Constitución básica
Una máquina eléctrica no es más que un Acoplador
Electromagnético, es decir, un sistema que transforma la energía mecánica en
magnética, para que ésta se transforme en energía eléctrica, en este caso la
máquina eléctrica se denomina Generador.
El proceso es reversible. La energía eléctrica puede
transformarse en magnética, y esta a su vez transformarse en mecánica. En este
caso la máquina eléctrica se denomina Motor.
También se incluyen en esta definición las máquinas que
transforman la electricidad en la misma forma de energía pero con una
presentación distinta más conveniente a su transporte o utilización. En este
caso la máquina eléctrica se denomina Transformador.
La Máquina Eléctrica más elemental está constituida por
una espira que, alimentada por una corriente, gira en el seno de un campo
magnético.
Todas las demás máquinas
eléctricas pueden analizarse como una evolución de la máquina elemental.
Máquina eléctrica
elemental: Evolución
Núcleo cilíndrico de material ferromagnético
Constructivamente, para obtener una buena respuesta de la
máquina, interesa que el grosor de su entrehierro sea constante.
Además es conveniente que el campo magnético que produce
la corriente eléctrica al circular por la espira se aumente.
Por estas razones se dispone un núcleo cilíndrico de
material ferromagnético sobre el que se arrolla la espira.
Espira alojada en ranuras en la periferia del rotor
Como el par de torsión se induce sobre la espira, es
importante tener ésta alojada en unas ranuras en la periferia del rotor.
·
El entrehierro se
reduce todavía más.
· La fuerza que se
genera actuará ahora sobre el rotor y no sobre la espira. Puede demostrarse que
la inserción de la espira en ranuras hace que la fuerza aparezca directamente
sobre el rotor y no sobre la ranura. Esto permite que los aislantes de las
bobinas no queden chafados contra las ranuras.
Circuito de excitación
Para finalizar esta visión rápida de una máquina
eléctrica, debemos disponer el circuito de excitación que genera el campo
magnético en el cual la espira gira.
Para la máquina de la figura, la bobina inferior podría
alimentarse con una tensión alterna, de forma que la corriente alterna que
circulase generase un campo alterno en el entrehierro, que en combinación con
el campo producido por la corriente de la espira daría lugar a un par de
torsión.
El acoplador
electromagnético como Generador
Para que en un generador se produzca fuerzas
electromotrices, se necesitan dos circuitos eléctricos (uno fijo en el estátor
y otro móvil en el rotor) que estén en el seno de un campo magnético. El
conjunto se denomina Acoplador Electromagnético.
El acoplador electromagnético como Generador transforma
la energía mecánica en eléctrica.
Para funcionar como generador:
·
Hacemos girar el
rotor
·
El conductor
adquiere una velocidad relativa v.
· La interacción del
conductor en movimiento con el campo magnético B, induce una f.e.m. en el conductor.
De esta forma en los
bornes de las espiras se tiene una tensión inducida.
El acoplador
electromagnético como Motor
Para que en un motor se produzca fuerzas o pares de giro
sobre las bobinas o inducidos se necesitan dos circuitos eléctricos (uno fijo
en el estátor y otro móvil en el rotor) que estén en el seno de un campo
magnético. El conjunto se denomina Acoplador Electromagnético.
El acoplador electromagnético como Motor transforma la
energía eléctrica en magnética para que esta se transforme en mecánica.
Para funcionar como motor:
· Hacemos circular una
corriente por la espira
· Esta corriente
provoca un campo magnético propio que interacciona con B dando lugar a una Fuerza F
sobre el conductor.
· Esta Fuerza F implica la aparición de un par de
torsión.
El acoplador
electromagnético como Transformador
El Transformador acopla dos o más circuitos de corriente
alterna (AC), utilizando el Principio de Inducción Electromagnética entre las
bobinas primaria y secundaria concatenadas con un circuito magnético o núcleo
magnético. El conjunto se denomina
Acoplador Electromagnético.
El transformador, transforma una energía eléctrica de
entrada en una energía eléctrica de salida, modificando, si se desea, los
niveles de la tensión e intensidad de la energía de entrada y salida para
adaptarlos a la aplicación que se desee.
Es una máquina eléctrica estática (sin partes móviles) y
la transformación entre el circuito de entrada y el de salida se realiza, como
se ha indicado anteriormente, por el
principio de inducción electromagnética de Faraday.
Clasificación
general de las máquinas eléctricas
Generadores:
Motores de
corriente continua:
Motores de
corriente alterna:
Motores
Híbridos:
Transformadores
(máquinas estáticas):
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