¿Cuál es la teoría del generador de CA?

Answer 1

Creo que ya he respondido esta pregunta, o una como esta, dos o tres veces, pero me encanta hablar de ella y comprenderla tanto que estoy más que feliz de responderla nuevamente sin redirigirlo a otra respuesta.

Primero, el principio básico de generar electricidad: necesita un conductor para transportar la corriente, un campo magnético para mover los electrones a través del conductor y el movimiento relativo (hacia adelante y hacia atrás, de lado a lado, lo que tiene) entre los dos.

En el caso de un generador de CA, el campo magnético se crea en el rotor, que es un número par de núcleos (barras) de hierro envueltos con una longitud de cable para crear polos alternos norte y sur. Esto se hace envolviendo el cable en una dirección alrededor de un poste y envolviendo el cable en la otra dirección alrededor del siguiente poste. La corriente continua se aplica al cable para crear un campo magnético estable y constante en los polos del rotor.

La corriente alterna real se genera en las bobinas de alambre que se enrollan alrededor de la parte exterior del generador, el estator. La magnitud de ese voltaje está parcialmente determinada por la cantidad de veces que el cable se enrolla alrededor del estator, lo que le da al campo magnético más conductores para pasar y, por lo tanto, mover más electrones a través del cable. Un generador de CA trifásico tiene tres conjuntos de bobinas, cada conjunto compuesto por un cable, envuelto la misma cantidad de veces alrededor de la longitud del generador para que cada uno tenga el mismo voltaje de salida.

El voltaje de salida está determinado por la velocidad del rotor (directamente correlacionado con la velocidad de lo que esté conectado al generador, ya sea un motor diesel, gas, vapor, hidroeléctrica o turbina eólica), el número de polos integrados en el rotor y la resistencia del campo magnético que crean (directamente correlacionado con la CC aplicada a las bobinas del rotor) y, finalmente, el número de bobinas en el estator.

Dado que el número de polos y el número de bobinas se fijan cuando el generador se construye e instala, la única forma de ajustar el voltaje de salida al nivel deseado es ajustar la velocidad y la intensidad del campo magnético. Sin embargo, dado que la corriente alterna funciona a una frecuencia requerida (60 ciclos por segundo en Estados Unidos y algunos otros países, 50 ciclos por segundo en casi todos los demás lugares), la velocidad del rotor debe ser constante para mantener esa frecuencia. Eso solo deja disponible la intensidad del campo magnético para alterar el voltaje de salida, lo que se logra al alterar la cantidad o corriente que se envía a las bobinas del rotor.

Una vez que se conecta una carga y se aplica la potencia de salida del motor principal para hacer ejercicio en la red eléctrica, el voltaje y la frecuencia de salida disminuirán porque la corriente que atraviesa el estator creará un campo magnético opuesto en el estator, que se opondrá al magnético. campo creado por el rotor. Será necesario aumentar la potencia al motor principal Y la corriente a las bobinas del rotor para mantener la frecuencia y el voltaje en los parámetros requeridos; lo contrario se aplica cuando la carga disminuye a medida que los clientes apagan sus electrodomésticos.

Ahí es donde mi comprensión de la función de un generador de CA comienza a desmoronarse. Si quieres entender el por qué y cómo del campo magnético opuesto en el estator, tendremos que preguntarle a algunos de los muchachos mayores, porque todavía estoy tratando de descubrir los detalles de ese. Sé que una de las palabras clave es Counter EMF, pero ni siquiera sé qué preguntar, y mucho menos cómo hacerlo sin que mi falta de cálculo se interponga en mi camino.