Máquinas Eléctricas Rotativas en AC

7/24/2019 Mquinas Elctricas Rotativas en AC

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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

Electricidad

Trabajo de Investigacin

ALUNO!

SE"ASTI#N TO"AR L$

DOCENTE!

Ing$ Carlos ag%ilera

&RUPO!

'()*


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8. MAQUINAS ELECTRICAS ROTATIVAS DE C.A.

Una mquina elctrica es un dispositivo que puede convertir energa mecnica en

energa elctrica o energa elctrica en energa mecnica. Cuando este dispositivo es

utilizado para convertir energa mecnica en energa elctrica, se denomina

generador, cuando convierte energa elctrica en energa mecnica, se llama motor.

Puesto que puede convertir energa elctrica en mecnica o viceversa, una maquina

elctrica puede utilizarse como generador o como motor. Casi todos los motores y

generadores tiles convierten la energa de una a otra forma a travs de la accin de

campos magnticos.

tro aparato relacionado con los motores y los generadores es el transformador. Un

transformador es un dispositivo que convierte energa elctrica de corriente alterna

de cierto nivel de volta!e en energa elctrica de corriente alterna de otro nivel de

volta!e. Puesto que los trasformadores operan so"re los mismos principios que los

generadores y los motores, dependiendo de la accin de un campo magntico para

llevar a ca"o el cam"io de nivel de volta!e, se estudian !unto con aquellos.

8.1 Divisin de las maquinas el!"#i!as.

#esde una visin mecnica, las mquinas elctricas se pueden clasificar en rotativas

y estticas. $as mquinas rotativas estn provistas de partes giratorias, como las

dinamos, alternadores, motores. $as mquinas estticas no disponen de partes

mviles, como los transformadores.

$as maquinas elctricas de rotacin tienen diversas presentaciones y se denominan

mediante diferentes nom"res% de corriente directa, sncronas, de imn permanente,

de induccin, de reluctancia, varia"le, de &istresis, sin esco"illas, etc. 'unque

dic&as maquinas en apariencia son disimiles, los principios "sicos que controlan

sus funcionamiento son muy similares% con frecuencia es til considerar esta

maquinaria en trminos del mismo cuadro fsico, Por e!emplo, el anlisis de la

mquina de corriente directa muestra que las distri"uciones del flu!o magntico seasocian tanto con el rotor como con el estator, y que estos se fi!an en el espacio,

tam"in muestra que la produccin del par caracterstico de las mquinas de

corriente directa contrarresta la tendencia a alinearse en dic&as distri"uciones. Una

mquina de induccin, pesar de diversas diferencias fundamentales, funciona so"re

la "ase del mismo principio( as, es posi"le identificar las distri"uciones de flu!o que


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se asocian con el rotor y el estator. 'unque dentro del sincronismo estas

distri"uciones no son estticas sino ms "ien rotacionales, como en el caso del motor

de corriente directa, dic&as distri"uciones se desplazan mediante una separacin

angular constante, y el par se produce por medio de una tendencia de dic&os flu!os a

alinearse.

8.$ El m%"%# m%n%&'si!%. El (%(inad% au)ilia#. El C%ndensad%#.

El M%"%# Unive#sal.

)uizs la apro*imacin ms sencilla al dise+o de un motor que operar en un

sistema de potencia 'C monofsico consista en tomar una mquina #C y accionarla

desde una fuente 'C.

i la polaridad del volta!e aplicado a un motor #C en derivacin o serie se invierte,

tanto la direccin del flu!o de campo como la direccin de la corriente del inducido

se invierten, y el par inducido resultante contina en la misma direccin de antes.

Por tanto, sera posi"le o"tener un par pulsante, pero unidireccional, a partir de un

motor #C conectado a una fuente de potencia 'C.

Para que un motor de serie funcione con efectividad en un sistema de potencia

alterna, sus polos de campo y la carcasa del estalor de"en estar laminados por

completo. i no fuera as sus prdidas en el ncleo serian enormes. Cuando los polos

y el estalor estn laminados, este motor se denomina motor universal ya que puede

funcionar desde una fuente 'C o desde una fuente #C.

Cuando el motor gira conectado a una fuente 'C, la conmutacin ser muc&o ms

po"re que cuando est conectado a una fuente #C. -l c&isporroteo adicional en las

esco"illas es ocasionado por la accin de transformador que induce volta!es en los

devanados "a!o conmutacin. -stas c&ispas acortan "astante la vida de la esco"illa y

pueden ser fuente de radiointerferencia en ciertos medios

M%"%#es de Indu!!in M%n%&'si!%s.

tro motor monofsico comn es la versin monofsica del motor de induccin. -n

la figura /01 se muestra un motor de induccin con rotor de !aula de ardilla y

estator monofsico.


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$os motores monofsicos de induccin e*perimentan una grave desventa!a. Puesto

que solo &ay una fase en el devanado del estator, el campo magntico en un motor

monofsico de induccin no rota. -n su lugar, primera pulsa con gran intensidad,

luego con menos intensidad, pero permanece siempre en la misma direccin. Puesto

que no &ay campo magntico rotacional en el estator, un motor monofsico deinduccin no tiene par de arranque.

