¿Cómo funciona un generador eléctrico?

La función de cualquier generador eléctrico es generar una corriente eléctrica. Pero, de hecho, el generador no produce nada, solo convierte una forma de energía en otra (como es característico de todos los procesos de energía en la naturaleza). Muy a menudo, al pronunciar la frase "generador eléctrico", se refieren a una máquina que convierte la energía mecánica en energía eléctrica.

La energía mecánica se puede obtener del gas o vapor que se expande bajo presión, del agua que cae o incluso de forma manual. En cualquier caso, para recibir energía eléctrica de un generador, primero debe transferir esta energía en una forma aceptable, con mayor frecuencia en forma mecánica.

Los generadores que funcionan por accionamiento mecánico son la forma dominante de generadores en el mundo moderno. Dichos generadores operan en centrales nucleares e hidroeléctricas, en automóviles, en generadores de diesel y gasolina, en molinos de viento, en dinamos manuales, etc. El vapor, la gasolina y el viento sirven como fuentes de energía mecánica que hace girar el rotor del generador.

Un ejemplo de un generador eléctrico simple:

Una bobina de magnetización o imanes permanentes se fijan al rotor del generador. En los últimos años, los generadores se han generalizado. con imanes de neodimio en el rotor, ya que los imanes modernos de neodimio no son inferiores en sus características a un poderoso devanado de magnetización.

El principio de generar energía eléctrica en un generador se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, que consiste en el hecho de que un flujo magnético que cambia en el espacio induce un campo eléctrico alrededor de este espacio.

Y si se coloca un conductor en la región donde está presente este campo eléctrico inducido, entonces se inducirá un EMF (fuerza electromotriz) (se inducirá), y se puede observar el voltaje correspondiente (medido, utilizado para alimentar la carga) entre los extremos del conductor.

El flujo magnético cambiante se obtiene en el generador por medio de imanes que se mueven junto con el rotor o las lengüetas magnetizadas por bobinados especiales, bobinados de magnetización. Las bobinas de magnetización generalmente reciben energía a través de cepillos y anillos colectores.

Aplicación de un generador para electrificación de un modelo ferroviario:

Los cables en los que se induce la fem (voltaje eléctrico) en el generador son un devanado del estator, generalmente ubicado en un circuito magnético fijado a una parte fija de una máquina eléctrica. Este devanado para generadores de diferentes tipos se puede realizar de varias maneras.

En los alternadores trifásicos, se adoptan devanados del estator hechos de acuerdo con un esquema trifásico: tres partes de dicho devanado trifásico se pueden conectar mediante una "estrella" o "triángulo".

La conexión por una estrella permite obtener un voltaje de mayor magnitud del generador que cuando está conectado por un triángulo. La diferencia en tensiones será la raíz de 3 veces (aproximadamente 1.73). Cuanto mayor sea el voltaje, menor será la corriente máxima que se puede obtener de este generador en la carga.

La operación de un generador eléctrico en una planta de energía:

La potencia nominal del generador depende de varios factores que determinan su corriente y voltaje nominales. El voltaje en los terminales de salida del generador depende de la longitud del devanado del estator (cable), de la velocidad de rotación del rotor y de la inducción del campo magnético en sus polos. Cuanto más son estos parámetros, mayor es el voltaje que se obtiene del generador al ralentí y bajo carga.

Generador portátil (mini-estación de energía) para fuente de alimentación autónoma:

La corriente máxima que se puede obtener del generador está teóricamente limitada por su corriente de cortocircuito.Casi a la velocidad nominal, depende del grosor del cable de bobinado del estator y del flujo magnético total del rotor.

Si el flujo magnético no es suficiente, en algunos casos recurre a un aumento de la velocidad. Pero entonces el generador debe estar equipado con un regulador de voltaje automático, como se implementa en los generadores de automóviles, que son capaces de producir una corriente aceptable para cargar la batería en un amplio rango de velocidad.

Ver también sobre este tema:

Máquinas Dynamo: los primeros generadores de CC

Tipos de generadores eléctricos y los principios de su trabajo.

¿Cómo está organizado y funcionando el generador diesel?

El dispositivo del generador del automóvil y sus características.