npt53 conceptos basicos_ principios del generador de ca

QUE ES LA ELECTRICIDAD ? La ELECTRICIDAD es una forma NATURAL de ENERGIA, tal y como los RELAMPAGOS , la CARGA ESTATICA, etc.

Todos los objetos en el Universo, (tanto slidos, lquidos o gases), estn formados por ATOMOS.

A la Fuerza ELECTRICA contenida en el tomo se le conoce como fuerza ELECTRO-MAGNETICA.

Esta fuerza mantiene a los ELECTRONES girando en una rbita, alrededor del NUCLEO del ATOMO.

Una CARGA ELECTRICA, (VOLTAJE, o DIFERENCIA DE POTENCIAL), se genera cuando los ELECTRONES son desprendidos del ATOMO.

Esta CARGA, (o VOLTAJE), proporciona la PRESION en un circuito ELECTRICO, causando que los ELECTRONES fluyan en el CONDUCTOR.

Veamos el Atomo mas de cerca.

UN ATOMO DE HIDROGENO TIENE 1 ELECTRON Y 1 PROTONEL ATOMOATOMO DE HIDROGENO NUCLEOPROTONES & NEUTRONES(CARGA POSITIVA)ELECTRON(CARGA NEGATIVA)ORBITA DELELECTRON CONCHA O NUBE El tomo de Hidrogeno es el mas ligero y simple que existe en el Universo.FUERZAELECTROMAGNETICAVALENCIA O BANDACONDUCTIVAATOMO DE COBRE28181UN ATOMO DE COBRE TIENE 29 ELECTRONES Y 29 PROTONES En un CONDUCTOR de cobre, el ELECTRON en la banda de VALENCIA es libre de fluir de un tomo a otro, cuando es atraido por una diferencia de potencial o carga.

FLUJO DEL ELECTRON EN UN CONDUCTOR DE COBREVOLTAJE Y CORRIENTE UNA DIFERENCIA DE POTENCIA O CARGA, a lo largo de un conductor, origina que los ELECTRONES fluyan hacia la CARGA positiva, (los electrones tienen carga negativa). El nivel de carga se mide como VOLTAJE .ATOMOS = 1020 mm cubicos (100 BILLONES de BILLONES PER mm3 ) Un flujo de CORRIENTE es posible gracias a los electrones libres de los tomos que forman el conductor y que fluyen a travs de el. Al flujo de CORRIENTE tambin se le considera como un flujo de electrones.

1 Ampere fluyendo a travs de un conductor en un punto determinado equivale a 6 X 1018 electrones fluyendo por segundo ( 6 BILLONES de BILLONES / SEGUNDO ) !POTENCIAL DE CARGA

QUE SON LOS CONDUCTORES? CONDUCTORES EN UN CABLE DOMESTICO Los Conductores son materiales en los cuales los tomos contienen electrones libres que pueden fluir de un tomo a otro, cuando se induce en ellos una CARGA elctrica (voltaje). La mayoria de los metales son buenos conductores, algunos de los mejores son la plata, el cobre y el oro. Los buenos conductores ofrecen una resistencia muy pequea al flujo de corriente. Los conductores de cobre son generalmente escogidos para formar los devanados de un Generador gracias a sus cualidades ELECTRICAS y conductividad trmica, asi como su relativo bajo costo y fcil manejo.CONDUCTORESEN ELDEVANADO DE UN GENERADOR

QUE SON LOS AISLAMIENTOS? Los Aisladores son materiales en los cuales los electrones estn furtemente ligados al ncleo y a otros tomos, (liga de covalencia), de aqui que no hay electrones libres portadores de la carga elctrica. Como resultado, son conductores muy pobres de la ELECTRICIDAD. Tpicamente el hule, los plsticos, la cermica y el vidrio son muy buenos aisladores. Ellos tienen una resistencia muy alta al flujo de la corriente (flujo de electrones). El nivel de voltaje, los incrementos de temperatura, las propiedades ELECTRICAS y mecnicas, todas determinan el tipo de material a escoger para los devanados en el generador.Aislamiento en unCABLEAISLAMIENTO EN LOS DEVANADOS DE UN GENERADOR

El voltaje de corriente directa (DC) puede ser producido a travs de la conversin de la energa quimica directamente en energa elctrica. Este es el principio de la Batera o Pila.

Una Batera es un dispositivo de almacenamiento de carga, esto es, la batera almacena ENERGIA potencial, la cual es conocida como CARGA.

La primer batera fu creada por VOLTA en 1800, y fu conocida como la Pila Voltica.QUE ES LA CORRIENTE DIRECTA (C.D.)?

CONDE ALESSANDRO GIUSEPPE ANTONIA VOLTA 1745 - 1827 En 1800, Volta invent la PILA VOLTAICA, la cual fu la primer BATERIA, y el primer dispositivo ELECTRICO que producia CARGA ELECTRICA contnua. Pila VolticaCELDAS DE COBRE Y ZINCEN UNA SOLUCION DE AGUA SALADA La Pila VOLTAICA fu el principio de lo que hoy conocemos como la BATERIA moderna, con sus muchas variedades.LO ENCONTRO BASTANTE INTERESANTE!LO ENCONTRO BASTANTE INTERESANTE!LO ENCONTRO BASTANTE INTERESANTE!LO ENCONTRO BASTANTE INTERESANTE!LO ENCONTRO BASTANTE INTERESANTE!LO ENCONTRO BASTANTE INTERESANTE!!LO ENCONTRO BASTANTE INTERESANTE!

EL CIRCUITO ELECTRICO La Batera genera una diferencia de potencial o carga a travs de sus terminales. La medida de esa CARGA se le conoce como VOLTAJE elctrico. La Batera trabaja como una BOMBA, forzando a los electrones a fluir a travs de un circuito, el VOLTAJE proporciona la presin en el circuito. Bombilla Elctricainterruptor El filamento del bulbo actua como una restriccin, o resistencia, al flujo de electrones, provocando calentamiento y produciendose la luz. Cuando se cierra el interruptor en el circuito, la diferencia de potencial provoca que los electrones fluyan libremente a travs de los conductores, (Corriente Elctrica o AMPERES), y a travs de la bombilla.Flujo de ElectronesConductorDe Cobre+

Todos los Generadores producen Corriente Alterna (C.A.)DONDE SE UTILIZA LA C.D. EN UN GENERADOR DE A.C?GENERADOR DE C.A. Un Generador de D.C. es un Generador de A.C., en el cual su salida se convierte en C.D. por medio de la conmutacin, (Invirtiendo los ciclos Negativos).CORRIENTE ALTERNA C.A. En Generadores de C.D. la corriente se produce a travs de la RECTIFICACION. Diodo Rectificador Rectificador Controlado de Silicn (Tiristor) La C.D. se tiliza para producir los Campos ELECTRO MAGNETICOS en los Generadores de C.A.C.D. CONVERTIDA EN C.A.

QUE ES LA CORRIENTE ALTERNA (C.A.) ? La ELECTRICIDAD de C.A., es producida convirtiendo la energa mecnica en energa ELECTRICA. Este es el principio del Generador elctrico.

La Energa mecnica es proporcionada por el Motor o la Turbina la cual se acopla al Generador.

El Motor o la Turbina pueden ser energizados a travs de diferentes formas de ENERGIA Potencial, por ejemplo:-

Combustibles Fosiles, (Petroleo, Diesel, o Gas), o combustibles de desecho como el Metano.

El vapor producido a travs del calor, tilizado al quemar combustibles fosiles o la ENERGIA nuclear.

Turbinas de Agua, (Hydro ELECTRICIDAD), a travs de la presin del agua de un rio, etc.

ENERGIA Alternativa producida por el viento o turbinas de las olas, etc.

GENERACION DE LA ENERGIA ELECTRICA

PRIMO MOTOR (Motor o Turbina)GENERATOR DE C.A. La Potencia Mecnica (Caballos de Potencia, o h.p.s) se convierten en Potencia ELECTRICA (KILOWATTS, o kW) a travs de un Primo Motor (motor), acoplado al GENERATOR Elctrico de C.A. (tambin conocido como ALTERNADOR). EL GENERADOR

Principio de Transformacion de la Energia.

Conjunto de Laminaciones de AceroLneas de Fuerza Magntica (Flujo Alternante) Porque escogemos Potencia Elctrica de C.A. y no C.D. ?ELTRANSFORMADOR El Voltaje de C.A. puede ser incrementado o reducido por medio de la induccin mutua. El TRANSFORMADOR es esencial para la DISTRIBUCION DE POTENCIA. Voltage en el Secundario = razn de vueltas en el primario : con vueltas en el secundario. El Transformador permite distribuir potencia elctrica de C.A. a travs de grandes distancias. La Energa Elctrica de C.A. no puede ser almacenada. La Corriente Directa no puede ser transformada, y solo puede ser distribuida en el nivel de voltaje en el que se genera, o almacenada a travs del uso de bateras. PORQUE ES IMPORTANTE LA DISTRIBUCION DE C.A. ?

DISTRIBUCION DE POTENCIA EN C.A. El voltaje en C.A. puede ser incrementado o reducido a travs de un transformador. La corriente de carga puede ser distribuida en grandes distancias a muy altos voltajes. Al incrementar el voltaje, los cables de distribucin pueden ser mucho mas ligeros. La corriente, la cual genera calor en los cables, es reducida por la misma cantidad de potencia.

RED DE DISTRIBUCION DE POTENCIA DE C.A.

Que es la Potencia de C.A. ? Potencia Elctrica, (kW) = voltaje X corriente / 1000 La Corriente Alterna genera corriente reactiva en circuitos capacitivos e inductivos. El campo magntico se opone al incremento de corriente en cada ciclo. Circuitos Inductivos son circuitos magnticos, tales como motores, transformadores. El Circuito Capacitivo debe ser cargado por corriente antes de adquirir un voltaje completo a travs de sus terminales. Esto provoca que la corriente se atrase con respecto al voltaje 90 grados. Esto provoca que parte de la corriente se adelante al voltaje por 90 grados. Que es el Factor de Potencia? La Potencia de C.A. (kW) = voltaje X corriente X FACTOR de PotenciaCampo Magntico

kVAR REACTIVOS AdelantokVAR REACTIVOS Atrazo90 La CORRIENTE ACTIVA es la corriente til, la cual esta en fase con el voltaje, y proporciona la POTENCIA, o la componente de la carga en kilo Watts. La Corriente Reactiva es la Corriente de desecho, la cual puede ser Adelantada o Atrazada al voltaje por 90. Esta es la componente de la Potencia Reactiva, la cual es factor de potencia 0.CORRIENTE ACTIVAf.P. 1 (kW)voltaje(50 o 60HZ)CORRIENTE REACTIVA ATRAZO f.p. 0CORRIENTE REACTIVA ADELANTO f.p. 0 La Resultante Vectorial es la Potencia Aparente kVA. El Coseno del Angulo resultante se le conoce como : FACTOR DE POTENCIA ( COS ).QUE ES EL FACTOR DE POTENCIA ? ENTONCES COMO SE PRODUCE LA POTENCIA EN EL GENERADOR ?

kVAR REACTIVOS AdelantokVAR REACTIVOS Atrazo90QUE ES EL FACTOR DE POTENCIA ?

PUEDE ALGUIEN ADIVINAR QUE ES ESTO ?PUEDE ALGUIEN ADIVINAR QUE SON ESTOS ?CORRECTO !!

MAGNETOS DEL REFRIGERADOR.

QUE TIENEN QUE VER CON LOS GENERADORES DE C.A. ?

EL MAGNETISMO EN LOS GENERADORES El Magnetismo es la fuerza esencial que produce LA FUERZA ELECTRO MOTRIZ (FEM), en el Generador.

