“Electricidad, Magnetismo y optica”

Ing. Química

TECNOLOGICO DE TEPICING.QUIMICA

ALEJANDRA ESPARZA LOPEZCARLA FERNANDA BORQUEZALDAHIR JAUREGUI MUÑOSALICIA AVILESVICTOR JAVIER OLAGUE

INDUCCION MAGNETICA- GENERADORES - MOTORES- TRANSFORMADORES

MAESTRO:ING.ANGEL RIOS

GeneradoresLos generadores eléctricos son aparatos que convierten la energía mecánica en energía eléctrica. La energía mecánica, a su vez, se produce a partir de la energía química o nuclear con varios tipos de combustible, o se obtiene a partir de fuentes renovables como el viento o los saltos de agua. Las turbinas de vapor, los motores de combustión interna, las turbinas de combustión de gas, los motores eléctricos, las turbinas de agua y de viento son los métodos comunes que proporcionan energía mecánica para este tipo de dispositivos.

Esta imagen de un generador eléctrico pone de manifiesto un ejemplo de cómo produce energía un generador eléctrico. Las dos flechas negras indican la dirección de rotación de la bobina. Las líneas azules representan el

campo magnético orientado del polo norte al polo sur. Las flechas rojas indican la dirección instantánea de la corriente CA (corriente alterna) inducida.

Tipos de generadoresSolar: Los generadores eléctricos solares transforman los rayos solares en energía eléctrica, que permite abastecer varias formas de uso. La energía producida por los módulos fotovoltaicos, es controlada por un regulador de carga y reserva las energías baterías.Nuclear: En las plantas nucleares, energía eléctrica se produce a través de la fusión de átomos de uranio, lo que genera una gran cantidad de energía calórica que hacen funcionar al generador eléctrico, generando energía eléctrica. A pesar de parecer un conveniente generador tiene los contras de ser un generador con altísimos riesgos.Eólica: Los generadores eléctricos eólicos funcionan con la fuerza que el viento. Usan los denominados “molinos de vientos”. Este movimiento de rotación es transmitido al eje del generador eléctrico, el cual transforma la energía mecánica de rotación en energía eléctrica.

Los molinos se ubican en “parques eólicos”. Las aspas pueden estar vertical o horizontalmenteGeotérmica: Las centrales geotérmicas funcionan a través del calentamiento de un líquido que alcanza una gran temperatura, que se destina a producir vapor con el que se da impulso a la turbina, que a su vez mueve un generador eléctrico, generando electricidad.Hidráulica: Son centrales hidroeléctricas las que producen esta electricidad, y están puesta en lugares donde las aguas fluyan con mucha fuerza. Se utiliza la energía del agua moviendo turbinas, las cuales deben mover grandes volúmenes de agua salada o dulce con un pequeño salto, pero con grandes costos.Mareomotriz: Se usa el movimiento de las aguas del mar, en las centrales mareomotrices. Todo esto consiste en que las corrientes de agua deben pasar por unas tabinas, en las cuales el movimiento de estas genera energía eléctrica.Combustibles fósiles: Produce electricidad a partir de la combustión de: Gas, Petróleo o Carbón. En este caso se quema el combustible para calentar calderas de agua y producir vapor de agua, éste vapor a alta presión es disparado contra las aspas de grandes generadores, moviéndolos y produciendo la energía mecánica necesaria para convertirla posteriormente en energía eléctrica.

¿Cómo funciona?Un generador eléctrico es un aparato que es capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos conocidos como polos o terminales, lo que se traduce en un suministro de electricidad a cualquier circuito conectado a dichos terminales. Los generadores eléctricos se clasifican en dos tipos, los cuales son:• Primarios: Estos convierten cualquier tipo de energía que

reciben en energía eléctrica.• Secundarios: Estos generadores entregan a los terminales sólo

una parte de la energía recibida en forma de energía eléctrica.Podemos ver que existe una gran cantidad de generadores eléctricos diferentes, pero lo realmente importante es que todos funcionan de manera parecida, utilizando el principio de la conservación de la energía y la Ley de Faraday.

MotoresUn motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de campos magnéticos variables electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

Tipos de motoresTipos de motores eléctricosLos motores de corriente alterna, se usan mucho en la industria, sobretodo, el motor trifásico asíncrono de jaula de ardilla (es un cilindro montado en un eje).Los motores de corriente continua, suelen utilizarse cuando se necesita precisión en la velocidad, montacargas,

locomoción, entre otros.Los motores universales, son los que pueden funcionar con corriente alterna o continua, se usan mucho en electrodomésticos. Son los motores con colector.

