Máquinas eléctricas

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¿Qué es una máquina eléctrica?

Una máquina eléctrica transforma energía eléctrica en otro tipo, normalmente mecánicas. En estas máquinas, también puede darse el caso contrario, por el que se transforma cualquier otro tipo de energía, en energía eléctrica. Además, la energía puede almacenarse temporalmente en las máquinas eléctricas en forma de campo magnético.

Las máquinas eléctricas están conformadas por dos circuitos eléctricos y uno magnético. Partiendo de esta base, podemos explicar el funcionamiento de cualquier máquina eléctrica. Cuando circula corriente eléctrica en el interior de la máquina se genera un campo magnético, provocando que las líneas de acción desplacen perpendicularmente al campo. Gracias a la acción del campo magnético, los materiales conductores se comportan como electroimanes, que permitirá dirigir los flujos según nuestra conveniencia. También, el dipolo magnético situado en el interior de un campo magnético sufrirá un momento o par de fuerzas que tenderá a orientarlo en la dirección del campo. Por último, cabe destacar que un campo magnético variable en el tiempo induce en un conductor una fuerza electromotriz y, si se cierra el circuito, una corriente eléctrica.

Clasificación

Dentro de las máquinas eléctricas podemos distinguir tres grupos:

· Generadores: Es una máquina que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Los generadores funcionan según el principio de inducción electromagnética (establece que cuando un conductor es expuesto a un campo magnético variable, se induce una fuerza electromotriz (f.e.m)). Un generador está formado por un estator y un rotor. La energía mecánica es suministrada al rotor a partir de otro motor, conocido como motor primario, por ejemplo, una turbina. Una de las dos partes del generador genera un flujo magnético (inductor) para que el otro lo transforme en energía eléctrica (inducido). Dentro de los generadores distinguimos dos grandes grupos, atendiendo acual es el elemento inductor y cual el inducido:

     ♦ Alternador: Genera electricidad en corriente alterna. En estos generadores el elemento inductor es el        rotor y el inducido el estator.

     ♦ Dinamo: Genera electricidad en corriente continua. En estos generadores el elemento inductor es el       estator y el inducido el rotor.

· Motor eléctrico: Es una máquina que convierte la energía eléctrica en energía mecánica, por medio de acción de los campos magnéticos que generan sus bobinas. Dentro del motor, se encuentra un imán (estator) y bajo la acción de los campos, dicho imán sufrirá un par que tenderá alinear los polos de este. Precisamente la acción repelente de los polos provocarán el giro del rotor (donde se encuentra el bobinado). Si el mecanismo terminara allí, cuando los polos se alinearan el motor se detendría. Por ello, para que el rotor continúe moviéndose es necesario invertir la polaridad del electroimán. Dentro de los motores eléctricos podemos distinguir dos grupos:

     ♦ Corriente alterna (AC): Cambian la dirección del flujo muchas veces. Las áreas de polaridad positiva       y negativa en el electroimán se revierten y alternan, lo que mantiene el eje girando.

    ♦ Corriente continua (DC): Estos obtienen la electricidad de un batería. Para lograr el proceso de      inversión poseen una pieza llamada conmutador que alterna dentro del electroimán la dirección de la       corriente, y de esta forma cambia la polaridad del campo magnético.

· Transformadores: Estas máquinas permiten transferir la energía de un circuito eléctrico a otro. En la práctica esto nos ayuda a transportar energía a grandes distancias. Un transformador es una máquina estática de corriente alterna que permite variar alguna función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, (transformador ideal). Los transformadores están formados por dos devanados (principal y secundario) y un núcleo. El devanado es un hilo de cobre enrollado a través del núcleo en uno de sus extremos y recubierto por una capa aislante, que suele ser barniz. Cabe destacar que la relación en las vueltas del hilo de cobre de los devanados indica la relación de transformación. Por otro lado el núcleo es el cuerpo principal de los transformadores, están formados por chapas de acero al silicio aisladas entre ellas. Están compuestos por dos partes principales: las columnas, que es la parte donde se encuentran los devanados, y las culatas, que es la parte donde se realiza la unión entre las columnas. El núcleo se utiliza para conducir el flujo magnético, ya que es un gran conductor.
El funcionamiento de un transformador se basa en la inducción electromagnética. Cuando una tensión entra por el devanado principal (se aplica una fuerza electromotriz), se origina un flujo magnético en el núcleo. Este flujo viajará desde es el devanado primero hasta el segundo. Gracias al movimiento del flujo se origina una fuerza electromagnética en el devanado secundario.

Aplicaciones

El mundo de la industria está construido sobre el avance del sector de la industria, las máquinas eléctricas. Estas abarcan una gran parte del desarrollo industrial y económico. En los últimos años, el sector de la industria ha ido mejorando y perfeccionando las máquinas eléctricas para que sean más eficientes, de gran rendimiento y más seguras. Por todo ello, las máquinas eléctricas tienen muchas y diferentes aplicaciones, en las que podemos destacar:

♦ Uso de las máquinas eléctricas en la vida cotidiana (ventilador, unidad de disco, electrodomésticos etc.)
♦ Los coches eléctricos utilizan motores eléctricos y estos están teniendo un gran avance en los últimos años, llegando a sustituir a los motores de combustión
♦ En la industria las máquinas eléctricas se utilizan para mover y articular diferentes robots (brazos robóticos, máquinas móviles etc.)
♦ Los transformadores se utilizan para la transmisión y distribución de grandes cantidades energía eléctricas en las zonas urbanas