un N, o más de un S), pero no puede tener solo N sin S, ni solo S sin N. Si el imán es una barra con los polos en los extremos (barra "magnetizada" longitudinalmente), al partirla por la mitad para intentar separar el polo N del S, se obtienen dos imanes de menor tamaño, cada uno con sus polos N y S en los extremos.

BobinadoRecibe el nombre de bobinado el conjunto formado por las bobinas, comprendiendo en esta expresión tanto los lados activos que están colocados en el interior de las ranuras y las cabezas que sirven para unir los lados activos, como los hilos de conexión que unen las bobinas entre sí como los que unen estas bobinas con el colector o con la placa de bornes. Bobinado en anillo y en tambor: La fuerza electromotriz generada en el bobinado inducido depende sólo del número de hilos activos, o sea, los exteriores paralelos al

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eje de rotación. Puede hacerse una primera clasificación de los bobinados según la manera de unir entre sí los hilos activos:

Bobinado en anilloEs aquel en el cual las espiras son arrolladas sobre el anillo que constituye la armadura del inducido. Las bobinas solo poseen un lado activo, que es el que se encuentra en el lado exterior y es paralelo al eje de rotación.

Bobinado en tamborEs aquel en el que los dos lados activos de cada bobina están colocados en la superficie exterior de la armadura. De esta forma, cada espira dispone de dos conductores activos.

CARACTERÍSTICAS DEL GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Los alternadores generan electricidad en corriente alterna. El elemento inductor es el rotor y el inducido el estator. Un ejemplo son los generadores de las centrales eléctricas, las cuales transforman la energía mecánica en eléctrica alterna.La mayoría de alternadores son máquinas de corriente alterna síncrona, que son las que giran a la velocidad de sincronismo, que está relacionada con el nombre de polos que tiene la máquina y la frecuencia de la fuerza electromotriz.

Un alternador es un generador de corriente alterna que se basa en la inducción de una f. e. m al girar una espira (o bobina) en el seno de un campo magnético debida a la

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variación de flujo. Según va girando la espira varía el número de líneas de campo magnético que la atraviesan.

Una f. e. m alterna se produce mediante la rotación de una bobina con velocidad angular constante dentro de un campo magnético uniforme entre los polos de un imán.

Frecuencia La corriente alterna se caracteriza porque su sentido cambia alternativamente con el tiempo. Ello es debido a que el generador que la produce invierte periódicamente sus dos polos eléctricos, convirtiendo el positivo en negativo y viceversa. Este hecho se repite periódicamente a razón de 50 veces cada segundo (frecuencia de la corriente en Europa 50 Hz o ciclos/seg)La frecuencia (f) es el número de ciclos, vueltas o revoluciones que realiza la espira en 1 segundo. La unidad de frecuencia son los Hertzios (Hz) o ciclos/seg. Sin embargo, es muy común dar la frecuencia en revoluciones por minuto (r. p. m), para realizar el cambio de unidades correspondiente basta con multiplicar por 2π (número de radianes de una vuelta completa) y dividir por 60 (número de segundos que hay en un minuto).

PeriodoExiste otra magnitud, inversa a ésta, que es el periodo (T) que es el tiempo que invierte la espira es dar una vuelta.

f=1/T T=1/ f

La unidad del periodo es el segundo.

Velocidad angularComo verás ambas magnitudes están relacionadas con la velocidad con que gira la espira (ω) y se pueden determinar aplicando la relación:

w=2.π /T w=2 . π . f

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Si analizamos los que ocurre al dar una vuelta la espira veremos que: En el semiciclo positivo:

Cuando la espira permanece paralela a las caras del imán el flujo es máximo y la f. e. m, y por tanto, la tensión e intensidad son nulas.

Al dar el primer cuarto de vuelta el flujo es mínimo y la f. e. m, tensión e intensidad son máximas.

En el segundo cuarto de vuelta vuelven a descender hasta cero los valores de f. e. m, tensión e intensidad.

En el semiciclo negativo: En el tercer cuarto de vuelta la f. e. m y por tanto la tensión cambia de signo y

la corriente cambia de sentido (las cargas que supongamos se movían hacia la derecha lo harían ahora hacia la izquierda). Se vuelve a alcanzar un valor máximo de tensión e intensidad, el mismo que en el primer cuarto de vuelta pero en sentido opuesto.

Al completarse la vuelta con el último cuarto disminuyen de nuevo hasta anularse los valores de f. e. m, tensión e intensidad para volver a comenzar un nuevo ciclo.

TIPOS DE GENERADOR DE CA

Como es lógico, podemos producir la corriente alterna haciendo rotar los imanes o la espira. A la parte que gira le llamaremos rotor, y a la que permanece estática, estator. Esto nos permite clasificar los generadores en dos tipos según su configuración física:

Generadores de campo magnético estático:Son similares en construcción a los generadores de continua, en este tipo de generadores de alterna la espira rota en un campo magnético constante. En los de corriente continua la fuerza electromotriz se convierte de alterna a continua por medio de un conmutador, en nuestro caso, la fem se entrega sin transformar.

