Objetivos
Terminada la lección podrás:
- Definir lo que es induccón, generador y motor.
- Explicar como funciona un generador.
- Enumerar los componentes principales de un generador eléctrico.
- Identificar los tipos de generadores eléctricos
- Describir algunas aplicaciones generales.
La inducción
La inducción en Física y electricidad se refiere a la generación de una corriente eléctrica en un conductor en movimiento en el interior de un campo magnético. Es por esto que el nombre completo es inducción electromagnética. El efecto fue descubierto por el físico británico Michael Faraday y condujo directamente al desarrollo del generador eléctrico rotatorio, que convierte el movimiento mecánico en energía eléctrica.
Generador eléctrico
Los motores y generadores eléctricos son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dinamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.
Generadores y motores
Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se establece o se induce una corriente eléctrica en el primer conductor.
André Ampere
El principio opuesto a éste fue observado en 1820 por el físico francés André Marie Ampère. Si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica sobre el conductor.
Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte energía mecánica en energía eléctrica utilizando el principio de la inducción electromagnética, que fue descubierto por Michael Faraday. El generador no crea electricidad directamente, sino que induce un flujo de electrones en un conductor mediante el movimiento de un campo magnético.
Principios de funcionamiento:
El generador eléctrico funciona principalmente mediante la Ley de Faraday de la inducción electromagnética, que establece que un campo magnético variable dentro de un conductor induce una corriente eléctrica en el conductor. Esto se logra moviendo un conductor dentro de un campo magnético o moviendo el campo magnético alrededor de un conductor.
- Movimiento mecánico: Se aplica energía mecánica para hacer girar una bobina (un conductor enrollado) dentro de un campo magnético, o hacer que un imán gire cerca de la bobina. Este movimiento genera un cambio en el campo magnético que atraviesa la bobina.
- Inducción de corriente: Debido al cambio del campo magnético, se induce una corriente eléctrica en el conductor, creando un flujo de electrones, es decir, una corriente eléctrica.
- Corriente alterna (AC) o continua (DC): Dependiendo del diseño del generador, la electricidad generada puede ser:
- Corriente alterna (AC): El flujo de corriente cambia de dirección a intervalos regulares (como en los generadores usados para el suministro de electricidad en casas).
- Corriente continua (DC): La corriente fluye en una sola dirección, como en los generadores de corriente continua.
Componentes principales de un generador eléctrico:
- Rotor:
- El rotor es la parte móvil del generador. Suele contener el imán o el electroimán que genera el campo magnético. Gira a través de la energía mecánica suministrada por una fuente externa, como un motor, turbina de vapor, o un motor de combustión interna.
- Estator:
- El estator es la parte fija del generador y generalmente contiene las bobinas de alambre conductor. Es aquí donde se induce la corriente eléctrica cuando el campo magnético del rotor interactúa con las bobinas.
- Fuente de energía mecánica:
- El generador necesita una fuente de energía mecánica para hacer girar el rotor. Algunas fuentes comunes son:
- Turbinas de vapor (en plantas termoeléctricas o nucleares).
- Turbinas hidráulicas (en plantas hidroeléctricas).
- Motores de combustión interna (en generadores portátiles).
- Turbinas eólicas (en aerogeneradores).
- Conmutador o rectificador (en generadores DC):
- En generadores de corriente continua (DC), se usa un conmutador o rectificador para convertir la corriente alterna generada en la bobina en corriente continua.
Tipos de generadores eléctricos:
- Generador de corriente alterna (AC):
- Un alternador es el generador que produce corriente alterna. Se utiliza en la mayor parte de la generación de electricidad para redes eléctricas.
- El rotor, que puede ser un electroimán, gira dentro de las bobinas de alambre en el estator, produciendo una corriente alterna que cambia de dirección periódicamente.
- Aplicaciones: Centrales eléctricas, turbinas eólicas, generadores domésticos, etc.
- Generador de corriente continua (DC):
- Estos generadores producen corriente continua. En lugar de permitir que la corriente alterna fluya en ambas direcciones, usan un conmutador para asegurar que la corriente fluya en una sola dirección.
- Aplicaciones: Cargas especializadas como equipos industriales que requieren corriente continua, sistemas de carga de baterías, etc.
Aplicaciones de los generadores eléctricos:
- Generación de energía eléctrica:
- Los generadores eléctricos son esenciales para producir energía en plantas eléctricas, utilizando diferentes fuentes de energía como el carbón, la energía nuclear, el agua (hidroeléctrica) y el viento (eólica).
- Generadores portátiles:
- Generadores pequeños son usados para proporcionar electricidad en situaciones de emergencia, durante apagones o en lugares donde no hay conexión a la red eléctrica.
- Centrales hidroeléctricas y eólicas:
- Utilizan la energía del agua o del viento para hacer girar las turbinas que, a su vez, hacen funcionar generadores eléctricos, produciendo electricidad limpia.
- Generadores automotrices:
- En los automóviles, los alternadores convierten la energía mecánica del motor en electricidad para alimentar los sistemas eléctricos del vehículo y cargar la batería.
Un generador eléctrico convierte energía mecánica en energía eléctrica mediante el uso de campos magnéticos y conductores, utilizando el principio de la inducción electromagnética. Los generadores pueden producir corriente alterna (AC) o continua (DC) y son fundamentales para generar electricidad en redes eléctricas, así como en aplicaciones portátiles o industriales.
Vídeo
Generador eléctrico
Funcionamiento de un circuito, un iman y un motor
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Generador Eléctrico: Es un Motor
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Generador Eléctrico: Es un Motor