Sin MAGNETISMO, no tendriamos REFRIGERADORES donde pegar los magnetos!! MAGNETOFLUJO MAGNETICON S

NSELECTROMAGNETISMO en los GENERADORES Cuando Corriente Directa se conecta a una bobina de cobre la corriente fluye en una sola direccin a travs de la bobina creando un campo magntico.BOBINA DE COBRE(CAMPO MAGNETIC )FLUJO MAGNETICO Este es el principio del ELECTRO-MAGNETISMO, el cual es usado en el control de los flujos magnticos en los Generadores de Corriente Alterna. Si una barra de hierro se coloca dentro del flujo magntico, esta se magnetiza. La fuerza magntica esta dada por la potencia de corriente directa (Voltaje X Corriente) en la bobina. FLUJO CONVENCIONALDE LA CORRIENTE(AMPERES)+-

MICHAEL FARADAY 1791 - 1864 En 1831, Michael Faraday, usando un simple magneto y una bobina de alambre , descubri que la ENERGIA mecnica puede ser convertida en ENERGIA ELECTRICA

N SN SN SN SN S Cuando el Imn no se mueve, no se realiza ningn trabajo, y no se genera ELECTRICIDAD. Cuando el Imn se mueve rpidamente cerca de la bobina, se realiza un trabajo. Entonces la ENERGIA producida generar una Fuerza ELECTRO MOTRIZ, (FEM o voltaje), en la bobina.EL GENERADOR SIMPLE DE FARADAYN SN SN SN SN SBULBO ELECTRICOBOBINA DE COBRE(CONDUCTOR)MAGNETON SObserva la Luzdel BULBO !Observa la Luzdel BULBO !Observa la Luzdel BULBO !Observa la Luzdel BULBO !

NSImn de Campo PermamenteBobina de CobreAnillos Colectores y EscobillasPRINCIPIOS BASICOS DEL GENERADOR ELECTRICOCampo Magntico(Flujo)FlechaEN ESTE CASO, EL IMAN ESTA FIJO Y LA BOBINA SE MUEVE!SALIDA

NSSALIDALA SALIDA ES SINUSOIDAL, CORRIENTE ALTERNA (C.A.)Imn de Campo PermamentePRINCIPIOS BASICOS DEL GENERADOR ELECTRICOCampo Magntico(Flujo)FlechaBobina de CobreAnillos Colectores y Escobillas

EL VOLTAGE DE SALIDA PUEDE SER INCREMENTADO O DISMINUIDO AJUSTANDO EL VOLTAGE EN EL CAMPO MAGNETICOPRINCIPIOS BASICOS DEL GENERADOR ELECTRICOImn de Campo PermamenteCampo Magntico(Flujo)FlechaBobina de CobreAnillos Colectores y EscobillasSALIDA

PRINCIPIOS BASICOS DEL GENERADOR ELECTRICOImn de Campo PermamenteCampo Magntico(Flujo)FlechaBobina de CobreAnillos Colectores y EscobillasSALIDA

PRINCIPIOS BASICOS DEL GENERADOR ELECTRICOImn de Campo PermamenteCampo Magntico(Flujo)FlechaBobina de CobreAnillos Colectores y EscobillasSALIDAEL VOLTAGE DE SALIDA PUEDE SER INCREMENTADO O DISMINUIDO AJUSTANDO LA FUERZA EN EL CAMPO MAGNETICO

Ajuste de Voltaje de C.D. GENERADOR SIMPLE DE C.A.FLUJOELECTRO MAGNETICODevanados de la Armadura del RotorSALIDA DE C.A. La salida de voltaje esta en funcin de: (A).- La fuerza del campo magntico, (B).- La longitud de los conductores de la Armadura de C.A. (vueltas), y (C).- De la velocidad (speed) de los conductores cortando las lneas de fuerza del campo.Espacio(Lneas de Fuerza del Flujo Magntico)Anillos ColectoresFLECHAESCOBILLASPOLOS DEL CAMPO EN C.D.

ARMADURA TIPICA EN UN GENERADOR DE C.A. Hace 30 aos, Los Generadores de C.A. estaban fabricados con Anillos Colectores y Escobillas. Estos tenan la tendencia a desgastarse, quemarse, con la vibracin y con los cambios de carga de corriente.ANILLOS COLECTORESCARBON BRUSHESBALEROOUTPUTFLECHAARMADURA C.A.POLOS DEL CAMPO C.D. Newage cambio a un diseo de Generador sin escobillas a finales de los 1960s

CAMPO ROTATORIO TIPICO EN GENERADOR DE C.A. Este generador tiene un campo rotatorio (rotor), el cual se energiza con C.D. a travs de los anillos colectores. Este diseo sigue siendo popular hoy en dia, debido al diseo de campo giratorio en la armadura y a que es mas economico de fabricar.Anillos DeslizantesESCOBILLASBALEROVOLTAGE DE C.D. FLECHAESTATOR DE CASALIDA DE C.A. La salida de Voltage de C.A. se obtiene de los devanados del estator (parte estacionaria)FLUJO MAGNETICO El Generador Sin Escobillas es similar en diseo, y se convirtio en popular a finales de los aos 60s, inmediatamente enseguida del invent del diodo de SILICON.ROTOR (CAMPO C.D.)

Circuito del DIODO El DIODO de silicn opera como una vlvula electrnica de una va para la corriente alterna. Fuente de Voltage C.A. La Corriente Resultante (de C.D.), se le conoce como Rectificacin de Media Onda. Un Diodo de silicn permite el paso solamente de la media Onda de un ciclo de corriente alterna a travs del campo del rotor. EL DIODO DE SILICON MEDIA ONDA C.D.

Un Rectificador de Onda Completa, convierte los dos ciclos POSITIVO y NEGATIVO de C.A. en corriente directa (C.D.)LA INTRODUCCION DEL DIODO DE SILICON PERMITIO A LOS DISEADORES CONSTRUIR UN RECTIFICADOR QUE PUDIERA GIRAR A ALTAS VELOCIDADES SOBRE LA FLECHA DEL GENERADOR.FLUJO MAGNETICO Entrada de C.A. Los Campos Magnticos en el Generador requieren de Corriente DIRECTA para producir el MAGNETISMO. 3 FASES Salida de Corriente Alterna en los Diodos SALIDA DE ONDA COMPLETA Un Rectificador de Onda Completa convierte las tres fases de C.A. en corriente directa. EL DIODO DE SILICON

GENERADOR DE C.A. TIPICO Los Anillos Deslizantes y escobillas son reemplazados ahora con:- Un ROTOR EXCITADOR, el cual provee la potencia de C.A. al RECTIFICADOR.DIODOS RECTIFICADORES Un Ensamble de Diodos Rectificadores el cual convierte la corriente A. en C.D. VEAMOS COMO LUCE UN GENERADOR SIN ESCOBILLASROTOR EXCITADOR ESTATOR EXCITADOR Un ESTATOR EXCITADOR, el cual forma el campo MAGNETICO del GENERADOR

Alojamiento del Balero N.D.ERotor Excitador Rotor Principal RectificadorCua Estator PrincipalRotordel P.M.G

Estator ExcitadorFlechaEstatordel P.M.GAlojamiento del Balero D.EENSAMBLE DE COMPONENTES EN EL GENERADOR (DOS BALEROS)Ventilador

Alojamiento del Balero N.D.ERotor principal Ventilador Estator PrincipalDiscos de AcoplamientoENSAMBLE DE COMPONENTES EN EL GENERADOR (UN BALERO)Rotordel P.M.G

Estatordel P.M.GRectificadorRotor Excitador Estator Excitador

ENSAMBLE COMPLETO DEL GENERATOR SINCRONOCORAZA DEL ESTATORRotor del P.M.GEstator delP.M.GADAPTADORDEL DRIVE ENDCubierta Posterior (End Bell)y Estator ExcitadorBLOCK DE CONEXIONESA.V.R.EN A.V.M,sCubierta del BaleroRotor principal Estator Principal

Flujo de Aire a travs del Generador El flujo no debe ser restingido de ningna forma.

Eficiencia Elctrica / Flujo de Potencia

Sistema de Excitacin Todo tipo de Generadores

Sistema de ExcitacinEstatorExcitadorBaleroFlechaRectificadorEstator Principal

Estas terminales se conectan al regulador automtico de voltaje (A.V.R) o bien a una fuente de voltaje de corriente directa.XX- (F2)X+ (F1)SISTEMA DE EXCITACIN.- Estator ExcitadorCaractersticas del Estator Excitador: Es un conjunto ( pila) de laminaciones de acero de alta remanencia. Almacena Magnetismo Residual. Consiste en un electroimn de 12 a 14 polos. Es un generador de alta frecuencia.

RotorExcitadorSistema de Excitacin - Todo Tipo de Generador

SISTEMA DE EXCITACIN.- Rotor de Excitacin Produce C.A. trifsica, cada fase va conectada a 2 diodos del conjunto Rectificador. Produce C.A. de alta frecuencia, (Estator de excitacin de 12 a 14 polos). Generador de Excitacin es un amplificador de poder para el rotor principal.

Conjunto RectificadorSistema de Excitacin - Todo Tipo de Generador

Ensamble del Conjunto Rectificador (Diodos) sobre el Rotor Excitador. NOTA: Los generadores BC y Armazon 8 se montan del lado opuesto. Devanado del Rotor ExcitadorEnsamble del Rotor Excitador y del Conjunto Rectificador Ensamble del Conjunto Rectificador (Diodos)

Terminales de Salidadel conjunto rectificador.Ensamble del Rotor de Excitacin y del Conjunto RectificadorRotor Excitador Trifsico con Conexin Estrella.

Terminal de entrada de corrienteal diodo Rectificador. Rotor Excitador Trifsico de C.A. Conectado a las terminales de entrada del Diodo RectificadorConexiones del Rotor Excitador y Rectificador Principal

Ensamble del conjunto Rectificador Modelos UC/BC Varistor (Supresor de Picos) Salida Trifasica de CorrienteAlterna en el rotor excitador(terminales aisladas) Diodo para: UC/BC - 25 AMP 800 VOLT Placa de aluminio disipadora deCalor. Dos placasconductoras

Salida de voltajehacia el rotor principal Diodos para HC4,5 - 36 AMP 1400 VOLT Diodos para HC6,7 & F8 - 70 AMP 1400 VOLTEnsamble del conjunto Rectificador Modelos HC/F8 Salida Trifasica de CorrienteAlterna en el rotor excitador(terminales aisladas) Placa de aluminio disipadora deCalor. Varistor (Supresor de Picos) Dos placasconductoras

Ensamble del conjunto Rectificador - Operacin del DiodoDiodo Rectificador Borne Positivo:Catodo Diodo RectificadorBorne Negativo:Anodo C.A. input a Diodos Rectificadores( 150 HZ to 180 HZ per second)+

Ensamble del Rectificador Rectificacin trifasica La Rectificacin de Onda Completa produce una salida de C.D. de 1.35 X el voltaje de entrada al Rectificacor. Entrada de C.A. al Rectificador (150 to 180HZ) Salida de C.D. al Rotor Principal+-

Varistor de Oxido de Metal (Supresor de Picos)Generadores HC y F8 de 778 Volt Supresin @ 100 Amp 1365 VoltsGeneradores UC y BC de 350 Volt Supresin @ 30 Amp 680 VoltsDispositivos de Proteccin para losDiodos por Supresin de PicosConecciones enel Rotor principal

Varistor de Oxido de Metal (Supresor de Picos)Direccin de la corriente directa al rotor principalTpico voltaje pico generado por una condicin de falla en el sistema de distribucin Hasta 2 o 3000V (pico de voltaje)Nivel de supresindel VaristorUC/BC 680V HC/F8 1365V Cierre del interruptor sin Sincronizar con lneas vivas. Una tormenta elctrica (rayos) y efectos de campo en lneas de distribucin. Arqueo causado por fallas en la coordinacin de interruptores, falla de motores o corto circuitos en sistemas de distribucin.Carga Completa de C.D. salida del rectificadort = segundosde duracin.Direccin de la falla ENERGIA absorbidapor el VaristorLos picos de voltaje pueden ser generados por:-Dispositivo de Proteccin de los diodos

Rotor PrincipalCampo Principal.- Rotor Principal

Conexin del Conjunto Rectificador al RotorC.D.Rotor Principal El Rectificador produce un flujo constante de C.D. Por medio de dos diodos, uno positivo y el otro negativo, los cuales estn montados sobre placas que tienen la caracterstica de disipar el calor, ya que estn hechas de aluminio. Este flujo de corriente va dirigido directamente a las bobinas del Rotor Principal.Rectificador Principal Placa de Aluminio absorbe-calor

Devanado del Rotor Principal - conexin de las bobinas Las bobinas del Rotor estn conectadas en serie (en el dibujo se muestra un Rotor de 4 polos) Se invierte la direccin de cada bobina con respecto a la adyacente, para producir la polaridad necesaria.