-ste &ec&o es fcil de o"servar e*aminando el motor cuando su rotor esta

estacionario. -l flu!o del estator de la maquina aumenta primero y decrece luego,

pero siempre apunta en la misma direccin. Puesto que el campo magntico del

estator no rota, no &ay movimiento relativo entre el campo del estator y las "arras

del rotor. Por tanto, no &ay volta!e inducido de"ido al movimiento relativo en el

rotor, no fluye corriente de"ido al movimiento relativo con el rotor ni &ay par

inducido. -n realidad, se induce un volta!e en las "arras del rotor por accin del

transformador y, puesto que las "arras estn cortocircuitadas, fluye corriente en el

rotor. in em"argo, este campo magntico est alineado con el campo magntico del

estator y no produce par neto so"re el rotor.

-l principal pro"lema asociado al dise+o de los motores monofsicos de induccin

es que, a diferencia de las fuentes trifsicas, las monofsicas no producen campo

magntico rotacional. -n cam"io, el campo magntico producido por una fuente

monofsica permanece estacionario en posicin y es pulsante con el tiempo. Puesto

que no &ay campo magntico rotacional neto, los motores de induccin

convencionales no pueden funcionar, y requieren dise+os especiales.


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8.* El m%"%# as+n!#%n%. Asin!#%nism% de !am,%s. Ti,%s.

$as mquinas de induccin trifsicas comprenden tanto motores como generadores.

$os motores de induccin 2o motores asncronos3 trifsicos son los motores ms

utilizados en la industria. on simples, resistentes, "aratos y fciles de mantener.4uncionan a velocidad esencialmente constante desde cero &asta plenas cargas. $a

velocidad depende de la frecuencia, por lo que estos motores no se adaptan con

facilidad al control de velocidad. in em"argo, cada vez se utilizan ms los

controladores electrnicos de frecuencia varia"le para controlar la velocidad de

motores de induccin comerciales.

C%m,%nen"es -#in!i,ales.

Un motor de induccin trifsico 24ig. /5./3 consta de dos partes principales% un

estator estacionario y un rotor giratorio. -l rotor est separado del estator por un

peque+o entre&ierro que va de 0.6 mm a 6 mm, segn la potencia del motor.

-l estator consta de un armazn de acero que soporta un ncleo cilndrico &ueco

compuesto de laminaciones apiladas. 7arias ranuras equidistantes entre s, &ec&as en

la circunferencia interna de las laminaciones, proporcionan el espacio para el devana

dado del estator.

-l rotor tam"in se compone de laminaciones ranuradas. -stas estn apiladascuidadosamente para crear una serie de ranuras para el devanado del rotor. e

utilizan dos tipos de devanados de rotor% 2/3 devanados trifsicos convencionales

&ec&os de alam"re aislado y 283 devanados de !aula de ardilla. -l tipo de devanado

da lugar a dos clases principales de motores% motores de induccin de !aula de

ardilla 2tam"in llamados motores de !aula3 y motores de induccin de rotor

devanado.

Un rotor !aula de ardilla se compone de "arras de co"re desnudo, un poco ms largas

que el rotor, las cuales estn insertadas en las ranuras por uno de sus e*tremos.

$os e*tremos opuestos se sueldan a dos anillos de co"re para que todas las "arras

estn en cortocircuito entre s. 9oda la construccin 2"arras y anillos e*tremos3 se

aseme!a a una !aula de ardilla, de donde se deriva el nom"re.


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8. El m%"%# s+n!#%n%.


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$os generadores sncronos tam"in pueden operar como generadores o como

motores. Cuando operan como motores 2conectndolos a una fuente trifsica3,

reci"en el nom"re de motores sncronos. Como el nom"re lo dice, los motores

sncronos funcionan en sincronismo con el campo rotatorio. Por consiguiente, la

velocidad de rotacin est asociada con la frecuencia de la fuente. Como lafrecuencia es fi!a, la velocidad del motor permanece constante, independientemente

de la carga o volta!e de la lnea trifsica. in em"argo, los motores sncronos se

utilizan muc&o no solo porque funcionan a velocidad constante sino porque poseen

otras propiedades elctricas nicas.

$a capacidad de la mayora de los motores sncronos oscila entre /10 :; 2800 &p3 y

/1 min. Por lo tanto,

estas mquinas se utilizan principalmente en la industria pesada 24ig. /?./3. -n el

otro e*tremo del espectro de potencia se encuentran los motores sncronos utilizados

en dispositivos de control y relo!es elctricos.

A##anque de un m%"%# s+n!#%n%.

Un motor sncrono no puede arrancar por s mismo( en consecuencia, el rotor casi

siempre est equipado con un devanado de !aula de ardilla para que pueda arrancar

como motor de induccin. Cuando el rotor se conecta a la lnea trifsica, el motor

acelera &asta que alcanza una velocidad un poco por de"a!o de la velocidad

sncrona. $a e*citacin de C# se suprime durante este periodo de arranque.


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/i(li%0#a&+a

C&apman, . @. 2s.f.3.Mquinas elctricas29ercera ed.3.

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