Los motores y generadores son dispositivos electromagnéticos. Tienen bobinas de corriente que giran en campos magnéticos. Este campo magnético que cambia rápidamente produce una fuerza electromotriz, llamada fem o tensión. Los motores y los generadores eléctricos son opuestos entre sí. Los motores eléctricos convierten energía eléctrica en energía mecánica, mientras que los generadores eléctricos convierten energía mecánica en energía eléctrica.

Construcción

Los motores y los generadores eléctricos tienen bobinas que giran continuamente en un campo magnético. Las bobinas se construyen alrededor de un núcleo de hierro llamado armadura que aumenta el campo magnético en su interior. La corriente en las bobinas cambia de dirección provocando que la armadura y las bobinas giren constantemente. El cambio de dirección de las bobinas provoca la generación de una fem inducida.

Fem es la abreviatura de fuerza electromotriz. No es una fuerza, pero es la diferencia de potencial entre las terminales de un dispositivo que cambia una forma de energía en energía eléctrica. Una batería, por ejemplo, convierte la energía química en energía eléctrica, y por lo tanto es una fuente de fem. Una diferencia de potencial es un votaje.

La fem inducida creada por el movimiento de las bobinas se hace más grande cuando cambia más rápidamente el campo magnético. Esta es la Ley de Inducción de Faraday, que lleva el nombre de su descubridor, el renombrado físico Michael Faraday.

Generadores de CA

Generadores de corriente alterna son diferentes de los motores, porque convierten la energía mecánica en electricidad. La energía mecánica se utiliza para hacer girar a las bobinas en el campo magnético, y la fuerza electromotriz generada es una onda sinusoidal que varía en el tiempo. Vapor a partir de combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural es una fuente común en países como Estados Unidos. En Europa, la fisión nuclear se utiliza para crear vapor. En algunas plantas hidroeléctricas, tales como las que se encuentran en las Cataratas del Niágara, la presión del agua se utiliza para hacer girar las turbinas. Las turbinas son rotores con paletas o cuchillas. El viento y el agua no son de uso generalizado como los combustibles fósiles para producir energía mecánica, ya que no son tan eficientes y son más costosos.

Motores de CA

Los motores de corriente alterna convierten la energía eléctrica en energía mecánica. La corriente alterna se utiliza para hacer girar las bobinas dentro del campo magnético. La mayoría de los motores de CA producen corriente mediante el uso de la inducción. Un electroimán induce el campo magnético y utiliza la misma tensión que las bobinas.

Motores y generadores de CD

Los motores y generadores de corriente continua son similares a sus homólogos de CA, excepto que tienen un anillo dividido llamado conmutador. El colector está conectado a contactos eléctricos llamados escobillas. El cambio de dirección de la corriente a través del conmutador hace que la armadura y las bobinas giren. El campo magnético dentro del cual gira la armadura puede ser un imán permanente o un electroimán. Los generadores de corriente continua tienen una fuerza electromotriz generada como corriente continua.

Comparación de motores y generadores

Todos los motores son generadores. La fem en un generador aumenta su eficiencia, pero una fem en un motor contribuye al desperdicio de energía e ineficiencia en su desempeño. Una fem regenerada resiste el cambio de un campo magnético. Una fem regenerada parece en un motor después de que se enciende, aunque no inmediatamente. Reduce la corriente en la bobina, y se hace más grande al aumentar la velocidad del motor. Esto provoca que los requerimientos de potencia del motor aumenten, especialmente bajo cargas muy grandes.