¿Cómo funciona?El ciclo de un motor eléctrico es similar al de un electroimán. Para explicar su funcionamiento tenemos que fijarnos en la conocida como Ley de Amparé. Dicha ley afirma que una carga eléctrica que pasa a través de un circuito cerrado produce un campo magnético. El interior de un motor eléctrico, de hecho, es un electroimán básico y consiste en un circuito de alambre a través del cual fluye la electricidad. El resultado es el mismo que observamos en cualquier otro imán: una

zona de polaridad positiva y una zona (o campo opuesto) de polaridad negativa.El movimiento es producido por la fuerza atractiva y repulsiva asociada a los polos de los imanes. En un motor eléctrico la interacción se produce entre un electroimán y un imán fijo que lo rodea. La fuerza de atracción y repulsión de los polos de los dos imanes provoca que el electroimán comience a girar con el fin de alinear los polos opuestos en el campo magnético. A medida que el electroimán da vueltas, este provoca el giro de un eje o armadura que realiza el trabajo del motor. Pero no es tan simple; si los polos de los imanes se alinean el motor se detendrá. Para que continúe girando es necesario que la polaridad del electroimán se invierta. Es este proceso de inversión el que nos permitirá distinguir los distintos tipos de motores eléctricos.

TransformadoresUn transformador es una máquina estática de corriente alterno,  que permite variar alguna función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal.Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a

transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.La importancia de los transformadores, se debe a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la industria eléctrica. Su utilización hizo posible la realización práctica y económica del transporte de energía eléctrica a grandes distancias.

Tipos de transformadoresSegún sus aplicaciones estos se clasifican en:

Transformador de aislamiento: Suministra aislamiento galvánico entre el alambre primario y el secundario, por lo cual proporciona una alimentación o señal “flotante”. Su relación es 1:1. Transformador de alimentación: Estos poseen uno o varios alambres secundarios y suministran las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorporan fusibles no reemplazables, que apagan su circuito primario en caso de una temperatura excesiva, evitando que éste se queme. Transformador trifásico: Poseen un trío de bobinados en su primario y un segundo trío en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) o triángulo (?), sus mezclas pueden ser: ?-?, ?-Y, Y-? y Y-Y. A pesar de tener una relación 1:1, al pasar de ? a Y o viceversa, las tensiones se modifican. Transformador de pulsos: Esta destinado a funcionar en régimen de pulsos debido a su rápida respuesta. Transformador de línea o flyback: Estos son transformadores de pulsos. Con aplicaciones especiales como televisores con TRC (CRT) para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de deflexión horizontal. Entre otras propiedades, frecuentemente proporciona otras tensiones para el tubo. Transformador con diodo dividido: Su nombre se debe a que está constituido por varios diodos menores en tamaño, repartidos por el bobinado y conectados en serie, de modo que cada diodo sólo tiene que soportar una tensión inversa relativamente baja. La salida del transformador va directamente al ánodo del tubo, sin diodo ni triplicador. Transformador de impedancia: Usado como adaptador de antenas y líneas de transmisión, era imprescindible en los amplificadores de válvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces. Transformador Electrónico: Se caracteriza por ser muy utilizados en la actualidad en aplicaciones como cargadores para celulares. Utiliza un Corrector de factor de potencia de utilización imprescindible en los circuitos de fuente de alimentaciones conmutadas en lugar de circuitos.Según su construcción existen diversos tipos como son:

Transformador de grano orientado, Auto transformador: El primario y el secundario constituyen un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones equivalentes. Transformador toroidal: Son más voluminosos, pero el flujo magnético se confina en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes de Foucault. Transformador de grano orientado: El núcleo se conforma por una placa de hierro de grano orientado, que se envuelve en si misma, siempre con la misma dirección, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales. Las perdidas son escasas pero es de alto costo. 

¿Cómo funciona?Un transformador tiene dos bobinas que comparten un núcleo. Al pasar una corriente alterna por el hilo de la bobina primaria, esta genera un campo alternativo en su interior (que se ve reforzado si el núcleo tiene propiedades magnéticas como el hierro o la ferrita) .Este campo magnético, al ser alternado, genera una inducción en el secundario (es decir, en la otra bobina) de una corriente también alterna. 

La relación de voltajes depende del número de espiras, pero la potencia entregada por el secundario es siempre aproximadamente la que se mete al primerio, menos las pérdidas propias del transformador.