Fundamentos de la máquina síncrona 1.3 Fuerza electromotriz inducida en una máquina elemental de corriente alterna. Se denomi denomina na moto motorr de corr corrie ient nte e alte altern rna a a aquel aquello los s motor motores es eléct eléctricos ricos que que funcionan con este tipo de alimentación eléctrica (ver " corriente alterna"). alterna"). Un motor es una máquina motriz, esto es, un aparato que convierte una forma determinada de energía en energía mecánica de rotación o par. Un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por medio de la acción mutua de los campos magnéticos. Un generador eléctrico, eléctrico, por otra parte, transforma energía mecánica de rotación en energía eléctrica eléctrica se le puede llamar una máquina generatriz generatriz de !# (fuerza (fuerza eléctrica motriz). $as dos formas %ásicas son el generador de corriente continua el ge gene nera rador dor de cor corri rien ente te al alte tern rna, a, est este e &l <i timo mo má más s co corr rrect ectam amen ente te ll llam amad ado o alternador. 'odos los generadores necesitan una máquina motriz (motor) de alg&n tipo para producir la fuerza de rotación, por medio de la cual un conductor puede cortar las líneas de fuerza magnéticas producir una !#. $a máquina más simple de los motores generadores es el alternador. #áquinas de corriente alterna Una máquina eléctrica es un conunto de elementos que sirve para convertir energía mecánica en energía eléctrica o energía eléctrica en energía mecánica. n el caso de la conversión de energía mecánica en energía eléctrica, la máquina se define como un generador. n el caso de la conversión de energía eléctrica en energía mecánica, la máquina se define con un motor. Si la energía mecánica presenta movimiento rotativo se trata de un motor rotativo, si la energía mecánica presenta movimiento lineal, se trata de un motor lineal. ste <imo <imo se encuent encuentra ra en pleno pleno desarrol desarrollo lo aunque aunque la primer primera a aplica aplicació ción n que se conoce de él es en el 'ren de 'oio. Se dividen en síncronos asíncronos $a diferencia diferencia %ásica entre las máquinas sincrónicas sincrónicas asincrónicas asincrónicas radica en que las sincrónicas giran a una velocidad que depende directamente de la frecuencia de la red que generan, para el caso del alternador, o de la red que los alimenta, para el caso del motor. 'al velocidad se denomina velocidad sincrónica es directamente proporcional a la frecuencia.
. $a inducción magnética es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos. *l generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza se inducirá una corriente eléctrica en el conductor. +ualquier dispositivo (%atería, pila) que mantiene la diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito se llama fuente de alimentación. s el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o tensión) en un medio o cuerpo e-puesto a un campo magnético varia%le, o %ien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. s así que, cuando dico cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. ste fenómeno fue descu%ierto por #icael !arada en /01/, quien lo e-presó indicando que la magnitud de la tensión inducida es proporcional a la variación del fluo magnético ($e de !arada). 2or otra parte, 3einric $enz compro%ó que la corriente de%ida a la f.e.m. inducida se opone al cam%io de fluo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el fluo. sto es válido tanto para el caso en que la intensidad del fluo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él.
$a fuerza electromotriz (!#) de una fuente se define como el tra%ao realizado por el dispositivo por unidad de carga, por lo que las unidades de fuerza electromotriz son los voltios. +uando decimos que un campo magnético genera una corriente eléctrica en un conductor, nos referimos a que aparece una !# (llamada !# inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida). ste eco se o%serva fácilmente en el siguiente e-perimento4 si acercamos o aleamos un imán a un conductor que no está conectado a ninguna fuente de fuerza electromotriz, se detecta con un amperímetro que aparece una corriente eléctrica en el conductor. $a corriente desaparece si el imán se mantiene en la misma posición, por lo que se llega a la conclusión de que sólo una variación del fluo del campo magnético con respecto al tiempo genera corriente eléctrica.
