Dinamo de Gramme para niños

Una máquina de Gramme es un tipo de generador eléctrico que produce corriente continua. Fue inventada por el ingeniero belga Zénobe Gramme. Esta máquina fue muy importante porque fue el primer generador capaz de producir electricidad a gran escala para la industria.

Gramme se inspiró en una máquina creada por el italiano Antonio Pacinotti en 1860. En 1873, Gramme presentó su nuevo diseño en la Exposición Internacional de Viena. Su invento usaba un rotor especial en forma de anillo, cubierto de alambre, conocido como el "anillo de Gramme". Aunque fue muy popular en las máquinas eléctricas del siglo XIX, hoy en día este tipo de bobinado ya no se usa. Esto se debe a que no aprovecha bien los cables, ya que la parte del cableado dentro del anillo no ayuda a generar energía.

¿Cómo funciona la máquina de Gramme?

Máquina de Gramme en el museo de la Electricidad, en Dijon.

La máquina de Gramme que se exhibió en la Exposición Universal de Viena en 1873. Fue comprada para una fábrica donde suministró energía eléctrica para el plateado de metales.

La máquina de Gramme usaba un componente giratorio llamado inducido, que tenía forma de anillo. Alrededor de este anillo de hierro blando se enrollaban varias bobinas de alambre. Estas bobinas estaban conectadas en serie, y cada unión entre ellas se conectaba a un conmutador. Dos escobillas (piezas que hacen contacto) tocaban el conmutador.

Unos imanes permanentes creaban un campo magnético alrededor del anillo. Cuando el inducido giraba, las bobinas se movían a través de este campo magnético. Esto hacía que se generara un voltaje en dos de las bobinas, ubicadas en lados opuestos del inducido. Las escobillas recogían esta electricidad.

Las máquinas eléctricas anteriores producían pulsos de corriente que no eran constantes. La máquina de Gramme, al tener muchas bobinas en su anillo, lograba una corriente casi constante. Esto la hacía mucho más útil.

El descubrimiento del motor eléctrico moderno

Durante una demostración en la Exposición Universal de Viena en 1873, ocurrió algo sorprendente. El socio de Gramme, Hippolyte Fontaine, conectó por accidente los cables de una máquina de Gramme a otra máquina que ya estaba produciendo electricidad. ¡Para su sorpresa, la primera máquina empezó a girar!

Así se descubrió que la máquina de Gramme no solo podía generar electricidad, sino que también podía funcionar como un motor eléctrico si se le suministraba energía. Fue el primer motor eléctrico potente que sirvió para algo más que un juguete. Hoy en día, muchos motores eléctricos de corriente continua se basan en ideas de este diseño.

Los motores eléctricos antiguos no eran muy eficientes. Tenían grandes espacios de aire entre sus partes, lo que hacía que las fuerzas magnéticas fueran débiles. La máquina de Gramme, en cambio, tenía un espacio de aire más pequeño, lo que mejoró mucho su eficiencia.

¿Cómo funciona el anillo de Gramme?

Anillo de Gramme simplificado con una bobina y un polo.

Anillo de Gramme con un polo y dos bobinas. La corriente forma un circuito a través de las escobillas.

Anillo de Gramme con dos polos y cuatro bobinas. Las bobinas trabajan en pares para producir energía.

Anillo de Gramme con tres polos y seis bobinas. La combinación de los polos produce una corriente más suave.

Para entender cómo funciona, imagina un anillo con bobinas de alambre. Cuando este anillo gira dentro de un campo magnético, se genera electricidad en las bobinas. Las ilustraciones muestran cómo, al añadir más bobinas y más imanes (polos), la electricidad producida se vuelve más constante y útil.

Bobinas de tambor: una mejora importante

Diagrama que muestra cómo las líneas magnéticas atraviesan un anillo de Gramme, con pocas líneas en el centro.

Forma temprana del inducido del anillo de Gramme con bobinas que penetran en el interior del anillo.

Aunque el anillo de Gramme fue un gran avance, tenía una desventaja. Las líneas de fuerza magnética (que son las que generan la electricidad) tendían a seguir la superficie del anillo y no penetraban mucho en su interior. Esto significaba que los cables enrollados en la parte interior del anillo no eran muy eficientes para producir energía. Eran como "cables muertos" que solo añadían resistencia.

Por eso, se descubrió que era más eficiente enrollar los cables solo por la parte exterior del anillo. Este diseño se conoce como "bobinado de tambor". Es más sencillo de construir y mucho más eficiente. Hoy en día, casi todos los motores y generadores modernos usan este tipo de bobinado.

Ejemplo de un solo enrollado alrededor del exterior de un núcleo de tambor sin cables que penetren en el interior.

Diseño moderno del anillo de Gramme, envuelto solo alrededor del exterior del núcleo.

Para máquinas muy grandes, un anillo hueco sigue siendo útil porque usa menos metal y es más ligero que un núcleo sólido. Además, el centro hueco permite que el aire circule, lo que ayuda a enfriar la máquina cuando produce mucha energía. En máquinas pequeñas, se usa un núcleo sólido (tambor) porque es más fácil de construir.

Véase también

En inglés: Gramme machine Facts for Kids

• Generador eléctrico
• Motor eléctrico
• Dinamo (generador eléctrico)
• Alternador
• Conmutatriz (o convertidor rotativo)
• Estator