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ESTATOR / ARMADURA/ INDUCIDOESTATOR / ARMADURA/ INDUCIDO
CONSTRUCCION DE GENERADORESCONSTRUCCION DE GENERADORES
Consta de un ncleo de hierro y sus propios devanados. Los devanados del
estator se disponen en ranuras o a lo largo de la parte interna del estator.
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El ncleo del estator esta hecho de cientos de
lminas de acero delgadas comprimidas y
soldadas automticamente.
ESTATOR / ARMADURA/ INDUCIDOESTATOR / ARMADURA/ INDUCIDO
Al ser el ncleo de lminas comprimidas,en lugar de una sola pieza slida de acero, se
inhiben las corrientes parasitas
Estas corrientes generan calor y por lo tanto
perdida de eiciencia en el generador.
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ROTOR / CAMPOROTOR / CAMPO
El campo de un generador CA!E"#$LLA" se crea cuando un rotor giradentro del estator. El rotor contiene polos con devanados enrollados a su
alrededor, para ormar bobinas.
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TIPOS DE ROTORESTIPOS DE ROTORES
Llamados tambi%n de disposicin no cil&ndrica, Los generadores
CA!E"#$LLA" utilizan este tipo de rotores.
"otores de #olos 'alientes
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TIPOS DE ROTORESTIPOS DE ROTORES
"otores de #olos (o 'alientes ) Llamado tambi%n de rotor cil&ndrico.
El campo de imn permanente ) se usa generalmente en pe*ue+os
generadores
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GENERACIN DE VOLTAJEGENERACIN DE VOLTAJE'e re*uieren tres actores bsicos para la generacin de voltae)
-agnetismo-agnetismo
-ovimiento-ovimiento
ConductoresConductores
El sistema del generador se basa en el concepto segn el cual, si un
cable se mueve a trav%s de un campo magn%tico, se produce voltae
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GENERACIN DE VOLTAJEGENERACIN DE VOLTAJE
Consideremos un generador con una bobina y dos polos en el rotor.
La posicin angular del rotor esarbitraria. La l&nea de reerencia es la
horizontal.
Como el rotor se mueve desde un
ngulo de 04 hacia la bobina, cada vez
mas l&neas de luo atraviesan la
bobina.
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La variacin del voltae con la posicin del rotor se demuestra a*u& en la
secuencia siguiente)
GENERACIN DE VOLTAJEGENERACIN DE VOLTAJE
El rotor se mueve desde 04 hasta 5/4, el voltae se incrementa desde cero
segn como se muestra en el graico.
El rotor se mueve hasta 604, se induce un m3imo voltae positivo en las
bobinas.
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GENERACIN DE VOLTAJEGENERACIN DE VOLTAJEEl rotor se mueve hasta 78/4, el voltae comienza a reducir.
El rotor se movi hasta 7904, el voltae se reduce hasta cero en la posicin
de 7904 por*ue el luo de l&neas no atraviesan los conductores.
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El rotor se mueve hasta :;04 , la polaridad del voltae inducido se invierte
y toma un m3imo valor negativo.
GENERACIN DE VOLTAJEGENERACIN DE VOLTAJE
Cuando el rotor se mueve a la posicin de 8104, el voltae se reduce y el
ciclo se vuelve a repetir.
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GENERACIN DE VOLTAJEGENERACIN DE VOLTAJEConsideremos ahora un generador con tres bobinas y dos polos en el rotor.
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COMPONENTES BSICOS DEL GENERADOR
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COMOCOMOCONTROLA ELCONTROLA EL
VOLTAJE DEVOLTAJE DESALIDA ELSALIDA EL
REGULADOR DEREGULADOR DEVOLTAJE ?VOLTAJE ?
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El A>" controla el voltae de salida controlando la corriente dee3citacin *ue le env&a a la e3citatriz. #ara esto censa el voltae en la
salida del generador.
