¿Qué es un alternador?

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Algo anda mal con tu auto. Sus faros delanteros están un poco tenues y su automóvil no siempre arranca. De hecho, tuviste que pedirle un salto a tu vecino esta mañana. ¿Qué diablos está pasando? Tal vez sea su alternador , que es una pieza de maquinaria que produce electricidad a partir de energía mecánica.

Los alternadores permiten que los vehículos, como su automóvil, carguen sus baterías mientras conduce, por lo que si no funciona correctamente, su batería eventualmente se agotará. Su automóvil requiere mucha energía y, si la batería no se recarga, se agotará con bastante rapidez. Para mí, parece que su alternador puede estar estropeado.

Energía mecánica y energía eléctrica

Volviendo a la energía mecánica , que es un tipo de energía que tiene un objeto debido a su movimiento o su posición. El motor de su automóvil se compone de muchas partes, incluido algo llamado cigüeñal. Este cigüeñal gira cuando el motor está en marcha. Esta rotación es un tipo de energía mecánica y se transmite al alternador.

El alternador toma esta energía mecánica y produce energía eléctrica , que es energía que proviene de una carga eléctrica. Específicamente, el alternador produce una corriente alterna o CA. Como su nombre lo indica, la corriente eléctrica se alterna o cambia de dirección. Compare esto con una corriente continua , o CC, donde la corriente eléctrica fluye en la misma dirección. Espera, AC / DC, ¿no es una banda? ¿Quién dijo que los músicos no podían ser también científicos?

Una representación gráfica de CA que es verde y CC que es roja. El gráfico muestra el voltaje en el eje y y el tiempo en el eje x

Su casa, su oficina y los tomacorrientes con los que está familiarizado usan CA porque es más fácil de transportar y puede obtener más beneficios por su dinero (o un voltaje más alto por su dinero) en comparación con CC. Cosas como su teléfono celular, artículos que usan baterías y televisores de pantalla plana usan CC. Puede utilizar estos elementos con sus salidas de CA porque tiene un adaptador de CA o un cable USB. Para el alcance de esta lección, eso debería ser suficiente, así que sigamos adelante y profundicemos en cómo funcionan los alternadores.

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Electroimanes

Los alternadores utilizan electroimanes para crear un campo magnético. Antes de saltar a todos los mecanismos internos de un alternador, vamos a tocar brevemente los electroimanes. Los electroimanes usan alambre enrollado alrededor de una pieza de metal. Cuando una corriente eléctrica atraviesa el cable, la pieza de metal se magnetiza.

Probablemente deberíamos definir algunas palabras asociadas con los imanes antes de continuar. Para empezar, un campo magnético es lo que se crea a partir de sustancias magnéticas. Una sustancia magnética es un material con sus electrones orientados de tal manera que puede atraer otros metales. Espera, ¿electrones orientados?

Un simple electroimán. Un núcleo de metal rodeado de alambre enrollado.

Probablemente hayas aprendido que todo está formado por pequeñas partículas llamadas átomos. Los átomos tienen electrones girando fuera de su núcleo o centro. Los electrones son como pequeños imanes. La forma en que se comportan estos electrones puede ser compleja, pero la esencia es que pueden orientarse, o girar, de cierta manera. Por lo general, todos giran de manera diferente, por lo que los efectos magnéticos de cada electrón se cancelan y la sustancia no es magnética. Sin embargo, si todos están orientados de la misma manera, obtienes un imán.

Ahora, volvamos al electroimán. Cuando la corriente eléctrica pasa a través del cable, hace que los electrones del metal se orienten de la misma manera y BOOM tienes un imán.

La orientación de los electrones antes y después de la exposición a una corriente eléctrica.

Una cosa más antes de continuar, hay diferentes tipos de alternadores, pero por simplicidad, nos centraremos en un tipo.

Alternador de un semirremolque. El cinturón negro se llama correa de transmisión.

