Generador, Transformador, Motor Eléctrico.

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.