Como funciona un generador magnetico
Diagrama del generador de imanes permanentes
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En 1841, el médico y físico alemán Julius von Mayer acuñó lo que se conocería como primera ley de la termodinámica: “La energía no puede crearse ni destruirse”, escribió. Sin embargo, se puede convertir de un tipo a otro: mediante paneles solares que transforman la luz del sol en electricidad, o en la transformación de moléculas de gas natural en el calor que cocina nuestra cena y calienta nuestros hogares.
Todas las tecnologías de generación de energía -a excepción de la fotovoltaica- se basan en turbinas giratorias que ponen electrones en movimiento y los impulsan a través de circuitos y generadores. “Cuando estas partículas cargadas pasan por los imanes del interior de las turbinas, crean un campo a su alrededor que afecta a otras partículas cargadas”, explica Cohen-Tanugi. “Ésta es la fuerza magnética que convierte la energía del viento, el carbón y el combustible nuclear en electricidad que se envía a la red eléctrica”.
Gran parte de esa red también se gestiona utilizando principios del magnetismo. “Las estaciones transformadoras que se ven a lo largo de la autopista o en las zonas industriales se encargan de convertir la electricidad de alta tensión en 110 voltios utilizables”, explica Cohen-Tanugi. Las líneas de alta tensión transportan la energía desde la central eléctrica hasta los centros de transformación y, al moverse los electrones por las grandes bobinas del transformador, dan lugar a campos magnéticos que cambian la frecuencia de la electricidad a un voltaje seguro para alimentar nuestras tostadoras, lámparas de cabecera y secadores de pelo.
Generador de imanes permanentes energía libre
Si alguna vez has movido clips con un imán o has pasado el tiempo colocando virutas de metal para formar la barba de un juguete “Wooly Willy”, entonces ya conoces los principios básicos de los generadores eléctricos más complicados. El campo magnético responsable de alinear todos esos trocitos de metal en un corte de pelo a lo Mohawk se debe al movimiento de los electrones. Mueva un imán hacia un clip y obligará a los electrones del clip a moverse. Del mismo modo, si dejas que los electrones se muevan a través de un alambre metálico, se formará un campo magnético alrededor del alambre.
Gracias a Wooly Willy, podemos ver que existe un vínculo definitivo entre los fenómenos de la electricidad y el magnetismo. Un generador es simplemente un dispositivo que mueve un imán cerca de un alambre para crear un flujo constante de electrones. La acción que fuerza este movimiento varía mucho, desde manivelas manuales y máquinas de vapor hasta la fisión nuclear, pero el principio sigue siendo el mismo.
Una forma sencilla de concebir un generador es imaginarlo actuando como una bomba que empuja agua por una tubería. Sólo que en lugar de empujar agua, un generador utiliza un imán para empujar electrones. Es una simplificación excesiva, pero permite hacerse una idea de las propiedades de un generador. Una bomba de agua mueve un cierto número de moléculas de agua y les aplica una cierta presión. Del mismo modo, el imán de un generador empuja un cierto número de electrones y les aplica una cierta “presión”.
Generador de energía magnética
Los imanes son importantes para los generadores eléctricos porque al hacer girar un imán cerca de una bobina de alambre se produce electricidad. Por ejemplo, una turbina eólica utiliza el viento para hacer girar el imán; una instalación hidroeléctrica hace lo mismo, pero con la fuerza del agua en movimiento.
Un imán se caracteriza por sus dos polos: norte y sur. Estos polos crean un campo magnético que fluye del polo norte al polo sur y que puede representarse mediante la aguja de una brújula, como se muestra en la figura 2. La aguja de una brújula es, en realidad, un imán. La aguja de una brújula es en realidad un imán permanente y se orienta de forma natural para alinearse con cualquier campo magnético[2].
La Universidad de Colorado nos ha permitido amablemente utilizar la siguiente simulación de Phet. Esta simulación ilustra cómo el cambio de un campo magnético crea corriente. Mueve el imán y observa lo que ocurre con la corriente.
¿Funcionan realmente los generadores magnéticos?
¿Qué es un generador de imanes permanentes? Un generador de imanes permanentes es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. En este dispositivo, los devanados del rotor se han sustituido por imanes permanentes. Estos dispositivos no requieren una alimentación de CC independiente para el circuito de excitación ni tienen anillos colectores ni escobillas de contacto. Estas máquinas son alternativas superiores a los motores de inducción tradicionales que pueden acoplarse a turbinas, generadores diésel y utilizarse para vehículos híbridos. Otra gran ventaja es que estas máquinas no requieren ningún entorno de trabajo específico, por lo que pueden utilizarse en máquinas eólicas y acuáticas.
La PMG puede ser una máquina de tensión continua con escobillas y colector rotativo o, con mucha más frecuencia, una máquina multifásica síncrona de corriente alterna en la que los campos magnéticos del estator y del rotor giran a la misma velocidad. Esto elimina las pérdidas de excitación en el rotor, que de otro modo suelen representar entre el 20% y el 30% de las pérdidas totales del generador. Las pérdidas reducidas también provocan un menor aumento de la temperatura en el generador, lo que significa que se puede utilizar un sistema de refrigeración más pequeño y sencillo. Si se trata de un generador de corriente continua de imanes permanentes, el inductor se encuentra en el estator con un conjunto de imanes permanentes. Pero en el caso de un generador de CA, el inductor se encuentra en el rotor con un conjunto de imanes permanentes.