GENERADOR, TRANSFORMADOR, MOTOR ELÉCTRICO.
GENERADOR.
A medida que el hombre aprendió acerca de la
electricidad, por medio de la observación fue capaz de identificar los
principios para generarla.
Un generador eléctrico es un aparato capaz de mantener
una diferencia de cargas eléctricas entre dos puntos (es decir, voltaje),
transformando otras formas de energía en energía mecánica y posteriormente en
una corriente alterna de electricidad (aunque esta corriente alterna puede ser
convertida a corriente directa con una rectificación).
Para construir un generador eléctrico se utiliza el principio de “inducción electromagnética”
descubierto por Michael Faraday en 1831, y que establece que si un conductor
eléctrico es movido a través de un campo magnético, se inducirá una corriente
eléctrica que fluirá a través del conductor.
Debido a que una de los elementos fundamentales de la
materia es precisamente la carga electromagnética compuesta de un campo
magnético y un campo eléctrico asociado al movimiento de las partículas. Un
generador utiliza bosones del campo magnético para energizar cinéticamente
electrones y provocar una interacción con otros electrones, que tiene como
consecuencia la generación de la corriente eléctrica y un voltaje.
Al manipular una fuerza electromagnética se puede inducir
el desplazamiento o movimiento de electrones, y como consecuencia se producirá
una corriente eléctrica.
Desde un punto de vista eléctrico, los componentes de un
generador son un campo magnético, y un objeto que rota en las inmediaciones de
dicho campo magnético, y que conduce la electricidad “generada” hacia un
circuito.
Los componentes de un generador desde el punto de vista
mecánico son:
(1) Estator, que
es una armadura metálica en reposo recubierta por alambres de cobre que forman
un circuito.
(2) Rotor, que es
un eje que rota dentro del estator
impulsado por una turbina. Este rotor en su parte más externa tiene un
electroimán alimentado por una corriente eléctrica pequeña.
Al girar el rotor a grandes velocidades gracias a una
energía mecánica externa proveniente de una turbina, se producen corrientes en
los hilos de cobre del estator. Las turbinas aprovechan las fuentes de energía
externa, transformándolas en energía mecánica, que a su vez es la que se
utiliza para transformarla en energía eléctrica.
Un generador que gira a 1000 rotaciones por minuto puede
producir una corriente de 1 ampere, el número de electrones moviéndose (1 amp
es igual a 6.24 x 10 18 electrones moviéndose por un alambre por segundo), con
un voltaje de 6 voltios.
Todas las plantas de energía tienen turbinas y
generadores. Algunas turbinas son alimentadas por viento, agua, vapor
proveniente de la Tierra o de la
combustión de biomasa, energías fósiles y otras formas de energía.
La electricidad producida por un generador cuando fluye a
través de los cables de transmisión que unen las plantas de energía hacia los
hogares, industria y escuelas. Para generar esta energía a gran escala, se
instalan centrales eléctricas con plantas eléctricas complejas.
TRANSFORMADOR.
Los transformadores son dispositivos electromagnéticos
estáticos que permiten partiendo de una tensión alterna conectada a su entrada,
obtener otra tensión alterna mayor o menor que la anterior en la salida del transformador.
Permiten así proporcionar una tensión adecuada a las
características de los receptores. También son fundamentales para el transporte
de energía eléctrica a largas distancias a tensiones altas, con mínimas
perdidas y conductores de secciones moderadas.
Voltaje o tensión es la medida de la fuerza con la que
fluyen los electrones a través de un material conductor apropiado,
preferiblemente metálico, como son el alambre de cobre o el de aluminio y su
unidad de medida es el volt (V). Cuando la tensión de la corriente es alterna
(C.A.), el valor del voltaje procedente de cualquier fuente de fuerza
electromotriz (F.E.M.), se puede aumentar o disminuir utilizando
transformadores eléctricos de fuerza o potencia, conocidos también popularmente
por su acrónimo “TRAFO”.
Existe una gran variedad de transformadores de fuerza o
potencia monofásicos, para diferentes tensiones y capacidades de trabajo. En la
combinación fotográfica se muestran algunos tipos diferentes de
transformadores: 1.- Transformador de fuerza de media para baja tensión
colocado en un poste en la calle, con capacidad para soportar miles de watt de
carga eléctrica. 2.- Transformador para soldadura por arco eléctrico. 3.-
Transformador regulable con varios voltajes de salida de corriente directa
(C.D.). 4 y 6.- Adaptadores de tensión C.A. a C.D. 5 y 7.- Transformadores
utilizados como fuente de fuerza o potencia destinados a suministrar energía
eléctrica a los circuitos de diferentes dispositivos y equipos electrónicos.
