Generador

ICQ

El Proyecto de Física 2 para este semestre consiste en hacer un generador eléctrico o alternador, para lo cual es necesario que conozcan los siguientes datos para que puedan entenderlo mejor.

Características:

El generador va a girar a 3200 revoluciones por minuto, manteniendo 24 amperios, producir 12 voltios a una frecuencia de 60 hertz. Por lo que toca producir 2 amperios, lo cual es mucho.

Partes:

El generador consta principalmente de 2 partes: el estator y el rotor. El estator es la parte que es no se mueve del generador y esta rodeando el rotor. Este último es la parte que se mueve gracias a una fuerza externa, como un motor en este caso.

Otras partes que se deben tener en cuenta son el colector, que deben ser anillos de cobre unidos al rotor pero aislados de este. El portaescobillas y las escobillas que son los que están en contacto con los anillos.

La salida, que deben ser dos alambres por donde se mide los parámetros del anterior punto. Además el generador debe tener un soporte de 20 x 15 cm con unos huecos de ¼ de pulgada a 1 cm de cada esquina. Pero por un problema con el montaje dos de ellos deben esta a 1 cm de la esquina, y los otros dos deben estar a 4 (a los largo) y 1 cm (a lo ancho), debido a que el motor del montaje está muy alejado y la polea no alcanza a agarrar por lo que queda torcida.

Funcionamiento:

Dependiendo como se vaya a hacer, el campo magnético se hace en el rotor o en el estator.

Aquí se explica el montaje que se hizo, entonces se va a generar el campo en el estator. Para generar este campo magnético se pueden usar imanes, pero se necesitan imanes muy grandes ya que el amperaje es muy grande, además hay que tener en cuenta que el campo que estos tienen sea hacia el centro (rotor) y no a lo largo del eje, en donde no se estaría haciendo nada. Fuera de esto los imanes deben tener una forma semicircular, para que se aproveche al máximo. Estos imanes se pueden conseguir en cierto tipo de alternadores o motores, pero es difícil ya que tienen que ser muy grandes.

La otra forma es hacer un inducido, en otras palabras un electroimán, para lo cual se necesita hacer otro embobinado (el otro es el del rotor). Este embobinado se hace con una corona, que toca aislarla. Se venden coronas ya hechas en varios lugares pero donde encontrará resto será en el Ricaurte, específicamente en 24 entre 6ª. Y 9ª. Ahí también lo podrán orientar en la elaboración del generador.

Si se hace con una corona, hay que tener en cuenta el número de vueltas en esta, ya que para aprovechar el máximo se necesita calcular bien esto. Las bobinas van alrededor de todo el estator, y entre más vueltas tenga más campo se podrá generar por lo cual es mucho mejor.

Este electroimán puede ser inducido con una fuente externa para generar el electroimán, o también puede ser conectado en serie con el resto del generador (salida, escobilla, rotor, escobilla, estator, salida)

La otra parte del generador es el rotor, el cual debe tener dos polos por la ecuación que usted debió haber encontrado acerca de generadores, en donde se relaciona la frecuenta, el número de polos, y las revoluciones a las que está expuesto además de una constante de 120.

Aquí es necesario hacer un buen modelo para tener la mejor "ganacia." Si los polos ocupan bastante área será mejor, ya que se podrá recolectar más. El rotor que se hizo tenía un radio 4.4 cm, un ancho de 5 cm y cada polo tenía 12 cm de la circunferencia, en donde el espacio que no se usaba era mínimo.

Cada polo tenía un grosor de 8 mm y dentro de estos estaba el embobinado del rotor que en cualquier caso es necesario. El número de vueltas dentro de este fue de 132, y debido a que estaban un poco alejadas del polo, no se pudo producir mucho campo. Si se meten varias vueltas en el rotor y cerca de los polos se podrá aumentar la ganancia.

El material del que debe estar echa la corona y el rotor es ferro-silicio, pero es difícil conseguir. En este generador la corona se compró usada por lo que era del material apropiado, pero los polos se hicieron con acerca 10-45 el cual no queda imantado.

El problema de que los materiales queden imantados es grande, ya que si quedan el generador sólo podrá funcionar una vez a menos que se mande desimantar cada vez que se use, lo cual es ilógico.

El montaje se diseño totalmente (no se usaron partes ya elaboradas), y se usaron materiales reciclados, como ya se dijo la corona del estator, además de eso el portaescobillas y los anillos colectores también eran usados. El portaescobillas era del alternador de un Ford.

Los polos se hicieron con un pedazo de varilla perforada de 9 cm de diámetro de 8 mm de espesor, con dos láminas soladas a cada extrema que servían de soporte. Además estos se cortaron con oxicorte para unirlos con un cilindro de 4 cm de diámetro y 4 de largo.

Los polos y el cilindro se unieron con un eje rectificado por medio del torno y de esta manera se podía embobinar el rotor.

Con el rotor embobinado se colocaron los anillos colectores por medio de un buje, ya que los anillos eran más anchos que el eje.

Se soldaron las puntas del alambre del embobinado a cada uno de los anillos colectores.

Se colocó el rotor con unos soportes que tenían rodamientos para que girara el libremente, sin que rozara con la corona ni el embobinado del estator.

