Generadores de corriente alterna.

Circuitos eléctricos:

El aprovechamiento de los fenómenos eléctricos y magnéticos para producir energía y movimiento ha constituido una de las grandes preocupaciones de la ciencia y la ingeniería desde el siglo XIX. En la actualidad, el uso de generadores y motores con tales fines se ha hecho habitual en la mayoría de los ingenios utilizados a escala científica, industrial y doméstica.

Generadores y motores:

La energía eléctrica puede utilizarse como fuente y destino de numerosas aplicaciones. Para su producción y aprovechamiento se usan dos clases generales de dispositivos:
• Los generadores, que convierten algún tipo de energía (química, mecánica) en eléctrica.
• Los motores, que efectúan una transformación inversa y usan esa energía eléctrica para generar movimiento. Estos dos tipos de elementos pueden emplear corrientes continuas (que circulan siempre en el mismo sentido) o corrientes alternas (donde el sentido de la corriente se invierte periódicamente).

Fuerza electromotriz y contra electromotriz:

La acción de los generadores de corriente vienen definidos por una magnitud llamada fuerza electromotriz (f.e.m.), representada habitualmente por el símbolo . La f.e.m. se define como la energía eléctrica que comunica el generador a cada unidad de carga que circula por él: En un circuito de corriente continua, la potencia del generador puede expresarse como el producto de la fuerza electromotriz por la intensidad de corriente. En los motores, las cargas eléctricas que los atraviesan pierden energía eléctrica, que se convierte en mecánica. Su característica principal es la fuerza contra electromotriz (símbolo ’), o energía eléctrica cedida por el motor a la unidad de carga eléctrica. Es decir:

Producción de energía eléctrica:

Los generadores de corriente alterna constituyen el medio industrial más común de producción de energía eléctrica. Estos dispositivos se basan en el aprovechamiento de los fenómenos de la inducción electromagnética.
Según la ley de Faraday, la fuerza electromotriz alterna inducida en la espira será:

siendo B la densidad del campo magnético, A el área de la espira, w la velocidad angular de giro y a el ángulo formado por el campo magnético y el vector representativo del área (normal a la superficie). El signo (-) de la formula indica que la fueza eletromotriz incluida surge para oponerse al cambio en el flujo magnético que se produce en la espira.

Gráficamente:

En la ilustración podemos ver una espira de hilo situada en el centro de un campo magnético (representado por los imanes etiquetados como N y S) la cual se supone que es la representación simplificada de un buen número de espiras (al conjunto de todas las que tiene un motor o un generador se le denomina bobinado). Tenemos que explicar ahora lo que sucede en la espira de hilo al hacer girar esta dentro de un campo magnético. El campo magnético que atraviesa la espira móvil de hilo conductor origina que en los extremos de la misma se produzca una diferencia de potencial (o tensión eléctrica).

Como quiera que los extremos de dicha espira se conectan a un par de anillos circulares que se sitúan sobre el eje del generador, tendremos entre ambos un voltaje determinado. La forma en que conseguimos acceder a dicha tensión es conectando un par de hilos conductores a los anillos de salida. Para ello tendremos que utilizar algún método de conexión a los mismos y que sea también conductor. Estamos hablando de las escobillas, que son conductoras y, mediante cierta presión mecánica, aseguran la perfecta unión entre los anillos de salida circulares y los cables que transportan la electricidad de salida.

Mas detalladamente podemos observar en la animación con detalles el funcionamiento en movimiento de un Generador de A.C.

Para Representar:

Al representar una magnitud alterna en función del tiempo, que ocurre como si un vector rota dentro de un círculo hasta cubrir los 360º, representándose sus proyecciones sobre un plano y señalando sus características.

En la figura encontramos las siguientes expresiones:
App = valor pico a pico, es decir, la diferencia entre valores extremos que alcanza la magnitud a lo largo de todo un periodo.
Amax = valor máximo que alcanza la magnitud con signo determinado. Coincide con la mitad del valor pico a pico, si se trata de una senoide periódica regular.
Ai = valor instantáneo que va tomando la magnitud a lo largo del tiempo. Este valor es ampliamente usado para el estudio de regímenes transitorios.
A = valor eficaz de la señal, es el equivalente al valor de la magnitud que en continua causaría los mismos efectos térmicos y energéticos en un sistema eléctrico.

Fuentes:

http://www.hiru.com/es/fisika/fisika_04100.html

http://es.geocities.com/pnavar2/ac_dc/gener_ac.htm

http://colos.inf.um.es/Cursos/Walter/phs/generator_s.htm

http://html.rincondelvago.com/generadores-electricos.html