Devanado del Rotor Principal - Polos y Frequencia Devanados del Estator Principal Rotor Principal de 4 Polos Cuando el polo NEGATIVO en el Rotor se encuentra directamente debajo de la ranura del estator los conductores en esta ranura se convierten de polaridad NEGATIVA Conjunto delestator Air Gap Considere las bobinas en la ranura de la posicin de las 12, marcada con la flecha 1 Ciclo

Los conductores en esta ranura se inducen con un voltaje cero. El Rotor ha girado ahora en direccin de las manecillas de reloj unos 45, hasta encontrarse entre los polos Negativo y Positivo.Devanado del Rotor Principal - Polos y Frequencia Devanados del Estator Principal Rotor Principal de 4 Polos Conjunto delestator Air Gap 1 Ciclo

Los conductores en esta ranura se encuentran en la posicin positiva. El Rotor ha girado ahora 90 , hasta que el polo POSITIVO esta DIRECTAMENTE debajo de la posicin de las 12. Los 4 Polos producirn ciclos de onda completa por cada 360 en una vuelta completa.1 CicloDevanado del Rotor Principal - Polos y Frequencia Devanados del Estator Principal Rotor Principal de 4 Polos Conjunto delestator Air Gap

4 Polos2 PolosFrecuencia del Generator (HZ) = Velocidad (N) X No. de polos (P) 2 X 606 Polos Disponibles en Armazn 7 Devanado del Rotor Principal - No. De Polos y Frecuencia

Frecuencia del Generator (HZ) = Velocidad (N) X No. de polos (P) 2 X 602 Polos 1 HZ =4 Polos 1 HZ = 30 RPM6 Polos 1 HZ = 60 RPM20 RPMDevanado del Rotor Principal - No. De Polos y Frecuencia

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FRQUENCYNUMBERENGINE

HZ (CYCLES)POLES (P)SPEED (N)

5023000

5041500

5061000

6023600

6041800

6061200

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6041800

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Devanado del Rotor Principal - No. De Polos y FrecuenciaFrecuencia elctrica del Generator (HZ) = Velocidad (N) X No. de polos (P) 120Frecuencia elctrica del Generator (HZ) = 1800 rpms X 4 (polos) 120Frecuencia elctrica del Generator (HZ) = 60 HzEjercicio: Qu velocidad debo darle un alternador de cuatro polos, para obtener una frecuencia elctrica en su voltaje de salida de 50 Hz?Ejercicio: Qu velocidad tendr en un alternador de 6 polos, cuya frecuencia elctrica en el voltaje de salida es de 60 Hz?

Sistema Amortiguador (Barras de amortiguacin) (Barras Amortiguadoras de aluminio soldadas a las placas terminales de la laminacin.)Rotor Principal - Sistema Amortiguador

Estabiliza el sistema mecnico del ensamble del ncleo de las laminaciones del Rotor Principal, durante cambios considerables de carga (incremento de la demanda de potencia en el alternador). Ayuda a balancear y repartir la carga con otros generadores que se encuentren conectados en paralelo.

Elimina la distorsin armnica en la onda del generador.

Ayuda a amortiguar las oscilaciones de velocidad que resultan de irregularidades cclicas en el motor.Rotor Principal - Sistema Amortiguador

Estator Principal Sistema de Excitacin - Todo Tipo de Generador

Devanado del Estator PrincipalConjunto o ncleo de laminaciones de Acero Electroltico de alto grado, para reducir prdida de energa por calor.Cada laminacin se aisla de las dems para reducir las corrientes de Eddy.12 Terminales de salida reconectables, 6 puntas de salida Estrella / Delta, o para conecciones especiales.Ensamble de la Laminacin(Ncleo)Bobinas de CobreTerminales de salidade voltaje del alternador

NcleoBobinas de CobreDevanado del Estator PrincipalEl aislamiento aplicado al devanado del estator es de Clase H, de manera que soporte incrementos de temperatura de hasta 125 C en funcinamiento. Amplitud de embobinado de 2/3 partes, Triplen ( 3, 6, 9 etc.), con lo cual se elimina prcticamente la interferencia de ruido.Impregnacin de Presin al Vaco con resina epxica.

Devanado EscalonadoDevanado del Estator Principal CONDUCTORES DE SALIDAALTURADEL ENSAMBLE DE LASLAMINACIONESEN ELESTATOR

EXTREMODE LA BOBINA El nmero de conductores en paralelo determina la capacidad mxima de corriente en cada bobina. El nmero de vueltas de la bobina, la altura del ensamble de laminaciones en el estator, asi como la fuerza y velocidad del campo magntico determinan el voltaje de salida. VUELTAS DELA BOBINAAMPLITUDDE LA BOBINA

SECCIN DEL EMBOBINADO ( 48 RANURAS )ROTOR PRINCIPAL(4 POLOS) GRUPO POR FASES (4 BOBINAS POR GRUPO)EMBOBINADO AMPLITUD 2/3

TERMINALFINAL DEL GRUPODE BOBINASEstator Principal Trifsico, de 12 cables ReconectablesNCLEO DEL STATORGRUPO 1GRUPO 4GRUPO 3GRUPO 2TERMINAL INICIAL DELGRUPO DE BOBINAS

Sensor AVR y Fuente de Poderdel Estator Principal Salida Trifsicade VoltajeNeutro Conexin Serie -EstrellaEstator Principal Trifsico de 12 Cables Reconectables678

Estator Principal Trifsico de 12 Cables ReconectablesRango de Voltaje (devanado 311)380 to 440 V @ 50 HZ416 to 480 V @ 60 HZRango de Voltaje (devanado 311)190 to 220 V @ 50 HZ 208 to 240 V @ 60 HZ Los devanados del estator estn conectados en grupos de seis. Los grupos pueden ser conectados por Newage, o por el cliente, para obtener diferente voltaje. Requerimientos especiales de voltaje requieren de devanados especiales, ejem; 600 Volts para Canada.

Rango de Voltaje (devanado 311) 220 to 250 V @ 50 HZ, 240 a 277 V @ 60 HZSin coneccion de Neutro.El Tap en el Centro se tiliza para bajo voltaje(solo con corriente pequea)Rango de Voltaje (devanado 311)220 to 250 V @ 50 HZ, 240 a 277 V @ 60 HZSolo Monofsico, salida entre U & WTap en el Centro (N) para bajo voltaje110 a 125 @ 50 HZ, 120 a 138 @ 60 HZEstator Principal Trifsico de 12 Cables Reconectables

Estator Principal Trifsico con 6 Terminales de SalidaCon las terminales en el estatorConectadas en parallelo se incrementa la capacidad deCorriente del generador,ejem: 12, 18, 24, 36, o 48 terminales.En cada fase se genera el voltaje nominal, (los grupos de bobinas en cada fase estn conectados en paralelo).El AVR no puede ser conectado directamente a las terminales 6,7 y 8, para el sensado de la seal de voltaje.

El Sensado de voltaje hacia el AVR esta conectado en el estator principal a travs de un transformador de potencia, es cual se encuentra en la caja de terminales.Conexin del A.V.R dentro de la conexin estrella 76876Transformador de Potencia Otro tipo de devanados en el estator producen diferentes niveles de voltaje y requeriran de una relacion de transformacin diferente, para proveer al AVR el voltaje correcto.Ejemplos estatores con 6 terminalesDe salida, devanado 312380 a 440 V @ 50 HZ416 a 480 V @ 60 HZMonofsico (N) = 3 de L-L

Devanado # 26 660 - 690 Volts @ 50 HZEstator Principal Trifsico con 6 Terminales de Salida8

Devanados del Estator Principal Rango de voltaje Corriente de Excitacin C.D. Salida de voltaje delGeneradorNivel de flujo MnimoNivel de flujo MximoNIvel de flujo medio0Salida de voltaje del Generador Curva de Magnetizacin en circuito abierto Cada devanado esta diseado para trabajar en un determinado nivel de voltaje El Generador debe operar dentro de niveles ptimos de voltaje.SaturacinCurva de Magnetizacin en Circuito Abierto

Tipos de devanados tpicos para la conexin Serie estrella Los devanados del estator estn diseados para entregar rangos de voltaje especificos a una frecuencia dada, (50 or 60 hz). El operar el Generador fuera de los parametros de diseo provocar:-

A) Por debajo del Nivel de flujo Magntico Genera una mala respuesta del voltaje con los cambios de carga, (una carga mayor provocar una cada mayor de tensin), sobrecalentando los devanados.

B) Por encima del Nivel de flujo Magntico Genera un sobrecalentamiento de los devanados del sistema de excitacin, (rotor principal), con un posible deterioro de los aislamientos lo que reducir la vida til de la mquina.Devanados del Estator Principal Rango de voltaje

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WindingNumberStator50HZ60HZ

NumberPhasesEndsMinMidMaxMinMidMax

311312380415440440460480

31236380415440440460480

25312660675690---

2636660675690---

1336---380400416

14312---380400416

17312--500--600

736--500--600

514220230240---

614---220230240

gfed

Sheet2

Sheet3

X+ (F1)XX- (F2)Salida deVoltage C.D. delA.V.R hacia elestator excitador Potencia de C.A. y seal de respuesta(Sensado de voltaje)del estator principalOperacin en Generadores Auto ExcitadosA.V.R

El Generador de Magneto Permanente (PMG) Flecha del Generador (Non-Drive -End) Dowel Pin de localizacin del PMG en el rotor Tornillo de sujecin del rotor en la flecha non drive end Estator de Magneto Permanente trifsico de C.A. 170 to 220 Volts, provee la potencia necesaria al A.V.R.P2, P3, P4 Potencia de C.A. al A.V.R Rotor Magntico de Cermica, altamente saturado. Rotor de 8 Polos, 100 HZ (a 1500 RPM ) o 120 HZ (a 1800 RPM ) Operacin en Generadores Auto Excitados

Sistema de Excitacin Generadores de Excitacin por SeparadoX+ (F1)XX- (F2)PotenciasuministradaPor el PMG al A.V.RP2 -P3 -P46-7-8A.V.R EL GENERADOR DEL PMG PROPORCIONA LA POTENCIA REQUERIDA PARA EL AVR Potencia de C.A. y seal de respuesta(Sensado de voltaje)del estator principal

Generadores Auto Excitados VENTAJAS DEL SISTEMA DE EXCITACION POR SEPARADO La operacin de la mquina no se ve afectada por problemas de distorsin de la forma de onda, originada por cargas no lineales.Mejor y mas rpido arranque del generador. Mantiene la Corriente fluyendo en condiciones de fallas de Corto circuito, Suministro aislado de potencia para el regulador (protegiendolo de picos de voltaje debido a condiciones de falla en el sistema de DISTRIBUCION) Mayor Capacidad de Respuesta en Cambios de Carga, (inclusive en el arranque de grandes motores).

Ensamble del P.M.G en modelos UC

Ensamble del Rotor y del estatordel PMG en modelos HCRotor delP.M.GEstator del P.M.G StatorCubierta del balero

Control de Excitacin - Regulador Automtico de voltaje (A.V.R)A.V.R El A.V.R

X+ (F1)XX- (F2)Sistema de Excitacin Generadores AutoexcitadosA.V.RPotencia de C.A. y seal de respuesta(Sensado de voltaje)del estator principalPotenciasuministradaPor el PMG al A.V.R

Regulador Automtico de Voltaje (AVR) Modelo SX460/2 (Auto - Excitado)

Regulador Automtico de Voltaje (AVR) Modelo SA465 (Auto - Excitado)

Regulador Automtico de Voltaje (AVR) Modelo MX341 (Excitacin por Separado)

Regulador Automtico de Voltaje (AVR) Modelo MX321 (Excitacin por Separado)

Operacin del AVR Interruptor electrnico Circuito del diodo Un diodo conducir contnuamente, produciendo una media onda de rectificacin de C.A.RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICON (SCR) UN RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR o TYRISTOR) es un diodo con una puerta de control (GATE). El SCR se enciende nicamente cuando el GATE recibe una seal de los controles del AVR.Gate Un diodo, sin embargo, no controlar la entrada de corriente directa al campo del excitador lo cual es necesario para controlar el voltaje en el generador.

