origen de las má- quinas eléctricas definición y
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12 ELECTRICIDAD M ÁQUI NAS ELÉ CTR ICA S R O TA TI VA S ENTREGA 1 Autor: Ernesto Noriega ORIGEN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS Las diferentes etapas en que han sido desarrollados los convertidores electromagnéticos de energía (máquinas eléctricas que transforman energía mecánica en eléctrica y viceversa) desde que en 1832 apareció el primer artilugio hasta nuestros días, han sido muy valiosas si analizamos las aportaciones que éstos han prestado al desarrollo tecnológico e industrial de la humanidad. El fundamento teórico en el que se basa el funcionamiento de los convertidores electromecánicos se encuentra en los tres principios fundamentales de la inducción electromagnética, que podemos resumirlos en: • Una corriente eléctrica que circula por un conductor arrollado a un núcleo metálico de hierro o acero hace que éste se comporte como un imán. • Las corrientes eléctricas ejercen entre sí fuerzas a distancia. • Cuando se mueve un conductor en el seno de un campo magnético, se produce (induce) sobre él una corriente eléctrica. Estos principios constituyen la génesis de las máquinas eléctricas y son debidos, en gran medida, al trabajo de tres grandes hombres de ciencia: • Dominique François Jean Arago (1786-1853). • André Marie Ampère (1775-1836). • Michael Faraday (1791-1867). DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN Se entiende por máquina eléctrica al conjunto de mecanismos capaces de generar, aprovechar o transformar la energía eléctrica. Si la máquina convierte energía mecánica en energía eléctrica se llama generador, mientras que si convierte energía eléctrica en energía mecánica se denomina motor. Esta relación se conoce como principio de conservación de la energía electromecánica. Generador Energía mecánica Máquina eléctrica Motor ELECTROSECTOR | Septiembre 2016 Energía eléctrica Te n i e n d o e n c u e n t a l o q u e hemos estudiado hasta el momento, podemos clasificar las máquinas eléctricas rotativas en: • Generadores. Transforman la energía mecánica en energía eléctrica. Energía mecánica Generador Energía eléctrica • Motores. Transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Energía mecánica Motor Energía eléctrica Podemos realizar otra clasificación de las máquinas eléctricas teniendo en cuenta el tipo de corriente eléctrica que utilizan, el número de fases, etc., tal como se muestra en la Tabla 1 de la página siguiente. ELECTRICIDAD CONSTITUCIÓN GENERAL DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS La constitución de toda máquina eléctrica rotativa (tanto de CC como de CA) es muy similar. Si sacrificamos un excesivo rigor científico por brevedad y sencillez, describiremos a continuaamáquina eléctrica rotativa, lo cual nos permitirá conocer tanto sus limitaciones como sus aplicaciones más adecuadas. Toda máquina eléctrica rotativa consta de los siguientes elementos básicos, representados en la figura 1. • • • • • • Inductor. Inducido. Escobillas. Culata o carcasa. Entrehierro. Cojinetes. 3 2 4 5 el núcleo, el devanado inductor y la expansión polar. La pieza polar, sujeta a la culata de la máquina, incluye al núcleo propiamente dicho y a su expansión. Inductor 12 13 10 14 11 9 15 8 (a) El devanado inductor está formado por el conjunto de espiras que, en número prefijado para cada tipo de El inductor, a su vez, consta de los siguientes elementos: la pieza polar, 7 1 El núcleo forma parte del circuito magnético de la máquina junto con los polos, las expansiones polares, el entrehierro, inducido y la culata, y en él se encuentran los devanados inductores. Es una de las dos partes fundamentales que forman una máquina eléctrica, se encarga de producir y de conducir el flujo magnético. Se le llama también estator por ser la parte fija de la máquina. 6 13 1 Núcleo polar 9 Eje 2 Pieza polar 10 Cojinetes 3 Borde polar 11 Inducido o rotor 4 Entrehierro 12 Culata 5 Inducido 13 Tapa 6 Cubeta 14 Colector 7 Bobina inductora 15 Polea de (b) accionamiento 8 Bancada Figura 1. (a) y (b). Partes constitutivas de las máquinas eléctricas rotativas Tipo de corriente Máquina eléctrica Generadores Corriente continua Dínamo (con excitación) Independiente Serie Shunt o derivación Compound Corriente alterna Alternador Monofásico Trifásico Polos lisos Polos salientes Jaula Fase partida Condensador Espira de sombra Rotor devanado Repulsión Repulsión en arranque Repulsión-inducción Inducción Motores Motor (con excitación) Independiente Serie Shunt o derivación Compound Monofásicos Polifásicos Síncrono Histéresis Reluctancia Imán permanente Inducción Jaula de ardilla Rotor devanado Síncronos Universales Tabla 1 Septiembre 2016 | ELECTROSECTOR