Términos:

Ganancia: Lo producido por el generador.

Varilla perforada: Es una especie de tubo metálico, pero su espesor es de tamaño considerable, como en este caso 8 mm, mientras que un tubo tiene por mucho 4 mm.

Torno: Máquina que da vueltas y que por medio de cuchillas y otros elementos dan forma a cilindros y tubos. Es la misma máquina con la que se hacen los trompos de madera.

Rectificado: Cuando se toma una pieza y se manda pulir hasta que quede perfectamente liza, sin mugre ni rayas.

Buje: Cilindro que sirve de cuña para ajustas dos piezas cilíndricas.

Oxicorte: Método usado para corta láminas metálicas como el acero. Es una especie de luz producida por el oxígeno y otro gras.

Delgas: Son los colectores en los generadores de corriente directa, por medio de esto es que la electricidad producida es constante. También es un anillo que va sobre el eje, pero en vez de tener dos anillos de cobre en este, tiene una serie de placas paralelas en donde cada una va conectada a una bobina del rotor.

NOTA FINAL

Para este montaje se invirtió $170.000 debido a que la mano de obra del torno es la más costosa. Además de eso se compró un alternador de carro, pero no fue de gran utilidad ya que se rompió el soporte y este tiene en el rotor dos piezas con las que se hacen 12 polos. Para mayor información y elaboración de las piezas se debe ir al Ricaurte. Como ya se dijo en la 24 se consigue todo lo relativo a embobinados, motores, generadores y alternadores eléctricos. Más abajo, en la 27 y 29 entre 6ª. y 9ª. se consigue todo lo de tornos, oxicorte entre otras cosas. Se puede mandar a hacer a los técnicos de los laboratorios y puede llegar a ser más barato. También pueden solicitar ayuda técnica a Alfonso del laboratorio de electrónica. La profesora Patricia Orduz y Andrés Hernández les pueden colaborar en toda la parte de análisis y diseño ya que fueron los organizadores del concurso energía con calidad.

El proyecto se realizó con Enith Ávila, Ivonne Quintana, Lorena Silva e Iván Carranza. Con este último se desarrollo la parte de diseño y montaje, para lo cual tocó ir dos semanas al Ricaurte, gastar tiempo y plata.

Cualquier duda que se tenga, favor comunicarla al WebMaster que con gusto lo atenderá.

La información del proyecto está en esta dirección.

http://ecinfo2.escuelaing.edu.co/asignaturas/cecb/aihernan/lab2/eciciencia20021/proyectoindex.htm

Esta imagen es fe un generador de corriente directa, ya que tiene delgas que son las que rectifican la corriente.

Soporte sobre el que se debe hacer el montaje. Los huecos de la izquierda deben ir a 4 centímetros del borde.

Rotor sin embobinar con algunas partes aisladas. Ahí se puede ver el cilindro que une los polos, aunque esta imagen sólo muestra un polo, que es el de la parte de atrás.

Rotor con un polo visto a lo largo del eje.

Vista del polo. Ahí se puede ver la unión entre la lámina que va cogida del eje, y la sección de la varilla perforada que está soldada a esta.

Rotor embobinado. Para aislar las partes frecuentemente se usa cinta de enmascarar para esto. La cinta aislante en este caso no es buena ya que es pagajosa y no aguanta altas temperaturas.

Vista diagonal del rotor. Al fondo se pueden ver las dos puntas del embobinado.

Vista longitudinal del rotor.

Vista del rotor con los dos polos, las puntas del alambre y el colector, en este caso dos anillos de cobre que han sido colocados por medio de un buje.

Detalle del rotor. Ninguna parte del alambre puede tocar al rotor o sino produciría un corto y no funcionaría el generador. Para esto hayque estar chequeando esto con la función continuidad del multímetro.

Vista a lo largo del eje con los dos polos.

Corona para estator.

Este disco se consigue en cualquier lado que hagan embobinados, puede ser de gran utilidad si se congiue uno con el embobinado pero con el número de vueltas con el que fue echo.

Oxicorte con lo que se cortaron las láminas del soporte, base y polos.

Oxicorte.

Soporte con el estator soldado, por medio de dos discos, al fondo soporte del rodamiento para sostener el rotor y al frente soporte del portaescobillas.

Detalle del soporte.

Vista superior del soporte.

Vista lateral del soporte.

Vista diagonal del soporte.

Vista lateral del soporte.

Generador sin embobinar.

Vista en perpectiva del generador. Detalle el rodamiento, los colectores, los polos y el estator.

Vista frontal de generador sin embobinar.

Vista superior.

Alabre tipo 18 para 2.5 amperios, de 1.02 mm de diámetro.

Embobinando. Tarea que se torna aburridora ya que hay que hacerlo con sólo un alabre sin cortarlo, ya que tocaría soldarlo si se hace por partes pero puede conllevar a un corto.

Detalle del embobinado. En este generador se usaron 4 series de 4 anillos cada uno con 8 bobinas para 128, más dos bobinas por encima de 23 vueltas cada uno para 46 y así en total 174 vueltas de embobinado.

Generador listo en el montaje para la prueba. Detalle el portaescobilla, el embobinado del estato y el soporte para la polea que se coloca en la cuña que se le hace al eje.