Generadores eléctricos

Generadores eléctricos

1. Introducción

La realización de un generador eléctrico es una buena manera de aprender los principios de los generadores, también es un proyecto de ciencia apasionante. Como un producto de pantalla, solo tiene que hacer un generador y demostrar su estructura.

2. Fundamento teórico

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son maquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica, esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz (F.E.M) están basados en la ley de Faraday.

El generador eléctrico de una fase que genera una corriente eléctrica alterna (cambia periódicamente de sentido), haciendo girar un imán permanentemente cerca de una bobina.

Un generador es una maquina eléctrica que realiza el proceso inverso que un motor eléctrico, aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua.

Otros sistemas de generación de corrientes eléctricas

No solo es posible obtener una corriente eléctrica a partir de energía mecánica de rotación, sino que es posible hacerlo con cualquier otro tipo de energía como punto de partida. Desde este punto de vista más amplio, los generadores se clasifican en dos tipos fundamentales:

• Primarios: convierten en energía eléctrica la energía de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente, como alternadores, dinamos, etc.

• Secundarios: entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido previamente, es decir, en primer lugar reciben energía de una corriente eléctrica y la almacenan en forma de alguna clase de energía. Posteriormente, transforman nuevamente la energía almacenada en energía eléctrica. Un ejemplo son las pilas o baterías recargables.

Generadores primarios

Se indican de modo esquemático la energía de partida y el proceso físico de conversión. Se ha considerado en todos los casos conversiones directas de energía, por ejemplo, el hidrogeno posee energía química y puede ser convertida directamente en una corriente eléctrica en una pila de combustible. También seria de combustión con oxigeno para liberar energía térmica, que podría expansionar un gas obteniendo así una energía mecánica que haría girar un alternador para (por inducción magnética) obtener finalmente la corriente deseada.

En la mayoría de los casos, el rendimiento de la transformación es tan bajo que es preferible hacerlo en varias etapas , por ejemplo, convertir la energía nuclear en energía térmica, posteriormente en energía mecánica de un gas a gran presión que hace girar una turbina a gran velocidad, para finalmente, por inducción electromagnética obtener una corriente alterna en un alternador, el generador eléctrico más importante desde un punto de vista práctico como fuente de electricidad para casi todos los usos de ahora.

Generadores ideales

Desde un punto de vista teórico (teoría de circuitos) se distinguen dos tipos de generadores ideales:

• Generador de voltaje o tensión: un generador de voltaje ideal mantiene un voltaje fijo entre sus terminales con independencia de la resistencia de la carga, Rc, que puede estar conectada entre ellos.

En la figura 1 se ve el circuito más simple posible, constituido por un generador de tensión constante E conectada a una carga Rc y en donde se cumpliría la ecuación:

• Generador de corriente o intensidad: un generador de corriente ideal mantiene una corriente constante por el circuito externo con independencia de la resistencia de la carga que puede estar conectada entre ellos.

El generador descrito no tiene existencia real en la práctica, ya que siempre posee lo que convencionalmente, se ha dado en llamar resistencia interna, que aunque no es realmente una resistencia en la mayoría de los casos se comporta como tal.

En la figura 2 se puede ver el circuito anterior, pero donde la resistencia interna del generador viene representada por una resistencia Ri, en serie con el generador, con lo que la ecuación anterior se transforma en:

Fuerza electromotriz de un generador

Una característica de cada generador es su fuerza electromotriz (F.E.M), simbolizada por la letra griega épsilon (), y definida como el trabajo que el generador realiza para pasar la unidad de carga positiva del polo negativo al positivo por el interior del generador.

La F.E.M () se mide en voltios y en el caso del circuito de la figura 2, sería igual a la tensión E, mientras que la diferencia de potencial entre los puntos ay b , Va-b, es dependiente de la carga Rc.

La F.E.M () y la diferencia de potencial coinciden en valor en ausencia de carga, ya que en este caso, al ser I=0 no hay caída de tensión en Ri y por tanto Va-b=E.

3. Objetivos del proyecto

El objetivo de este proyecto es construir un generador eléctrico simple, donde este proyecto de pantalla sirva para la mejor comprensión de los conceptos teóricos de las cuatro leyes fundamentales de la electricidad.

4. Ingeniería del proyecto

Preparación:

Materiales:

• 4 imanes de 1cm x 2cm x 5cm

• 1 alambre esmaltado #30 o alambre de cobre

• 1 foco miniatura de 1.5 voltios 25mA

• 1 tira de cartón de 8cm x 30cm

• 1 clavo grande de 8cm o mas

• Otros: cuchilla o papel de lija para limpiar el alambre de su esmalte

• Cinta adhesiva

Este es un generador eléctrico que puede encender un pequeño foco. El generador se hace de un tubo cuadrado de cartón con un clavo al medio, muchas espiras (vueltas) de alambre alrededor y unos imanes en el clavo. Cuando el clavo con los imanes gira, el foquito se enciende.

Construcción:

Primero debes hacer el tubo cuadrado de cartón y doblarlo así:

Ahora hay que colocar los imanes en el clavo y hacerlo girar dentro del tubo para asegurarnos que el tubo es lo suficientemente grande, los imanes no deben chocar contra las paredes

Enrosca los alambres, asegúrate que los extremos del alambre estén sin aislante y que se ven de color cobre. Enrosca los extremos del alambre del generador a cada una de las patitas del foquito.

5. Costos

• 4 imanes de 1cm x 2cm x 5cm 10bs cada uno

• 1 alambre esmaltado #30 o alambre de cobre 58bs

• 1 foco miniatura de 1.5 voltios 25mA 2bs

• 1 tira de cartón de 8cm x 30cm 1bs

• 1 clavo grande de 8cm o mas 1bs

• Otros: cuchilla o papel de lija para limpiar el alambre de su esmalte 3bs

• Cinta adhesiva 3

Costo total del proyecto: 78 bs

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