Los motores y generadores son dispositivos electromagnéticos. Tienen bucles de corriente que giran en campos magnéticos. Este campo magnético que cambia rápidamente produce fuerzas electromotrices, llamadas emfs o voltajes. Los motores y generadores eléctricos son opuestos entre sí. Los motores eléctricos convierten la energía eléctrica en energía mecánica, mientras que los generadores eléctricos convierten la energía mecánica en energía eléctrica.
Construcción
Los motores y generadores eléctricos tienen bucles de corriente que giran continuamente en un campo magnético. Los bucles están envueltos alrededor de un núcleo de hierro llamado armadura que hace que el campo magnético dentro de ellos sea más fuerte. La corriente en los bucles invierte la dirección causando que la armadura y, por lo tanto, los bucles giren constantemente. La dirección cambiante de los bucles provoca la generación de fem inducida.
Emf es la abreviatura de fuerza electromotriz. No es una fuerza, pero es la diferencia de potencial entre los terminales de un dispositivo que cambia una forma de energía en energía eléctrica. Una batería, por ejemplo, convierte la energía química en energía eléctrica, y también es una fuente de fem. Una diferencia de potencial es un voltaje.
La fem inducida creada por el movimiento de los bucles se hace más grande cuanto más rápidamente cambia el campo magnético. Esta es la Ley de Inducción de Faraday, llamada así por su descubridor, el famoso físico Michael Faraday.
Generadores de CA
Los generadores de CA son opuestos a los motores, porque convierten la energía mecánica en energía eléctrica. La energía mecánica se utiliza para rotar los bucles en el campo magnético, y la fem generada es una onda sinusoidal que varía en el tiempo. El vapor producido a partir de la quema de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural es una fuente común en países como Estados Unidos. En Europa, la fisión nuclear se usa para crear vapor. En algunas plantas hidroeléctricas, como las que se encuentran en las Cataratas del Niágara, la presión del agua se usa para rotar las turbinas. Las turbinas son rotores con paletas o cuchillas. El viento y el agua no se usan comúnmente como combustibles fósiles para fuentes de energía mecánica porque no son tan eficientes y son más costosos.
Motores de CA
Los motores de corriente alterna convierten la energía eléctrica en energía mecánica. Se usa una corriente alterna para rotar los bucles en el campo magnético. La mayoría de los motores de CA producen la corriente mediante el uso de inducción. Un electroimán provoca el campo magnético y utiliza el mismo voltaje que las bobinas.
Motores y generadores de CC
Los motores y generadores de CC son similares a sus contrapartes de CA, excepto que tienen un anillo dividido llamado un conmutador. El conmutador está conectado a contactos eléctricos llamados cepillos. La dirección cambiante de la corriente a través del conmutador hace que la armadura y, por lo tanto, los bucles giren. El campo magnético que gira la armadura puede ser un imán permanente o un electroimán. Los generadores de CC tienen una fem generada es de corriente continua.
Motores en comparación con los generadores
Todos los motores son generadores. La fem en un generador aumenta su eficiencia, pero una fem en un motor contribuye al desperdicio de energía y la ineficiencia en su rendimiento. Una fem inversa es una resistencia al cambio en un campo magnético. Aparece una fem inversa en un motor después de que se ha encendido, aunque no de inmediato. Reduce la corriente en el circuito y aumenta a medida que aumenta la velocidad del motor. Esto provoca que los requisitos de potencia del motor también aumenten, especialmente con cargas que son muy grandes.
