GENERADOR, TRASFORMADOR Y MOTOR ELÉCTRICO

GENERADOR, TRANSFORMADOR Y MOTOR ELECTRICOS.
Transformador Eléctrico

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción  electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre síy por lo general enrolladas alrededor.

El transformador consiste en dos o más bobinas colocadas de tal forma que están enlazadas por el mismo flujo magnético. Recordemos aquí, en que consiste una bobina y su flujo magnético asociado cuando por ella circula una corriente:

El campo magnético debido a la corriente de una bobina cilíndrica está representada en la siguiente figura.
Recordemos que una bobina o un solenoide de acuerdo a la ley de ampere produce en su interior un campo B dado por la siguiente expresión
                                                                  n=N/L
donde:
N es el número de vueltas en la bobina, l  la longitud del solenoide e I es la corriente que circula por él.

}En un transformador de potencia, las bobinas se colocan sobre un núcleo de acero con el propósito de confinar el flujo de manera que el que enlace una bobina también enlace a todas las demás..
Motor eléctrico
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con  frenos regenerativos.
Podemos desmontar un motor para ver cómo está hecho. Dentro encontraremos los siguientes componentes:

• Bobina: La bobina está hecha de alambre de cobre - porque es un conductor excelente. Está bobinado en una armadura. La bobina se convierte en un electroimán cuando pasa por ella la corriente.
• Armadura: La armadura apoya la bobina y puede ayudar a hacer el electroimán más fuerte. Esto hace que el motor sea más eficiente.
• Imanes permanentes: Hay dos imanes permanentes. Producen un campo magnético estable de modo que la bobina dé vueltas cuando pasa la corriente. Algunos motores tienen electroimanes en vez de imanes permanentes. Éstos están hechos de más bobinas de alambre de cobre.
• Conmutador: Cada extremo de la bobina está conectado a una de las dos mitades del conmutador. El conmutador cambia los contactos cada media vuelta.
• Cepillos: Los cepillos presionan en el conmutador. Mantienen contacto con el conmutador aunque gire. La corriente fluye dentro y fuera del motor a través de los cepillos.
• Matriz de acero: La matriz hecha de material magnético une los dos imanes permanentes y, en efecto, los convierte en un solo imán en forma de herradura. Los motores comerciales usan a menudo un imán de             herradura.

Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se establece o se induce una corriente eléctrica en el primer conductor.  El principio opuesto a éste fue observado en 1820 por el físico francés André MarieAmpère.  Si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica sobre el conductor.
Ejemplos:
• Un ascensor eléctrico: Un motor eléctrico mueve el ascensor arriba y abajo. El otro hace funcionar las puertas.
• Un coche: Los coches tienen varios motores eléctricos. El motor de arranque hace girar el motor de gasolina para ponerlo en marcha. Otros motores hacen funcionar los limpiaparabrisas. Algunos coches tienen motores eléctricos para hacer funcionar las ventanillas e incluso los retrovisores laterales.
• Un tren eléctrico: Un tren eléctrico tiene un potente motor para impulsarlo.
Generador
Un generador eléctrico es un aparato capaz de mantener una diferencia de cargas eléctricas entre dos puntos (es decir, voltaje), transformando otras formas de energía en energía mecánica y posteriormente en una corriente alterna de electricidad(aunque esta corriente alterna puede ser convertida a corriente directa con una rectificación).
Para construir un generador eléctrico se utiliza el  principio de “inducción electromagnética” descubierto por Michael Faraday en 1831, y que establece que si un conductor eléctrico es movido a través de un campo magnético, se inducirá una corriente que fluirá a través del conductor.

Debido a que una de los elementos fundamentales de la materia es precisamente la carga electromagnética compuesta de un campo magnético y un campo eléctrico asociado al movimiento de las partículas. Un generador utiliza bosones del campo magnético para energizar cinéticamente electrones y provocar una interacción con otros electrones, que tiene como consecuencia la generación de la corriente eléctrica y un voltaje.

Al manipular una fuerza electromagnética se puede inducir el desplazamiento o movimiento de electrones, y como consecuencia se producirá una corriente eléctrica.

Desde un punto de vista eléctrico, los componentes de un generador son un campo magnético, y un objeto que rota en las inmediaciones de dicho campo magnético, y que conduce la electricidad “generada” hacia un circuito.

Los componentes de un generador desde el punto de vista mecánico son:
(1)   Estator, que es una armadura metálica en reposo recubierta por alambres de cobre que forman un circuito.
(2)  Rotor, que es un eje que rota  dentro del estator impulsado por una turbina. Este rotor en su parte más externa tiene un electroimán alimentado por una corriente eléctrica pequeña.

Al girar el rotor a grandes velocidades gracias a una energía mecánica externa proveniente de una turbina, se producen corrientes en los hilos de cobre del estator. Las turbinas aprovechan las fuentes de energía externa, transformándolas en energía mecánica, que a su vez es la que se utiliza para transformarla en energía eléctrica.
Un generador que gira a 1000 rotaciones por minuto puede producir una corriente de 1 ampere, el número de electrones moviéndose (1 amp es igual a 6.24 x 10 18electrones moviéndose por un alambre por segundo), con un voltaje de 6 voltios.
Todas las plantas de energía tienen turbinas y generadores. Algunas turbinas son alimentadas por viento, agua, vapor proveniente de la Tierra o de  la combustión debiomasa, energías fósiles y otras formas de energía.

La electricidad producida por un generador cuando fluye a través de los cables de transmisión que unen las plantas de energía hacia los hogares, industria y escuelas. Para generar esta energía a gran escala, se instalan centrales eléctricas con plantas eléctricas complejas.