PRINCIPIOS DE MAQUINAS ELECTRICAS.pdf

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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM)

Damián Laloux, 2001

Principios Generales de lasMáquinas Eléctricas

Tema 4


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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 2 Damián Laloux, 2001

Definiciones máquina : (del Diccionario de la R.A.E)

– 2. [f.] Conjunto de aparatos combinadospara recibir cierta forma de energía ytransformarla en otra más adecuada, o

para producir un efecto determinado.

Son máquinas eléctricas aquellas en lasque se produce conversión de energíaelectromagnética o electromecánica.


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Conversión de energía en lasmáquinas eléctricas

ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA

ENERGÍA MECÁNICA

Ley de FaradayLey de Ampère

Ley de Laplace

GE NERAD OR

M OT OR

TRA N S F ORMAD O

R

∫ ⋅= dl H Ni

)( Bl i F ×⋅=

ENERGÍA ELÉCTRICA

dtd

NE Φ=


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Clasificación de las máquinas

eléctricas

ESTÁTICAS

(Transformadores)

motores generadores(alternadores)

de alterna

motores generadores(dinamos)

de continua

ROTATIVAS

(Motores y Generadores)

MÁQUINASELÉCTRICAS


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eléctricas (III)

de rotor bobinado

de jaula

Trifásicos

decondensador

de fase partida

de espira

de sombra

Monofásicos

de Inducción(asíncronos)

Universales

de histéresis

de reluctancia

Monofásicos Trifásicos

Síncronos

Motores

de rotor liso

de polossalientes

Monofásicos

de rotor liso

de polossalientes

Trifásicos

Generadores(Alternadores)

MÁQUINAS ROTATIVAS DE ALTERNA


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eléctricas (IV)

de excitaciónshunt

de excitación serie

de excitacióncompound

de excitación

independiente

Generadores(Dinamos)

Motores

de excitaciónshunt

de excitaciónserie

de excitacióncompound

de excitación

independiente

MÁQUINAS ROTATIVAS DE CONTINUA


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Elementos constitutivos básicos“El Hierro ”: uno o dos núcleo(s) de

material ferromagnético laminado queconstituye(n) el circuito magnético .

“El Cobre ”: al menos dos devanados dematerial conductor arrollados alrededor del núcleo: – Devanado inductor

– Devanado inducido


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Transformadores monofásicos

Acorazado De columnas


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Transformadores trifásicos

Núcleo de untransformador

trifásico de trescolumnas


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Máquinas asíncronas(de inducción)

Rotor

Estator


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Máquinas síncronas

Rotor de polos salientes Rotor cilíndrico


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Máquina de continua

Culata Núcleo polar Cabeza polar Inducido (rotor)

Polo auxiliar

Escobilla

Pie

Arrollamientoinductor

Arrollamientodel inducido

Arrollamientodel polo auxiliar

Colector de delgas


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Motor de inducción con rotor de jaula de ardilla


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Motor de inducción con rotor bobinado


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Balance energético: Pérdidas

Pérdidas en el cobre :

Pérdidas en el hierro : – Por histéresis: – Por corrientes de Foucault:

Pérdidas mecánicas : – Por rozamiento:

– Por ventilación:

∑= j

2 j jCu IR P

2FeFe Uk P =

2Mhhist Bf k P =

2M

2FF Bf k P =

k P r roz ω=3

3vvent

2

2vvent k P bienok P ω=ω=


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Rendimiento

Rendimiento de una máquina eléctrica:(igual que para cualquier otro sistema)

Se suele dar en porcentaje

entrada

salida

pérdidasútil

útil

PP

PPP

totalPotenciaútilPotencia =

+==η


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Valores nominalesSon los valores asignados a las distintasmagnitudes en el diseño .Suelen estar relacionados con valoresmáximos .Si no, son indicativos de los valores que

toman las magnitudes correspondientes.Definen el punto de funcionamiento

“normal” de la máquina.


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Placa de características

En ella aparecen los valores nominales: – Tensión(es) nominal(es): UN, o UN1 / UN2 – Potencia nominal: SN o PN – Frecuencia nominal: f N – Intensidad nominal, si es necesario: IN – Velocidad nominal: nN – Factor de potencia nominal: cos ϕN

– Rendimiento nominal:η N


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Placa de características (II)También se añade información adicional: – Fabricante, modelo, nº de serie; – Modo de refrigeración(IC XxxXxx);

– Grado de protección (IPxx); – Clase de aislamiento (Y, A, B, C, H...); – Clase de servicio:

• Ininterrumpido,• Intermitente,

• Temporal, etc...


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Tensión nominalEstá relacionada con el nivel deaislamiento de la máquina y/o laintensidad o el flujo del campo

magnético. ( ⇒ valor máximo)Es la tensión de la red de conexión.

En trifásica se trata de la tensióncompuesta .


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Intensidad nominalRelacionada con el calentamientode la máquina y la sección de losconductores. ( ⇒ valor máximo)

Indica la carga máxima soportable.Superarla implica sobrecalentar la

máquina, y dependiendo del tiempo...Superarla mucho puede suponer esfuerzos dinámicos destructivos.


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Potencia (aparente) nominal

Es bastante común proporcionar lapotencia nominal junto con la tensiónnominal en lugar de la intensidadnominal.

– En monofásica: – En trifásica:

N N N IUS = N N N IU3S =


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Potencia (activa) nominalEn los motores, la potencia nominal esla potencia mecánica en el eje cuandoel motor está a plena carga. ( ⇒ valor máximo)Superarla implica sobrecalentar elmotor al consumir más corriente.Se suele dar en kW o en CV. – 1 CV ≈ 736 W

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