Generadores De Corriente Continua Y Alterna
Edelira Longinotti
Un generador elctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial elctrica entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energa mecnica en elctrica. Esta transformacin se consigue por la accin de un campo magntico sobre los conductores elctricos dispuestos sobre una armadura (denominada tambin estator). Si se produce mecnicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generar una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema est basado en la ley de Faraday.
Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayora de los generadores de corriente alterna son de tres fases.
Antes de que se descubriera la conexin entre el magnetismo y la electricidad, ya se haban inventado los generadores electrostticos. Funcionaban segn principios electrostticos, mediante el uso de cintas, placas y discos cargados elctricamente que llevaban la carga hasta un electrodo de alto potencial. La carga se generaba utilizando uno de dos mecanismos, induccin electrosttica o efecto triboelctrico. Tales generadores producan muy altos voltajes y baja corriente. Debido a su ineficiencia y a la dificultad de aislamiento de las mquinas que producan esos voltajes tan altos, los generadores electrostticos tenan niveles de potencia bajos y nunca se utilizaron para la generacin de cantidades comercialmente significativas de energa elctrica. Sus nicas aplicaciones prcticas consistan en alimentar los primeros tubos de rayos X y, posteriormente, en algunos aceleradores de partculas atmicas.
El principio de funcionamiento de los generadores electromagnticos fue descubierto en los aos 1831-1832 por Michael Faraday. El principio, ms tarde llamado ley de Faraday, es que se genera una fuerza electromotriz en un conductor elctrico que rodea un flujo magntico variable.
Tambin construy el primer generador electromagntico, llamado disco de Faraday; un tipo de generador homopolar, que utiliza un disco de cobre que gira entre los polos de un imn de herradura. Se produce una pequea tensin continua.
Este diseo era ineficiente debido a los contraflujos de auto-cancelacin de la corriente en las regiones del disco que no estaban bajo la influencia del campo magntico. Mientras que la corriente se induca directamente debajo del imn, la corriente circulaba hacia atrs en las regiones que estaban fuera de la influencia del campo magntico. Este contraflujo limitaba la salida de potencia en los cables de captacin e induca el calentamiento de los residuos del disco de cobre. Los generadores homopolares posteriores resolveran este problema utilizando una serie de imanes dispuestos alrededor del permetro del disco para mantener un efecto de campo estable en una direccin de flujo de corriente.
Otra desventaja era que el voltaje de salida era muy bajo, debido a disponer de una nica trayectoria de la corriente a travs del flujo magntico. Los experimentadores descubrieron que el uso de mltiples vueltas de cable en una bobina poda producir voltajes ms altos y ms tiles. Dado que el voltaje de salida es proporcional al nmero de vueltas, los generadores podran disearse fcilmente para producir cualquier voltaje deseado variando el nmero de vueltas. Los devanados de alambre se convirtieron en una caracterstica bsica de todos los diseos de generadores posteriores.
Una bobina de cable que gira en un campo magntico produce una corriente que cambia de direccin con cada rotacin de 180, una corriente alterna (CA). Sin embargo, muchos usos tempranos de la electricidad requeran corriente continua (CD). En los primeros generadores elctricos prcticos, llamados dinamos, la CA se converta en CC con un conmutador, un conjunto de rotantes contactos de interruptor en el eje del inducido. El conmutador inverta la conexin del devanado de inducido al circuito cada 180 de rotacin del eje, creando una corriente continua pulsante. Una de las primeras dinamos fue construida por Hippolyte Pixii en 1832.
La dinamo moderna, apta para uso en aplicaciones industriales, fue inventado de forma independiente por Charles Wheatstone, Werner von Siemens y Samuel Alfred Varley. Varley obtuvo una patente el 24 de diciembre de 1866, mientras que Siemens y Wheatstone anunciaron sus descubrimientos el 17 de enero de 1867, y este ltimo entreg un documento sobre su descubrimiento a la Royal Society.
La mquina de dinamo que se desarroll consista en una estructura estacionaria, que proporcionaba el campo magntico, y un conjunto de devanados giratorios que giraban dentro de ese campo. En mquinas ms grandes, el campo magntico constante es proporcionado por uno o ms electroimanes, que generalmente se denominan bobinas de campo.
Las dnamos de gran generacin de energa ahora rara vez se ven debido al uso casi universal de la corriente alterna para la distribucin de energa. Antes de la adopcin de la CA, los dinamos de corriente continua muy grandes eran los nicos medios de generacin y distribucin de energa. La CA ha llegado a dominar debido a la capacidad de la CA para transformarse fcilmente desde y hacia voltajes muy altos para permitir bajas prdidas en la transmisin a grandes distancias.
