Electromagnetismo Fuerza de Lorentz Generadores Corriente alterna Motores CC Motores CA

GENERADORES DE ELECTRICIDAD Ya sabemos que una carga en movimiento dentro de un campo magnético sufre una fuerza. Los metales tienen una nube de electrones que se pueden desplazar por su interior; por tanto, si se desplaza un metal por el interior de un campo magnético, sus electrones sufrirán una fuerza que los impulsará:

Ésto significa que aparecerá un movimiento forzado de electrones en el metal, es decir, un voltaje o fuerza electromotriz, cuya expresión es la siguiente (para ver la demostración, pulsar aquí):

lo que significa que en un circuito se produce fem cuando hay variación en el valor del campo magnético, cuando varía la superficie, pero también cuando hay variación en el ángulo que forman ambos.

El signo negativo significa que la corriente creada tiende a oponerse a la variación. Estos dos razonamientos constituyen la ley de Faraday-Lenz:

En los generadores eléctricos, las espiras se hacen girar en el interior de un campo magnético, con lo cual, el campo magnético es constante, pero el ángulo que forman varía. Por lo tanto, la corriente obtenida tiene una expresión senoidal cuando se toma de los extremos de la espira, normalmente uniendo estos extremos a anillos independientes. Es el caso de los alternadores:

Cuando se desea obtener corriente continua, se puede colocar a la salida del alternador un dispositivo a base de diodos, del cual se extraen los electrones siempre por el mismo conductor:

Otra posibilidad para obtener corriente continua es el uso de la dínamo, de constitución similar al alternador, pero los extremos de la espira acaban en semianillos con el fin de extraer los electrones siempre por el mismo cable. A la pieza formada por los anillos se le denomina colector:

En ambos casos, el valor del voltaje obtenido en cada conductor se obtiene (ver la demostración) por la expresión:

Cuando se sustituye el valor de la velocidad por la velocidad de rotación n en r.p.m., tenemos:

Y ya sólo faltaría multiplicar por el número de conductores activos que tiene el generador para obtener el voltaje que genera.

En un alternador monofásico existen dos bobinas enfrentadas que generan una corriente alterna. Si se completa la periferia con otros dos pares de bobinas se obtienen tres corrientes alternas llamadas R, S y T.

A este sistema de corrientes se le denomina trifásico, y con él se obtienen varias ventajas, entre ellas: Se mejora el rendimiento del generador. Con las tres corrientes siempre hay alguna que está "empujando" a los electrones. Razones por las que la generación eléctrica y el transporte de energía se realizan siempre en este sistema, y las líneas de alta tensión tienen un número de cables múltiplo de tres.