Fuerza electromotriz inducida y características en vacío de generadores de corriente continua

Resumen

El texto explica la fuerza electromotriz (FEM) inducida según la ley de Faraday y el sentido de la corriente inducida según la ley de Lenz, junto con la regla de la mano derecha. Después describe la característica en vacío de los generadores de corriente continua con excitación en derivación y en serie, y finaliza con la reacción de inducido y el campo resultante de la máquina.

Puntos clave

Según la ley de Faraday, la FEM inducida en un conductor es proporcional al número de líneas de campo que lo cortan.
La corriente inducida tiende a oponerse a la causa que la genera (ley de Lenz).
La regla de la mano derecha permite determinar el sentido de la FEM en generadores.
La característica en vacío muestra cómo varía la FEM al regular la corriente de excitación, con el generador sin carga.
En los generadores con excitación en derivación la curva no arranca en el origen debido al magnetismo remanente.
En los generadores en serie no hay FEM en vacío porque la máquina no está excitada.
La reacción de inducido es el efecto del campo del inducido sobre el campo inductor, que forma un campo resultante.

Ponte a prueba

Introducción a la Fuerza Electromotriz (FEM) Inducida

La producción de Fuerza Electromotriz (FEM) se rige de acuerdo con la expresión de Faraday, que establece que "el valor instantáneo de la FEM inducida en un conductor es proporcional al número de líneas de campo que cortan al conductor".

Esta FEM inducida genera una corriente en la bobina cerrada que se denomina corriente inducida. Su sentido es tal que tiende a oponerse a la causa que la genera, un principio fundamental conocido como la Ley de Lenz.

Determinación del Sentido de la FEM Inducida

El sentido de la FEM inducida puede determinarse por distintas reglas, por ejemplo, la regla de la mano derecha (aplicable a generadores). Para utilizarla, se posiciona la mano de tal forma que el flujo magnético penetre por la palma y el dedo pulgar rígido indique el sentido con que se mueve el conductor; los demás dedos indicarán el sentido de la FEM.

Característica en Vacío de Generadores de Corriente Continua (CC)

La característica en vacío se define como el gráfico que demuestra cómo varía la FEM al regular la corriente de excitación. Se obtiene del siguiente circuito: con las llaves de conexión de las cargas, se impulsa la máquina primaria a una velocidad de régimen y el campo inductor es excitado por la corriente Ievc. En el circuito inducido solo se conecta un voltímetro que consume muy poca corriente, por lo que se dice que el generador está en vacío.

Generadores con Excitación en Derivación (en Vacío)

En los generadores con excitación en derivación, la característica en vacío es similar a la descrita, puesto que al no haber carga no se presenta ninguna causa que afecte la tensión en bornes. Es importante destacar que la curva no arranca en el origen debido al magnetismo remanente.

Generadores de Corriente Continua (CC) con Excitación en Serie (en Vacío)

En estos generadores, el campo inductor está conectado en serie con el inducido, de modo que en vacío no hay FEM porque la máquina no está excitada. Por esta razón, estos generadores no tienen características de vacío lógicas, pues para obtenerlas hay que alimentar el campo inductor de forma independiente.

Reacción de Inducido

La reacción de inducido se refiere a los efectos que origina el campo del inducido sobre el campo inductor. En realidad, en una máquina que trabaja con carga, el campo inductor y el inducido no actúan independientemente, sino que se forma un campo resultante generado conjuntamente por los amperios-vuelta del inductor y del inducido. La superposición de los campos (ficticios) para formar el campo resultante es admitida tratándose de materiales de permeabilidad constante.

Preguntas frecuentes

¿Qué establece la ley de Lenz?

Establece que la corriente inducida tiene un sentido tal que tiende a oponerse a la causa que la genera. El texto la presenta como un principio fundamental.

¿Por qué la curva de vacío de un generador en derivación no empieza en el origen?

Porque existe magnetismo remanente en la máquina. Este magnetismo hace que la FEM no sea nula cuando la corriente de excitación es cero.

¿Por qué un generador de corriente continua con excitación en serie no tiene característica de vacío lógica?

Porque el campo inductor está en serie con el inducido, de modo que en vacío no hay FEM al no estar excitada la máquina. Para obtenerla habría que alimentar el campo inductor de forma independiente.