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Funcionamiento de un generador
central eléctrica
Este artículo trata sobre la generación de energía electromagnética. Para los generadores electrostáticos, como la máquina de Van de Graaff, véase Generador electrostático. Para los dispositivos que convierten los fotones en electricidad, véase panel fotovoltaico.
En la generación de electricidad, un generador[1] es un dispositivo que convierte la fuerza motriz (energía mecánica) en energía eléctrica para utilizarla en un circuito externo. Entre las fuentes de energía mecánica se encuentran las turbinas de vapor, las turbinas de gas, las turbinas de agua, los motores de combustión interna, las turbinas eólicas e incluso las manivelas. El primer generador electromagnético, el disco de Faraday, fue inventado en 1831 por el científico británico Michael Faraday. Los generadores proporcionan casi toda la energía de las redes eléctricas.
La conversión inversa de la energía eléctrica en energía mecánica la realiza un motor eléctrico, y los motores y los generadores tienen muchas similitudes. Muchos motores pueden ser accionados mecánicamente para generar electricidad; con frecuencia son generadores manuales aceptables.
Antes de que se descubriera la conexión entre el magnetismo y la electricidad, se inventaron los generadores electrostáticos. Funcionaban según principios electrostáticos, utilizando cintas, placas y discos cargados eléctricamente que llevaban la carga a un electrodo de alto potencial. La carga se generaba mediante dos mecanismos: la inducción electrostática o el efecto triboeléctrico. Estos generadores generaban una tensión muy alta y una corriente baja. Debido a su ineficacia y a la dificultad de aislar las máquinas que producían tensiones muy elevadas, los generadores electrostáticos tenían potencias bajas y nunca se utilizaron para generar cantidades comercialmente significativas de energía eléctrica. Sus únicas aplicaciones prácticas fueron para alimentar los primeros tubos de rayos X y, posteriormente, en algunos aceleradores de partículas atómicas.
transformador
Los generadores son aparatos útiles que suministran energía eléctrica durante un corte de luz y evitan la interrupción de las actividades diarias o de las operaciones comerciales. Los generadores están disponibles en diferentes configuraciones eléctricas y físicas para su uso en diferentes aplicaciones. En las siguientes secciones, veremos cómo funciona un generador, los principales componentes de un generador y cómo funciona un generador como fuente secundaria de energía eléctrica en aplicaciones residenciales e industriales.
Es importante entender que un generador no “crea” realmente energía eléctrica. En cambio, utiliza la energía mecánica que se le suministra para forzar el movimiento de las cargas eléctricas presentes en el cable de sus bobinas a través de un circuito eléctrico externo. Este flujo de cargas eléctricas constituye la corriente eléctrica de salida suministrada por el generador. Este mecanismo puede entenderse considerando que el generador es análogo a una bomba de agua, que provoca el flujo de agua pero no “crea” realmente el agua que fluye a través de ella.
turbina de gas
Un generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Puede utilizar los generadores en multitud de aplicaciones, como fuentes de energía portátiles y de reserva. Para alimentar las luces de una bicicleta puede utilizar pequeños generadores. Y para los más grandes suministran la mayor parte de la energía a nuestras redes eléctricas.
Los generadores funcionan con gasóleo, gasolina, propano e incluso con energía humana. A pesar de las diferentes fuentes de energía, los principios de un gran generador diesel Caterpillar son similares a los de un pequeño generador. Pero, ¿cómo funciona un generador para producir electricidad?
Puede ayudar a entender que los generadores no crean energía eléctrica, sino que la facilitan. Lo hace a través de los principios electromagnéticos descubiertos por primera vez por Michael Faraday a principios de 1830. El trabajo de Faraday fue considerado muy importante. Se dice que Albert Einstein tenía una foto suya en la pared de su estudio.
Faraday descubrió que al envolver dos bobinas de alambre aisladas alrededor de un anillo de hierro y hacer pasar la corriente por una de ellas, ésta se inducía en la segunda bobina de alambre. Este es el principio básico de los motores y generadores hasta el día de hoy. Se trata de la inducción electromagnética.
generador de corriente alterna
Un generador es una máquina que transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Los generadores pueden subdividirse en dos grandes categorías, según que la corriente eléctrica producida sea corriente alterna (CA) o corriente continua (CC). El principio básico de funcionamiento de ambos tipos de generadores es el mismo, aunque los detalles de construcción de ambos pueden diferir un poco. Los generadores también pueden clasificarse en función de la fuente de energía mecánica (o motor principal) que los impulsa, como la energía hidráulica o la de vapor.