Funcionamiento y Características de Motores y Generadores Eléctricos

Funcionamiento de Generadores y Motores Eléctricos

Generadores

En un generador, aplicamos energía mecánica en el eje, haciéndolo girar. Al moverse el conductor en el seno de un campo magnético, se inducen en los conductores fuerzas electromotrices (f.e.m.s) según la relación e = B · l · v. Cuando circula intensidad, aparece un par de fuerzas T = B · I · S que se oponen al movimiento, constituyendo el par mecánico resistente a vencer para producir energía eléctrica.

Motores

En un motor, hacemos circular intensidad de corriente por los conductores. En ese momento, aparece un par de fuerzas T = S · I · B que hacen girar la espira. En el momento que esta espira gira, tenemos unos conductores moviéndose en el seno de un campo magnético y, por tanto, aparecen en ellos f.e.m.s inducidas, e = v · l · B, que se oponen a la causa que las produce y que constituyen, junto con la intensidad, la potencia eléctrica a consumir para producir potencia mecánica. A esta f.e.m. inducida se le suele llamar, en los motores, fuerza contraelectromotriz, pues se opone a la que crea la corriente, pero no presenta ninguna diferencia con cualquier f.e.m. Es de destacar que esta f.e.m. sólo se produce con el motor en movimiento y, por tanto, en el arranque no está presente, dando lugar a corrientes muy altas. Por otro lado, una vez en marcha la máquina, se produce un segundo campo. Además del principal, aparece el campo magnético producido por la espira recorrida por corriente, en movimiento. Este campo distorsiona el campo magnético principal y recibe el nombre de campo de reacción del inducido.

Teorema de Leblanc

El Teorema de Leblanc establece que todo campo senoidal fijo en el espacio se puede considerar como resultante de la suma de dos campos giratorios de amplitud mitad, de sentido de giro opuesto y cuya velocidad angular de giro es igual a la pulsación del campo fijo.

Equivalencias entre Magnitudes Eléctricas y Magnéticas

• Fuerza electromotriz / Fuerza magnetomotriz
• Resistencia / Reluctancia
• Intensidad / Flujo
• Densidad de corriente / Inducción
• Conductividad / Permeabilidad

Leyes Fundamentales del Electromagnetismo

Ley de Faraday

La Ley de Faraday establece que "la f.e.m. inducida en un circuito eléctrico es igual a la variación respecto al tiempo, cambiada de signo, del flujo magnético que lo concatena".

Ley de Lenz

La Ley de Lenz afirma que "el sentido de la f.e.m. inducida en un circuito eléctrico es siempre aquel que se oponga a la causa que la origina". O bien, "la f.e.m. inducida en un circuito cerrado produce una corriente, cuyo sentido es tal que el campo magnético que origina se opone a la variación del flujo concatenado".

Tipos de Motores Eléctricos

Motores Trifásicos

Están compuestos por tres bobinas desfasadas 120 grados, recorridas por tres corrientes senoidales desfasadas 120 grados respecto al tiempo. La suma de las tres crea un campo giratorio constante que da lugar en el rotor a unas f.e.m.s y unas corrientes que, al oponerse a la causa que las produce, provocan un par motor que hace girar el motor siguiendo el campo creado por el estator.

Motores Monofásicos

Los motores monofásicos pueden funcionar mediante un devanado de arranque o mediante una espira de sombra.

El método de la espira de sombra consiste en colocar una o varias espiras en cortocircuito en el circuito magnético. De esta forma, en ellas se genera una f.e.m. que está desfasada 90 grados con respecto al flujo del campo inductor principal y, por tanto, una corriente igualmente desfasada (en fase con la f.e.m.). Esta corriente crea, a su vez, un campo que estará desfasado 90 grados con respecto al principal. Además, estas espiras se colocan en el circuito magnético de manera que formen también un ángulo, en el espacio, con respecto a la posición del devanado principal. Por tanto, conseguimos unas condiciones parecidas a las del caso anterior: producimos un campo auxiliar desfasado 90 grados en el tiempo y un cierto ángulo en el espacio. Esto último, junto con el hecho de que los dos campos no serán iguales, provoca que el campo obtenido, si bien es giratorio, no sea constante, adoptando una forma elíptica. Este tipo de motores, debido a lo anteriormente enunciado, sólo se emplean para muy pequeñas potencias y con un muy reducido par de arranque.