¿Quieres descubrir cómo funcionan los generadores de corriente continua (DC)? En este artículo te revelaremos todos los detalles sobre su construcción y los diferentes tipos que existen. ¡Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de la generación de energía eléctrica!
Un generador de CC convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El funcionamiento del generador de CC se basa en la Ley de inducción electromagnética de Faraday. Como su nombre indica, la salida que se obtiene es CC (corriente continua), donde la magnitud de la corriente o voltaje es constante en el tiempo.
La salida de CC se utiliza en la excitación de campo de alternadores, iluminación de arco en serie, carga de baterías, conducción de locomotoras de CC o se utiliza como refuerzo para compensar la caída de voltaje en el sistema de distribución de CC.
CONSTRUCCIÓN DE GENERADOR DC
La construcción de un generador de CC es similar a la de un motor de CC. Entonces, un generador de CC puede funcionar como un motor de CC y viceversa. Las características básicas de construcción de un generador de CC se describen a continuación.
YUGO:
El yugo es la cubierta exterior del generador de CC y está hecho de acero fundido o hierro fundido. Tiene dos propósitos:
1) Proporciona un camino para el flujo de polos.
2) Brinda soporte mecánico a toda la máquina.
POSTES DE CAMPO:
Se compone de núcleo de polo y zapatas de polo. El núcleo polar soporta el devanado de campo mientras que la zapata polar distribuye uniformemente el flujo en el entrehierro.
CAMPO AIROSO:
Está hecho de cobre y enrollado alrededor del núcleo de cada polo de tal manera que se desarrollan polos norte y sur adyacentes cuando se excita el devanado de campo.
NÚCLEO DE ARMADURA:
La armadura es el centro de conversión electromecánica. Es la parte giratoria de la máquina de CC y consta de ranuras o ranuras en toda la periferia. Estas ranuras llevan los conductores de armadura que transportan corriente. El núcleo del inducido está formado por láminas delgadas para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault.
DEVANADO DE ARMADURA:
El devanado del inducido está hecho de cobre y se coloca dentro de las ranuras del núcleo del inducido. Cada conductor del devanado está aislado entre sí y también del núcleo del inducido. El devanado de armadura es de dos tipos: devanado de vuelta y devanado de onda.
CONMUTADOR
Un conmutador también se conoce como rectificador mecánico. Proporciona una conexión eléctrica entre la bobina del inducido giratorio y el circuito externo estacionario. Consiste en segmentos de cobre estirados en frío aislados entre sí formando una estructura de anillo. En un generador de CC, el conmutador recoge la corriente generada en el devanado del inducido.
CEPILLOS
Las escobillas están hechas de carbón, electrografito o grafito de cobre. Siempre se deslizan sobre el conmutador, asegurando así una correcta conexión eléctrica. Su función principal es recolectar corriente del conmutador y suministrarla a la carga eléctrica o circuito externo.
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FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR DC
Como se mencionó anteriormente, el funcionamiento de DC Generator se basa en la ley de Faraday. Establece que cada vez que un conductor corta el flujo magnético, se induce una FEM (fuerza electromotriz) a través del conductor. La magnitud de este EMF inducido es directamente proporcional a la tasa de cambio del enlace de flujo.
Para comprender cómo se induce la EMF en un conductor, consideremos un bucle rectangular ABCD de una sola vuelta que gira en el sentido de las agujas del reloj entre los polos.
CASO 1:
En cualquier instante de tiempo, el conductor AB está cerca del Polo Norte y CD del Polo Sur como se muestra en la siguiente figura.
Para el conductor AB, el campo magnético es de izquierda a derecha mientras que la fuerza sobre él actúa hacia arriba. Ahora, para encontrar la dirección de la corriente inducida, usaremos la regla de la mano derecha de Fleming.
“Si el pulgar, el índice y el dedo medio de la mano derecha se estiran y se colocan mutuamente perpendiculares entre sí de tal manera que el pulgar representa la dirección de la fuerza, el índice representa la dirección del campo magnético, entonces el medio dedo le dará la dirección de la corriente inducida.”
Después de aplicar la regla anterior al conductor AB, la dirección de la corriente inducida es de A a B en el bucle ABCD. Esta corriente fluye externamente desde la escobilla B2 a la B1 alimentando la carga en su camino.
CASO 2:
Después de una rotación de 180 grados de la bobina, el conductor CD se acerca al Polo Norte, mientras que AB está cerca del Polo Sur.
