La Dinamo Definición Operación Historia y Aplicaciones - Resumen

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La Dinamo
Definición, Operación 
Historia y Aplicaciones 

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La dinamo 

Es una máquina destinada a la transformación de la energía mecánica en electricidad, mediante la producción de corriente continua por el fenómeno de la inducción electromagnética producida por un imán o un electroimán de bobina gira alrededor de un fijo o viceversa.

Antecedentes:

El disco de Faraday 

Durante 1831 y 1832 , Michael Faraday descubrió que un conductor eléctrico que se mueve perpendicularmente a un campo magnético genera una diferencia de potencial . Tomando ventaja de esto, fue construido el primer generador electromagnético, el disco de Faraday , un generador homopolar, empleando un disco de cobre que giraba entre los extremos de un imán con forma de herradura, generado una pequeña corriente .

Inicios de La dinamo 

La dinamo fue el primer generador eléctrico apto para uso industrial.
La dínamo utiliza principios de energía electromagnética  para convertir los rotación mecánica en corriente continua .
La primera dinamo con base en los principios de Faraday, fue construida en 1832 por el fabricante francés de herramientas Hipólito Pixii . Se utiliza un imán permanente girado por una manivela. Este imán se colocó de forma que sus polos norte y sur pasaban a girar con un núcleo de hierro con un cable eléctrico envuelto (como un núcleo y una bobina ). Pixii encontró que el imán giratorio produce un pulso de corriente en el cable cada vez que ha pasado por uno de los lado de la bobina, cada polo inducia  una corriente en la dirección opuesta, es decir, una corriente alterna . Adiciónando esquema un interruptor eléctrico situado en el mismo eje de rotación del imán Pixii volvió la CA(corriente alterna en  CC (corriente continua).

La dinamo de Gramme 

Los diseños de Faraday y Pixii sufrieron el mismo problema: los picos repentinos de corriente sólo cuando los polos de la bobina magnética pasaban alrededor de N y S, la mayoría del tiempo no generaron nada de inducción.

Los diseños de Faraday y Pixii sufrían del mismo problema: inducían picos repentinos de corriente sólo cuando los polos N o S del imán pasaban cerca de la bobina; la mayor parte del tiempo no generaban nada.


Pacinotti Antonio , un científico italiano, lo resolvió al sustiuir por una bobina que gira en bobina toroidal, una pieza retorcida de hierro en forma de anillo. Por lo tanto, siempre existía una parte de la bobina que era influenciada por el magnétismo de los imanes, suavizando la corriente.

Más tarde Zénobe Gramme reinventó el diseño para articular la primera generación a gran escala comercial, que opero en París hacia 1870 . Su diseño se conoce como la dinamo Gramme .
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A partir de entonces se han realizado nuevas versiones con mejoras, pero el concepto básico de bucle giratorio sin fin permanece en todas las dinamos modernas.

El dínamo de Brush 

Charles F. Brush ensamblo su primera dinamo en el verano de 1876 el uso de una noria de caballos para alimentarlo . Patente de EE.UU. # 189997 " Mejora de Máquinas magneto- eléctrico " fue emitido 24 de abril 1877 . 

Brush comenzó con el diseño básico de  Gramme donde el cable en los lados y al interior del anillo estaban fuera de la zona efectiva del campo y se acumulaba mucho calor . Para mejorar este diseño , su armadura anillo tenía la forma de un disco en lugar de la forma cilíndrica de la armadura Gramme . Los electroimanes de campo fueron posicionados en los lados del disco de la armadura en lugar de alrededor de la circunferencia . Había cuatro electroimanes , dos con piezas polares del norte y dos con piezas Polo Sur. . Los polos iguales se oponían entre sí, uno a cada lado de la armadura del disco.

En 1881 uno de los dínamos de la Brush Electric Company se reporto de tener, 89 pulgadas de largo, 28 pulgadas de ancho y 36 pulgadas de altura , y pesaba 4.800 libras , y corrió a una velocidad de cerca de 700 revoluciones por minuto . Se cree que era el dínamo más grande en el mundo en ese momento . Cuarenta luces de arco fueron alimentados por ella, y se requirieron 36 caballos de potencia .

El principio de los motores eléctricos 


Si bien no está diseñado originalmente para ese propósito , se descubrió que una dinamo puede actuar como un motor eléctrico con la fuente de corriente continua de una batería u otra dínamo . En una exposición industrial en Viena en 1873, Gramme cuenta de que el eje de su dínamo comenzó a girar cuando sus terminales se conectaron accidentalmente a otro dínamo que estaba produciendo  electricidad . Aunque esto no era la primera demostración de un motor eléctrico , si fue el primero en práctica . Se encontró que las mismas características de diseño que hacen que una dinamo sea eficiente también lo hacen con un motor eficiente .
 El diseño eficiente de  Gramme , con pequeños espacios de aire magnéticos y mucha bobina de alambre conectada a un conmutador con mucha segmentación , también se convirtió en la base para el diseño de todos los motores de CC prácticos .

La dinamo como generador de Corriente Directa conmutada
Despues del descubrimiento de el generador de AC y la que la corriente alterna pueden ser de hecho utiles en algo  , la palabra dinamo vino a ser asociada exclusivamente con el generador conmutado de corriente directa DC,  mientras que un generador usando anillos de deslizamiento o magnetos de rotor vendria a conocerse como un alternador.
Un motor eléctrico de CA mediante de los anillos de deslizamiento o imanes del rotor se conoce como un motor síncrono , y un motor de corriente continua conmutado también se podría llamar un motor eléctrico , aunque con el entendimiento de que podría funcionar en principio como un generador .

