EL MAGNETO El generador comercial más simple que se fabrica se llama magneto, y toma su nombre del hecho que su campo magnético es logrado por medio de un imán permanente en forma de U o de herradura. Los magnetos se emplean en su mayor parte en los motores de combustión interna, en los que generan la energía eléctrica para la ignición, evitándose así el empleo de baterías; también se utilizan, con relativa frecuencia, en los sistemas telefónicos de los pueblos de campo y en los teléfonos de los ferrocarriles, para producir la energía eléctrica que acciona la campanilla de llamada; generalmente, estos últimos magnetos se accionan a mano, por medio de una pequeña manija y engranajes. En la figura se muestra un teléfono cuya llamada se efectúa por medio de un magneto; cuando la bobina giratoria o inducido rota a través de las líneas de fuerza del campo magnético creado por el imán, se genera una f.e.m. inducida en la bobina. Si recordamos lo dicho en parágrafos anteriores, notaremos que cada punto del inducido, cuando gira, corta primero las líneas de fuerza en una dirección (hacia arriba, por ejemplo) y luego en la dirección contraria (hacia abajo); esta acción induce la f.e.m. primero en una dirección y luego en la opuesta, produciendo una tensión o voltaje alternado, y como la bobina está conectada a un circuito externo, en este caso con una campanilla, circulará por el mismo una corriente alterna. Se puede analizar y verificar este efecto, aplicando la regla de la mano derecha.
Circuito magnético y eléctrico de una campanilla telefónica corriente y su conexión con el magneto. La campanilla funciona con la corriente alternada de baja frecuencia proveniente del magneto; el martillo fijado a la armadura del imán permanente golpea a uno y otro lado al pasar la corriente. Abajo, esquema de la constitución del magneto.
Como el magneto es la forma más simple de los generadores de energía eléctrica, y es esencialmente idéntico en sus características fundamentales eléctricas y magnéticas a los grandes generadores de energía, lo tomaremos como ejemplo para discutir brevemente algunas de las características más importantes de los generadores más generalmente utilizados. De acuerdo con la ley de Lenz, la corriente inducida en los arrollamientos del inducido tiene una dirección tal, que el campo magnético creado por la corriente se opone al movimiento que induce a la corriente. Este hecho puede ponerse de manifiesto fácilmente con un magneto para llamada telefónica, observando que con los terminales del magneto desconectados, y, por lo tanto, los arrollamientos de inducido abiertos, por los que no circula corriente, la manivela puede moverse con toda facilidad, mientras que si conectamos la campanilla cerrando el circuito, lo que permite circular una corriente por los arrollamientos, se notará en seguida que se requiere una fuerza mucho mayor para mover la manivela, lo que puede interpretarse fácilmente observando la figura.
Esquema de un generador elemental que ilustra la interacción entre los campos magnéticos y las fuerzas magnéticas resultantes. Al hacer girar la espira que representa al inducido, se induce una corriente eléctrica en la misma; esta corriente engendra un campo magnético circular y se produce una repulsión de ambos campos en una rama de la espira, y una atracción en la otra. Por ello se requiere una fuerza exterior para hacer girar la espira.