SENSADO DEL VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR
?ay dos m%todos mediante los cuales el generador mide la salida de
voltae del generador, medicin monoasica y medicin trisica. En la
medicin monoasica solo se usa una ase para austar la salida del
sistema, independientemente de lo *ue esta ocurriendo en las l&neas del
sensor. La medicin trisica promedia los tres voltaes de ase, lo *ue
resulta en una meor regulacin especialmente, cuando la carga esta
dese*uilibrada.
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TIPOS DE EXCITACION
A@!
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CONEXIN DE LOS DEVANADOSEl dise+o de las cone3iones de la bobina en un generador y el modo de
conectar una carga determinan el nivel y el tipo de voltae de salida del
generador.
Los terminales de los devanados son numerados de manera horaria
comenzando por el terminal mas e3tremo.
enerador de 7: terminalesenerador de 70 terminales
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CONEXIN DE LOS DEVANADOS
TIPOS DE CONEXIONES
Condicin de
alto voltae
Condicin de
bao voltae
Conexin Se!ie Conexin P"!"#e#o
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En los generadores de 7: terminales los terminales pueden ser conectados
tal como se muestra.
CONEXIN DE LOS DEVANADOS
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FRECUENCIA
En la seccin anterior ue detallado como varia el voltae mientras gira el
motor, esta variacin es c&clica o repetitiva. ?asta el momento una
revolucin produce un ciclo. 'i el motor da una revolucin por segundo
entonces se completara un ciclo por segundo.
$ %i%#o &o! 'e()n*o
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FRECUENCIAEl numero de ciclos el%ctricos ocurridos cada segundo es llamado
recuencia, la unidad usada para determinar un ciclo por segundo es el
?ertz ?z2 las recuencias comunes son /0 y 10 ?z, por eemplo 10 ?z
representa *ue 10 ciclos ocurren en un segundo.
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FRECUENCIA
Ro+o! *e , &o#o' Ro+o! *e - &o#o' Ro+o! *e . &o#o'
10 ?z 8100 rpm 10 ?z 7900 rpm 10 ?z 7:00 rpm
/0 ?z 8000 rpm /0 ?z 7/00 rpm /0 ?z 7000 rpm
7:0
rpmpolosdeNumeroFrecuencia
=
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VOLTAJES CORRIENTES TRIFASICAS
El voltae medido desde uno de los terminales al punto neutral es llamado
>oltae de ase, el voltae medido entre dos terminales es llamado voltae
de l&nea.
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VOLTAJES CORRIENTES TRIFASICAS
'iendo voltae de ase >A2) V0 y voltae de l&nea >=2) VL
Cuando el generador esta conectado en un arreglo en se cumple lo'gte)
fL VV = ;8:.7
Cuando el generador esta conectado en un arreglo en 1 se cumple lo 'gte)
fL VV =
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CLASIFICACION DE LOS VOLTAJES EN LOS GENERADORES CAT
Caterpillar identiica tres tipos de voltae =ao, medio y alto2
=ao >oltae) es el voltae *ue caracteriza niveles locales, 100 > o menos.
-edio >oltae) es una clasiicacin propia de niveles baos de distribucin,este voltae es distribuido por eemplo hacia transormadores de potencia
para *ue estos a su vez convirtiendo el voltae a un nivel menor2,
distribuyan la energ&a a lugares residenciales o industriales.
Alto voltae) se emplea para transportar energ&a hacia lugares muy
apartados, es el voltae usado para transportar energ&a el%ctrica en la red
el%ctrica nacional.
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CLASIFICACION DE LOS VOLTAJES EN LOS GENERADORES CAT
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POTENCIA TRIFSICA
#
La potencia aparente es la suma de la energ&a *ue disipa dicho circuito en
cierto tiempo en orma de calor o trabao y la energ&a utilizada para la
ormacin de los campos el%ctricos y magn%ticos de sus componentes.