X+ (F1)XX- (F2)Pulsos de C.D. desde el A.V.R hacia el estator Excitador Potencia C.A. del Estator principal El AVR interrumpe la C.D. ON y OFF de 50 - 60 veces por segundo. y para AVR con PMG de 100 - 120 veces por segundo. Sensado de voltaje (2 o 3 fases)Operacin del AVR Interruptor electrnico

Se enciende despus del tiempo (T)( T ) El dispositivo de potencia (Tyristor o SCR) es interrumpido por el circuito de control, despus de un tiempo de retardo (T). Control de fase de un AVR (Auto Excitado) El Tyristor interrumpe automticamente OFF tan pronto como los pulsos caen a cero, en cada ciclo. Pulsos de C.D. sin Carga hacia el estator excitador X+(F1) XX-(F2)Potencia en C.D.(rectificacin de 1/2 ciclo El numero de pulsos son los mismos que en el suministro de potencia elctrica de C.A. (frecuencia de 50 o 60/segundo)Operacin del AVR Interruptor electrnicoPotenciasuministradaal A.V.R170 240 VAC

( T ) Al incrementar la carga, el tiempo de retardo disminuye (T) automticamente. El AVR se estabilizar en el nuevo nivel de salida de voltaje, cuando la seal de sensado de voltaje retorne al voltaje nominal. Este valor esta predeterminado en el ajuste VOLTS del regulador). Pulsos de C.D. a plena carga hacia el estator excitador X+(F1) XX-(F2) A mayor rea del pulso (en ROJO) mayor corriente de excitacin.... Operacin del AVR Interruptor electrnicoControl de fase de un AVR (Auto Excitado)Se enciende despus del tiempo (T)

( T ) Pulsos de sobrecarga de C.D. al Estator Excitador X+(F1) XX-(F2) Los pulsos en el rea roja estn ahora en condicin de sobrecarga, entonces el AVR requiere de potencia adicional para proporcional una respuesta rpida en aplicaciones de carga transitoria, y asi reducir la cada de voltaje.

Esta demanda en el corto plazo demanda toda la potencia disponible por aproximadamente 0.3 seconds, hasta que la salida de voltaje regresa a su valor nominal.Operacin del AVR Interruptor electrnicoControl de fase de un AVR (Auto Excitado)Se enciende despus del tiempo (T)

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NO DIALOGUE

en A THUNDERCLOUD, RAPIDLY RISenG WARM AIR, RUSHenG PAST WATER MOLECULES en THE CLOUD, STRIP NEGATIVELY CARGAD electrones FROM THE H 2O ATOMS, BUILDenG UP A MASSIVE NEGATIVE CARGA en THE WARMER, (RISenG) AIR. WHEN THIS CARGA REACHES A CRITICAL LEVEL, IT WILL DISCARGA TO A POSATIVE POTENTIAL (TO EARTH OR CLOUD TO CLOUD).

ESTATICA CARGA RESULTS FROM FRICTION OR RAPID MOVEMENT, IE RUBBenG FEET ON A NYLON en CARPET, FRICTION OF AIR ON A CAR.MOVEMENT OR FRICTION STRIPS electrones FROM ATOMS, CREATenG A CARGA. enSULATORS (NYLON) ARE PARTICULARLY PRONE TO HOLDenG A CARGA , AS THE electrones STICK WHEN THEY ARE TORN AWAY. ENERGIA CANNOT BE DESTROYED IT IS SIMPLY TRANSFERRED FROM ONE FORM TO ANOTHER.

EVERYTHenG IS MADE OF ATOMS, THE ONLY DIFFERENCE BETWEEN A GAS, LIQUID OR SOLID OBJECT, ARE THE NUMBER OF electrones AND PROTONS en THE ATOM, AND NEUTRAL PARTICLES (NEUTRONS) en THE NUCLEUS.PROTONS AND electrones ARE OPPOSITE ELECTRICO CARGA, AND ARE EQUAL en NUMBER WHEN THE ATOM IS en ITS NATURAL AT REST STATE.

NEXT - LOOK AT THE ATOM.

THE ELECTRON IS KEPT en ORBIT BY THE ELECTROMAGNETIC FORCE. SLIDE SHOWS A 1 DIMENTIONAL ATOM, en REALITY. THE ELECTRON IS BOTH A PARTICLE AND A WAVE. THE ELECTROMAGNETIC FORCE FORMS A SHELL AROUND THE NUCLEUS, SURROUNDenG IT AS AN ELECTROMAGNET CLOUD .

HYDROGEN IS THE LIGHTEST AND MOST COMMON ATOM en THE UNIVERSE,APPROX 75 %OF ALL TOTAL MATTER,.( ATOMIC WEIGHT 1) IS HYDROGEN.THE SUN BURNS 4 MILLION TONS OF HYDROGEN PER SECOND,(BY NUCLEAR FUSION), .CONVERTenG IT TO HELIUM.( ATOMIC WEIGHT 2). WATER MOLECULES ( H2O),ARE MADE FROM HYDROGEN AND OXYGEN ATOMS.

IF THE NUCLEUS SHOWN ON THIS SLIDE WERE ACTUAL SIZE, THE ATOM WOULD BE BIGGER THAN THE DOME OF ST PAULS CATHEDRAL!!.THE ELECTRON, ON THIS SAME SCALE, WOULD BE A MICROSCOPIC SPEC OF DUST, HERE,THERE, AND EVERYWHERE en A VAST EMPTY DOME !

ONLY 1 MILLIONTH OF A BILLIONTH OF THE ATOM IS SOLID MATTER. THE REST IS EMPTY SPACETHE SIZE OF THE ELECTRON IS UNBELIEVABLY SMALL :-YOU COULD FIT 100 MILLION ATOMS, SIDE BY SIDE, ON A LenE 1 CM LONG. YOU COULD FIT 10 MILLION, MILLION NUCLEI, ON A LenE 1 CM LONG. YOU COULD FIT 1 BILLION BILLION electrones, ON A LenE 1 CM LONG. WHEN AN ELECTRON JUMPS TO ANOTHER ATOM, THE OTHER ATOM BECOMES MORE NEGATIVELY CARGAD.THE ATOM WHICH LOOSES THE ELECTRON BECOMES MORE POSITIVELY CARGAD.

en METALS (LIKE COPPER), THE NUCLEI ARE TIGHTLY BOUND ( METALLIC BONDenG).THE OUTER electrones (VALENCE), en A CONDUCTOR ARE FREE TO FLOW .THE FREE electrones FLOW FROM ATOM TO ATOM, AND CAN BE DESCRIBED AS A SEA, WHICH CAN FLOW FROM ATOM TO ATOM, (JUST LIKE WATER).

electrones DO NOT MOVE en A STRAIGHT LenE AS SHOWN, en FACT IT IS BELIEVED THAT THEY TAKE ALMOST EVERY CONCEIVABLE PATH POSSIBLE .

6 X 1018 electrones PER SECOND FOR 1 AMPERE IS A HUGE NUMBER. BY COMPARISON, IF YOU COUNT EVERY SECOND SenCE THE UNIVERSE BEGAN (15 BILLION YEARS), IT WOULD BE 5 X 1017 SECONDS . (THIS NUMBER IS LESS THAN 10% OF electrones FLOWenG PER SECOND TO PRODUCE 1 AMPERE ) ! RESISTIVITIES OF conductores PER CM3 AT 0 DEG C :-SILVER1.51 COPPER 1.56 GOLD2.04 ALUMenIUM2.45

GOLD IS CHOSEN FOR VERY TenY CONTACTS BECAUSE OF ITS RESISTANCE TO TARNISHenG.SILVER IS A BETTER CONDUCTOR THAN COPPER OR GOLD BUT IS OBVIOUSLY TOO COSTLY TO BE USED en HIGH QUANTITIES.SLVER IS OFTEN USED TO COAT interruptor CONTACTS.

NEXT TIME YOU LOOK AT A COIL OF COPPER WIRE en THEFACTORY, JUST THenK OF ALL THOSE COUNTLESS BILLIONSOF electrones WHICH WILL SOON BE FLOWenG THROUGH IT ! MODERN enSULATIONS ARE MADE FROM VARIOUSCOMPOSITE MATERIALS, FORMED TOGETHER TO PROVIDE := enSULATION PROPERTIES, SUITABLE FOR THE LEVEL OF voltaje. MECHANICAL PROPERTIES (FOR MANUFACTURenG AND OPERATIONAL STRESSES I.E. VIBRATION) THERMAL PROPERTIES , ABILITY TO WITHSTAND HIGH WORKenG TEMPERATURES WITHOUT DETERIORATION.THE TOTAL enSULATION SYSTEM MUST MEET THE REQUIRED enSULATION CLASSIFICATION STANDARDS.CHEMICAL REACTIONS CREATE A SMALL POTENTIAL DIFFERENCEACROSS THE TERMenALS (1 TO 1.5 VOLTS).

A SIMPLE CELL IS ZenC AND COPPER en SULPHURIC ACID.

LEAD ACID,( DILUTE SULPHURIC ACID), ARE RECARGAABLE.ZenC NEGATIVE VE, COPPER POSATIVE VE. (2 VOLT/CELL)

DRY CELLS ARE NOT RECARGAABLEA TYPICAL DRY CELL IS MADE FROM ZenC (THE CASE), -VE, AMMONIUM CHLORIDE, A CARBON ROD (+VE) en MANGANESEDIOXIDE DEPOLARIZER. (1.5 VE /CELL)

CLICK FOR ANIMATION AND TEXTTHE FIRST DEVICE enVENTED WHICH PRODUCEDA CONSTANT CURRENT WAS A BATTERY.THE VOLTAIC PILE CONSISTED OF A SERIES OF COPPER AND ZenC DISCS en PAIRS, EACH PAIR SEPARATED BY A SHEET OF PASTEBOARD SOAKED en SALTWATER.

THE TERM VOLTAIC CELL IS STILL USED TODAY TO DESCRIBE THE ELECTRO-CHEMICAL PROCESSESUSED en BATTERYS.STORAGE CELLS WERE CALLED ACCUMULATORS.THE BATTERY WAS THE ONLY FORM OF ELECTRICOENERGIA AVAILABLE UNTIL MICHEAL FARADAYDISCOVERED THE PRenCIPAL OF ELECTRO -MAGNETICenDUCTION en 1831, AND THE GENERATOR WAS enVENTED.ELECTRON FLOW IS NEGATIVE TO POSITIVE.CONVENTIONAL CURRENT FLOW. HOWEVER IS POSITIVE TO NEGATIVE.CONVENTIONAL FLOW WAS ESTABLISHED BEFORETHE DISCOVERY OF THE ELECTRON, WHICH PROVED TO BE NEGATIVELY CARGAD, HENCE ALWAYS FLOWED TOWARDS THE POSITIVE CARGA.

A GOOD ANALOGY OF ELECTRON FLOW IS WATER FLOWenG OUT OF A TAP.WHEN IT IS TURNED ON, THE presin BEHenD THE WATER PUSHES IT OUTOF THE TAP.THIS IS SIMILAR TO interruptorenG ON AN ELECTRICO circuito. THE voltaje, (presin), CAUSES CURRENT TO FLOW THROUGH THE circuito, DISSIPATenG ENERGIA THROUGH ANY DEVISE en THE circuitoWHICH CAN CONVERT THE CURRENT BACK enTO USEFUL ENERGIA,(HEAT, LIGHT, WORK).

A COMMUTATOR IS SIMILAR TO A SLIPRenG, BUT HASCOPPER SEGMENTS MOUNTED ON AN enSULATED CYLenDER WITH enSULATORS BETWEEN EACH SEGMENT. EACH OF THE A.C ARMATURECOILS IS CONNECTED TO ONE OF THE SEGMENTS.BY REVERSenG THE POLARITY ON EACH HALFCYCLE, THE COMMUTATOR DELIVERS D.C TO THE CARBON BRUSHESWHICH RUN ON THE COMMUTATOR.

