Generadors de CA: Funcionament, Estructura i Característiques

Generadors de CA: Màquines Síncrones

Els generadors de CA són màquines que transformen l'energia mecànica, que reben al seu eix, en energia elèctrica en forma de corrent altern, que ofereixen pels seus borns de sortida. Són màquines síncrones: el corrent d'excitació que cal subministrar al bobinatge inductor és un corrent continu (CC).

Estructura Interna dels Generadors de CA

Un generador de CA consta d'un estator, on s'ubica el bobinatge induït, i un rotor, on es troben el bobinatge inductor i els anells de fregament que fan arribar el corrent continu (CC) d'excitació. És important destacar que no hi ha connexió elèctrica entre l'estator i el rotor.

Tipus de Pols del Rotor

El rotor té pols, al voltant dels quals es munta l'enrotllament inductor. Els pols poden ser de dos tipus:

• Pols ressortints: Són aquells que s'eleven per sobre de la superfície del rotor.
• Pols llisos: Són aquells que es construeixen arran de la superfície del rotor.

Tensió Generada per un Alternador

Principi de Generació de Tensió

La tensió es genera a l'interior de la màquina (força electromotriu o FEM) a causa d'un bobinatge induït estàtic i un camp magnètic giratori.

Freqüència del Corrent Altern Generat

Els alternadors són màquines síncrones i, per definició, la velocitat de rotació del seu eix i la freqüència elèctrica que generen estan directament relacionades mitjançant la següent fórmula:

F = (n * p) / 60

On:

• F: Freqüència del corrent altern generat (en Hz).
• n: Velocitat de gir del rotor (en revolucions per minut, rpm).
• p: Nombre de parells de pols del rotor.

D'aquí es dedueix que, per a un alternador donat, si es vol generar energia elèctrica a una determinada freqüència, cal fer-lo girar a una velocitat específica i constant.

Corba Característica de l'Alternador

L'alternador no subministra als seus borns de sortida el valor total de la tensió generada internament (força electromotriu o FEM), sinó un valor lleugerament inferior. Aquesta diferència es deu a diversos factors:

• La distorsió del camp magnètic a l'entreferro, provocada per la circulació de corrents estatòrics (o induïts).
• L'autoinductància de les bobines de l'induït.
• La resistència de les bobines de l'induït.

Corba de Buit (Sense Càrrega)

S'anomena corba de buit d'un alternador la representació gràfica que relaciona el valor de la força electromotriu (FEM) als borns de sortida —quan no hi ha cap càrrega connectada— amb el corrent continu d'excitació del rotor. Aquesta corba s'obté quan l'alternador funciona a una velocitat de rotació constant, la qual cosa implica que genera un corrent a una freqüència constant.