GENERADORES Y MOTORES ELECTRICOS

Miguel Angel Bolaños Segura
Cod: 223184

Universidad Nacional De Colombia.

Resumen
Los generadores y motores son dispositivos importantes que funcionan a partir del principio de la inducción electromagnetica. 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 dínamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.

 Introducción

Michael Faraday (1791-1867), fue el que descubrió el principio de el motor eléctrico el descubrió la inducción. Inducción es la generación de una corriente eléctrica en un conductor en movimiento en el interior de un campo magnético físico. Apartir de ese descubrimiento se potencio el estudio sobre la electrónica.Durante 1831 y 1832,  descubrió que un conductor mecánico moviéndose en un campo magnético generaba una diferencia de potencial. Aprovechando esto, construyó el primer generador electromagnético, el disco de Faraday, un generador homopolar, empleando un disco de cobre que giraba entre los extremos de un imán con forma de herradura, generándose una pequeña corriente continua. También fue utilizado como generador de energía en una bicicleta para producir luz de poca intensidad.
Estos dos componentes son de bastante utilidad en la vida cotidiana puesto que Los motores eléctricos tienen infinidad de usos debido a su aprovechamiento del campo magnético que produce la corriente al pasar por un conductor eléctrico, ya sea en el hogar como licuadoras, relojes de pared, aspiradoras entre otros.
En la industria son utilizadas para diversos funcionamientos como elementos de ventilación, extractores de aire, moto-bombas para succión de agua u otros líquidos, mover bandas transportadoras, transformación de elementos, en fin un sin numero de funciones que no terminaria de contar, los hay de varios tipos, modelos, caballaje, conexiones, tamaños, motores que funcionan desde 3 voltios hasta 1000 vls o más. En cuanto un generador su funcion es como lo dice, generar corriente con la carracteristica de ser corriente continua y el alternador generar corriente alterna, se usan en el caso de suplir la energia cuando se va

Principio de funcionamiento
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 de esta manera 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. Todo lo mensionado anteriormente se puede observar en las siguientes figuras:

Figura 1. Esquema de un motor de corriente continúa.

Figura 2. Rotor visto de diferentes angulos.

Figura 3. La corriente llega al electroimán del rotor a través del contacto entre las escobillas con el conmutador.

Para el caso de los generadores eléctricos  al hacer girar una espira rectangular una vuelta completa entre las masas polares de un electroimán inductor, los conductores a y b (Figura 4.) del inducido cortan en su movimiento el campo magnético fijo y en ellos se induce una f.e.m. inducida cuyo valor y sentido varía en cada instante con la posición.
Cada uno de los terminales de la espira se conecta a un anillo metálico conductor, donde dos escobillas de grafito recogen la corriente inducida y la suministran al circuito exterior.
Para determinar el sentido de la corriente inducida, en cada posición de los conductores, de la espira se aplica la regla de los tres dedos de la mano derecha, pudiéndose comprobar cómo se obtiene a la salida una tensión alterna sinusoidal.

Figura 4. Alternador.
Lo anterior fue para el caso en el que se genera corriente continua, para corriente alterna:
El generador más simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magnético uniforme. El movimiento de rotación de las espiras es producido por el movimiento de una turbina accionada por una corriente de agua en una central hidroeléctrica, o por un chorro de vapor en una central térmica. En el primer caso, una parte de la energía potencial agua embalsada se transforma en energía eléctrica; en el segundo caso, una parte de la energía química se transforma en energía eléctrica al quemar carbón u otro combustible fósil.
Cuando la espira gira (Figura 7.), el flujo del campo magnético a través de la espira cambia con el tiempo. Se produce una f.e.m. Los extremos de la espira se conectan a dos anillos que giran con la espira, tal como se ve en la figura. Las conexiones al circuito externo se hacen mediante escobillas estacionarias en contacto con los anillos.
Si se conecta una bombilla al generador se observara que por el filamento de la bombilla circula una corriente que hace que se ponga incandescente, y emite tanta más luz cuanto mayor sea la velocidad con que gira la espira en el campo magnético.

Figura 5. Principio de un generador eléctrico.

Conclusiones

• Los motores de DC convierten potencia eléctrica en potencia mecánica por medio de su movimiento rotatorio, el motor actualmente es una gran ayuda para la sociedad ya que gracias a él muchas máquinas que basan su funcionamiento en ellos pueden funcionar.
• El motor eléctrico es una de las máquinas más versátiles en la industria, ya que gracias a su fácil control de posición, par y velocidad permite que se pueda aplicar en muchos ámbitos, tales como el control y la aplicación de procesos.
• La f.e.m o voltaje producido en el estator del generador por un campo magnético, depende de la fuerza del mismo campo, la cual a su vez depende de la corriente que transcurre por las bobinas.
• En Colombia la mayor fuente de generación de corriente eléctrica es el agua puesto que las hidroelectricas usan el causal de los ríos, lagunas y lagos para aprovechar esa energía mecánica y hacer girar las paletas de una turbina que esta conectada al generador y asi generar corriente electrica.

Referencias
[1] http://www.inta.es/descubreaprende/htm/hechos8_2.htm

[2]http://www.mundodescargas.com/apuntes-trabajos/electronica_electricidad_sonido/decargar_generador-de-corriente-continua.pdf

[3]http://www.mundodescargas.com/apuntes-trabajos/electronica_electricidad_sonido/decargar_generador-de-corriente-continua.pdf

[4] http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_eléctrico

[5]http://josepanadero.wordpress.com/2010/01/10/generadores-y-motores-electricos/

[6] Serway, Raymond A, Física para ciencias e ingenierías, Sexta Edición,  Editorial Thomson, Pag (919-922)