GENERADOR ELÉCTRICO
OBJETIVOS:
Ø Interiorizar
el concepto y comportamiento de los generadores eléctricos y su importancia en
la vida.
Ø Identificar
los generadores eléctricos, dependiendo de sus partes y funcionamiento.
CONCEPTO:
Un generador es una máquina
eléctrica rotativa que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Gracias
a la interacción de sus componentes principales: el rotor (parte giratoria) y
el estátor (parte estática). Cuando un generador eléctrico está en
funcionamiento, una de las dos partes genera un flujo magnético (actúa como
inductor) para que el otro lo transforme en electricidad (actúa como inducido).
Los generadores eléctricos se diferencian según el tipo de corriente que
producen, dando lugar a dos grandes grupos: los alternadores y las
dinamos. Los alternadores generan electricidad en corriente alterna y las
dinamos generan electricidad en corriente continua.
MÁQUINAS Y ELÉCTRICAS ROTATIVAS: LOS GENERADORES
Las máquinas eléctricas son dispositivos capaces de transformar
la energía eléctrica en cualquier otra forma de energía. Se dividen en los
siguientes tipos:
Máquinas eléctricas rotativas.
Están compuestas de partes giratorias, son reversibles y pueden trabajar de dos
maneras diferentes: como motor eléctrico (convirtiendo la energía eléctrica en
mecánica) o como generador eléctrico (convirtiendo la energía mecánica en
eléctrica).
Máquinas eléctricas estáticas. No
disponen de partes móviles, al igual que ocurre con los transformadores.
En las máquinas rotativas, el rotor se monta en un
eje que descansa en dos rodamientos o cojinetes. El espacio de aire que
separa el rotor del estátor se llama entrehierro y es necesario para que
la máquina pueda girar. Normalmente, tanto en el estátor como en el rotor
existen devanados hechos con conductores de cobre por los que circulan
corrientes suministradas o cedidas a un circuito exterior que constituye el
sistema eléctrico. Uno de los devanados crea un flujo en el entrehierro y se
denomina inductor. El otro devanado recibe el flujo del primero y se llama
inducido. Asimismo, se podría situar el inductor en el estátor y el inducido en
el rotor o viceversa.
PRINCIPIO
DE FUNCIONAMIENTO DE UN GENERADOR ELÉCTRICO: LEY DE FARADAY
La Ley de Faraday, establece que el voltaje inducido en un
circuito es directamente proporcional al cambio del flujo magnético en un
conductor o espira. Esto significa que si tenemos un campo magnético generando
un flujo magnético, necesitamos una espira por donde circule una corriente para
conseguir que se genere la fuerza electromotriz (f.e.m.).
Cuando dentro de un campo magnético tenemos una espira por
donde circula una corriente eléctrica aparecen un par de fuerzas que provocan
que la espira gire alrededor de su eje. De esta misma manera, si dentro de un
campo magnético introducimos una espira y la hacemos girar provocaremos la
corriente inducida. Esta corriente inducida es la responsable de la fuerza
electromotriz y será variable en función de la posición de la espira y el campo
magnético. La cantidad de corriente
inducida o f.e.m. dependerá de la cantidad de flujo magnético (también llamado
líneas) que la espira pueda cortar, cuanto mayor sea el número, mayor variación
de flujo generar y, por lo tanto, mayor fuerza electromotriz.
GENERADOR
DE CORRIENTE ALTERNA:
EL ALTERNADOR
Son máquinas que transforman la energía mecánica en energía
eléctrica. La mayoría son de corriente alterna síncrona, lo que significa que
giran a la velocidad de sincronismo, que está relacionada con el número de
polos que tiene la máquina y la frecuencia de la fuerza electromotriz.
FUNCIUONAMIENTO
DEL ALTERNADOR
Para generar el campo magnético, hay que aportar una
corriente de excitación en corriente continua. Esta corriente genera el campo
magnético para conseguir la corriente inducida que será corriente alterna.
Los alternadores están acoplados a una máquina motriz que
les genera la energía mecánica en forma de rotación. Según la máquina motriz
tenemos tres tipos:
Máquinas de vapor. Se
acopla directamente al alternador. Generan una velocidad de giro baja y
necesitan un volante de inercia para generar una rotación uniforme.
Motores de combustión interna. Se
acoplan directamente y las características son similares al caso anterior.
Turbinas hidráulicas. La
velocidad de funcionamiento tiene un rango muy amplio. Están diseñados para
funcionar bien hasta el doble de su velocidad de régimen.
GENERADOR
DE CORRIENTE CONTINUA: LA DINAMO
El generador de corriente continua, también llamado dinamo,
es una máquina eléctrica rotativa a la cual le suministramos energía mecánica y
la transforma en energía eléctrica en corriente continua. En la actualidad se
utilizan muy poco, ya que la producción y transporte de energía eléctrica es en
forma de corriente alterna.
Una de las características de las dinamos es que son
máquinas reversibles: se pueden utilizar tanto como generador o como
motor. El motor es la principal
aplicación industrial de la dinamo, ya que tiene facilidad a la hora de regular
su velocidad de giro en el rotor. Las principales partes de esta máquina son:
Estator
El estátor es la parte fija exterior de la dinamo. Contiene
el sistema inductor destinado a producir el campo magnético.
Está formado por:
Polos inductores, devanado
inductor y culata
Rotor
El
rotor es la parte móvil que gira dentro del estátor. Está formado por:
Núcleo del inducido
devanado inducido Colector y escobillas
Entrehierro
El entrehierro es el espacio de aire comprendido entre el
rotor y el estátor, imprescindible para evitar rozamientos entre la parte fija
y la parte móvil. Su tamaño suele oscilar entre 1 y 3 milímetros.
VENTAJAS
DEL ALTERNADOR RESPECTO A LA DINAMO
El alternador posee varias ventajas frente a la dinamo, lo
que la convierten en la máquina más utilizada. Destacamos las siguientes en
materia de utilidad:
Se puede obtener mayor gama de velocidad de giro. La
velocidad de giro puede ir desde 500 a 7.000 rpm.
El conjunto rotor y estátor es muy compacto.
Cuenta con un solo elemento para regular la tensión.
Ligereza. Pueden llegar a ser entre un 40 y un 45% menos
pesados que las dinamos, y de un 25 a un 35% más pequeños.
Trabaja en ambos sentidos de giro sin necesidad de
modificación.
La vida útil es superior a la de la dinamo.