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Generadores de campo magnético rotativo:Estos presentan la ventaja de que como la parte en la que se produce el voltaje es estática, se puede entregar la corriente directamente del armazón a la carga.En este caso, el estator consiste en un núcleo de hierro laminado con los arrollamientos sujetos a él.

Por otro lado, podemos clasificar los generadores según el tipo de corriente alterna que generan.

Generadores monofásicos:Producen una única corriente que alterna continuamente, conocida como corriente monofásica. Es la configuración más básica, y los generadores que hemos visto en las figuras anteriores corresponden a este modelo. Aunque la corriente que nos llega a casa es monofásica, eso no quiere decir que sea generada así, ya que como más adelante veremos para altos voltajes se adopta el sistema trifásico.Como hemos visto, el esquema sería el siguiente:

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Generadores bifásicos:Como se puede apreciar, el esquema es muy similar, aunque en esta configuración obtenemos dos diferencias de potencial respecto de la misma masa igual, pero con un desfase de 90º.La ventaja es evidente, ya que con un mismo rotor podemos lograr el trabajo de dos, pero la configuración del estator se complica bastante ya que necesitamos el doble de pastillas de arrollamientos en él. Suelen tener 3 cables de salida ya que podemos cortocircuitar la masa de B con la de A, y obtenemos la configuración estándar de generador bifásico de tres terminales.

Generadores trifásicos:Siguiendo la lógica con la que hemos estudiado el generador bifásico, podemos sacar un tercer voltaje del generador con la siguiente configuración:Tanto en configuración estrella como triángulo, tenemos un generador trifásico de cuatro terminales, con los voltajes inducidos desfasados entre ellos 120º. Esta configuración es muy equilibrada y ampliamente utilizada en industria y en el transporte de electricidad en general, salvo para centrales de poca potencia

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FUNCIONAMIENTO/OPERACIÓN

El funcionamiento del generador de corriente alterna, se basa en el principio general de inducción de voltaje en un conductor en movimiento cuando atraviesa un campo magnético.Este generador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo.

Así, en el generador mostrado en la Figura, el inductor está constituido por el rotor R, dotado de cuatro piezas magnéticas, las que para simplificar son imanes permanentes, cuya polaridad se indica, y el inducido o estator con bobinas de alambre arrolladas en las zapatas polares.Las cuatro bobinas a-b, c-d, e-f y g-h, arrolladas sobre piezas de una aleación ferromagnética (zapatas polares) se magnetizan bajo la acción de los imanes del inductor. Dado que el inductor está girando, el campo magnético que actúa sobre las

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cuatro zapatas cambia de sentido cuando el rotor gira 90º (se cambia de polo N a polo S), y su intensidad pasa de un máximo, cuando están las piezas enfrentadas como en la figura, a un mínimo cuando los polos N y S están equidistantes de las piezas de hierro.

Son estas variaciones de sentido y de intensidad del campo magnético las que inducirán en las cuatro bobinas una diferencia de potencial (voltaje) que cambia de valor y de polaridad siguiendo el ritmo del campo.

La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales A-B se obtiene multiplicando el número de vueltas por segundo del inductor por el número de pares de polos del inducido (en nuestro caso 2), y el voltaje generado dependerá de la fuerza de los imanes (intensidad del campo), la cantidad de vueltas de alambre de las bobinas y de la velocidad de rotación.

La corriente que se genera mediante los alternadores descritos, aumenta hasta un pico, cae hasta cero, desciende hasta un pico negativo y sube otra vez a cero varias veces por segundo, dependiendo de la frecuencia para la que esté diseñada la máquina. Este tipo de corriente se conoce como corriente alterna monofásica. Sin embargo, si la armadura la componen dos bobinas, montadas a 90º una de otra, y con conexiones externas separadas, se producirán dos ondas de corriente, una de las cuales estará en su máximo cuando la otra sea cero. Este tipo de corriente se denomina corriente alterna bifásica. Si se agrupan tres bobinas de armadura en ángulos de 120º, se producirá corriente en forma de onda triple, conocida como corriente alterna trifásica.Siendo lo mismo girar la espira o a los campos, será mejor girar aquella parte que conduzca menor corriente porque los contactos deslizantes deberán dejar paso a corrientes más pequeñas. Esto se hace con los alternadores y motores reversibles.

Como la fem es proporcional a las variaciones del flujo magnético y al número de espiras estos alternadores suelen llevar una bobina con muchas espiras.La ley de Faraday se utiliza para obtener la fem y la ley de Lenz para determinar el sentido de la corriente inducida.

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MANTENIMIENTO

Tipos de mantenimiento

Mantenimiento correctivo: En un principio, el mantenimiento quedaba relegado a intervenciones como consecuencia de las averías y con los consiguientes costes de reparación (mano de obra, piezas de repuesto, etc.), así como los relativos a los costes por las paradas de producción. Este tipo de mantenimiento se conoce como mantenimiento correctivo

Mantenimiento preventivo: Las necesidades de mejora de los costes derivados de las bajas disponibilidades de la máquina y de las consiguientes paradas de producción llevaron a los técnicos de mantenimiento a programar revisiones periódicas con el objeto de mantener las máquinas en el mejor estado posible y reducir su probabilidad de fallo.

