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MÁQUINAS ELÉCTRICAS
Orígenes:
Se considera como punto de partida para el estudio de las máquinas
eléctricas el principio de INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA descubierto por
Michael Faraday entre 1830 y 1831.(*) A las Máquinas Eléctricas se las conocía
con el nombre de MAQUINAS DINAMOELÉTRICAS.
Los primeros generadores de energía eléctrica fueron las pilas químicas de
Volta, que producían una F.e.m. de amplitud constante denominada corriente
continua c.c.
En julio de 1832, Dal Negro de Padua, en Italia, construyó una máquina de
tipo oscilante que era poco práctica pero demostraba un efecto motor. Ese
mismo año Hipofyte Pixii, de Paris, construyó la primera máquina
magnetoeléctrica generadora que producía corriente alterna (había nacido el
ALTERNADOR). El principio de reciprocidad de la máquina eléctrica fue
formulado por Lenz en 1838, y demuestra que la máquina eléctrica es
reversible y que puede funcionar como generador o como motor. En 1845,
Wheatstone, patentó el uso de electroimanes en vez de imanes permanentes
para excitar las nuevas máquinas eléctricas.
En 1856 Varley inventó una bobina de inducción con núcleo laminado y
cerrado para reducir las pérdidas por corriente de Foucalt y mejorar el
rendimiento de magnético y en 1879 Walter Baily demostró la posibilidad de
producir una rotación mediante las corrientes inducidas en un disco de cobre
(motores de inducción). En 1880, Edison propusó la utilización de chapas de
acero en la construcción de inducidos y en 1884, se fabricó en Budapest el
primer generador secundario al que bautizaron con el nombre de
transformador que era del tipo acorazado monofásico.
En 1891 se realizó el primer transporte de energía eléctrica trifásica entre
las ciudades alemanas de Lauffen y Frankfurt.
Principios:
La Ley de Faraday se puede enunciar en forma operacional de acuerdo a la
expresión que acabamos de ver sería: "La fuerza electromotriz inducida en un
circuito es directamente proporcional a la variación del flujo magnético e
inversamente proporcional al tiempo que dura dicha variación", o lo que es lo
mismo:
"La fuerza electromotriz inducida es directamente proporcional a la
rapidez con que varía el flujo magnético."
Por otra parte, el enunciado general de la ley de Lenz dice:
La corriente inducida tiene un sentido tal que tiende a oponerse a
la causa que la produce.
Esta ley permite determinar el sentido de la corriente inducida y por lo
tanto de la fuerza electromotriz inducida conociendo la forma en que varía el
campo magnético.
Las máquina eléctricas son el resultado de una aplicación inteligente de los
principios del Electromagnetismo y en particular de la Ley de Faraday de la
Inducción Electromagnética. Se caracterizan por tener circuitos eléctricos y
magnéticos entrelazados. Realizan una conversión de energía de una forma a
otra, una de las cuales, es al menos eléctrica.
Tipos de máquinas:
GENERADOR: Que transforma la energía mecánica en eléctrica. La acción
se desarrolla por el movimiento de una bobina en un campo magnético,
resultando una F.E.M. inducida que al aplicarla a un circuito externo produce
una corriente que interacciona con el campo y desarrolla una fuerza mecánica
que se opone al movimiento.
MOTOR: Que transforma la energía eléctrica en mecánica. La acción se
desarrolla introduciendo una corriente en la máquina por medio de una fuerza
externa, que interacciona con el campo produciendo un movimiento de la
máquina; aparece entonces una F.E.M. inducida que se opone a la corriente y
que por ello se denomina fuerza contraelectromotriz
TRANSFORMADOR: Que transforma una energía eléctrica de entrada (de
c.a.) con determinada magnitudes de tensión y corriente en otra energía
eléctrica de salida (de c.a.) con magnitudes diferentes.
Elementos de una máquina rotante:
ROTOR (circuito de armadura o inducido) Constituye la parte móvil del
motor, proporciona el par para mover a la carga. Está formado por: Eje,
Núcleo y Devanado, Colector y Tapas
ESTATOR (INDUCIDO) Constituye la parte fija de la máquina. Su función
es suministrar el flujo magnético que será usado por el bobinado del rotor
para realizar su movimiento giratorio.
Nota de color (*): Para situarnos, en nuestro país en formación, en 1833 fue
la Campaña de Rosas al desierto. Es decir tres años después del
descubrimiento de Faraday.