A DIODE IS SIMILAR TO A ONE WAY VALVE en A WATER PIPE.IT WILL ALLOW CURRENT TO FLOW en ONE DIRECTION ONLY.IF A.C IS CONNECTED TO A DIODE, ONLY ONE HALF OF THE A.C CYCLE WILL FLOW THROUGH THE DIODE. THIS IS CALLED HALF WAVE RECTIFICATION.A THYRISTOR IS A DIODE WITH AN ELECTRONIC interruptor, IT WILL ONLY ALLOW CURRENT TO FLOW WHEN THE GATE FIRES A SIGNAL TO interruptorON. THE THYRISTOR AUTOMATICALLY interruptorES OFF WHEN THE A.C SIGNAL FALLS TO ZERO ON EVERY CYCLE. READ AS TEXT

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1 HORSEPOWER = 746 WATTS1 kWh = 1.34 HORSEPOWER

HORSEPOWER IS THE MECHANICAL EQUIVALENTOF KILOWATTS (ELECTRICO POWER)

A 4 POLE GENERATOR E.G 2000 kW, CAN CONVERT HORSEPOWER TO ELECTRICO POWER WITH UP TO 96 % EFFICIENCY.EFFICIENCY DECREASES WITH SIZE, I.E. LOSSES ARE RELATIVELY HIGHER ON SMALLER GENERATORS.E.G A 4 POLE 6kW GENERATOR WOULD BE 75 TO 80%EFFICIENT, (LOWER FOR A 2 POLE MACHenE)

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1 HORSEPOWER = 746 WATTS1 kWh = 1.34 HORSEPOWER

HORSEPOWER IS THE MECHANICAL EQUIVALENTOF KILOWATTS (ELECTRICO POWER)

A 4 POLE GENERATOR E.G 2000 kW, CAN CONVERT HORSEPOWER TO ELECTRICO POWER WITH UP TO 96 % EFFICIENCY.EFFICIENCY DECREASES WITH SIZE, I.E. LOSSES ARE RELATIVELY HIGHER ON SMALLER GENERATORS.E.G A 4 POLE 6kW GENERATOR WOULD BE 75 TO 80%EFFICIENT, (LOWER FOR A 2 POLE MACHenE)

THE voltajeS en THE PRIMARY AND SECONDARY WenDenGS ARE enCREASED OR DECREASED PROPORTIONALLY TO THE RATIO OF THE NUMBER OF TURNS en THE TWO WenDenGS.IE. A TRANSFORMER WITH 100 TURNS ON THE PRIMARY WenDenG, AND 1000 TURNS ON THE SECONDARY, WILL PRODUCE A voltaje enCREASE OF 10 TIMES. IE. TURNS RATIO = 100:1000 .enCREASED voltaje IS CALLED STEP-UP, DECREASED IS STEP DOWN.THE TRANSFORMER IS NOT AN AMPLIFIER, IT IS DESIGNED PURELY TO CHANGE THE voltaje LEVELTHE CURRENT RATenGS OF THE TWOWenDenGS ARE DESIGNED TO GIVE THE SAME kVA, FROM BOTH PRIMARY AND SECONDARY WenDenGS.. CLICK FOR ANIMATION AND TEXT

ELECTRICO POWER, (KILOWATTS), en ITS SIMPLEST FORM IS kW = voltaje X AMPERES / 1000.

AMPERES (LOAD CURRENT), CREATES HEAT en SUPPLYCABLES ( KNOWN AS I2 R LOSSES).IF THE voltaje CAN BE enCREASED, THE AMPERES CAN BE DECREASED PROPORTIONALLY, FOR THE SAME kW POWER.HENCE, IF THE AMPERES CAN BE REDUCED TO A MenIMUM,THE SUPPLY CABLES CAN BE MADE LIGHT ENOUGH, (FROM LIGHTWEIGHT ALUMenIUM), TO HANG ON OVERHEAD PYLONS. (THE HIGH TENSION PYLONS WE ALL KNOW AND LOVE)!AS A RESULT OUR DISTRIBUTION voltajeS GET HIGHERAND HIGHER,(UP TO 440,000 VOLTS en THE U.K), TO MEET THE EVER enCREASenG DEMAND FOR ELECTRICO POWER.

WenDenGS, (COILS), ARE SIMPLY VERY LONG COPPER conductores WRAPPEDUP FOR CONVENIENCE OF DESIGN. enDUCTORS (OR enDUCTANCES), ARE COILED conductores WHICH MAYALSO CONTAen A MAGNETIC ,(FERROUS), CORE , ( TO IMPROVE THE EFFICIENCY OF THE MAGNETIC circuito).

AN enDUCTANCE CREATES A MAGNETIC FIELD, WHICH OPPOSES THE REVERSAL OFCURRENT , ( WHICH, WITH A.C IS EVERY CYCLE, IE FOR 50 HZ, 50 X PER SECOND).enDUCTANCE en AN A.C circuito PRODUCES A LAGGenG POWER FACTOR , I.E., THE CURRENT LAGS THE voltaje BY 90 DEGREES.

CAPACITORS ARE NON FERROUS METAL PLATES (USUALLY ALUMenIUM FOIL),SEPARATED BY A THen enSULATION MATERIAL, (DIELECTRIC) .THE PLATESARE WRAPPED TIGHTLY TO PRODUCE A VERY LARGE SURFACE AREA.WHEN A voltaje IS APPLIED ACROSS THE CAPACITOR, IT BUILDS UP A CARGA,(SIMILAR TO A BATTERY).en AN A.C circuito, THIS CARGA OPPOSES THE CHANGE OF voltaje POLARITY ON EVERY CYCLE, UNTIL THE CURRENT HAS ACHIEVED A CARGA ON THE CAPACITOR. BECAUSE OF THIS , THE CURRENT LEADS THE voltaje BY 90 DEGREES, HENCE CAPACITANCE HAS THE OPPOSITE EFFECT TO enDUCTANCE.en AN AC circuito WHICH CONTAenS BOTH enDUCTIVE AND CAPACITIVE circuitoS,EQUAL AMMOUNTS OF LEADenG PF CURRENT .WILL CANCEL OUT LAGGenG PF CURRENT. THIS IS KNOWN AS POWER FACTOR CORRECTION. AC voltajeS AND CURRENTS ARE CYCLIC, THAT IS, PRODUCED BYROTATION OF THE GENERATOR.WenDenGS.ONE CYCLE (HZ) IS EQUAL TO 360 ELECTRICO DEGREES. ADDITION OR SUBTRACTION OF AC voltajeS OR CURRENTS IS BY VECTORS (GEOMETRICAL ) THE PHASE ANGLE PRODUCED BY enDUCTIVE OR CAPACITIVEcircuitoS en AN AC SYSTEM IS CALLED THE POWER FACTOR.THIS IS THE COSIGN OF THE ANGLE BETWEEN KW (POWER), AND KVA (APPARENT POWER). AC voltajeS AND CURRENTS ARE CYCLIC, THAT IS, PRODUCED BYROTATION OF THE GENERATOR.WenDenGS.ONE CYCLE (HZ) IS EQUAL TO 360 ELECTRICO DEGREES. ADDITION OR SUBTRACTION OF AC voltajeS OR CURRENTS IS BY VECTORS (GEOMETRICAL ) THE PHASE ANGLE PRODUCED BY enDUCTIVE OR CAPACITIVEcircuitoS en AN AC SYSTEM IS CALLED THE POWER FACTOR.THIS IS THE COSIGN OF THE ANGLE BETWEEN KW (POWER), AND KVA (APPARENT POWER). CLCK FOR ANIMATION & TEXT QUESTIONAIRE ?????READ SLIDEWAIT FOR ANSWERYES, FRIDGE MAGNETS !WHAT IS THE FORCE ATTRACTenG THE MAGNETS TO THEFRIDGE DOOR ?WAIT FOR ANSWEROF COURSE, ITS MAGNETISM .EVERYONE KNOWS WHAT MAGNETISM IS !WITHOUT MAGNETISM THERE WOULD BE NO ELECTRICIDAD.WHY IS MAGNETISM SO IMPORTANT TO GENERATORS ?CLICK FOR TEXT ANIMATION

READ AS TEXT

CLICK FOR ANIMATION AND TEXT

READ AS TEXTCLICK FOR TEXT ONLYen 1831 MICHEAL FARADAY PROVED THAT MECHANICAL ENERGIA COULD BE CONVERTED enTO ELECTRICO ENERGIA.HE DI SCOVERED THAT WHEN A MAGNET WAS RAPIDLYMOVED NEAR TO A COIL OF WIRE, A TenY ELECTRIC CURRENT FLOWED en THE WIRE. THIS WAS THE BEGenNenG OF POWER GENERATION, BUT IT TOOK ABOUT 40 YEARS , enTO THE LATE 19TH CENTURYBEFORE THE DISTRIBUTION OF D.C ELECTRICIDAD SUPPLYBEGAN TO EXPAND enTO THE CITY STREETS.THIS FOLLOWED en THE WAKE OF IMPROVEMENTSen GENERATOR DESIGN, AND THE enVENTION OF THE ELECTRIC LIGHT, AND ELECTRIC MOTOR)

CLICK FOR TEXT AND ANIMATIONTHE voltaje GENERATED BY MOVenG THE MAGNETACROSS THE COIL IS THE FORCE OR ELECTRICO presinWHICH IS PUSHenG THE CURRENT (electrones),AROUND THE circuito. THE CURRENT WHICH FLOWS IS THE ENERGIA CONSUMED BY THE LIGHT BULB. THIS ENERGIA IS ORIGenALLY CREATED BY THE MECHANICAL WORK DONE en MOVenG THE MAGNET.A GOOD ANALOGY IS WATER FLOWenG OUT OF A TAP.WHEN IT IS TURNED ON, THE presin BEHenD THEWATER PUSHES IT OUT OF THE TAP.THIS IS SIMILAR TO interruptorenG ON AN ELECTRICO circuito. THE voltaje, (presin), CAUSES CURRENT TO FLOW THROUGH THE circuito, DISIPATenG ENERGIA THROUGH ANY DEVISE WHICH CONVERTS THE CURRENT BACK enTO ENERGIA (HEAT, LIGHT, WORK). CLICK FOR EACH ANIMATION, TEXT ON AUTO

CONSIDER THIS SIMPLE PERMANENT MAGNET FIELD . IF A CONDUCTOR LOOP IS ROTATED en THIS FIELD,IT WILL GENERATE AN ELECTROMOTIVE FORCE (EMF),OR voltaje,en THE COIL LOOP.THIS voltaje WILL GO FULLY POSATIVE AND NEGATIVE ASTHE LOOP PASSES UNDERNEATH EACH POLE OF THE MAGNETIC FIELD. IF WE TAKE AN OUTPUT SIGNAL FROM THIS GENERATOR IT WOULD BE SenUSOIDAL. THE voltaje LEVEL WOULD BE CONSTANT WITH A CONSTANT SPEED OF ROTATION.CLICK FOR EACH ANIMATION, TEXT ON AUTOAS THE COIL IS ROTATED WITHen THE MAGNETIC FIELD, WORK IS BEenG DONE, THE MOVEMENT WILL enDUCE A CARGA(voltaje), enTO THE COIL (CONDUCTOR).THIS CARGA WILL CAUSE electrones (CURRENT),TO FLOW en THE CONDUCTOR WHEN THE circuito IS COMPLETED, IE, IF A LOAD IS CONNECTED ACROSS THE COIL TO DRAW CURRENT (ENERGIA) FROM THE COIL.

