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ORIGEN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS O MOTORES ELÉCTRICOS

máquinas eléctricas

Las diferentes etapas en que han sido desarrollados los convertidores electromagnéticos de energía (máquinas eléctricas que transforman energía mecánica en eléctrica y viceversa) desde que en 1832 apareció el primer artilugio hasta nuestros días, han sido muy valiosas si analizamos las aportaciones que éstos han prestado al desarrollo tecnológico e industrial de la humanidad.

El fundamento teórico en el que se basa el funcionamiento de los convertidores electromecánicos se encuentra en los tres principios fundamentales de la inducción electromagnética, que podemos resumirlos en:

  • Una corriente eléctrica que circula por un conductor arrollado a un núcleo metálico de hierro o acero hace que éste se comporte como un imán.
  • Las corrientes eléctricas ejercen entre sí fuerzas a distancia.
  • Cuando se mueve un conductor en el seno de un campo magnético, se produce (induce) sobre él una corriente eléctrica.

Estos principios constituyen la génesis de las máquinas eléctricas y son debidos, en gran medida, al trabajo de tres grandes hombres de ciencia:

​ Dominique François Jean Arago (1786-1853).

  •  André Marie Ampère (1775-1836).
  •  Michael Faraday (1791-1867).

Definición y clasificación de las máquinas eléctricas rotativas

Se entiende por máquina eléctrica al conjunto de mecanismos capaces de generar, aprovechar o transformar la energía eléctrica.

Si la máquina convierte energía mecánica en energía eléctrica se llama generador, mientras que si convierte energía eléctrica en energía mecánica se denomina motor. Esta relación se conoce como principio de conservación de la energía electromecánica.

Teniendo en cuenta lo que hemos estudiado hasta el momento, podemos clasificar las máquinas eléctricas rotativas en:

  • ​Generadores. Transforman la energía mecánica en energía eléctrica.
  • Motores. Transforman la energía eléctrica en energía mecánica.

Podemos realizar otra clasificación de las máquinas eléctricas teniendo en cuenta el tipo de corriente eléctrica que utilizan, el número de fases, etc., tal como se muestra en la siguiente imagen.

Partes de las máquinas eléctricas rotativas 

  • Inductor

Es una de las dos partes fundamentales que forman una máquina eléctrica, se encarga de producir y de conducir el flujo magnético. Se le llama también estator por ser la parte fija de la máquina.

El inductor, a su vez, consta de los siguientes elementos: la pieza polar, el núcleo, el devanado inductor y la expansión polar.

La pieza polar, sujeta a la culata de la máquina, incluye al núcleo propiamente dicho y a su expansión.

El núcleo forma parte del circuito magnético de la máquina junto con los polos, las expansiones polares, el entrehierro, inducido y la culata, y en él se encuentran los devanados inductores.

El devanado inductor está formado por el conjunto de espiras que, en número prefijado para cada tipo de máquina, producirá el flujo magnético cuando circule la corriente eléctrica.

La expansión polar es la parte más ancha de la pieza polar, y se encuentra próxima al inducido o rotor de la máquina.

Inducido

El inducido constituye el otro elemento fundamental de la máquina (Fig. siguiente). Se denomina también rotor por ser la parte giratoria de la misma. Consta, a su vez, de núcleo del inducido, devanado inducido y colector.

El núcleo del inducido está formado por un cilindro de chapas magnéticas que están construidas, generalmente, de acero laminado con un 2 % de silicio para mejorar las pérdidas en el circuito magnético. Este cilindro se fija al eje de la máquina, el cual descansa sobre unos cojinetes de apoyo. Las chapas que forman el inducido o rotor de la máquina disponen de ranuras en las que se alojan los hilos de cobre del devanado inducido.

El devanado inducido se encuentra conectado al circuito exterior de la máquina a través del colector, y es en él donde se produce la conversión de energía. El hilo de cobre utilizado para los devanados inducido e inductor es de cobre electrolítico, el cual presenta una resistividad de 0,017 Ω · mm2/m a 20 °C de temperatura.

El colector es un conjunto de láminas de cobre, denominadas delgas, aisladas entre sí y conectadas a las secciones del devanado del inducido. Sobre las delgas se deslizan las escobillas.

Escobillas

Generalmente, se fabrican de carbón o de grafito, se hallan alojadas en un portaescobillas desde donde se deslizan sobre las delgas del colector y, mediante un conductor flexible, se unen a los bornes del inducido.

Culata

La culata es la envoltura de la máquina eléctrica y está hecha de material ferromagnético. Su misión es conducir el flujo creado por el devanado inductor. También se unen a ella los polos de la máquina.

Entrehierro

Se denomina entrehierro al espacio existente entre la parte fija y la parte móvil de la máquina, es decir, entre el rotor y las expansiones polares, evitándose de esta manera el rozamiento entre ambos.

Cojinetes

Sirven de apoyo al eje del rotor de la máquina.

Uno de los mayores retos de la sociedad moderna es procurar la explotación suficiente y sostenible de recursos energéticos para sustentar las actividades económicas y el desarrollo de sus pueblos. En los últimos años hemos experimentado a nivel mundial una problemática de magnitudes titánicas en cuanto a los altos costos y la escasez de la energía. El problema tiene connotaciones aún más marcadas en algunas regiones, que se encuentran en pleno desarrollo social y económico. Este crecimiento ha procurado un incremento acelerado en la demanda energética de la región centroamericana, y exige que identifiquemos maneras de hacerle frente a esta problemática.

La eficiencia energética ha sido identificada como una herramienta valiosa en la mitigación del crecimiento de la demanda energética. Tiene un valor económico muy alto, ya que las inversiones requeridas para adecuar tecnología, reorganizar el comportamiento organizacional asociado al uso de la energía y realizar los mantenimientos y otros cambios conducentes a la mejora de la eficiencia energética, son mucho más económicos que la expansión de la matriz energética. Esto es especialmente cierto para nuestra región donde un gran porcentaje de la energía proviene de la explotación de los recursos energéticos fósiles, los cuales son importados a un alto costo.

Si bien la intención de estos artículos no es preparar especialistas en los temas tratados, tienen el propósito de concientizar a la comunidad en estos temas, y son un excelente medio de actualización para los profesionales. Esperamos que esta publicación sea de su agrado y que se conviertan en una herramienta más del desarrollo social, comercial y energético en Centroamérica.

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