Los transformadores, independientemente que pueden
aumentar o disminuir el voltaje, según sea el caso, tienen la propiedad de
conservar siempre la misma frecuencia que posee la corriente alterna (C.A.) de
la fuente de entrada original a la que se encuentra conectado. En el caso de
los transformadores destinados al uso industrial, comercial o doméstico, la
frecuencia de la corriente alterna será siempre de 50 ó de 60 Hz (hertz o
ciclos por segundo), cuestión ésta que dependerá exclusivamente de cuál sea la
adoptada por cada país en particular.
Cuando el trasformador se emplea para rebajar el voltaje
o tensión aplicado a su entrada se denomina “reductor de tensión”. En el caso
de los transformadores que funcionan a la inversa, o sea, convirtiendo una
tensión de voltaje bajo en otro voltaje de valor más alto, se denominan
“elevadores de tensión”, lo cual depende del número de vueltas o espiras que
posean sus devanados o enrollados.
Existen transformadores de muy diversos tamaños y diseños
concebidos para trabajar con tensiones y potencias diferentes, que permiten
cubrir variadas necesidades cuando le conectamos equipos eléctricos y
electrónicos de consumos diferentes en watts (W).
Comúnmente los transformadores de tamaño más pequeño son
todos monofásicos y se caracterizan por trabajar con bajo o muy bajo voltaje.
Estos transformadores tienen múltiples usos como, por ejemplo, suministrar
corriente eléctrica a diferentes equipos eléctricos industriales y domésticos.
Se pueden encontrar también transformadores monofásicos todavía más pequeños
destinados al funcionamiento de infinidad de equipos y dispositivos
electrónicos que utilizamos a diario. Algunos de ellos, además de emplearse
para reducir la tensión o voltaje, pueden convertir también la corriente
alterna (C.A.) de entrada en corriente directa (C.D.) a la salida, después de
ser rectificada por medio de diodos semiconductores de silicio.
MOTORELECTRICO.
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que
transforma energía eléctrica en energía mecánica mediante interacciones
electromagnéticas. Algunos motores eléctricos son reversibles, pueden
transformar energía mecánica en eléctrica funcionando como generadores.
Pueden funcionar conectados a una red de suministro
eléctrico o a baterías.
Los motores de corriente alterna y los de corriente
continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece
que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra
dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse
perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán
debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo así
propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos
ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del
motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un
conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción
de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos
magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la
energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un
dispositivo llamado flecha.
Clasificación de los motores eléctricos:
-Motor de Corriente Continua (CC): se utiliza en casos en
los que es importante el poder regular continuamente la velocidad del motor.
Este tipo de motor debe de tener en el rotor y el estátor el mismo número de
polos y el mismo número de carbones. Los motores de corriente directa pueden
ser de tres tipos: 1. Serie, 2. Paralelo y 3. Mixto.
-Motor de Corriente Alterna (CA): son aquellos motores
eléctricos que funcionan con corriente alterna.Un motor eléctrico convierte la
energía eléctrica en fuerzas de giro por medio de la acción mutua de los campos
magnéticos.
-Motores asíncronos y síncronos.
Los motores asíncronos (motores de inducción), basan su
funcionamiento en el efecto que produce un campo magnético alterno aplicado a
un inductor o estator sobre un rotor con una serie de espiras sin ninguna
conexión externa sobre el que se inducen unas corrientes por el mismo efecto de
un transformador.
Por lo tanto, en este sistema solo se necesita una
conexión a la alimentación, que corresponde al estator, eliminándose, por lo
tanto, el sistema de escobillas que se precisa en otros tipos de motores.
Los motores síncronos están constituidos por un inducido
que suele ser fijo, formando por lo tanto el estator sobre el que se aplica una
corriente alterna y por un inductor o rotor formado por un imán o electroimán
que contiene un cierto número de pares de polos magnéticos. El campo variable
del estátor hace girar al rotor a una velocidad fija y constante de sincronismo
que depende de la frecuencia alterna aplicada. De ello deriva su denominación
de síncronos.
-Motores de colector.
El problema de la regulación de la velocidad en los
motores de corriente alterna y la mejora del factor de potencia han sido
resueltos de manera adecuada con los motores de corriente alterna de colector.
Según el número de fases de las corrientes alternas para los que están
concebidos los motores de colector se clasifican en monofásicos y polifásicos,
siendo los primeros los más utilizados. Los motores monofásicos de colector más
utilizados son los motores en serie y los motores de repulsión.