7000
;8:.7 AVkVA
=
#A) P 23756
Es la potencia *ue representa la capacidad de un circuito para realizar unproceso de transormacin de la energ&a el%ctrica en trabao. Esta potencia
es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos.
7000
.;8:.7 PFAVkW
=
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POTENCIA TRIFSICA
#
'e deine 0"%+o! *e &o+en%i", F.#, como la relacin entre la potenciaactiva, P, y la potencia aparente, S
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POTENCIA TRIFSICA
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>olt en Amp en Gva. F# C
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CURVA DE CAPACIDAD DE UN GENERADOREsta l&nea indica la corriente m3ima
*ue puede soportar el estator principal
Limita la potencia, la l&nea
indica la m3ima e3citacin
*ue puede soportar
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Gene!"*o! A)+oex%i+"*o
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Gene!"*o! ex%i+"*o %on I
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Gene!"*o! %on ex%i+"%in AREP
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REGULADORES DE VOLTAJE
El propsito de la regulacin es controlar la salida del generador paramantener el voltae dentro de los l&mites prescritos aun cuando la carga
vari%.
La regulacin de voltae es aectada principalmente por la carga y
descarga del generador y los transitorios. ". Este voltae es comparado al
voltae de los terminales. #ara minimizar el error, el regulador de
voltae alimenta con ms o menos corriente de e3citacin la e3citatriz.
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REGULACION VOLTIOS /9>
@n re*uerimiento clave de un grupo electrgeno es su habilidad pararecuperarse de las cargas transitorias.
En los generadores modernos se utiliza un regulador *ue permite una
breve ca&da de voltae en proporcin a la velocidad >oltsJ?z2. con esta
compensacin el regulador reduce su voltae en proporcin a la velocidad
cuando grandes blo*ues de carga son aplicados causando una ca&da de
velocidad.
Esta reduccin de voltae reduce los GD. entregados por el generador para
recuperar la velocidad y recuencia.
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REGULACION VOLTIOS /9>
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REGULACION VOLTIOS /9>
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AISLAMIENTO
El aislamiento de los generadores se dise+a solamente para manearciertos niveles de temperatura. El material de aislamiento de los
devanados se selecciona con base en la capacidad de operacin a
temperaturas espec&icas.
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El calor no es la nica causa del deterioro del aislamiento de los
devanados. Las causas adicionales de las allas de los aislamientos
incluyen)Contaminantes conductores, como suciedad, *u&micos, etc.Ba+o mecnico por cho*ue, vibracin, obetos e3tra+os, tensin, etc.
Crestas de voltae generadas por la carga o en la l&nea.
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#ara asegura *ue el aislamiento del rotor pueda tolerar las tensionesmecnicas en operacin normal, el sistema de aislamiento del rotor se
prueba por varias horas, de 7:/N a 7/0N de la sobre velocidad de
clasiicacin.
AISLAMIENTO
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PRUEBA DE AISLAMIENTO
La prueba de aislamiento es el m%todo aceptado para medir la calidad deaislamiento, la prueba se hace por lo general una vez al a+o en unidades
de emergencia, y cada tres veces en unidades primarias o continuas, si la
unidad opera en una condicin ambiental de alta humedad, atmsera
salina o gran cantidad de polvo y tierra la prueba de aislamiento debe ser
realizada mas a menudo.
La prueba aplica un voltae al aislamiento para medir su resistencia,
unidades Cat *ue operan a menos de 100 > AC son probadas aplicando
/00 > de CC, unidades Cat *ue operan a mas de 100 > AC son probadas
aplicando 7000 > de CC.
El comprobar la resistencia de aislamiento de un inducido es similar a
probar el neumtico pinchado de un auto, en lugar de aplicar aire a
presin, el meger aplica al componente /00 o 7000 > de CC para
determinar si hay alguna uga de corriente a tierra.
