¿Cómo funciona una generador eléctrico?

¿Cómo funciona una generador eléctrico?

Emiliano Soneira

12-10-2017

Un generador eléctrico es una de las máquinas más demandadas en el marcado por su capacidad para convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Se define un generador eléctrico como todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (FEM). Están basados en la ley de Faraday. 

Como se dijo en el párrafo anterior la clave del funcionamiento del generador eléctrico se encuentra en la que conocemos como Ley de Faraday, que establece que para que se genere una corriente eléctrica en un conductor eléctrico debe haber un movimiento relativo entre este conductor y un campo. El conductor debe tener movimiento en el seno del campo magnético cortando las líneas de fuerza.

Dicho de otra forma, el generador eléctrico utiliza un campo magnético y conductores (bobinados) en su interior para generar un movimiento de electrones que será la corriente eléctrica.

Partes principales

  • Estator: Un estator es una parte fija de una máquina rotativa, la cual alberga una parte móvil (rotor), en los motores eléctricos el estator está compuesto por un imán natural (en pequeños motores de corriente continua) o por una o varias bobinas montadas sobre un núcleo metálico que generan un campo magnético en motores más potentes y de corriente alterna, también se les llama inductoras.

  • Armadura o inducido: Es la parte fija de la máquina, y está formado por un cilindro hueco de chapas apiladas de hierro al silicio con las ranuras en la parte interior, donde se alojan las bobinas. En estas se induce la fuerza electromotriz cuando el inductor gira en el interior del inducido. Las bobinas del inducido se conectan a unos bores que están en el exterior de la carcasa de la máquina con el fin de conectarlas al circuito exterior al que entregan la corriente inducida. En el contexto de las máquinas eléctricas, inducido es la parte de la máquina rotativa donde se produce la transformación de energía mecánica en eléctrica mediante inducción electromagnética.

  • Colector (anillos rozantes): El rotor está constituido por tres devanados de hilo de cobre conectados en un punto común. Los extremos pueden estar conectados a tres anillos de cobre que giran solidariamente con el eje (anillos rozantes). Haciendo contacto con estos tres anillos se encuentran unas escobillas que permiten conectar a estos devanados unas resistencias que permiten regular la velocidad de giro del motor. Son más caros y necesitan un mayor mantenimiento.

  • Escobillas: Las escobillas están fabricadas de carbón prensado y calentado a una temperatura de 1200°C. Se apoyan rozando contra el colector gracias a la acción de unos resortes, que se incluyen para hacer que la escobilla esté rozando continuamente contra el colector. El material con que están fabricadas las escobillas producen un roce suave equivalente a una lubricación.

¿Qué es un generador eléctrico monofásico?

Un generador eléctrico monofásico es un generador sinusoidal de transformación de energía mecánica a eléctrica formado por dos terminales y una única corriente alterna que aporta una línea de 230 voltios.

¿Qué es un generador eléctrico trifásico?

Un generador eléctrico trifásico está conformado por tres corrientes alternas monofásicas conectadas en triángulo o en estrella. Una de las grandes ventajas de los generadores trifásicos es que obtienen  un rendimiento más elevado de los receptores, especialmente en motores.

Conexiones estrella y triángulo

Hay seis puntas que salen de los devanados de armadura de un generador trifásico y el voltaje de salida está conectado a la carga externa por medio de estas seis puntas. En la práctica, esto no sucede así. En lugar de ello, se conectan los devanados entre sí y sólo salen tres puntas que se conectan a la carga.

Existen dos maneras en que pueden conectarse los devanados de armadura. El que se emplee uno u otro es cosa que determina las características de la salida del generador. En una de las conexiones, los tres devanados están conectados en serie y forman un circuito cerrado. La carga está conectada a los tres puntos donde se unen dos devanados. A esto se le llama conexión delta (triéngulo), ya que su representación esquemática es parecida a la letra griega delta (D), En la otra conexión, una de las puntas de cada uno de los devanados se junta con una de los otros dos, lo que deja tres puntas libres que salen para la conexión a la carga. A éste se le llama conexión Y (estrella), ya que esquemáticamente representa la letra Y.

Nótese que, en ambos casos, los devanados están desfasados 120 grados eléctricos, de manera que cada devanado producirá un voltaje desfasado 120 grados con respecto a los voltajes de los demás devanados.

Funcionamiento del generador eléctrico

El movimiento de rotación de las espiras es producido por el motor de explosión que conforma el grupo. Cuando la espira (conductor) gira, el flujo del campo magnético a través de la espira cambia con el tiempo. Se produce una fuerza electromotriz. Los extremos de la espira se conectan a dos anillos que giran con la espira. Las conexiones al circuito externo se hacen mediante escobillas estacionarias en contacto con los anillos.

Curso relacionado: FP de Grado Medio de Técnico en Instalaciones Eléctricas y Automáticas

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Emiliano Soneira

Técnico superior en instalaciones eléctricas, estudios de ingeniería especializado en obras públicas. Su experiencia le acredita como experto en instalaciones eléctricas, automáticas y sistemas de seguridad, eficiencia energética y energías renovables.