Fundamentos y Componentes de las Máquinas Eléctricas: Motores, Generadores y Principios Magnéticos

Definición de Máquina Eléctrica

Se denomina máquina eléctrica a todo dispositivo capaz de generar, transformar o aprovechar la energía eléctrica.

Tipos Fundamentales de Máquinas Eléctricas

Generadores

Son máquinas eléctricas capaces de generar energía eléctrica a partir de la energía mecánica que reciben. Se clasifican en:

• Las dinamos generan corriente continua (CC).
• Los alternadores generan corriente alterna (CA).

Transformadores

Son máquinas eléctricas que transforman la corriente eléctrica que reciben en corriente eléctrica de diferentes características, tanto en voltaje como en intensidad.

Motores

Son las máquinas eléctricas que aprovechan la energía eléctrica que reciben y la transforman en energía mecánica. Según el tipo de energía eléctrica que reciben, diferenciamos los motores de corriente continua y los de corriente alterna.

Principios Físicos y Electromagnetismo

Campo Magnético y Campo Eléctrico

Un imán o una corriente eléctrica perturban el espacio que les rodea, dando origen a un campo magnético. Este campo puede hacerse visible por la existencia de fuerzas actuantes sobre agentes de prueba tales como limaduras de hierro, agujas imantadas o corrientes eléctricas. El campo magnético se representa mediante líneas de fuerza o líneas de inducción.

Así como toda carga eléctrica en reposo origina a su alrededor un campo eléctrico (caracterizado por las líneas de fuerza y por una magnitud vectorial $E$, denominada intensidad del campo en cada punto), toda carga eléctrica en movimiento produce, además del campo eléctrico, un campo magnético caracterizado por las líneas de inducción y por una magnitud vectorial.

El Flujo Magnético

Es una magnitud escalar relacionada con el número de líneas de inducción que atraviesan una superficie imaginaria situada en el interior de un campo magnético.

Fuerza Electromotriz Inducida (FEM)

Es la fuerza producida en un circuito inerte (sin generador) mediante la variación del número de líneas de inducción que atraviesan la superficie limitada por él.

Corrientes de Foucault

Son corrientes eléctricas, cerradas sobre sí mismas, originadas por inducción en los conductores macizos cuando varía el flujo magnético que los atraviesa.

El Motor Eléctrico de Corriente Continua (CC)

Es aquel que recibe la energía eléctrica en forma de corriente continua y la transforma en energía mecánica como consecuencia del giro de sus partes móviles.

Constitución del Motor CC

La constitución de estos motores viene determinada por la necesidad de establecer un campo magnético y de disponer de una serie de bobinas recorridas por la corriente eléctrica y situadas en el seno del campo magnético. En consecuencia, constarán de dos elementos fundamentales:

Componentes Principales

• El Estator: Es la parte fija del motor, responsable del establecimiento del campo magnético. Para ello, tiene una serie de bobinas, denominadas bobinas inductoras.
• El Rotor: Es la parte móvil del motor. Consta de otro conjunto de bobinas, denominadas bobinas inducidas. El motor también dispone de escobillas que suministran la corriente eléctrica a las bobinas inducidas.

Funcionamiento del Motor CC

Al conectar el motor a la fuente de alimentación, la corriente eléctrica circula por las bobinas inductoras, generando un electroimán y creando el campo magnético necesario. Esta corriente continua también circula por las bobinas inducidas a través de las escobillas y del colector.

Una vez establecido el campo magnético, los pares de fuerzas que actúan sobre las bobinas inducidas las obligarán a girar y, con ellas, girará todo el rotor.