Un alternador es una máquina eléctrica capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.

Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y su valor del flujo que lo atraviesa.

Contenido 1 Características constructivas 1.1 Inductor 1.2 Inducido 2 Fundamento matemático 3 Enlaces externos

Características constructivas

Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético.

Figura 1.- Disposición de elementos en un alternador simple

Inductor

El rotor, que en estas máquinas coincide con el inductor, es el elemento giratorio del alternador, que recibe la energía mecánica mediante el giro. En dicho elemento se encuentran distribuidos un número de pares de polos fijos, bien formados por imanes permanentes como en la figura o bien por electroimanes alimentados con corriente continua. En el caso de electroimanes la corriente continua puede proceder de:

• Una fuente externa de corriente continua, como una batería. Técnica empleada en los primeros aparatos pero hoy totalmente desechada.
• Un generador de corriente continua conectada al mismo eje de la máquina. Tecnología que tampoco se aplica en la actualidad.
• La propia corriente alterna generada por la máquina, rectificada para obtener corriente continua. Esta es la técnica habitualmente empleada, siendo denominados estos dispositivos como alternadores autoexcitados.

Para hacer llegar la corriente a los electroimanes del inducido, en el caso de que no esté formado por imanes permanentes, es necesario un elemento que haga pasar la corriente al eje en rotación. Este elemento es el anillo rozante, un anillo conectado eléctricamente a cada uno de los terminales del bobinado de los imanes y situado sobre el eje del rotor, coaxial con este, sobre el que desliza una escobilla conductora conectada eléctricamente con el terminal de alimentación correspondiente al inductor.

Inducido

En el inducido se encuentran una serie de pares de polos distribuidos de modo alterno y, en este caso, formados por bobinado en torno a un núcleo de material ferromagnético de característica blanda, normalmente hierro dulce.

La rotación del inductor hace que su campo magnético, formado por imanes fijos, se haga variable en el tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en él una corriente alterna que se recoge en los terminales de la máquina.

Fundamento matemático

El flujo magnético (Φ) a través de cada espira de las bobinas que constituyen el inducido tiene por valor el producto de la intensidad de campo (B), por la superficie de la espira (s) y por el coseno del ángulo formado por el plano que contiene a esta y la dirección del campo magnético (cos φ), por lo que el flujo en cada instante será:

Como por otra parte tenemos que siempre que se produce una variación del flujo magnético que atraviesa a una espira se produce en ella una F.E.M. (E) inducida cuyo valor es igual a la velocidad de variación del flujo, por tanto tendremos que,

El signo menos delante de E expresa que, según la Ley de Lenz, la corriente inducida se opone a la variación del flujo que la genera.

Si la fuerza electromotriz inducida en una espira es igual a E, la fuerza electromotiz total (E_TOT) es igual a:

siendo n el número total de espiras del inducido.

La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales de la máquina se obtiene multiplicando la velocidad de rotación (número de vueltas por segundo) del inductor por el número de pares de polos del inducido (en el caso ilustrado, 2).

Enlaces externos