4.- MÁQUINAS ELÉCTRICAS

Ya hemos hablado del efecto Joule, consistente en la degradación de la energía en forma de calor. Pero existe otro efecto debido a la existencia  de las cargas en  movimiento que es mucho más interesante desde el punto de vista tecnológico. Cuando una carga se mueve, se crea un campo magnético asociado al movimiento de dicha carga. 

Este efecto descubierto por Oersted ha dado origen al electromagnetismo. La primera aplicación del mismo son los electroimanes. Cuando tenemos un arrollamiento de hilo de cobre, también denominado bobina, y le hacemos pasar una corriente eléctrica, Se crea en los bordes un campo magnético. Dicho campo magnético se puede emplear para subir materiales pesados como es el caso de las grúas. Pero también se puede utilizar para, mediante un mecanismo de palanca, hacer hacer de comutador. Es el caso de los Relés. Los relés están formados por un primario que es una bobina y que al ser alimentada mediante un mecanismo de palanca hace que se modifiquen las conexiones del secundario. 

MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS

Pero aunque esta aplicación es muy interesante, las aplicaciones de mayor importancia del electromagnetismo, en el mundo de la técnica, son las denominadas máquinas eléctricas. Una máquina es un objeto capaz de transformar energía (en este caso eléctrica) en trabajo generalmente mecánico. Las máquinas eléctricas pueden ser estáticas, como el transformador o rotatorias. Estas últimas son las comenzaremos a explicar. Las máquinas eléctricas rotatorias o rotativas,  constan de dos partes principales una estática denominada estator y otra que gira denominada rotor. El estator suele ser un imán o un electroimán. En definitiva crea un campo magnético. El rotor es un conjunto de bobinados que gira. LLegados a este punto, esencialmente se pueden dar dos tipos diferentes de funcionamiento

a) Alimentamos al rotor con una corriente eléctrica. En dicho caso en el rotor se genera un campo magnético que interactúa con el campo magnético del estator. Esto crea un par que hace que el rotor gire. Por lo que funciona como motor. Pero cuando el rotor ha girado 180º, hay un cambio de polaridad y por lo tanto también cambia el sentido del par. Por ello, para que el giro se complete, es preciso colocar unas escobillas que, en cada semiperiodo, cambien la polaridad del rotor. Pero, además, al producirse una variación con el  tiempo de la cantidad de líneas de campo que atraviesan el rotor, se produce una corriente eléctrica (por efecto de Farady- Lenz)  que se opone a la alimentación del rotor, y recibe el nombre de fuerza contraelectromotriz. El par que el motor es capaz de mover dependerá de todos estos efectos.

b) Si lo que hacemos es mover el rotor mecánicamente, existe una variación del flujo magnético,que da lugar a una corriente alterna en los bornes del rotor. Si colocamos un anillo rozante conseguimos que dicha corriente alterna se convierta en continua, y la máquina se denomina dinamo. 

Claramente los efectos electromagnéticos simpre van unidos a movimeintos de cargas o campos magnéticos.

MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICA.

La última máquina eléctrica que vamos a describir es el transformador. Un transformador es una máquina eléctrica estática. Sólo funciona en corriente alterna. Se utiliza con la finalidad de elevar o reducir la tensión. De esta manera su transporte supone menores pérdidas energéticas. Un transformador consiste en dos arrollamientos sobre un mismo núcleo de hierro. Uno de los arrollamientos se denomina primario, el otro se denomina secundario. La relación de voltajes en los arrollamientos es directamente proporcional al número de espiras de los mismos. Para que el transformador funcione es preciso que el flujo magnético varíe con el tiempo y por ello sólo puede funcionar con corriente alterna. La relación del número de espiras se denomina relación de transformación. Por consideraciones electromágneticas, se cumple los siguiente:

N1/N2 = V1/V2= I2/I1

En cuanto a su configuración existen transformadores de muy diversos tipos. En todos ellos el núcleo de hierro está laminado para disminuir las pérdidas energéticas debidas a la generación de corriente de Focoault en el núcleo de hierro. Por la misma causa, los núcleos de hierro y los arrollamientos se barnizan.

EJERCICIO

Diseñe un circuito que sea capaz de invertir el sentido de giro de un motor. Después de haberlo diseñado construyalo. Finalmente aplique dicho circuito a algún proyecto sencillo. Para lo cual deberá escribir un documento en grupo del cual tiene plantillas en su grupo Facebook. En la etiqueta de este blog "Proyectos" podrá encontrar algunos ejemplos de utilidad. En el siguiente enlace, puede consultar el proyecto que se realizó durante el curso pasado.