Un flujo magnético cambiante produce un voltaje o corriente en un conductor, lo que se conoce como inducción electromagnética . Puede suceder cuando el flujo magnético de un solenoide cambia al mover un imán.
No habrá voltaje generado (diferencia de potencial electrostático) a través de un cable eléctrico si el imán está inmóvil. Según Michael Faraday, si el campo magnético está cambiando y (manteniendo) el movimiento mientras se dirige continuamente en la dirección opuesta (cambiando su dirección regularmente), produciría un voltaje (por lo tanto, el flujo de corriente alterna).
Generador eléctrico
Un generador es un dispositivo mecánico que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. La electricidad generada en varias centrales eléctricas es producida por los generadores allí instalados. Cuando una bobina gira en un campo magnético o se mueve en relación con un imán, genera una fuerza electromotriz (fem) o diferencia de potencial.
Se requiere energía mecánica para hacer girar la bobina, que posteriormente se convierte en energía eléctrica. La fem inducida controla el flujo de corriente inducida a través de la bobina, que posteriormente se enruta a nuestras casas y la utilizamos. La fem es causada por un fenómeno conocido como inducción electromagnética.
Principio del generador eléctrico
El funcionamiento de un generador eléctrico se basa en la idea de la inducción electromagnética. El fenómeno de la inducción electromagnética se refiere a la generación de corriente eléctrica en un circuito al variar el flujo magnético conectado al circuito.
El número total de líneas de campo magnético que pasan a través de una región particular se conoce como flujo magnético. Mover una bobina en relación con un imán altera el flujo magnético asociado con la bobina, lo que da como resultado una fem en la bobina.
Faraday estableció dos leyes que gobiernan la inducción electromagnética. Estos son sus nombres:
- Cuando cambia la cantidad de flujo magnético vinculado a un circuito, se forma una fem. La fem inducida persiste mientras varía el flujo magnético.
- En un circuito, la amplitud de la fem inducida es exactamente proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético acoplado con el circuito.
Hay varios enfoques para crear fem en una bobina, que incluyen:
- Debido a la velocidad relativa de una bobina y un imán.
- Como resultado del movimiento relativo de una bobina y un alambre que lleva corriente
- Cambiando la corriente en un conductor cercano a la bobina.
La regla de la mano derecha de Fleming se puede usar para identificar la dirección de la corriente inducida producida en la bobina: “Estira el pulgar, el índice y el dedo medio de tu mano derecha de manera que queden perpendiculares entre sí. El dedo índice apunta en la dirección del campo magnético, el pulgar en la dirección de la velocidad del conductor y el dedo medio en la dirección de la corriente inducida”.
La bobina del generador eléctrico gira en un campo magnético para generar corriente inducida. La corriente inducida resultante fluctúa en amplitud y dirección a una velocidad de miles de veces por segundo. Corriente alterna es el nombre que se le da a este tipo de energía (CA).
La corriente continua DC se usa cuando la corriente producida por el generador eléctrico no cambia en dirección o cantidad. Dependiendo del tipo de corriente que produzca el generador eléctrico, disponemos de una gran variedad de generadores.
Tipos de generador eléctrico: Los generadores eléctricos generan tanto corriente alterna (CA) como corriente continua (CC). Los generadores eléctricos se clasifican de la siguiente manera en base a esto:
Generador de CA
Una máquina que transforma la energía mecánica en energía eléctrica se conoce como generador de corriente alterna. La energía mecánica se suministra al generador de CA a través de turbinas de vapor, turbinas de gas y motores de combustión. La energía eléctrica alterna en forma de voltaje y corriente alterna es la salida.
Principio del generador de CA
Los generadores de CA funcionan según la ley de inducción electromagnética de Faraday, que establece que la fuerza electromotriz (EMF o voltaje) se crea en un cable que lleva corriente y corta un campo magnético uniforme. La rotación de una bobina conductora en un campo magnético estático o la rotación del campo magnético que encierra al conductor estacionario pueden usarse para lograr esto. Porque es más fácil extraer corriente alterna inducida de una bobina de armadura estacionaria que de una bobina giratoria.