Para que sea más simple, consideremos solamente una espira de las muchas que constituyen el arrollamiento del inducido. Al girar, los conductores de cada lado de las espiras de la bobina se introducen o se mueven dentro del campo magnético existente entre los polos, produciéndose, en cada uno. La corriente inducida en las diferentes espiras origina un campo magnético circular alrededor de los conductores, como indican las flechas, es decir, que se han producido en el mismo espacio dos campos magnéticos enteramente diferentes, cuya interacción, o sea la acción mutua, está indicada en la figura por la curvatura hacia abajo de las líneas de fuerza, previamente rectas, del campo magnético formado entre el polo norte y el sur. Puede observarse que en todo momento el campo magnético circular alrededor de los conductores actúa, en el espacio arriba del conductor, en sentido contrario u opuesto a las líneas de fuerza existentes entre los polos, mientras que en el espacio situado debajo de los conductores ambas líneas de fuerzatienen la misma dirección. En otras palabras, el campo magnético circular producido por las corrientes inducidas, alrededor de los conductores del inducido, tiende a anular el campo magnético principal en el espacio situado encima de los conductores y a aumentarlo en el espacio inferior. La importancia de esta interacción depende de la intensidad relativa del campo magnético principal y del creado alrededor de los conductores. El resultado de este efecto e interferencia con el campo principal, es producir una fuerza que se opone a la acción, que realizamos en ese instante, de mover hacia abajo los conductores. Por comodidad, se dice que las líneas de fuerza curvadas, debido a esta interacción, tienden a enderezarse de la misma manera que tiende a enderezarse una banda de goma curvada, esto es, se produce una fuerza que empuja al conductor que crea el campo interferente hacia arriba y afuera del campo magnético, como es dado esperar.
En cada uno de los conductores del inducido se produce este efecto, en forma doble, o sea, de cada lado de la espira, resultando una fuerza muy aumentada que se opondrá fuertemente al esfuerzo que realizamos sobre la manivela del magneto. Luego, para que nuestro magneto entregue la energía eléctrica necesaria para accionar la campanilla del teléfono, debemos dar al mismo una cantidad equivalente de energía mecánica a través de la manivela que hace girar el inducido. Si se comprende y recuerda bien este hecho, en la forma simple presentada para un magneto elemental, no se tendrá inconveniente en comprender por qué se requiere una cantidad tan grande de energía mecánica para hacer marchar un generador que produzca una cantidad elevada de energía eléctrica. A partir de la ley de conservación de la energía que dice: la energía no puede ser creada o destruida, sino únicamente transformada de una forma en otra, sabemos que una máquina no puede entregar más energía que la recibida, es decir, no puede existir una máquina de la cual pueda obtenerse más energía que la introducida en la misma. En la práctica, significa que una máquina no puede entregar igual cantidad de energía a la recibida, debido a las pérdidas inevitables de energía representadas por la fricción en los cojinetes, el calentamiento de los conductores al paso de la corriente, la energía quitada por el movimiento del aire alrededor del inducido en rotación, etc. Cuanto mayor cantidad de energía es entregada por el magneto u otro tipo de generador eléctrico, mayor es la cantidad de energía mecánica necesaria para hacer girar el rotor. Cuanto mayor es la intensidad de la corriente que circula por las bobinas del inducido, más intenso es el campo magnético creado por la corriente que se opone al movimiento que produce o causa la inducción de la corriente (ley de Lenz). Desde el punto de vista de su aspecto exterior y otros detalles constructivos, existen muchos tipos de magnetos, incluyendo uno en el cual el movimiento de rotación relativo entre el inducido y el campo magnético, se produce manteniendo fijo el primero y haciendo girar el campo magnético. En los magnetos con inducido giratorio, la conexión eléctrica necesaria entre éste y el circuito exterior, lógicamente fijo, debe mantenerse por medio de anillos cilíndricos o circulares, llamados anillos colectores, fijos al inducido y por contactos de rozamiento fijos, llamados escobillas colectoras, que se mantienen constantemente apoyados sobre los anillos colectores. En los magnetos con inducido fijo y campo magnético giratorio la conexión entre el inducido y el circuito exterior es fija, y, por lo tanto, más durable y permanente, suprimiéndose los anillos y escobillas colectoras. Estos factores son de mucha importancia en los generadores de potencias y tensiones elevadas, y por ello, todos los grandes generadores de uso industrial son de este tipo, es decir, campo giratorio e inducido fijo. En estos generadores, para mantener el campo giratorio debe conducirse una corriente a la parte rotatoria, que alimenta a los electroimanes que producen el campo, lo que se realiza por medio de anillos y escobillas; pero la potencia es mucho menor que la entregada por la máquina, de modo que no presentan un problema técnico tan difícil.
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