WITH AN ELECTROMAGNETIC FIELD, IT IS NOW POSSIBLE TO CONTROL THE AMMOUNT OF CARGA (voltaje), en THE COIL.THIS ENABLES THE voltaje TO BE enCREASED OR DECREASED,AS LOAD (CURRENT) IS APPLIED TO THE COIL, THE voltajeWILL TEND TO FALL, AND THE MAGNETIC FIELD STRENGTHMUST BE enCREASED TO SUPPORT THE LOAD.en A GENERATOR, THE MAGNETIC FIELD IS CONTROLLED AUTOMATICALLY, TO ENSURE THAT THE voltaje REMAenSCONSTANT, WITH CHANGenG LOADS. THE OUTPUT voltaje IS THE PRODUCT OF :- THE STRENGTH OF THE MAGNETIC FIELD ( WHICH IS DETERMenED BY THE D.C EXCITATION CURRENT AND voltaje). THE TOTAL LENGTH OF THE conductores en THE ARMATURE,( WHICH IS DETERMenED BY THE NUMBER OF TURNS PER COIL X THE LENGTH OF THEACTIVE IRON CORE). THE VELOCITY OF THE ARMATURE (WHICH IS DETERMenED BY THE ENGenE SPEED, AND THE DIAMETER OF THE ARMATURE OR ROTOR CORE ). (THIS IS OF COURSE A VERY SIMPLISTIC VIEW OF GENERATOR DESIGN).IT FOLLOWS THEREFORE THAT, AS THE GENERATOR BECOMES LARGER, THE VELOCITY WILL enCREASE FOR A GIVEN SPEED, THE CONDUCTOR COILS WILL enCREASE en LENGTH, HENCE THE NUMBER OF TURNS WILL DECREASE, FOR A GIVENvoltaje LEVEL.THE CURRENT RATenG IS DECIDED BY THE CROSS SECTIONAL AREAOF THE CONDUCTOR, WHICH WITH A RANDOM WenDenG (MUSH WenDenG), WILL BE DECIDED BY THE CROSS SECTIONAL AREA OF THE TOTAL NUMBER OF conductores (WIRES en PARALLEL) FOR EACH COIL GROUP.

CLICK FOR EACH ANIMATION AND TEXT

UP TO THE END OF 1960, NEWAGE ALSO PRODUCED LARGE ROTATenG FIELD GENERATORS ( UP TO ABOUT 250 KVA). ROTATenG FIELD DESIGN IS MORE ECONOMICAL FOR LARGER GENERATORS .ONLY TWO RELATIVELY SMALL D.C SLIPRenGS ARE REQUIRED,AND BOTH ROTOR AND STATOR DESIGNS ARE MUCH SIMPLER TO MANUFACTURE , (ESPECIALLY FOR HIGH voltaje OUTPUT WenDenGS). BRUSHLESS DESIGN FOLLOWED WITH THE enVENTION OF THE SILICON DIODE RECTIFIER. EARLIER SELENIUM OR METAL OXIDE RECTIFIERS WERE LARGE, HEAVY, AND REQUIRED COMPLEX circuitoRY.THEY WERE IMPRACTICAL FOR ROTATenG AT HIGH SPEEDS.ON THE SHAFT. THE SILICON DIODE WAS SMALL, ROBUST, AND RELIABLE, AND COULD BE EASILY BUILT enTO A SMALL RECTIFYER, SUITABLE FOR SPenNenG AT HIGH SPEEDS ON THE SHAFT.THIS SIMPLE enOVATION MADE THE BRUSHLESS GENERATOR DESIGN A FEASABLE PROPOSITION.A GOOD ANALOGY FOR THE DIODE WOULD BE LIKE A ONE WAY VALVE en A WATER PIPE, WHICH ALLOWS WATER TO FLOWen ONE DIRECTION ONLY..A DIODE WILL ALLOW electrones (CURRENT) TO FLOW en ONEDIRECTION (POLARITY) ONLY.IF A.C CURRENT IS FED THROUGH A DIODE, IT WILL CONDUCT ONONLY ONE HALF OF THE CYCLE , AND BECOMES LIKE A BARRIER (ONE WAY VALVE), TO THE OTHER HALF CYCLE.THE RESULTANT HALF CYCLE IS D.C, AND IS CALLED HALF WAVE RECTIFICATION.A GOOD ANALOGY FOR THE DIODE WOULD BE LIKE A ONE WAY VALVE en A WATER PIPE, WHICH ALLOWS WATER TO FLOWen ONE DIRECTION ONLY..A DIODE WILL ALLOW electrones (CURRENT) TO FLOW en ONEDIRECTION (POLARITY) ONLY.IF A.C CURRENT IS FED THROUGH A DIODE, IT WILL CONDUCT ONONLY ONE HALF OF THE CYCLE , AND BECOMES LIKE A BARRIER (ONE WAY VALVE), TO THE OTHER HALF CYCLE.THE RESULTANT HALF CYCLE IS D.C, AND IS CALLED HALF WAVE RECTIFICATION.CLICK FOR EACH ANIMATION AND TEXT

THE SILICON DIODE BECAME COMMERCIALLY AVAILABLE en THE 1960s, ALLOWenG NEWAGE TO DESIGN A SUITABLE THREE PHASE RECTIFIERFOR SUPPLYenG THE MAen ROTOR WITH A HIGH QUALITY D.C SUPPLY.THE SILICON DIODE WAS BOTH RELIABLE AND ROBUST, AND COULD BE ROTATED AT HIGH SPEEDS WITHOUT PHYSICAL STRESS.THIS enNOVATION ALLOWED THE MAGNETIC FIELD OF THE GENERATORTO BE SUPPLIED FROM AN A.C POWER SOURCE, I.E., THE EXCITER GENERATOR. THE EXCITER GENERATOR FIELD (EXCITER STATOR), en TURN, COULD NOW BE CONTROLLED BY A MUCH SMALLER D.C POWER SUPPLY FROM AN ELECTRONIC REGULATOR (AVR OR AUTOMATIC voltaje REGULATOR)THE EXCITER GENERATOR & RECTIFIER ASSEMBLY PROVIDE CONTROLLEDD.C POWER TO THE MAen ROTOR, AND ALSO PROVIDES THE POWER AMPLIFICATION NECESSARY FOR THE AVR (300-400 WATTS OUTPUT), TO CONTROL THE MAen ROTOR D.C CURRENT, (MANY TIMES HIGHER POWER).THIS AMPLIFICATION FACTOR,(GAen),enCREASES WITH GENERATOR SIZE, AND IS CONTROLLED BY MATCHED EXCITER GENERATOR COMPONENTSTO MAen COMPONENTS, (THE WenDenGS). BRIEFLY DESCRIBE FUNCTION OF EACH COMPONENTCLICK ONCE TO ALLOW SLIDE TO RUNAUTOMATICALLY

BRIEF DESCRIPTION OF THE COUPLenG ASSYHUB HEATSHRUNK ONTO THE SHAFTMILD STEEL FLEXIBLE DISCS ALLOW SOME AXIALMOVEMENT en THE ENGenE-GENERATOR MOVenGPARTS.SenGLE BEARenG IS USUALLY CHOSEN FOR ITS COST REDUCTION, (ENABLES THE GENSET TO BE SHORTER).TWO BEARenG IS THE CHOICE OF MAenTENANCEDRIVEN USERS. THE 2 BEARenG SET ALSO TENDS TO BE LESS PRONE TO VIBRATION PROBLEMS.

BRIEFLY DESCRIBE FUNCTION OF EACH COMPONENTAND MANUFACTURenG PROCESSCLICK ONCE TO SHOW ANIMATION

WHY IS AIR FLOW OF MAJOR IMPORTANCE?WHEN A GENERATOR IS SUPPLYenG LOAD CURRENT, THE WenDenGS HEAT UP.THIS TEMPERATURE RISE IS THE LIMITenG FACTORFOR THE MAXIMUM OUTPUT OF THE GENERATOR.IF IT DIDNT GET HOT, YOU COULD TAKE AN ALMOSTUNLIMITED OUTPUT !!! THE MATERIALS WE USE FOR enSULATION (CLASS HC) DETERMenE THE MAXIMUM TEMPERATURE WE CANALLOW. ( 165c ) , WITHOUT THERMAL DAMAGE OCCURenG.AIR FLOW IS THEREFORE VERY IMPORTANT !!NO DIALOGUENO ANIMATION REQUIRED

WE ARE NOW GOenG TO LOOK CLOSELY AT THE COMPONENTS OF THE BRUSHLESS GENERATOR , AND SEE HOW EACH COMPONENT OPERATES en CONJUNCTION WITH ONE ANOTHER, TO DELIVER A CONTROLLEDvoltaje AND CURRENT AT THE OUTPUT TERMenALS. NO ANIMATION REQUIRED

FIRST LETS LOOK AT THE EXCITER STATORCLICK TO ANIMATE BULLETS ONLY

THE EXCITER STATOR IS THE DC MAGNETIC FIELD FOR THE EXCITER GENERATORTHE D.C SUPPLY IS FROM THE OUTPUT OF THE AVR,AND IS CONTROLLED BY THE AVR CONTROL SYSTEM.WITH 12 OR 14 POLES, THE OUTPUT FREQUENCY OF THE EXCITER ROTOR IS 3 TO 3. 5 TIMES HIGHER THAN THE MAen STATOR (50 TO 60 HZ).THE EXCITER STATOR IRON CORE ALSO STORES MAGNETISM, WHICH IS USED FOR enITIAL voltajeBUILD UP.THIS IS KNOWN AS THE RESIDUAL MAGNETISM.NO ANIMATION REQUIRED

NOW LETS LOOK AT THE EXCITER ROTORCLICK TO ANIMATE TEXT ONLY

THIS IS THE 3 PHASE A.C OUTPUT WenDenG FOR THE EXCITER GENERATOR.ITS OUTPUT IS RECTIFIED enTO D.C BY THE MAen RECTIFIER BOLTED TO ITS LAMenATED STEELCORE.THE EXCITER GENERATOR ACTS AS A MAGNETIC AMPLIFYER, WHICH IS MATCHED TO THE SIZE OF THE MAen GENERATOR.THE RESULTANT D.C IS SUPPLIED TO THE MAen ROTOR.THIS AMPLIFIER ALLOWS THE AVR TO CONTROLTHE OUTPUT, USenG ONLY 150 - 200 WATTS OF D.C POWER AT FULL LOAD, enTO THE EXCITER FIELD.NO ANIMATION REQUIRED

LETS NOW LOOK AT THE EXCITER ROTOR CONNECTIONSTO THE MAen RECTIFYER.CLICK TO ANIMATE TEXT ONLY

THE MAen RECTIFIER IS MOUNTED ONTO THE CORE OFTHE EXCITER ROTOR.FOR FULLWAVE RECTIFICATION enTO D.C. THE 3 PHASES REQUIRES SIX DIODES ( TWO PER PHASE). THE EXCITER ROTOR MUST THEREFORE HAVE TWO CONNECTION LEADS ON EACH PHASE.THESE ARE TAPED enTO THE WenDenGS TO ALLOWEACH PHASE TO BE CONNECTED TO TWO DIODES, OF DIFFERENT POLARITY.CLICK FOR EACH ANIMATION

HERE WE CAN SEE THE WenDenGS OF THE EXCITERROTOR, WHICH IS enTERNALLY STAR CONNECTED.THE LEADS FROM EACH PHASE ARE DOUBLED , AND EACH PHASE IS CONNECTED TO BOTH POSATIVEAND NEGATIVE STUDDED DIODES. CLICK FOR TEXT ONLY

RECTIFIER IS SHOWN WITH A.C enPUT CONNECTIONSMADE, NOW WE CAN LOOK AT THE OUTPUT SIDE.

REMEMBER. THE EXCITER GENERATOR HAS NOWAMPLIFIED THOSE 200 OR SO WATTS FROM THE AVRMANY TIMES, TO MATCH THE POWER REQUIREMENTSFOR THE MAen ROTOR.FOR EXAMPLE, en THE CASE OF A 1 MEGAWATTGENERATOR, THE AMPLIFICATION OF POWER WOULDBE ROUGHLY 400 TIMES, FROM THE AVR OUTPUT TO THE MAen ROTOR enPUT.

THE RECTIFIER IS SPLIT enTO TWO HALVES, THE POSATIVE AND NEGATIVE D.C OUTPUT, WHICH IS ACROSS THE TWO ALUMenIUM HEAT SenKS.ONE PLATE CARRIES THREE CATHODE STUDDED DIODES( POSATIVE PLATE).THE OTHER CARRIES THREE ANODE STUDDED DIODES (NEGATIVE PLATE).THE MAen ROTOR WenDenGS ARE CONNECTED ACROSSTHE ALUMenIUM PLATES, ( THE D.C OUTPUT).

CLICK FOR EACH TEXT AND ANIMATION

THE RECTIFIER IS SPLIT enTO TWO HALVES, THE POSATIVE AND NEGATIVE D.C OUTPUT, WHICH IS ACROSS THE TWO ALUMenIUM HEAT SenKS.ONE PLATE CARRIES THREE CATHODE STUDDED DIODES( POSATIVE PLATE).THE OTHER CARRIES THREE ANODE STUDDED DIODES (NEGATIVE PLATE).THE MAen ROTOR WenDenGS ARE CONNECTED ACROSSTHE ALUMenIUM PLATES, ( THE D.C OUTPUT).

CLICK FOR EACH STEP OF THE ANIMATIONAs an analogy, compare the diodes to a one-way water valve, allowengflow en one direction only. Most people understand this analogy.

HOW DO THE DIODES CONVERT A.C enTO D.C?WHEN AN A.C SenEWAVE APPEARS AT THE DIODE TERMenALONLY ONE HALF OF THE SenEWAVE WILL BE ALLOWED TOFLOW THROUGH THE DIODE, (DEPENDenG ON THEPOLARITY OF THE DIODE).

THERE ARE TWO DIODES FOR EACH PHASE, ONE HAS ITS POSITIVE END CONNECTED TO THE A.C SUPPLY, THEOTHER ITS NEGATIVE END.THE A.C SenE WAVE IS EFFECTIVELY SPLIT enTO ITS POSATIVE AND NEGATIVE COMPONENTS BY THE DIODES.

EACH PAIR OF DIODES WILL PRODUCE FULL WAVE D.C FROMEACH PHASE.THE THREE PHASES ARE 120 ELECTRICO DEGREES APART,PRODUCenG A VERY FenE D.C SUPPLY WITH 6 RIPPLES (PEAKS) ONEACH CYCLE.THIS D.C SUPPLY PROVIDES THE POWER REQUIRED TO PRODUCE THE MAGNETIC FIELD en THE MAen ROTOR, WHICH en TURN PRODUCES voltaje AND CURRENT en THE MAen STATOR WenDenGS.


THE VARISTOR IS CONNECTED ACROSS THE OUTPUTOF THE RECTIFIER.IT IS A PROTECTION DEVICE FOR THE DIODES AGAenSTHIGH TRANSIENT voltajeS, WHICH ARE PRODUCEDBY FAULT CONDITIONS EXTERNAL TO THE GENERATOR.THESE TRANSIENT voltajeS APPEAR AT THE GENERATOR TERMenALS, AND FEED BACK THROUGHTHE ROTOR BY TRANSFORMER REACTION.

LETS LOOK AT HOW THE VARISTOR WORKSNEXT SLIDE

CLICK FOR ALL ANIMATION AND TEXT

THIS SHOWS A TYPICAL HIGH TRANSIENT SPIKE.VERY HIGH voltaje, AND VERY VERY FAST!THE VARISTOR BECOMES VERY LOW RESISTANCE(ALMOST SHORT circuito), TO ANY voltaje LEVEL ABOVE ITS CLAMPenG LEVEL.IT ABSORBS THE DESTRUCTIVE ENERGIA en THE TRANSIENTAND DISSIPATES THIS ENERGIA AS HEAT.WHERE THE TRANSIENT ENERGIA IS TOO HIGH,(LIGHTNenG OR CRASH SYNCHRONISenG), THE VARISTORMAY BE DESTROYED BY THE HIGH ENERGIA !

NO ANIMATIONREQUIRED

LETS LOOK AT THE MAen ROTORCLICK FOR TEXT ONLY.

OUTPUT TO THE MAen ROTOR IS ACROSS THE ALUMenIUM HEAT SenKS.THANKS TO THE HIGH FREQUENCY THREE PHASESUPPLY FROM THE EXCITER, THE MAen ROTOR ISSUPPLIED WITH A SMOOTH LOW RIPPLE D.C POWER.THIS IS IMPORTANT en RESPECT OF THE HARMONICSCREATED en THE OUTPUT A.C WAVEFORM.

CLICK FOR EACH ANIMATION AND TEXT.

NO THIS IS NOT A NEW SQUARE ROTOR DESIGN,

THE MAen ROTOR MUST PRODUCE A ROTATenG MAGNETIC FIELD , TO enDUCE A.C enTO THE MAen STATOR WenDenGS.THE ROTOR COILS ARE CONNECTED CONTenUOUSLY enA SERIES LOOP.EACH POLE IS REVERSE POLARITY TO ITS ADJACENTPOLES.THIS IS ACHIEVED BY SIMPLY REVERSenG THE DIRECTION OF THE WenDenG ON EACH POLE.NOW LETS LOOK AT THE GENERATOR FREQUENCY.CLICK FOR EACH ANIMATION AND TEXT

THE A.C GENERATOR FREQUENCY IS A PRODUCT OFENGenE SPEED AND THE NUMBER OF ROTOR POLES.

IF YOU CAN IMAGenE THAT THE ROTOR IS SPenNenG AT NORMAL SPEED, BUT WE CAN STOP TO LOOK AT A THE POSITION OF THE ROTOR en A SPLIT SECONDOF TIME, YOU CAN SEE HOW THE GENERATOR FREQUENCY IS PRODUCED.

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THIS BEenG A FOUR POLE ROTOR, I80 DEGREES ROTATION WILL PRODUCE ONE FULL CYCLE. (360 DEGREES).A FULL REVOLUTION OF 360 DEGREES WILL PRODUCE2 FULL CYCLES, (HERTZ), 720 DEGREES ELECTRICO.

IF THIS WERE A TWO POLE GENERATOR, ONE FULL REVOLUTION WOULD PRODUCE ONLY ONE CYCLE.THEREFORE THE TWO POLE GENERATOR MUSTROTATE TWICE AS FAST AS THE FOUR POLE, TO PRODUCE THE SAME FREQUENCY, OR CYCLES/SECOND(CYCLES PER SECOND ARE NOW CALLED HERTZ).

CLICK TO ANIMATE TEXT ONLY

THE NUMBER OF ROTOR POLES DETERMenES THE SPEEDREQUIRED TO PRODUCE 50 OR 60 CYCLES PER SECOND. THIS SIMPLE FORMULAE DESCRIBES THE RELATIONSHIPBETWEEN THE NUMBER OF ROTOR POLES AND ENGenESPEED.NEWAGE PRODUCE 2 AND 4 POLE GENERATORS, AND A FEW 6 POLE.HOWEVER, LARGER (POWER STATIONS),GENERATORS ARE PRODUCED en MULTIPLE NUMBERS OF POLES.THE MORE POLES, THE SLOWER THE ENGenE SPEEDLETS SIMPLIFY THIS FORMULAE SOME MORE!!NEXT SLIDE

CLICK TO ANIMATE TEXT AND FORMULA QUIZ

THE COMMON FREQUENCYS WORLDWIDE ARE SHOWNen THE LEFT COLUMNTHE NUMBER OF POLES ARE en THE MIDDLE COLUMN.THE ENGenE SPEED REQUIRED TO PRODUCE THE FREQUENCY IS en THE RIGHT COLUMN.

NOW CAN YOU GUESS THE SPEED REQUIRED TO PRODUCE ONE CYCLE FOR TWO, FOUR AND SIX POLEGENERATORS???RUN QUIZCLICK TO ANIMATETHE AMORTISSEUR OR DAMPER WenDenG CONSISTSOF ALUMenIUM RODS, WHICH PASS THROUGH THE ROTOR POLES CLOSE TO THE POLE FACE.THE RODS ARE WELDED AT EACH END OF THE ROTORTO AN END PLATE, WHICH ACTS AS A SHORT circuito TO THE conductores.THE DAMPER CAGE ACTS LIKE A SQUIRREL CAGEMOTOR. MOTORenG CURRENT IS GENERATED en THE CAGEWHEN THERE ARE DISTURBANCES ON THE POWER DRIVESYSTEM.

READ TEXTCLICK TO ANIMATE TEXTTHE RELATIONSHIP BETWEEN THE GENERATOR OPERATION AND THE AMORTISSEUR WenDenG FUNCTION IS TOO COMPLEX FOR THIS LECTURE.en SIMPLE TERMS,THE AMORTISSEUR CURRENTS SET UP FORCES WHICH WORK en OPPOSITION TO ANY LARGE FLUCTUATIONS en THE MAGNETIC FLUX PRODUCED BY THE MAen ROTOR WenDenGS.THIS PROVIDES A DAMPENenG, OR STABILIZenG EFFECT ON THE MECHANICAL SYSTEM DURenG LARGE LOAD CHANGES, AND ALSO SMOOTHS SMALL RIPPLES (OR HARMONICS), en THE GENERATOR WAVEFORM.

NO ANIMATION

LETS MOVE ON TO THE MAen STATOR, THE OUTPUTWenDenG FROM THE GENERATOR

CLICK TO ANIMATE AND TEXTTHE STATOR WenDenG NUMBER DETERMenES THE voltaje AT WHICH THE OUTPUT IS SUPPLIED.NEWAGE MAKE A STANDARD WenDenG 311 OR 312SUITABLE FOR MOST REQUIREMENTS WORLWIDE.SPECIAL WenDenGS ARE REQUIRED FOR HIGHER ORLOWER voltaje REQUIREMENTS.TO PRODUCE A HIGHER voltaje FOR A GIVEN KVA, THE NUMBER OF CONDUCTOR TURNS ARE enCREASED, AND THE CONDUCTOR CROSS -SECTIONAL AREA IS DECREASED.AS THE CROSS - SECTIONAL AREA IS MADE FROM MULTIPLESTRANDS OF conductores en PARALLEL, THIS IS QUITE EASY TO DO.TWELVE WIRE GENERATORS PROVIDE FLEXIBILITYFROM THE STANDARD WenDenGS TO MEET MOSTREQUIREMNTS WORLDWIDE. 4 POLE STATOR WITH 48 SLOTS ( WND 311).FULL PITCH ( POLE TO POLE) = 48 SLOTS /4 POLES ( 90 DEG) = 12 SLOTS2/3RDS PITCH = 12 x 2/3RDS = 8 SLOTS ( PITCH 1 - 9 )

90 DEG MECHANICAL = 180 DEG ELECTRICOEACH SLOT = 180 DEG / 12 = 15 DEG ELECTRICO

EACH PHASE START (U1,V1,W1,) = 8 SLOTS FROM THE NEXT ( 8 X 15 DEG = 120 DEG)

FOR A LAP WOUND THE COILS WOULD ALL SPAN 8 SLOTS IE, 1-9, 2-10, 3-11, 4-12.

FOR CONCENTRIC WenDenGS COIL SPAN = 1-12, 2-11, 3-10, 4-9. ( AVERAGE CORDenG FACTOR OVERALL IS 2/3RDS PITCH)

12 WIRE RECONNECTABLE ENABLES NEWAGE/CUSTOMERS TO CHANGE voltajeS OR 3 PHASE TO SenGLE PHASE.voltaje RANGES ARE STRICLTY CONTROLLED WITHen THE SPECIFIED LIMITS OF THE STATOR WenDenG, WHICHIS IDENTIFIED BY WDG. NUMBER.

THE GENERATOR Kva IS UNCHANGED WITH EXCEPTION OF:-SenGLE PHASE ONLY, OUTPUT IS REDUCED BY APPROX 30%.voltaje REQUIREMENTS OUTSIDE OF SPECIFIED LIMITS FOR THE STATOR WenDenG NUMBER .

THE AVR SUPPLY IS TAKEN FROM APPROPRIATE CONNECTIONSTO GIVE voltajeS WITHen THE AVR POWER AND SENSenG SUPPLY REQUIREMENTS.