Rotor del alternador

¿Estás listo para echar un vistazo más de cerca al alternador? Comencemos con el rotor , que está formado por un núcleo de hierro rodeado por un alambre de cobre enrollado. Se introduce una carga eléctrica en el cable, que magnetiza el núcleo de hierro (piense en un electroimán). Esta corriente eléctrica proviene de cepillos que entran en contacto con anillos metálicos. Más específicamente, estos anillos metálicos se denominan anillos colectores y suelen estar hechos de cobre. A medida que el rotor gira (piense en rotor = rotación), los anillos deslizantes están en contacto con las escobillas de carbono. Este contacto crea una carga eléctrica y esta carga viaja a través del alambre de cobre enrollado, creando así el electroimán.

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Estator

Acaba de enterarse de que el rotor gira o gira. En realidad, está girando dentro del estator , que es un núcleo de hierro rodeado por tres bobinas. Me doy cuenta de que estás recibiendo mucho vocabulario. Puede diferenciar el estator del rotor porque el rotor gira y el estator está estacionario. ¿Ves cómo fueron nombrados?

El cigüeñal hace que la correa de transmisión gire, lo que hace girar el rotor dentro del estator. Esta es la energía mecánica de la que hablamos al comienzo de la lección.

De vuelta al estator. Las tres bobinas en el estator están separadas 120 grados. A medida que gira el rotor magnético, el campo magnético del rotor entra en contacto con las tres bobinas del estator, lo que genera electricidad. A medida que el rotor gira, cambia la dirección de la corriente eléctrica (adelante y atrás, adelante y atrás), creando así una corriente alterna (CA).

Pero espera, ¿cómo crea electricidad el campo magnético? Bueno, aprendiste en nuestra sección de electroimán que las corrientes eléctricas pueden hacer imanes, ¿verdad? Bueno, va en ambos sentidos. Cuando el rotor magnético gira, hace que los electrones en las tres bobinas se muevan (recuerde, los electrones son como pequeños imanes, por lo que cuando una fuerza magnética está cerca de ellos, es probable que sean atraídos o rechazados y provoquen movimiento). Este movimiento de ida y vuelta provoca una corriente eléctrica, y BAM ha generado electricidad.

Diodos

Bien, hemos logrado una corriente alterna, pero en realidad necesitamos una corriente continua porque la batería del automóvil no puede usar CA. Se utilizan diodos , dispositivos que pueden cambiar de CA a CC. Un diodo permite que una corriente eléctrica fluya en una sola dirección. En esencia, bloquea las corrientes que fluyen en la dirección «incorrecta», lo que hace que todas las corrientes fluyan en la misma dirección, o CC.

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Resumen de la lección

Y así, ha aprendido a tomar la energía mecánica (o energía que se produce por el movimiento o la posición de un objeto) creada por el motor y producir energía eléctrica (o energía obtenida de una carga eléctrica) con un alternador . Lástima que tu alternador dejó de funcionar y estás varado al costado de la carretera. Bueno, mientras espera que sus amigos lo recojan, describamos cómo funciona un alternador:

El motor crea energía mecánica, que hace girar un rotor , que forma parte de un alternador. El rotor es un electroimán , lo que significa que contiene un núcleo de hierro con un alambre que lo rodea. La corriente eléctrica en el cable convierte al rotor en una sustancia magnética , lo que significa que sus electrones están orientados de tal manera que atrae otros objetos metálicos.
La corriente eléctrica es generada por anillos colectores , que entran en contacto con las escobillas cuando gira el rotor.
El rotor gira dentro de un estator , que está estacionario. Dentro del estator hay tres bobinas.
A medida que gira el rotor magnético, genera electricidad. Esto se debe a que los electrones son como pequeños imanes, y cuando se exponen a un campo magnético giratorio, se mueven y esto provoca una corriente eléctrica (y electricidad).
El alternador produce CA, pero su automóvil necesita CC, por lo que se utiliza un diodo o dispositivo que puede cambiar CA a CC.

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Rodrigo Ricardo Editor y fundador

¿Qué es un alternador? – Definición y descripción