Por Bert Markgraf
Actualizado el 24 de marzo de 2022
En la generación de energía moderna, los imanes son fundamentales para convertir la energía mecánica en electricidad. Cuando una bobina conductora se mueve dentro de un campo magnético cambiante, la fuerza electromotriz inducida impulsa los electrones, produciendo una corriente eléctrica. Este principio subyace a casi todos los generadores a gran escala, ya sean de vapor, eólicos o hidroeléctricos.
Las bobinas de alambre se hacen girar a través de campos magnéticos creados por electroimanes permanentes o. El movimiento de las bobinas en relación con el campo induce un voltaje, convirtiendo el movimiento mecánico en energía eléctrica.
Los generadores eléctricos se basan en la ley de inducción electromagnética de Faraday:un flujo magnético cambiante a través de un circuito cerrado induce un voltaje. Los generadores vienen en dos configuraciones principales:
Ambos diseños exponen los devanados de cobre a un campo magnético variable, lo que hace que los electrones fluyan.
Los imanes permanentes, normalmente de neodimio-hierro-boro, se prefieren en generadores pequeños y livianos porque no requieren una fuente de energía externa. Los electroimanes, que consisten en núcleos de hierro enrollados con cobre, generan campos más fuertes pero necesitan entrada eléctrica. Las grandes centrales eléctricas utilizan casi exclusivamente electroimanes porque la alta intensidad del campo es esencial para una conversión eficiente de la energía.
Los primeros experimentos combinaron un generador de imán permanente con un motor, con la esperanza de que la potencia del motor mantuviera la rotación del generador indefinidamente. Si bien la configuración puede funcionar durante períodos prolongados, las inevitables pérdidas resistivas en los devanados y la fricción en los cojinetes hacen que el sistema finalmente se detenga. Ninguna configuración magnética puede eludir las leyes fundamentales de la termodinámica.
En una planta alimentada con carbón, nuclear o gas, el calor convierte el agua en vapor a alta presión que impulsa una turbina. El eje de la turbina está acoplado a un gran generador que contiene numerosas bobinas envueltas alrededor de un campo magnético giratorio producido por electroimanes. El mismo principio se aplica a las turbinas eólicas:las palas hacen girar un eje que hace girar el generador.
Debido a que la salida del generador se produce cuando los imanes pasan a través de los devanados, el diseño garantiza una alta eficiencia y confiabilidad en una amplia gama de condiciones operativas.