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PRUEBA DE AISLAMIENTO
Bebemos tener en cuenta *ue el meger esta aplicando un alto voltae alcircuito, para evitar algn accidente no debemos tocar los cables del
instrumento sin antes haberlos descargados, inalizada la prueba
descargar los devanados del generador.
El meger descargara los devanados automticamente si dea conectado
los conductores y gira el interruptor del meger a la posicin o.
#ara empezar la prueba desconecte el generador abriendo el interruptor,
luego sa*ue el generador uera de servicio desconectando los cable *ue
van al regulador, transormador o cual*uier otro dispositivo para evitar el
paso de alto voltae de otros componentes.
Asegrese *ue un cable del meger este conectado a tierra, el meger
genera /00 v de CC y lo aplica en todas las cone3iones *ue van al
interruptor.
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PRUEBA DE AISLAMIENTO
En generadores operando a menos 7000 de AC la resistencia m&nima atierra es 7 - ohmio, en generadores operando a mas de 7000 de AC la
resistencia m&nima a tierra es el voltae de trabao o nominal divido entre
7000 mas 7 - ohmio.
Be acuerdo con las instrucciones del manual de operacin y
mantenimiento conecte el meger y presione el botn de lectura durante
10 segundos, tome la lectura en 80 y 10 segundos, si la lectura a los 10 s
es igual o mayor *ue la lectura a 80 s y superior al limite m&nimo de
resistencia, los devanados estn normales y aceptables, si la lectura a 10s
es menor *ue a 80s los devanados estn sucios, aceitosos o hmedos y
han comenzado a deteriorarse.
La resistencia de aislamiento var&a con la temperatura y debe ser
corregida antes de hacer comparaciones de lectura, asegrese de registrar
la temperatura ambiente antes de iniciar la prueba.
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PRUEBA DE AISLAMIENTO
El meger esta estandarizado para trabaar a 504 C, para obtener el valorcorregido de lectura multipli*ue el valor de resistencia observada por el
coeiciente de temperatura *ue se obtiene de la tabla en el -anual de
operacin y mantenimiento.
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BABEO DEL MOTORLa operacin de un motor sin carga o en condiciones de poca carga
menos de 7/N de su carga nominal2 podr&a resultar en un ObabeoI por
el mltiple de escape. El deecto de babeo se caracteriza por ser una
uga aceitosa de color negro, *ue escapa en las untas del mltiple de
escape. La presencia de este ObabeoI no indica necesariamente un
problema del motor.
Los motores son dise+ados para operar con carga, cuando los motores
trabaan sin carga, la capacidad de sello de algunos componentes
internos podr&an ser aectados negativamente.
El babeo por el mltiple de escape usualmente no es da+ino para el
motor, pero el resultado puede ser signiicativo en algunos casos.El babeo consiste en combustible y aceite mezclado con soot
proveniente del interior del mltiple de escape, uentes comunes de este
ObabeoI a causa de aceite son gu&as de vlvulas, anillos de pistn, y
sellos de turbo cargador. #or otro lado el ObabeoI por combustible
ocurre por combustin incompleta.
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BABEO DEL MOTOR
@n motor uncionando normalmente podr&a trabaar al menos una hora a
carga baa sin *ue haya un ObabeoI. Algunos motores podr&an uncionar
tanto tiempo como 8 horas, 5 o / horas antes de *ue el babeo aparezca,
sin embargo todos los motores babearan eventualmente si trabaan a
poca carga. 'ignos e3ternos de babeo sern evidentes a menos *ue el
sistema de escape este completamente sellado.
'i se re*uiere trabaar en baas rpm o con baas cargas por periodos
prolongados, los eectos adversos pueden ser evitados cargando el motor
al menos 80N de su carga nominal, 70 minutos por cada 5 horas de
haber trabaado con poca carga.
Esto retirara cual*uier luido *ue pudiera haberse acumulado en el
mltiple de escape. #ara minimizar el babeo del motor es importante este
bien dimensionado.
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