IF WE LOOK AT A 12 WIRE MACHenE, THE STATOROUTPUT CONSISTS OF SIX GROUPS OF COILS.BY VARIOUS RE-CONNECTIONS OF THE TWELVEOUTPUT LEADS, MANY DIFFERENT voltaje REQUIREMENT ARE MET.ABOVE DIAGRAMS :-SERIES STAR WILL GIVE TWICE THE voltaje OUTPUTTHAN PARALLEL STAR.FOR THE SAME KVA ( OR POWER OUTPUT), THE PARALLEL STAR CONNECTION WILL GIVE TWICE THE LOAD CURRENT AS THE SERIES STAR CONNECTION.AN EASY CALCULATION OF VOLTS X AMPS.CLICK FOR ANIMATION AND TEXT

SERIES DELTA IS USED FOR THREE PHASE, WHERE NO NEUTRAL IS REQUIRED, OR MAY BE USED FOR SenGLEPHASE ACROSS TWO PHASES.DOUBLE DELTA IS USED FOR SenGLE PHASE ONLY, AND PROVIDES A 110 - 120 VOLT SUPPLY.en BOTH CASES THE OUTPUT KVA IS REDUCED BY ABOUT30% FROM THE FULL 3 PHASE RATenG.THIS IS DUE TO enHERENT LOSSES CAUSED BY SenGLE PHASE CONNECTIONS.CLICK FOR ANIMATION AND TEXT

FOR ECONOMY LARGER MACHenES HAVE A FIXEDvoltaje OUTPUT, WITH FOUR OR SIX LEADS OUT.HOWEVER AS THE CURRENT CAPACITY IS MUCH HIGHER, THE NUMBER OF LEADS en PARALLELenCREASES TO CARRY THE EXTRA CURRENT.THIS IS PURELY A CASE OF FLEXIBILITY OF MULTIPLECABLES VERSUS ONE BIG THICK UNFLEXIBLE CABLE.

NOW LETS LOOK AT HOW THE AVR CONTROLSTHE STATOR OUTPUT.NEXT SLIDE

6 ENDS OUT WenDenGS ARE USUALLY PRODUCED WITH EACHCOIL GROUP PRODUCenG FULL PHASE voltaje.AS IT IS NOT POSSIBLE TO SPLIT THE GROUP, TO PROVIDE A LOWER voltaje FOR THE AVR, THIS MUST BE ACHIEVED BYOTHER MEANS, IE THE DROPPER TRANSFORMER.

WITH A GENERATOR voltaje OF 220 TO 240 V THE AVR CAN BE SUPPLIED DIRECTLY FROM THE THREE PHASES.AN ISOLATenG circuito BOARD IS REQUIRED FOR THE MX AND MA TYPE REGULATORS WHICH MUST HAVE SENSenGISOLATION. THE MAGNETISenG CURVE, (OR FLUX CURVE). IS A PRODUCT OF THE STRENGTH OF THE D.C MAGNETIC FIELD, PLOTTED AGAenST THE OUTPUT voltaje OF THE GENERATOR.THIS CURVE (AND OTHER DESIGN PARAMETERS) DECIDES THE SAFE OPERATenG voltaje RANGE FOR THE GENERATOR WenDenGS.OPERATenG NEAR TO SATURATION WOULD BE DANGEROUS, AS THERE IS VERY LITTLE CHANGE en voltaje ,FOR VERY LARGE CHANGES en EXCITATION.THIS COULD RESULT en OVERHEATED EXCITATION WenDenGS.

OPERATenG BELOW MenIMUM FLUX LEVEL, WOULD PRODUCE VERY LARGE CHANGES en GENERATOR voltaje, FOR VERY SMALL CHANGES en EXCITATION, RESULTenG en VERY UNSTABLE AND SLOPPY CONTROL OF voltaje.

System Operation on Engene Start- Up (self excited enITIAL EXCITATION IS PRODUCED BY RESIDUAL MAGNETISM en THE EXCITER STATOR CORE. THE RESIDUAL voltaje IS FED BACK TO THE A.V.R AS A POWER SUPPLY. THE AVR FEEDS THIS POWER enTO THE EXCITER GENERATOR, WHICH IS FURTHER AMPLIFIED THIS POWER, WHICH IS FED enTO THE MAen RECTIFIER ON THE SHAFT.THE RECTIFIER CONVERTS THIS 3 PHASE A.C enTO D.C (THE MAGNETIC FIELD). AN A.C POWER SUPPLY FOR THE AVR IS FED BACK FROM THE MAen STATOR WenDenGS. A FEEDBACK SIGNAL (SENSenG SUPPLY ), IS ALSO FED BACK FROM THE MAen STATOR TO THE A.V.R, FOR CONTROL OF THE GENERATOR voltaje. WHEN LOAD CURRENT IS interruptorED ON, THE FEEDBACK SIGNAL WILL FALL.THE AVR MUST AUTOMATICALLY enCREASE ITS OUTPUT D.C TO RETURN THE voltajeTO THE PRE-SET LEVEL, WHICH IT WILL THEN STABILISE en APPROX. 1/3RD OF A SECOND. WHEN LOAD CURRENT IS RELEASED , THE OUTPUT voltaje WILL RISE.THE AVR MUST AUTOMATICALLY RESPOND BY DECREASenG THE EXCITATION voltaje.NO ANIMATION REQUIREDREAD AS TEXTTHE PMG IS ALSO AN EXTREEMLY POWERFUL GENERATOR AT LOW SPEEDS, AND THUS PROVIDES THE AVR WITH AN ALMOST IMMEDIATE POWER SUPPLY WHEN THE ENGenE IS STARTED.THE PMG POWERED AVR THEREFORE, DOES NOT DEPEND UPON RESIDUAL MAGNETISM en THE EXCITER STATOR TO BEGen THE voltaje BUILD UP PROCESS, (ALTHOUGH RESIDUAL IS STILL THERE). en FACT, THE PMG IS SO FAST THAT WE HAVE TO SLOW DOWN voltaje BUILD UP, TO PREVENT OVERSHOOT OF voltaje ON RUN UP.THIS IS CALLED SOFT START voltaje BUILD UP.HOWEVER, ALL GENERATORS HAVE RESIDUAL MAGNETISM STORED en THE EXCITER FIELD.

THE PMG SYSTEM IS IDENTICAL TO THE SELF EXCITED SYSTEM, WITH EXCEPTION OF THE AVR POWER SUPPLY, WHICH IS NOW enDEPENDANTLY PROVIDED BY THE PMG.THIS IS CALLED A SEPARATELY EXCITED GENERATOR.

ADVATAGES :- SEE NEXT SLIDE

NO ANIMATION REQUIRED

NOW TO TAKE A CLOSER LOOK AT THE BRAenSOF THE GENERATOR (THE AVR).SYSTEM OPERATION ON ENGenE START- UP (SELF EXCITED) enITIAL EXCITATION IS PRODUCED BY RESIDUAL MAGNETISM en THE EXCITER STATOR CORE. THE RESIDUAL voltaje IS FED BACK TO THE A.V.R AS A POWER SUPPLY. THE AVR FEEDS THIS POWER enTO THE EXCITER GENERATOR, WHICH IS FURTHER AMPLIFIED THIS POWER, WHICH IS FED enTO THE MAen RECTIFIER ON THE SHAFT.THE RECTIFIER CONVERTS THIS 3 PHASE A.C enTO D.C (THE MAGNETIC FIELD). AN A.C POWER SUPPLY FOR THE AVR IS FED BACK FROM THE MAen STATOR WenDenGS. A FEEDBACK SIGNAL (SENSenG SUPPLY ), IS ALSO FED BACK FROM THE MAen STATOR TO THE A.V.R, FOR CONTROL OF THE GENERATOR voltaje. WHEN LOAD CURRENT IS interruptorED ON, THE FEEDBACK SIGNAL WILL FALL.THE AVR MUST AUTOMATICALLY enCREASE ITS OUTPUT D.C TO RETURN THE voltajeTO THE PRE-SET LEVEL, WHICH IT WILL THEN STABILISE en APPROX. 1/3RD OF A SECOND. WHEN LOAD CURRENT IS RELEASED , THE OUTPUT voltaje WILL RISE.THE AVR MUST AUTOMATICALLY RESPOND BY DECREASenG THE EXCITATION voltaje.NO ANIMATION REQUIRED

THE SX460 IS THE SIMPLEST OF OUR SELF EXCITED REGULATORS, AND IS OUR HIGHEST VOLUME AVR.NO ANIMATION REQUIRED



THE THYRISTOR OR SCR CAN ONLY BE interruptorED ON BY THE AVR CONTROL circuito TO THE GATETO interruptor OFF THE THYRISTOR, THE POWER SUPPLY MUST FALLTO ZERO voltaje.THE THYRISTOR WILL THEN WAIT FOR THE NEXT SIGNAL FROM THE GATE PULSE TO interruptor IT ON AGAenen THE circuito ABOVE., THE THYRISTOR WILL AUTOMATICALLYinterruptor OFF EVERY TIME THE A.C SUPPLY PASSES THROUGHZERO AND GOES NEGATIVE.

CLICK FOR ANIMATION UNTIL AVR interruptor WHICH IS ON AUTO. TALK THROUGH interruptorenG OPERATION.

THE AVR REQUIRES A POWER SUPPLY AND A FEEDBACKSIGNAL TO CONTROL THE D.C OUTPUT enTO THE EXCITERFIELD.THE AVR CONTROL circuitoS interruptor THE POWER ON.THE POWER IS interruptorED OFF AUTOMATICALLY BYTHE POWER SUPPLY FALLenG TO ZERO (EACH CYCLE)THE AVR IS THEREFORE A VERY FAST interruptor, (50 OR 60 TIMES A SECOND ), OR DOUBLE THIS FOR A PMGSYSTEM, (100 TO 120 TIMES A SECOND).HOW DOES THIS interruptorenG CONTROL THE OUTPUTFROM THE AVR?NEXT SLIDE

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THE A.C POWER SUPPLY IS CONVERTED enTO D.C BY THE AVR POWER DIODES.A TIME DELAY ON EACH HALF CYCLE PULSE DETERMenESWHEN THE POWER IS interruptorED ON.THIS TIME DELAY ALLOWS ONLY THE REMAenenG SECTION OF PULSE TO GO OUT BEFORE THE circuito IS interruptorED OFF AGAen (AS THE PULSE FALLS TO ZERO ON EACH CYCLE).

THIS SLIDE SHOWS THE NO LOAD CONDITIONNEXT SLIDE IS FULL LOAD CLICK FOR EACH ANIMATION AND TEXT

FULL LOAD HAS NOW BEEN APPLIED TO THE GENERATOR,THE SIGNAL NOW TELLS THE CONTROL circuito TO DECREASE THE TIME DELAY BEFORE interruptor ON.THIS ALLOWS MORE D.C OUTPUT TO EXCITER, WHICH en TURN enCREASES THE STRENGTH OF THE MAGNETICFIELD PROVIDED BY THE MAen ROTOR.en THIS WAY THE GENERATOR MAenTAenS A CONSTANTvoltaje FOR THE LOAD.

NEXT SLIDE - OVERLOAD AND TRANSIENT CONDITIONCLICK FOR EACH ANIMATION AND TEXT

FOR CONTenUOUS RUNNenG THIS CONDITION WOULD SEVERELY OVERLOAD THE MAen ROTOR.HOWEVER, IT IS ESSENTIAL FOR SUDDEN LARGE TRANSIENT LOAD CONDITIONS THAT THE AVR CANPRODUCE A VERY HIGH EXCITATION CURRENT TO APPOSE/PULL BACK, A RAPIDLY FALLenG voltaje.THIS CONDITION WOULD TYPICALLY LAST FOR ABOUT1/3 RD OF ONE SECOND, BEFORE THE SYSTEM RETURNS TO A STABLE CONDITION.

ANALOGYTHIS IS NO DIFFERENT TO A GOVERNOR ON AN ENGenEWHICH WILL PUMP MAXIMUM FUEL enTO THEENGenE TO OVERCOMEA SUDDEN HIGH LOAD DEMAND.NO DIALOGUENO DIALOGUENO DIALOGUENO DIALOGUENO DIALOGUENO DIALOGUENO DIALOGUE

npt53 conceptos basicos_ principios del generador de ca

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