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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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 3 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 4 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 6 Damián Laloux, 2001
Clasificación de las máquinas
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 7 Damián Laloux, 2001
Clasificación de las máquinas
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 8 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 9 Damián Laloux, 2001
Transformadores monofásicos
Acorazado De columnas
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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 10 Damián Laloux, 2001
Transformadores trifásicos
Núcleo de untransformador
trifásico de trescolumnas
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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 11 Damián Laloux, 2001
Máquinas asíncronas(de inducción)
Rotor
Estator
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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 12 Damián Laloux, 2001
Máquinas síncronas
Rotor de polos salientes Rotor cilíndrico
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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 13 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 14 Damián Laloux, 2001
Motor de inducción con rotor de jaula de ardilla
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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 15 Damián Laloux, 2001
Motor de inducción con rotor bobinado
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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 16 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 17 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 18 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 19 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 20 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 21 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 22 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 23 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 24 Damián Laloux, 2001
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