LEY DE FARDAY $a le que e-plica esta interacción entre la fuerza electromotriz inducida el campo magnético es la $e de !arada4
n donde 5m es el fluo del campo magnético. 2or tanto, para que aparezca una fuerza electromotriz (!#) inducida de%e variar el fluo del campo magnético a través de la superficie delimitada por el conductor. 6e la definición de fluo4
Se deduce que a tres formas de variar el fluo del campo magnético4 variar el módulo del campo, la superficie que lo atraviesa o el ángulo que forman am%os. l signo menos de la le de !arada indica el sentido que va a llevar la corriente inducida se conoce como $e de $enz4 l sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo produce. $a le de $enz significa que la corriente inducida en un circuito tendrá un sentido tal que el campo magnético generado por dica corriente compense la variación del fluo que la a causado. +omo %ásicamente un arrollamiento a colector es un arrollamiento a anillos que se conecta a las esco%illas a través de las delgas que forman el colector, la fuerza electromotriz que aparece en las esco%illas se pueden o%tener a partir de la que se induce en un arrollamiento a anillos. n efecto si se tiene un &nico arrollamiento, por un lado con salida a anillos rasantes conectados a e-tracciones diametrales por el otro lado conectado a un colector en el que apoan esco%illas, tam%ién diametrales, la tensión en las esco%illas ee será igual al valor instantáneo de la tensión en los anillos rasantes ea cuando el ee magnético del arrollamiento a anillos que gira solidario con el mismo, coincida con el ee magnético definido por las esco%illas que se fia en el espacio. CONCEPTO DE CORRIENTE ALTERNA
La corriente alterna es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección periódicamente en un conductor. Como consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los extremos de dicho conductor. $a variación de la tensión con el tiempo puede tener diferentes formas4 senoidal (la forma fundamental más frecuente en casi todas las aplicaciones de electrotecnia)7 triangular7 cuadrada7 trapezoidal7 etc. si %ien estas otras formas de onda no senoidales son más frecuentes en aplicaciones electrónicas.
$as formas de onda no senoidales pueden descomponerse por desarrollo en serie de !ourier en suma de ondas senoidales (onda fundamental armónicos), permitiendo así el estudio matemático la de sus circuitos asociados.
VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA
$a corriente alterna presenta ventaas decisivas de cara a la producción y transporte de la energía eléctrica, respecto a la corriente continua4 •
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/89eneradores motores mas %aratos eficientes, menos compleos :82osi%ilidad de transformar su tensión de manera simple %arata (transformadores) 182osi%ilidad de transporte de grandes cantidades de energía a largas distancias con un mínimo de sección de conductores ( a alta tensión) ;82osi%ilidad de motores mu simples, (como el motor de inducción asíncrono de rotor en cortocircuito) <86esaparición o minimización de algunos fenómenos eléctricos indesea%les (magnetización en las maquinas, polarizaciones corrosiones electrolíticas en pares metálicos)
$a corriente continua, presenta la ventaa de poderse acumular directamente, para peque=os sistemas eléctricos aislados de %aa tensión, (automóviles) a&n se usa (*unque incluso estos acumuladores se cargan por alternadores) *ctualmente es %arato convertir la cor riente alterna en continua (rectificación) para los receptores que usen esta <ima (todos los circuitos electrónicos).
PRODU!"# DE ORR!E#$E AL$ER#A >ndustrialmente se produce en su casi totalidad por generadores rotativos electromecánicos movidos por motores térmicos, idráulicos, eólicos etc. 2ara peque=as potencias se usan tam%ién convertidores electrónicos cc?ca (onduladores) que entregan formas de onda más o menos senoidales (desde trapeciales a casi senoidal pura) partiendo de corriente continua (acumuladores). $os generadores electromecánicos se %asan en la producción de tensión por inducción, cuando un conductor se mueve en un campo magnético.
#ovimiento de un conductor en un campo magnético.
BIBLIOGRAFIA
ttp4??acer.forestales.upm.es?%asicas?udfisica?asignaturas?fisica?magnet?induccion. tml ttp4??@@@.electrosector.com?@p8content?ftp?descargas?maquinasA.pdf