La FEM generada está determinada por el número de vueltas de la bobina del inducido, la intensidad del campo magnético y la velocidad del campo giratorio.
Construcción de generador de CA
Construcción de generador de CA
Las funciones de cada uno de estos componentes del generador de CA se enumeran a continuación.
- Campo : el campo está formado por bobinas conductoras que reciben electricidad de la fuente y generan flujo magnético. La armadura es cortada por el flujo magnético en el campo, lo que produce un voltaje. Este voltaje es el voltaje de salida del generador de CA.
- Armadura : la parte de un generador de CA que produce voltaje se conoce como armadura. Este componente se compone principalmente de bobinas de alambre lo suficientemente grandes como para manejar la corriente a plena carga del generador.
- Motor principal: el motor principal es el componente que impulsa el generador de CA. Se puede usar un motor diesel, una turbina de vapor o un motor como motor primario.
- Rotor : el rotor es el componente giratorio del generador. El rotor es impulsado por el motor principal del generador.
- Estator : el estator de un generador de CA es el componente estacionario. Para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault, el núcleo del estator se compone de una lámina de aleaciones de acero o hierro magnético.
- Anillos deslizantes: los anillos deslizantes son conectores eléctricos que transportan electricidad desde y hacia el rotor de un generador de CA. Se utilizan principalmente para transferir electricidad de un dispositivo fijo a uno giratorio.
Funcionamiento de un generador de CA
El enlace de flujo de la armadura varía continuamente a medida que gira entre los polos del imán en un eje perpendicular al campo magnético. Como consecuencia, una corriente eléctrica viaja a través del galvanómetro, los anillos deslizantes y las escobillas. El galvanómetro cambia su valor de positivo a negativo. Esto implica que el galvanómetro está recibiendo una corriente alterna. La regla de la mano derecha de Fleming se puede utilizar para determinar la dirección de la corriente inducida.
Generador de corriente continua (generador de CC): la corriente producida por esta forma de generador eléctrico no altera la dirección ni la amplitud. Como resultado, la frecuencia de DC siempre es cero.
Ventajas de los generadores de CA sobre los generadores de CC
- A través de los transformadores, los generadores de CA pueden simplemente subir y bajar.
- Debido a la funcionalidad de aumento, el tamaño del enlace de transmisión en los generadores de CA es menor.
- Las pérdidas en los generadores de CA son menores que en las máquinas de CC.
- Un generador de CA es mucho más pequeño que un generador de CC.
Pregunta de muestra
Pregunta 1: ¿Cuáles son las ventajas de la corriente alterna frente a la corriente continua?
Responder:
Los beneficios de AC sobre DC son los siguientes:
- Con la ayuda de un transformador, se puede obtener CA a cualquier voltaje requerido.
- Se desperdicia menos electricidad durante la transmisión cuando se utiliza CA.
- Las máquinas de CA son fuertes y duraderas, y requieren poco mantenimiento.
Pregunta 2: ¿Cuál es el principio de funcionamiento de un generador eléctrico?
Responder:
El principio de inducción electromagnética rige el funcionamiento de un generador eléctrico.
Pregunta 3: ¿Qué es un conmutador?
Responder:
Es un dispositivo que vincula la armadura de un generador de CC al circuito externo y ayuda a mantener la dirección de la corriente en el circuito externo. Cada media vuelta, cambia la conexión de los extremos del inducido a los extremos del circuito externo.
Pregunta 4: ¿Qué es la inducción electromagnética?
Responder:
El fenómeno de la inducción electromagnética se produce cuando se genera corriente en un circuito alterando el flujo magnético asociado a ella.
Pregunta 5: ¿Qué es un generador eléctrico?
Responder:
Un generador es una máquina que transforma la energía mecánica en energía eléctrica.
Pregunta 6: ¿Qué regla se usa para determinar la dirección de la corriente inducida en un generador de CA?
Responder:
La regla de la mano derecha de Fleming se utiliza para determinar la dirección de la corriente creada en un generador de CA.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por amanarora3dec y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA