Un generador en ingeniería eléctrica es un dispositivo mediante el cual la energía de tipo mecánico se convierte en energía eléctrica. Dichos dispositivos se utilizan ampliamente en la fabricación y en algunos sistemas técnicos, por ejemplo, en automóviles. El funcionamiento del generador se basa en el fenómeno de inducción electromagnética.
Dispositivo alternador
En la práctica, se utilizan varios tipos de generadores. Pero cada uno de ellos incluye los mismos componentes básicos. Estos incluyen un imán, que crea el campo apropiado, y un devanado de alambre especial, donde se genera una fuerza electromotriz (EMF). En el modelo más simple del generador, el papel del devanado lo desempeña un marco que puede girar alrededor de un eje horizontal o vertical. La amplitud EMF es proporcional al número de vueltas del devanado y la amplitud de las oscilaciones del flujo magnético.
Para obtener un flujo magnético significativo, se utiliza un sistema especial en generadores. Consiste en un par de núcleos de acero. Los devanados, que crean un campo magnético alterno, se colocan en las ranuras del primero de ellos. Los giros que inducen EMF se colocan en las ranuras del segundo núcleo.
El núcleo interno se llama rotor. Gira alrededor del eje junto con el devanado. El núcleo que permanece inmóvil actúa como estator. Para que el flujo de inducción magnética sea más fuerte y las pérdidas de energía sean mínimas, se intenta reducir al máximo la distancia entre el estator y el rotor.
¿Cuál es el principio del generador?
La fuerza electromotriz surge en los devanados del estator inmediatamente después de la aparición de un campo eléctrico, que se caracteriza por formaciones de vórtices. Estos procesos se generan por un cambio en el flujo magnético, que se observa durante la rotación acelerada del rotor.
La corriente del rotor se suministra al circuito eléctrico mediante contactos en forma de elementos deslizantes. Para facilitar esto, se unen anillos llamados anillos de contacto a los extremos del devanado. Los cepillos fijos se presionan contra los anillos, a través de los cuales se realiza la conexión entre el circuito eléctrico y el devanado del rotor móvil.
En las vueltas del devanado magnético, donde se crea un campo magnético, la corriente tiene una fuerza relativamente pequeña en comparación con la corriente que el generador da al circuito externo. Por esta razón, los diseñadores de los primeros generadores decidieron desviar la corriente de los devanados ubicados estáticamente y suministrar una corriente débil al imán giratorio a través de los contactos que proporcionan deslizamiento. En los generadores de baja potencia, el campo crea un imán permanente que puede girar. Este diseño le permite simplificar todo el sistema y no utilizar anillos ni cepillos en absoluto.
Un generador industrial moderno de corriente eléctrica es una estructura masiva y voluminosa, que consta de estructuras metálicas, aislantes y conductores de cobre. El dispositivo puede tener un tamaño de varios metros. Pero incluso para una estructura tan sólida, es muy importante mantener las dimensiones exactas de las piezas y los espacios entre las piezas móviles de la máquina eléctrica.