Mantenimiento preventivo en generadores eléctricos de corriente alterna

Seleccionar el equipo y herramienta para el mantenimiento a generadores de C. A.

Verificar visualmente la base y elementos de fijación del generador de C. A.

Inspeccionar la tapa del ventilador. Destapar la caja de conexiones para verificarlas. Verificar el sistema de tierras del generador de C. A. Realizar pruebas de operación del generador como voltaje y potencia de

salida así como su velocidad. Poner fuera de servicio al generador. Verificar que todos los interruptores de circuitos de carga estén abiertos. Desacoplar el generador del motor para su mantenimiento. Verificar la nivelación del generador con respecto de la base al equipo. Verificar los elementos de fijación su estado y si se requiere remplazarlos. Limpiar el interior y exterior del generador con aire a baja presión y

franelas. Revisar los anillos del colector que no corran concéntricamente con la

flecha. Verificar que no tenga aceite sobre la superficie del colector. Apretar los carbones dentro de los porta carbones. Verificar la superficie que no esté áspera ó picada. Revisar los cojinetes que estén lubricados y alineados. Realizar pruebas de continuidad y localizó posibles cortos circuitos entre

las bobinas. Aplicar resistencia de aislamiento a los devanados del generador con el

megger.

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Realizar la prueba de saturación al generador. Verificar el estado de los componentes interno del generador el juego axial

y radial con respecto a sus chumaceras. Registrar los resultados para interpretarlos. Determinar si es necesario cambiar alguna pieza del generador. Reparar o cambiar las piezas que se encuentren dañadas. Acoplar nuevamente el generador y conectarlo de acuerdo a los manuales

de operación. Elaborar reporte de mantenimiento preventivo incluyendo refacciones o

piezas reparadas. Limpiar y guardar la herramienta utilizada. Limpiar el área de trabajo.

Procesos del mantenimiento

El mantenimiento preventivo es el destinado a la conservación de equipos o instalaciones mediante realización de revisiones y reparaciones que garanticen su buen funcionamiento y fiabilidad, el mantenimiento preventivo se realiza en equipos en condiciones de funcionamiento, por oposición al mantenimiento correctivo que repara o pone en condiciones de funcionamiento aquellos que dejaron de funcionar o están dañados.El mantenimiento preventivo se puede realizar por programa de mantenimiento, donde las revisiones se realizan por tiempo, kilometraje, horas de funcionamiento, 

Importancia del mantenimiento preventivo

La labor del departamento de mantenimiento, está relacionada muy estrechamente en la prevención de accidentes y lesiones en el trabajador ya que tiene la responsabilidad de mantener en buenas condiciones, la maquinaria y herramienta, equipo de trabajo, lo cual permite un mejor desenvolvimiento y seguridad evitando en parte riesgos en el área laboral.

MEJORAMIENTO/TENDENCIAS

Un servicio y reparación adecuados son clave para el correcto funcionamiento del alternador y la seguridad de todos los que estén en contacto con él.Estas actividades están diseñadas para maximizar la vida útil del alternador, pero no modifican, extienden o cambian los términos de la garantía estándar del fabricante o sus obligaciones respecto a la garantía.Cada intervalo constituye tan solo una guía y se desarrolla en base a que el alternador este instalado y funcione de acuerdo con las pautas del fabricante. Si el alternador se encuentra o está funcionando en condiciones ambientales adversas o inusuales, puede que los intervalos de mantenimiento deban ser más frecuentes.

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CONCLUCION1) Un generador de C.A., produce energía eléctrica por medio de la energía

mecánica.2) La intensidad de corriente dependerá de la dirección de giro del cable de la

bobina, entre los polos de un imán.3) Cada medio giro que de el cable de la bobina, cambiara el sentido de la

corriente.4) El voltaje generado dependerá de la intensidad del campo de los imanes, la

cantidad de vueltas de alambre de las bobinas y de la velocidad de rotación.5) Siempre debe darse el mantenimiento preventivo para la conservación de los

equipos, que garanticen su buen funcionamiento y fiabilidad evitando accidentes y lesiones del trabajador en el área laboral.

6) Siempre debe existir una auditoria interna de sistemas integrados de gestión.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://historiaybiografias.com/corriente_alterna/ https://sites.google.com/site/fisicacbtis162/services/3-2-8-generador-de-

corriente-alterna-y-corriente-continua-1 http://generadorac.blogspot.pe/2011/05/el-generador-de-corriente-alterna.html http://www.monografias.com/trabajos82/corrientes-alternas-y-corrientes-

continuas/corrientes-alternas-y-corrientes-continuas.shtml http://es.slideshare.net/pzumbap/generadores-corriente-alterna http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos-

basicos/v.-funcionamento-basico-de-generadores#alternador

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