El principio de funcionamiento de un alternador es muy simple. Es como el principio básico del generador de corriente continua. También depende de La ley de inducción electromagnética de Faraday que dice que el actual es inducido en el conductor dentro de un campo magnético cuando hay un movimiento relativo entre eso director y el campo magnético.
Para la comprensión funcionamiento del alternador pensemos en un único giro rectangular situado entre dos polos magnéticos opuestos como se muestra arriba.
Digamos que este bucle de una sola vuelta ABCD puede girar contra el eje a-b. Supongamos que este bucle empieza a girar en el sentido de las agujas del reloj. Después de 90o rotar el lado AB o director El AB del bucle viene delante del polo S y el CD del conductor viene delante del polo N. En esta posición el movimiento tangencial del conductor AB es justo perpendicular a las líneas de flujo magnético del polo N al polo S. Por lo tanto, la velocidad de corte del flujo por el conductor AB es máxima aquí y para ese corte de flujo habrá una corriente inducida en el conductor AB y la dirección de la corriente inducida puede ser determinada por La regla de la mano derecha flamenca. Según esta regla la dirección de esta corriente será de A a B. Al mismo tiempo el conductor CD se encuentra bajo el polo N y aquí también si aplicamos la regla de la derecha de Fleming obtendremos la dirección de la corriente inducida y será de C a D.
Ahora, después de una rotación en el sentido de las agujas del reloj de otros 90o el giro ABCD viene en la posición vertical como se muestra a continuación. En esta posición el movimiento tangencial de director AB y CD es sólo paralelo a las líneas de flujo magnético, por lo tanto no habrá corte de flujo que no sea corriente en el conductor.
Mientras que el giro ABCD pasa de una posición horizontal a una vertical, el ángulo entre las líneas de flujo y la dirección de movimiento del conductor, se reduce de 90o a 0o y en consecuencia la corriente inducida en el giro se reduce a cero desde su valor máximo.
Después de otra rotación de 90º en el sentido de las agujas del relojo el giro vuelve a la posición horizontal, y aquí el conductor AB está bajo el polo N y el CD bajo el polo S, y aquí si volvemos a aplicar la regla de la derecha de Fleming, veremos que la corriente inducida en el conductor AB, es del punto B al A y la corriente inducida en el conductor CD es del D al C.
Como en esta posición el giro viene en una posición horizontal desde su posición vertical, la corriente en los conductores llega a su máximo valor desde cero. Esto significa que la corriente circula en el giro cerrado del punto B a A, de A a D, de D a C y de C a B, siempre que el bucle esté cerrado aunque no se muestre aquí. Eso significa que la corriente está en sentido inverso al de la posición horizontal anterior cuando la corriente circulaba como A B C D A.
Mientras que el giro continúa hasta su posición vertical, la corriente se reduce de nuevo a cero. Así que si el giro continúa rotando la corriente a su vez continuamente alterna su dirección. Durante cada revolución completa del giro, la corriente a su vez alcanza gradualmente su valor máximo, luego se reduce a cero y luego otra vez llega a su valor máximo pero en dirección opuesta y otra vez llega a cero. De esta manera, la corriente completa un ciclo completo de onda sinusoidal durante cada 360o la revolución del giro. Así, hemos visto cómo la corriente alterna que se produce en un giro gira dentro de un campo magnético. A partir de esto, ahora llegaremos a la verdadera principio de funcionamiento de un alternador.
Ahora colocamos un cepillo estacionario en cada anillo de deslizamiento. Si conectamos dos terminales de una carga externa con estas dos escobillas, obtendremos una corriente alterna en la carga. Este es nuestro modelo elemental de un alternador.
Habiendo entendido el principio básico de un alternador, veamos ahora su principio operativo básico de un alternador práctico. Durante la discusión del principio básico de funcionamiento de un alternador, hemos considerado que el campo magnético es estacionario y los conductores (armadura) están rotando. Pero generalmente en la práctica construcción del alternadorlos conductores de la armadura son estacionarios y los campos magnéticos rotan entre ellos. El rotor de un alternador o un generador síncrono está mecánicamente acoplado al eje o a la turbina las cuchillas, que se hace girar a velocidad sincrónica Ns bajo alguna fuerza mecánica resulta en un corte de flujo magnético de los conductores de la armadura estacionaria alojados en el estator.
Como consecuencia directa de este corte de flujo, una EMF inducida y la corriente comienza a fluir a través de los conductores de la armadura que primero fluyen en una dirección para el primer medio ciclo y luego en la otra dirección para el segundo medio ciclo para cada bobinado con un desfase de tiempo definido de 120o debido a la disposición desplazada del espacio de 120o entre ellos como se muestra en la siguiente figura. Este fenómeno particular da lugar a un flujo de energía trifásica que sale del alternador y se transmite a las estaciones de distribución para usos domésticos e industriales.
