Por Kim Lewis Actualizado el 24 de marzo de 2022
Los motores y generadores eléctricos comparten una base común:un bucle o armadura giratoria que transporta corriente, situada dentro de un campo magnético. El núcleo de hierro de la armadura intensifica el campo interno, mientras que la corriente alterna que fluye a través del bucle invierte su dirección, manteniendo la armadura en perpetuo movimiento. A medida que el bucle se mueve, un flujo magnético cambiante induce una fuerza electromotriz (EMF), el voltaje que alimenta el dispositivo.
EMF, abreviatura de fuerza electromotriz, no es una fuerza mecánica sino la diferencia de potencial que transforma una forma de energía en otra. Las baterías, por ejemplo, convierten la energía química en energía eléctrica, proporcionando una fuente de campos electromagnéticos. La magnitud del EMF inducido sigue la Ley de Inducción de Faraday:cuanto más rápido cambia el campo magnético, mayor es el voltaje producido.
Los generadores de CA, a menudo llamados alternadores, convierten la energía mecánica en energía eléctrica alterna. El movimiento de rotación, típicamente proporcionado por turbinas de vapor (carbón, petróleo o gas natural), fisión nuclear o turbinas hidroeléctricas (por ejemplo, en las Cataratas del Niágara), hace girar la armadura. El EMF resultante es una onda sinusoidal cuya frecuencia y amplitud dependen de la velocidad de rotación y la intensidad del campo magnético.
Los motores de CA funcionan a la inversa:utilizan corriente eléctrica alterna para generar rotación mecánica. La mayoría de los motores de CA industriales dependen de la inducción, donde el campo magnético del estator induce corrientes en el rotor, creando un par que hace girar el eje. El mismo voltaje que energiza las bobinas impulsa el campo magnético, lo que hace que los motores de CA sean eficientes y robustos para aplicaciones a gran escala.
Las versiones de CC añaden un conmutador (un anillo dividido conectado a escobillas) que invierte la dirección de la corriente en el momento apropiado. Esto garantiza una rotación continua ya sea que el dispositivo esté consumiendo energía (motor) o suministrando energía (generador). La armadura puede ser impulsada por un imán permanente o un electroimán, y el EMF generado es corriente continua.
Básicamente, cada motor es un generador disfrazado:la armadura giratoria produce campos electromagnéticos incluso cuando consume energía eléctrica. En un motor, este contraelectromotriz se opone al voltaje aplicado, lo que limita el flujo de corriente a medida que aumenta la velocidad. Si bien los EMF reducen el consumo de energía bajo carga, también representan una ineficiencia inherente que debe gestionarse en los sistemas de alto rendimiento.