Al aplicar la regla de la mano derecha de Fleming al conductor CD, la dirección de la corriente inducida es de D a C. Aunque ahora se invierte la dirección de la corriente en el bucle ABCD, la corriente externa sigue fluyendo de la escobilla B2 a B1.
Entonces, en ambos casos, la dirección de la corriente generada siempre es de B2 a B1. Por lo tanto, se obtiene una corriente unidireccional en el generador de CC.
TIPOS DE GENERADOR DC:
Los generadores de CC se clasifican ampliamente en dos categorías:
Generador de CC excitado por separado
En este tipo, el devanado de campo se excita desde una fuente de CC externa independiente, como una batería.
Generador de CC autoexcitado
En este tipo, el devanado de campo es excitado por la corriente suministrada por el propio generador. Una pequeña cantidad de flujo llamado «flujo residual» está inicialmente presente en los polos del generador. A medida que aumenta la corriente, aumenta el flujo, lo que conduce al proceso de acumulación de voltaje en el generador.
Según la conexión de la bobina de campo y la bobina de armadura, los generadores autoexcitados se clasifican en tres tipos:
Generadores de heridas en serie:
Aquí, el devanado de campo está conectado en serie con el devanado de armadura.
Generadores de herida de derivación:
Aquí, el devanado de campo está conectado en paralelo al devanado de armadura.
Generador de heridas compuestas:
Tiene dos devanados de campo separados. Según la conexión del devanado de campo con el devanado del inducido, puede ser un generador de bobinado compuesto de derivación corta o de derivación larga.
REFERENCIAS:
Construcción del generador de CC: Javapoint
Polos de campo y devanados de campo: Muniracademia
Núcleo de armadura: Quora
Piezas de armadura del generador de CC: Graschopp
Conjunto de conmutador y escobilla: Pinterest
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Preguntas frecuentes sobre el funcionamiento del Generador DC con su construcción y tipos
1. ¿Qué es un generador DC?
Un generador DC, también conocido como generador de corriente continua, es un dispositivo eléctrico que convierte la energía mecánica en energía eléctrica de corriente continua.
2. ¿Cómo funciona un generador DC?
Un generador DC funciona mediante la aplicación de la ley de Faraday de la inducción electromagnética. Consiste en una bobina rotatoria, llamada rotor, y un conjunto de bobinas fijas, llamado estator. Cuando el rotor gira dentro del estator, se produce un campo magnético que induce una corriente continua en las bobinas del estator.
Para obtener una explicación más detallada, puedes consultar la fuente.
3. ¿Cuáles son los componentes principales de un generador DC?
Los componentes principales de un generador DC son el rotor, el estator, las escobillas y los anillos colectores. El rotor es la parte móvil del generador y está compuesto por un eje y bobinas de alambre situadas alrededor del mismo. El estator es la parte fija y consta de bobinas fijas situadas alrededor del rotor. Las escobillas son dispositivos que permiten el paso de la corriente eléctrica entre el rotor y el estator, y los anillos colectores son los encargados de hacer el contacto con las escobillas.
4. ¿Cuáles son los tipos de generadores DC?
Los principales tipos de generadores DC son los generadores de corriente continua de excitación independiente y los generadores de corriente continua de excitación en derivación o en serie.
Los generadores de corriente continua de excitación independiente tienen su propio sistema de excitación y no dependen de una fuente externa de energía. Por otra parte, los generadores de corriente continua de excitación en derivación o en serie dependen de una fuente externa de corriente continua para generar electricidad.
5. ¿Qué aplicaciones tienen los generadores DC?
Los generadores DC se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, tales como la generación de energía en centrales eléctricas, la propulsión de motores eléctricos y la generación de energía eléctrica en vehículos híbridos y eléctricos.
6. ¿Cuáles son las ventajas de un generador DC?
Algunas ventajas de los generadores DC son su simplicidad de construcción, su capacidad de suministrar grandes cantidades de energía y su mayor eficiencia en comparación con los generadores de corriente alterna.
7. ¿Cuáles son las desventajas de un generador DC?
Algunas desventajas de los generadores DC incluyen su mayor coste de mantenimiento debido al desgaste de las escobillas y anillos colectores, así como la dificultad para transmitir energía a largas distancias debido a la caída de voltaje en corriente continua.
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- Si deseas conocer los aspectos técnicos relacionados con el funcionamiento de los generadores DC, puedes consultar este artículo.
