Similitudes del motor eléctrico y el generador
En ingeniería eléctrica, máquina eléctrica es un término general para las máquinas que utilizan fuerzas electromagnéticas, como los motores eléctricos, los generadores eléctricos y otros. Son convertidores electromecánicos de energía: un motor eléctrico convierte la electricidad en energía mecánica, mientras que un generador eléctrico convierte la energía mecánica en electricidad. Las partes móviles de una máquina pueden ser rotativas (máquinas rotativas) o lineales (máquinas lineales). Además de los motores y los generadores, una tercera categoría que se suele incluir son los transformadores, que aunque no tienen partes móviles también son convertidores de energía, ya que cambian el nivel de tensión de una corriente alterna[1].
Las máquinas eléctricas, en forma de generadores, producen prácticamente toda la energía eléctrica de la Tierra, y en forma de motores eléctricos consumen aproximadamente el 60% de toda la energía eléctrica producida. Las máquinas eléctricas se desarrollaron a partir de mediados del siglo XIX y desde entonces han sido un componente omnipresente de la infraestructura. El desarrollo de una tecnología de máquinas eléctricas más eficiente es crucial para cualquier estrategia global de conservación, energía verde o energía alternativa.
Transformador del generador
La estructura de un generador simple es esencialmente la misma que la de un motor. La diferencia es que ahora se utiliza un funcionamiento mecánico para generar una diferencia de potencial. La corriente eléctrica que llega a la carga lo hace a través de un conmutador, en el caso de un generador de corriente alterna, o de anillos rozantes, si se requiere corriente alterna.
Consideremos una bobina de área A con N vueltas de cable que gira a una velocidad angular constante ω en una densidad de flujo magnético uniforme B. A medida que la bobina gira, corta las líneas de flujo. Otra forma de expresar esto es decir que el flujo que une la bobina está cambiando.
Demuestre que un motor puede funcionar a la inversa, como un generador. Un punto de partida es simplemente fijar un peso a un pequeño motor y dejar caer el peso. El motor funciona a la inversa como un generador; la FEM inducida puede controlarse con un medidor.
Un enfoque alternativo es pensar en un imán que gira para dar un flujo cambiante en uno o más pares de bobinas. A continuación se presenta una demostración útil, pero se puede decidir mostrar sólo las primeras etapas.
Los experimentos con transformadores pueden servir para investigar y confirmar las leyes de la inducción electromagnética y podrían realizarse antes. Este trabajo también puede ser un medio para redondear toda esta sección de trabajo posterior a los 16 años.
Cómo funciona el motor eléctrico y el generador
. Los motores eléctricos, que convierten la energía eléctrica en energía mecánica, son la aplicación más común de la fuerza magnética en los cables conductores de corriente. Los motores están formados por bucles de alambre en un campo magnético. Cuando la corriente pasa por las espiras, el campo magnético ejerce un par de torsión sobre las espiras, que hace girar un eje. La energía eléctrica se convierte en trabajo mecánico en el proceso. La figura 20.23 muestra un dibujo esquemático de un motor eléctrico.
Par en una espira de corriente. Un bucle vertical de alambre en un campo magnético horizontal está unido a un eje vertical. Cuando la corriente pasa por la espira de alambre, se ejerce un par de torsión sobre ella, haciéndola girar sobre el eje.
Examinemos la fuerza en cada segmento de la espira en la figura 20.23 para encontrar los pares producidos alrededor del eje del árbol vertical, lo que nos llevará a una ecuación útil para el par en la espira. Consideramos que el campo magnético es uniforme sobre la espira rectangular, que tiene una anchura w y una altura
como se muestra en la figura. En primer lugar, consideremos la fuerza sobre el segmento superior de la espira. Para determinar la dirección de la fuerza, utilizamos la regla de la mano derecha. La corriente va de izquierda a derecha en la página, y el campo magnético va de izquierda a derecha en el plano de la página. Curvamos los dedos de la mano derecha desde el vector de la corriente hasta el vector del campo magnético y el pulgar derecho apunta hacia abajo. Así, la fuerza sobre el segmento superior es hacia abajo, lo que no produce ningún par en el eje. Repitiendo este análisis para el segmento inferior -sin tener en cuenta el pequeño hueco por donde salen los hilos conductores- se ve que la fuerza sobre el segmento inferior es hacia arriba, lo que tampoco produce ningún par en el eje.
Diferencia entre generador y transformador
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