No solo es posible obtener una corriente elctrica a partir de energa mecnica de rotacin, sino que es posible hacerlo con cualquier otro tipo de energa como punto de partida.Desde este punto de vista ms amplio, los generadores se clasifican en dos tipos fundamentales:
Se indican de modo esquemtico la energa de partida y el proceso fsico de conversin. Se han considerado en todos los casos conversiones directas de energa. Por ejemplo, el hidrgeno posee energa qumica y puede ser convertida directamente en una corriente elctrica en una pila de combustible. Tambin sera su combustin con oxgeno para liberar energa trmica, que podra expansionar un gas obteniendo as energa mecnica que hara girar un alternador para obtener finalmente, por induccin magntica, la corriente deseada.
En la mayora de los casos, el rendimiento de la transformacin es tan bajo que es preferible hacerlo en varias etapas. Por ejemplo, convertir la energa nuclear en energa trmica, posteriormente en energa mecnica de un gas a gran presin que hace girar una turbina a gran velocidad, para obtener finalmente, por induccin electromagntica, una corriente alterna en un alternador, el generador elctrico ms importante desde un punto de vista prctico como fuente de electricidad para casi todos los usos actuales.
* Generador de voltaje o tensin: un generador de voltaje ideal mantiene un voltaje fijo entre sus terminales con independencia de la resistencia de la carga Rc que pueda estar conectada entre ellos.
* Generador de corriente o intensidad: un generador de corriente ideal mantiene una corriente constante por el circuito externo con independencia de la resistencia de la carga que pueda estar conectada entre ellos.
El generador descrito no tiene existencia real en la prctica, ya que siempre posee lo que se ha dado en llamar convencionalmente resistencia interna, que aunque no es realmente una resistencia, en la mayora de los casos se comporta como tal.
Adems del motor y el generador, los generadores elctricos incluyen generalmente un suministro de combustible, un regulador de velocidad del motor constante (gobernador) y un regulador de tensin del generador, sistemas de refrigeracin y de escape y el sistema de lubricacin.
Las unidades mayores de 1 kW de potencia a menudo tienen una batera y un motor de arranque elctrico; adems, unidades muy grandes pueden comenzar con aire comprimido o bien con un motor de arranque accionado por aire o introducido directamente a los cilindros del motor para iniciar la rotacin del motor. Las unidades generadoras de energa de reserva incluyen a menudo un sistema automtico de arranque y un interruptor de transferencia para desconectar la carga de la fuente de energa de la red cuando hay un fallo de alimentacin y conectarlo al generador.
Una caracterstica de cada generador es su fuerza electromotriz (F.E.M.), simbolizada por la letra griega epsilon (ε) y definida como el trabajo que el generador realiza para pasar la unidad de carga positiva del polo negativo al positivo por el interior del generador.
Los generadores de corriente pueden ser de diferentes tipos en funcin de cmo generan la electricidad. Las particularidades de cada proceso no se mencionan en este artculo, slo hace falta hablar de las diferencias de produccin entre un generador de corriente alterna y un generador de corriente continua. Con esta informacin podrs saber qu tipo de corriente es ms adecuada para el uso que quieres darle al generador elctrico. Es por eso que tambin te daremos ejemplos de los generadores de corriente alterna y continua ms populares para que tomes la decisin ms acertada.
Las diferencias entre la corriente continua y la corriente alterna son esencialmente dos. En primer lugar, la cantidad de energa que produce un generador de corriente alterna es ms baja que la de un generador de corriente alterna. Es por eso que, en general, los generadores de corriente alterna son ms populares, porque permiten generar mucha ms energa con la misma cantidad de combustible.
An as, los generadores de corriente continua tienen la ventaja de producir energa conocida como limpia. El ritmo de produccin de energa de un generador de corriente continua es estable, lo que hace que dicha energa sea adecuada para interactuar con aparatos que contengan elementos de microtecnologa, como telfonos mviles o determinados aparatos informticos. Los generadores que producen energa alterna directamente pueden llegar a estropear dichos elementos a causa de la fluctuacin de la produccin.
Como se ha mencionado, los generadores elctricos que generan corriente continua en cantidades notables se conocen como generadores Inverter. Dichos generadores pueden clasificarse en funcin de muchos parmetros, pero el ms relevante es posiblemente el tipo de combustible que usan y, por otro lado, en funcin de la potencia del motor, pudiendo ser monofsico o trifsico. Te dejamos algunos ejemplos de generadores de corriente continua de cada tipo de generador para que te hagas una idea de sus caractersticas. Estos ejemplos son productos de alta calidad, por supuesto existen opciones ms econmicas y con un rendimiento ms adecuado para tareas ms sencillas en la pgina de Enverd.
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