Principios Generales de las Máquinas Eléctricas · PDF fileFuente: Fraile, 92. 8 Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 14 Damián Laloux, 2001 Motor de inducción

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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM)

Damián Laloux, 2001

Principios Generales de lasMáquinas Eléctricas

Tema 4

Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 1 Damián Laloux, 2001

ÍndiceDefinicionesConversión de energía en las máquinaseléctricasClasificación de las máquinas eléctricasElementos constructivos básicosDescripción de las máquinasBalance energético y rendimientoValores nominales y placa decaracterísticas

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Definicionesmáquina: (del Diccionario de la R.A.E)

– 2. [f.] Conjunto de aparatos combinadospara recibir cierta forma de energía ytransformarla en otra más adecuada, opara producir un efecto determinado.

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


Conversión de energía en lasmáquinas eléctricas

ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA

ENERGÍA MECÁNICA

Ley de FaradayLey de Ampère

Ley de Laplace

GE

NE

RA

DO

R

MO

TO

R

TR

AN

SFOR

MA

DO

R ∫ ⋅= dlHNi

)( BliF ×⋅=

ENERGÍA ELÉCTRICA

dtd NE Φ

=

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Clasificación de las máquinaseléctricas

ESTÁTICAS(Transformadores)

motores generadores(alternadores)

de alterna

motores generadores(dinamos)

de continua

ROTATIVAS(Motores y Generadores)

MÁQUINASELÉCTRICAS


Clasificación de las máquinaseléctricas (II)

de Tensión de Intensidad

de Medida o Protección

Transformadores Autotransformadores

Monofásicos

Transformadores Autotransformadores

Trifásicos

de Potencia

TRANSFORMADORES

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Clasificación de las máquinaseléctricas (III)

de rotorbobinado

de jaula

Trifásicos

decondensador

de fase partida

de espirade sombra

Monofásicos

de Inducción(asíncronos)

Universales

de histéresis

de reluctancia

Monofásicos Trifásicos

Síncronos

Motores

de rotorliso

de polossalientes

Monofásicos

de rotorliso

de polossalientes

Trifásicos

Generadores(Alternadores)

MÁQUINAS ROTATIVAS DE ALTERNA


Clasificación de las máquinaseléctricas (IV)

de excitaciónshunt

de excitación serie

de excitacióncompound

de excitaciónindependiente

Generadores(Dinamos)

Motores

de excitaciónshunt

de excitaciónserie

de excitacióncompound

de excitaciónindependiente

MÁQUINAS ROTATIVAS DE CONTINUA

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Elementos constructivos básicos“El Hierro”: uno o dos núcleo(s) dematerial ferromagnético laminado queconstituye(n) el circuito magnético.

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


Transformadores monofásicos

Acorazado De columnasFuente: Fraile, 92

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Transformadores trifásicos

Núcleo de untransformadortrifásico de tres

columnas

Fuente: Fraile, 92


Máquinas asíncronas(de inducción)

Rotor

EstatorFuente: Fraile, 92

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Máquinas síncronas

Rotor de polos salientes Rotor cilíndricoFuente: Fraile, 92


Máquina de continua

CulataNúcleo polarCabeza polarInducido (rotor)

Polo auxiliar

Escobilla

Pie

Arrollamientoinductor

Arrollamientodel inducido

Arrollamientodel polo auxiliar

Colectorde delgas

Fuente: Fraile, 92

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Motor de inducción con rotorde jaula de ardilla


Motor de inducción con rotorbobinado

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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

2jjCu IRP

2FeFe UkP =

2Mhhist BfkP =

2M

2FF BfkP =

kP rroz ω=3

3vvent2

2vvent kPbien okP ω=ω=


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 quetoman las magnitudes correspondientes.Definen el punto de funcionamiento“normal” de la máquina.


Placa de características

En ella aparecen los valores nominales:– Tensión(es) nominal(es): UN, o UN1 / UN2

– Potencia nominal: SN o PN

– Frecuencia nominal: fN– Intensidad nominal, si es necesario: IN– Velocidad nominal: nN

– Factor de potencia nominal: cos ϕN

– Rendimiento nominal: ηN

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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...


Tensión nominalEstá relacionada con el nivel deaislamiento de la máquina y/o laintensidad o el flujo del campomagnético. ( ⇒ 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 lamáquina, y dependiendo del tiempo...Superarla mucho puede suponeresfuerzos dinámicos destructivos.


Potencia (aparente) nominal

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

– En monofásica:

– En trifásica:

NNN IUS =

NNN 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. ( ⇒ valormáximo)Superarla implica sobrecalentar elmotor al consumir más corriente.Se suele dar en kW o en CV.– 1 CV ≈ 736 W

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