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Autor:
Ing. Víctor Cires
Gavidia
Octubre, 2003
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C
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omo hemos visto, para producir una
corriente trifásica de 60 ciclos, que es la que usamos
en México y los países de Norte América (en Europa y
algunos otros países utilizan 50 ciclos), con un
generador de dos polos, necesitamos hacer girar al
rotor (el campo), a 3600 vueltas por minuto.
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Este tipo de
generadores es práctico en las plantas termo-eléctricas.
En estas plantas que
generan electricidad a partir del calor producido por el carbón
o el petróleo, se utilizan turbinas de vapor, que giran a alta
velocidad.
En dichas plantas (también
en las plantas de energía nuclear), se utiliza vapor a muy alta
presión.
En las plantas
termoeléctricas, el vapor se produce en calderas donde se
calienta agua.
El vapor producido en las
calderas se lleva por medio de tuberías hasta las turbinas, que
no son otra cosa que reguiletes o rehiletes (en España les
llaman rehilanderas o molinillos de viento), esos juguetes que
venden en las esquinas, con aspas de plástico de colores y que
giran con el viento.
La explicación de los
rehiletes está más complicada que la explicación de las
turbinas.
En las aspas de estas
turbinas sopla el vapor a gran velocidad haciéndolas girar.
A la flecha (el eje) de la
turbina se acopla (se une) la flecha del rotor de un alternador
trifásico de dos polos y se hace girar a 3600 r.p.m.
(revoluciones por minuto).
Pero, en las plantas
hidroeléctricas, las que utilizan la energía potencial del agua,
las turbinas que el agua hace mover al caer, son muy grandes y
pesadas y no pueden girar a tan alta velocidad.
En estas plantas
hidroeléctricas, se utilizan alternadores de varios pares de
polos, veamos cómo es esto:
En vez de poner dos bobinas
en el rotor, para producir un polo norte y uno sur, colocamos
cuatro, de manera de producir polos alternados, es decir un
norte, un sur, otro norte y otro sur.
Esto quiere decir, que cada
punto del estator quedará bajo un polo norte a cada media vuelta
del rotor en lugar de a cada vuelta.
En otras palabras: Con dos
polos necesitamos dar una vuelta completa al rotor para que un
punto del estator vuelva a quedar bajo un polo norte.
Ahora, con cuatro polos,
sólo necesitamos dar media vuelta al rotor para que un punto del
estator vuelva a estar bajo un polo norte.
Hemos partido nuestro
generador (o motor) a la mitad.
Quiere decir que ahora, las
bobinas del estator, las debemos colocar cada 60 grados en lugar
de cada 120 grados.
Tendremos seis bobinas en
el estator en lugar de tres.
Quiere decir que ahora sólo
necesitamos girar el rotor a 1800 r.p.m. para obtener los 60
ciclos.
Si hacemos el generador de
ocho polos, deberá girar a 900 r.p.m. para obtener 60 ciclos, si
lo hacemos de seis, a 1200 r.p.m. etc.
En cuanto al estator,
podemos hacer las combinaciones que queramos con las bobinas, de
tres en tres, ya sea conectándolas en serie o en paralelo, en
doble estrella o doble delta (en triángulo) etc.
No entraremos ya en mucho
detalle.
Si en un generador de
cuatro polos, sustituimos el rotor por una jaula de Tesla, y
alimentamos las bobinas del estator con una corriente trifásica
de 60 ciclos, el rotor girará "casi" a 1800 r.p.m.
¿Cómo podríamos hacer para
que girara exactamente a 1800 r.p.m.?
Sabemos que el
deslizamiento se debe a la diferencia de velocidad que
necesitamos en el rotor para inducir el campo que producen los
polos.
Si colocamos en el rotor
bobinas que nos produzcan cuatro polos, sabemos que no se
produce par de fuerzas de arranque, que nos lleve al rotor a
girar instantáneamente a 1800 r.p.m., debido a la inercia del
rotor.
Lo que podemos hacer, es
colocar las bobinas del rotor, para producir los cuatro polos y
además, colocar una jaula de ardilla.
Podemos arrancar el motor,
como motor de inducción, con las corrientes inducidas en la
jaula y las bobinas del rotor (campo), desconectadas.
Al llegar cerca de la
velocidad de sincronismo, es decir "casi" a 1800 r.p.m., que es
la velocidad máxima del motor de inducción, conectamos las
bobinas del campo, que se "amarran" al campo giratorio producido
por el estator y ahora el motor gira exactamente a 1800 r.p.m.
En la jaula deja de
circular corriente, por girar a la misma velocidad del campo
inductor y ya no hay corte de líneas de fuerza entre la jaula y
el campo inductor, por girar a la misma velocidad.
Este es un motor síncrono.
Si variamos la frecuencia
de la línea que alimenta al motor, podremos variar su velocidad,
que siempre estará amarrada a la frecuencia de la línea.
Existe una gran variedad de
motores y podríamos extender la plática sobre ellos por todo el
resto del libro, indicando el ingenio que el hombre ha puesto
para producirlos.
Se han hecho motores
lineales, que no son otra cosa que un motor de inducción, con el
estator desdoblado a lo largo de un plano.
Posiblemente este tipo de
motores se utilice en el futuro para lanzar cohetes al espacio,
dándoles eléctricamente el primer impulso.
El campo de su aplicación
es ilimitado y sólo se necesita el ingenio de las generaciones
futuras para producir nuevos tipos: más eficientes, más
versátiles.
Ahí queda el motor de
inducción de Tesla, como ejemplo del ingenio del hombre, una
jaula de ardilla que gira, sin que nadie la toque, que recibe la
energía a través del espacio, un campo magnético giratorio que
produce fuerza, que podemos utilizar aunque no sepamos por qué
nos produce esa fuerza.
¿Por qué el campo magnético
nos produce una fuerza?
¡Yo no lo sé! y dudo que
alguien lo sepa.
Queda a las generaciones
futuras encontrar una explicación. |
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