La principal característica de un generador eléctrico es la capacidad que tiene para convertir la energía mecánica en energía eléctrica.
Esta conversión se realiza mediante un proceso en el que un movimiento mecánico, como el de un motor o turbina, genera un campo magnético que a su vez genera una corriente eléctrica. Este proceso recibe el nombre de inducción electromagnética.
¿Te gustaría saber más sobre generadores eléctricos? Entonces te invito a leer el siguiente artículo.
Esta conversión de la que hablábamos anteriormente la consigue gracias a la interacción de sus componentes: el rotor y el estátor. Ambos componentes se encargan de generar flujo magnético (actuando como inductor) y transformar este flujo en electricidad.
Según el tipo de corriente que producen, podemos diferenciar a los generadores en dos grandes grupos: los alternadores y las dinamos.
La principal diferencia entre ambos grupos es el tipo de energía que generan.
Los alternadores generan electricidad en corriente alterna y las dinamos generan electricidad en corriente continua.
Generador de corriente alterna: el alternador
Son máquinas cuya función principal es transformar la energía mecánica en eléctrica. La mayoría de alternadores giran a la misma velocidad. La velocidad del sincronismo, relacionada con el número de polos y la frecuencia de la fuerza electromotriz. Esta relación viene dada por una pequeña fórmula matemática→ n=60·f/ P e indica que el motor gira a la misma velocidad que le impone el estátor.
P=Es el número de pares de polos y F= frecuencia a la que está conectada la máquina.
Estos generadores han de trabajar a una determinada frecuencia siempre, que puede variar en función del uso o incluso del país de fabricación. El caso más extremo lo encontramos en la aeronáutica, donde se utilizan frecuencias cercanas a los 400Hz.
Como hemos comentado anteriormente, la estructura del alternador está formada por el estátor y el rotor.
1. Estátor: Este componente está formado por láminas de metal que contienen una bobina de cable enrollada en ellas. Estas láminas están montadas sobre un armazón de metal y están separadas para permitir el paso de la corriente eléctrica. El estátor es una parte importante del alternador ya que es el encargado de proporcionar energía eléctrica y conseguir mover el rotor.
2. Rotor: Este componente es la parte móvil que gira dentro del estátor. Contiene uno o más bobinados de alambre de cobre y generalmente se encuentran conectados con los bobinados del estátor. En función de la velocidad de la máquina existen dos formas constructivas:
2.1. Rotor de polos salidos: Se utiliza sobre todo en turbinas hidráulicas o aplicaciones industriales como bombas, sistemas de transporte y maquinaria de fabricación.
2.2 Rotor de polos lisos: Los polos lisos son un tipo de motor de corriente continua que no tiene una estructura de bobinado alrededor de los polos del imán. Se utilizan principalmente para turbinas de vapor
¿Cómo funcionan los alternadores?
Para generar el campo magnético, es necesario transformar el campo magnético en corriente inducida. Esto se logra mediante la creación de un campo magnético con una bobina, o con un imán permanente. Cuando la bobina o imán gira, el campo magnético cambia y genera una corriente eléctrica. Esta corriente es entonces aplicada a la salida del alternador para producir electricidad para uso comercial o para uso en el hogar.
Generador de corriente continua: La dinamo
La dinamo es un dispositivo electromecánico que transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Actualmente se utiliza muy poco ya que la energía eléctrica se utiliza en forma de corriente alterna y este dispositivo transforma la energía en corriente continua.
Una de las principales características de este sistema es que es reversible. Es decir, se puede utilizar tanto como generador o como motor.
Los elementos de una dinamo son los siguientes:
Eje→ Es el elemento central del generador que se encarga de conectar los sistemas de generación y uso de energía. En resumen, es el encargado de transferir el movimiento de un sistema a otro.
Estator→ Es la parte fija de la parte exterior de la dinamo y encargado de producir el campo magnético. Este elemento está formado por los polos, el devanado inductor y la culata.
Rotor→ Es la parte móvil dentro del sistema y que se encarga de generar la corriente eléctrica. Está hecha de láminas metálicas y un eje de hierro.
Ventilador→ O encargado de enfriar el sistema de la dinamo.
Bornes de salida→ Se utilizan para enviar la electricidad generada por la dinamo a un dispositivo externo.
Regulador de voltaje→ Es el encargado de regular el voltaje de salida de la dinamo para asegurar que el dispositivo externo reciba un voltaje seguro.
Ventajas del alternador con respecto a la dinamo
El alternador posee varias ventajas frente a la dinamo, lo que la convierte en la máquina más utilizada. Destacamos las siguientes en materia de utilidad:
1. Se puede obtener mayor gama de velocidad de giro. La velocidad de giro puede ir desde 500 a 7.000 rpm.
2. Es un conjunto muy compacto.
3. Cuenta con un solo elemento para regular la tensión.
4. 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.
5. Trabaja en ambos sentidos de giro sin necesidad de modificación.
6. Presenta una vida útil mayor a la dinamo