3.5: Frecuencia y Alternadores
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En el último capítulo, aprendimos el término ciclo significa desde el punto en una forma de onda hasta donde la forma de onda comienza a repetirse. Cuando discutimos el término frecuencia, nos estamos refiriendo a cuántos ciclos pueden ocurrir en un segundo. La frecuencia se mide en hercios (gritar a Heinrich Hertz) o CPS (ciclos por segundo). Dos factores afectan la frecuencia en un alternador: la velocidad de rotación y el número de polos.
Figura 52. Ciclo de onda sinusoidal
Velocidad de rotación
A medida que la armadura gira a través del campo, comienza a crear una forma de onda (como vimos en el último capítulo). Una rotación mecánica completa de la armadura crea una onda sinusoidal completa en un alternador de dos polos. Si el alternador bipolar gira tres revoluciones completas en un segundo, creará tres ondas sinusoidales completas en ese segundo. Diríamos que la frecuencia es de tres ciclos por segundo o tres hercios (como dicen los chicos geniales).
La velocidad de rotación de una máquina se mide en rotaciones por minuto o RPM. No obstante, no nos preocupan los minutos, sino más bien, los segundos cuando se trata de la frecuencia. Por lo tanto, las RPM deben convertirse en rotaciones por segundo (RPS). Como hay 60 segundos en un minuto, todo lo que tenemos que hacer es dividir el RPM entre 60 para convertirlo a RPS.
Por ejemplo, si la armadura está girando a una velocidad de 1800 RPM en un alternador bipolar, podemos decir que está girando a 30 rotaciones por segundo. Si este alternador tiene dos polos, entonces en un segundo generará 30 ciclos de voltaje. Entonces podría decirse que tiene una frecuencia de 30 ciclos por segundo o 30 Hertz. La frecuencia de un alternador es directamente proporcional a la velocidad de rotación del alternador.
Número de polos
Si agregamos polos al alternador, podemos cambiar la frecuencia. En un alternador bipolar, el Lado A de la armadura (Figura 53) pasa de norte a sur, y luego de sur a norte, para crear una onda sinusoidal completa. I f agregamos dos polos más, como en la Figura 54, entonces el Lado A de la armadura se moverá más allá de dos polos norte y dos polos sur en una revolución mecánica completa.
Figura 53. Alternador de dos polos
Se crean dos ondas sinusoidales completas en una revolución mecánica completa. Si un alternador de dos polos crea un ciclo de voltaje en un segundo (o un hercio de frecuencia), un alternador de cuatro polos creará dos ciclos de voltaje en un segundo (o dos hercios).
La frecuencia de un alternador es directamente proporcional al número de polos en el alternador.
Figura 54. Alternador de cuatro polos
¡Tiempo de fórmula!
Sabiendo que la velocidad de rotación es directamente proporcional a la frecuencia y que el número de polos es directamente proporcional a la frecuencia, podemos usar una fórmula. La fórmula se ve así:
\[ f= \dfrac{P}{2} \times \dfrac{N}{60} \tag{Frequency formula}\]
donde...
- \(f\)= frecuencia en hercios
- \(P\)= número de polos
- \(N\)= velocidad de rotación en RPM
Dividimos el número de polos por dos porque siempre habrá un conjunto de dos polos. No se puede tener un polo norte sin un sur. Dividimos las RPM por 60 porque nos preocupan las rotaciones por segundo, no las rotaciones por minuto. La fórmula en la Figura 56 se puede combinar para que se vea así:
\[f = \dfrac{PN}{120} \tag{Combined frequency formula}\]