Desarrollo del convertidor rotativo 

Después que se se encontro que en los dínamos y motores se podía permitir la fácil conversión de ida y vuelta entre la potencia mecánica o eléctrica , fue que se combinaron en dispositivos llamados convertidores rotativos eléctricos, máquinas rotativas , cuyo propósito no era para proporcionar energía mecánica para cargas sino para convertir un tipo de corriente eléctrica en otro , por ejemplo DC en AC . 

Eran varios los dispositivos de campo de un único rotor con dos o más conjuntos de contactos giratorios ( ya sea Conmutadores o anillos colectores , según sea necesario) , uno para suministrar energía a un conjunto de bobinas de la armadura para encender el dispositivo , y uno o más apegado a otros devanados para producir la corriente de salida .

El convertidor rotativo puede convertir directamente , internamente , cualquier tipo de energía eléctrica en cualquier otra . Esto incluye la conversión entre la corriente directa ( DC ) y de corriente alterna ( CA ) , tres de fase y energía monofásica , 25 Hz CA y 60 Hz CA , o muchas tensiones de salida diferentes al mismo tiempo . 

El tamaño y la masa del rotor se hizo grande como para que el rotor actuaría como un volante para ayudar a suavizar las subidas repentinas e interrupciones en la energía aplicada .


La tecnología de los convertidores rotativos fue sustituida en el siglo 20 por los rectificadores de vapor de mercurio , que eran más pequeños , no producian vibración , ruido, y requieren menos mantenimiento. Las mismas tareas de conversión se realizan ahora por medio de dispositivos semiconductores de potencia de estado sólido. Los Convertidores rotativos todavía se utilizaron para el metro IRT West Side en Manhattan a finales de 1960, y, posiblemente, algunos años más tarde. Estos eran  mpulsados ​​por 25 Hz AC , DC y siempre a 600 voltios para los trenes .


Operación 

Da lugar a la corriente unidireccional y se basa en la propiedad de los conductores que generan una corriente al moverse en un campo magnético . Incluye dos partes esenciales:

• Sistema inductor , que consiste en un potente electroimán (que puede ser bipolar , tripolar , etc., de acuerdo con el número de polos)
• sistema inducido , formado por el núcleo y bobinado . El núcleo sirve como un soporte mecánico del devanado y para enfocar las líneas de fuerza del campo magnético, se compone de láminas de hierro dulce depequeño espesor separadas por una sustancia aislante . El bobinado se compone de conductores de cobre en devanados que forman las bobinas dispuestas sobre la superficie del núcleo y conexiones diseñadas para unir las bobinas entre sí o con el colector .

Hoy en día se utiliza el bobinado de anillo. El colector permanece invariáble en el sentido de la corriente y se compone de un número de láminas de cobre, llamadas Delger . Esta es la principal diferencia con los alternadores . Las escobillas se mantienen unidas e inducidos con el circuito exterior , y  debe haber tantos escobillas como polos tienen el inductor. 
Hay dos tipos :

1. - Dinamo aclítica .
2. - Dinamo con autoexcitación .

Una dinamo en el automóvil

Uno de los usos más comunes que se produjeron fue el dínamo como generador de energía para el coche . A partir del comienzo del siglo XX , los automóviles se vuelven más complejos, y se ha demostrado que los sistemas de generación de energía que tenían no eran lo suficientemente potentes para las necesidades del vehículo. Esta circunstancia favoreció la implantación progresiva de la dinamo en el mismo.
Aunque era un elemento que proporcionaba la energía con relativamente poco peso, tenía algunos problemas. El más importante fue que la velocidad de rotación que subministraba nunca fue  constante (las revoluciones del motor están variando continuamente) con lo que tenía que ser capaz de proporcionar la misma corriente en ralentí (régimen mínimo de revoluciones) y cuando el motor estaba en plena capacidad. Esto se resolvió con los reguladores , a pesar de que son de diseño sencillo, requieren un arreglo muy delicado. Estos dispositivos deben ser capaces de regular la tensión y la intensidad. También deben evitar que la dinamo trabaje como motor eléctrico cuando el vehículo esta en reposo, cuando prácticamente no produce energía , para evitar que el flujo de corriente no se invierta. Puesto que todas las máquinas eléctricas son reversibles y el coche llegaria a funcionar como tal cuando el flujo de corriente inversa sea mayor por el potencial que la batería proporciona que con el potencial que ofrece la dinamo.
Históricamente, las dinamos se han utilizado para producir electricidad en el automóvil hasta la década de 1960. La aparición de los diodos permite el uso de un alternador más compacto.

Usos modernos 


Dínamos todavía tienen algunos usos en aplicaciones de baja potencia , especialmente cuando se requiere baja tensión , ya que un alternador con un rectificador de semiconductores puede ser ineficiente en estas aplicaciones. las dinamos de Manivela  se utilizan en radios , linternas de relojería accionadas a mano, cargadores de teléfonos móviles y otros equipos de tracción humana para recargar las baterías .

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Bibliografia:

Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2003.

Nueva Enciclopedia Tematica Grolier 2012

https://www.ecured.cu 

www.wikipedia.org

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