clase 02 me puc 2015-2
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7/25/2019 Clase 02 Me Puc 2015-2
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Máquinas Eléctricas
Ing. Fernando Álvarez
2015 – 1
IEE2A5
7/25/2019 Clase 02 Me Puc 2015-2
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La corriente Alterna y la Potencia
¿Qué es la Potencia Aparente?
¿Qué significa potencia Activa o potencia
Reactiva?
Conceptos Básicos Previos
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•
Es característica de los componentes resistivos quetransforman la energía eléctrica en calor o de aparatos quela convierten energía mecánica.
Potencia Activa (P)
• Medida en Watts o kW.
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•
es característica de los componentes que almacenan energía,como las bobinas y los condensadores.
Potencia Reactiva Q
• Medida en Voltio Amperio Reactivos VAR.
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Potencia Aparente
•Los motores eléctricos presentan un consumo de potenciaactiva (P) que se transforma en fuerza motriz.
La combinación de ambas se denomina Potencia aparente (S)
•
Y un componente de potenciareactiva (Q) que almacena energíaen las bobinas del motor en formade campos electromagnéticos
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Factor de Potencia
= =
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Analogía Explicativa
Todo proceso electromagnético involucra la potencia Activa y la Potencia Reactiva
Si saben qué funcióndesempeña laespuma en un vasode cerveza entonces
entenderán elconcepto de potenciareactiva
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Ecuaciones Mecánicas yEléctricas
= = = =
Ecuación
Mecánica
EcuaciónEléctrica
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Cargas industriales típicas
• Las cargas de mayor
potencia en una
instalación son inductivas:
– Motores eléctricos
– Transformadores
– Hornos de inducción
– Lámparas de descarga
E ifi i té i d l
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Especificaciones técnicas de las
cargas
• Tensión nominal de trabajo “U”, en
voltios.
• Frecuencia nominal de trabajo “f”,
en Hertz.• Potencia activa “P”, en kW.
• Eficiencia “”, como un porcentaje%
• Factor de potencia “FP o cos”,
expresado como un porcentaje %.
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Ejemplo de calculo
• Electrobomba de:
– Potencia 5 HP
– Eficiencia 90%
– Cos 0,88
– Tensión 220 V
– Frecuencia 60 Hz
• ¿Cual es la potencia
activa y reactiva
consumida?
¿Que otros parámetros eléctricos sepueden calcular?
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Máquinas Eléctricas Rotativa
Dispositivo electromecánico que transforma :
MOTOR
EnergíaEléctrica
EnergíaMecánica
GENERADOR
EnergíaEléctricaEnergíaMecánica
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Máquinas Eléctricas Rotativa
á
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Conceptos Básicos de
Máquinas Eléctricas
Máquinas DC
Máquinas AC Asíncronas
Conceptos B sicos e
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Conceptos B sicos eMáquinas Eléctricas
Colector de Anillosdeslizantes
Conceptos Básicos de
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Conceptos Básicos de
Máquinas Eléctricas
Colector dedelgas
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L
d
B
A
s
B A
Principio de funcionamiento
Espira atravesada por campomagnético RepresentaciónFasorial
Interpretación de la Ecuación
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E S
dS
dlC
Interpretación de la Ecuación
de Stokes
( × ) ∙ = ∙
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En
Et
E
a
a b
En
a
E
m
q
Campo Eléctrico inducido
Sobre la espira
Sobre una carga
∙ =
= ( ) =
= ()
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En
a
E
m
q
Ecuación de Lorentz
Ecuación general:
Componente debido al campoeléctrico
= + × = +
= = =
Fuerza y Torque Inducidas
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Fuerza y Torque Inducidas
sobre la Espira
Componente debido al campomagnético
= × = × = × = × = × ( × )
Características de funcionamiento de
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L
d
B
A
s
B A
Características de funcionamiento de
la máquina eléctrica
Deslizamiento =
=
=
Flujo magnético∅ = ∙ = ()
∅ = ( )
Características de funcionamiento de
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Características de funcionamiento de
la máquina eléctrica
En valor eficaz
Ecuación de Faraday
=
= ∅
) = (L
d
B
A
=
Características de funcionamiento de
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L
d
B
A
Características de funcionamiento de
la máquina eléctrica
Corriente rotórica
Corriente en la bobina de armadura
= +
= = =
=
Características de funcionamiento de
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Características de funcionamiento de
la máquina eléctrica
Torque inducido
Torque inducido
= = = = × = × (×)
=
Análisis del Motor en función
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S I T
0 1
S 0 0 0
= =
Análisis del Motor en función
del Deslizamiento
Características de funcionamiento de
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Características de funcionamiento de
la máquina eléctrica
Corriente de arranque
Campo inductor en el rotor =
= = =
Torque de arranque
= = =
Características de funcionamiento de
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Características de funcionamiento de
la máquina eléctrica
Constante de Corriente K I
=
+ +
≈ ( + + ) Corriente estatórica
Características de funcionamiento de
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Características de funcionamiento de
la máquina eléctrica
Constante de Torque K I
= ( )( + + )
≈ ( )(
+
+ )
Torque electromagnético
_Torque electromagnético
Má i A í R l
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Máquina Asíncrona Real
Sistema Trifásico
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Sistema Trifásico
Fase SFase R Fase T
, = ° ° , = + ° + °
Campo Magnético Constante
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, = =
Campo Magnético Constante
Giratorio
Campo Magnético Constante
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p g
Giratorio (VIDEOS)
VIDEO 1
VIDEO 2
Aspectos Constr cti os
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Aspectos Constructivos
Aspectos Constructivos
Aspectos Constructivos
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Motor Jaula de Ardilla
Aspectos Constructivos
Aspectos Constructivos
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Motor Rotor Bobinado
Aspectos Constructivos
Aspectos Constructivos
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Chapas Magnéticas
Aspectos Constructivos
Aspectos Constructivos
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Tipos de ranuras
Aspectos Constructivos
Aspectos Constructivos
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Configuración Básica Estator-Rotor
Aspectos Constructivos
Aspectos Constructivos
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Máquinas Bipolares y Tetrapolares
Aspectos Constructivos
Tipos de Conexiones trifásicas
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del Estator
Cambio de Sentido de Giro al
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Cambiar Dos Fases
Modos de Disposición de las
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Bobinas en las Ranuras
Tipos de Distribución de
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Bobinados
Ejemplo de Bobinados
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Ejemplo de Bobinados
Circuito Electromagnético de
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la Máquina Asíncrona
Circuito Electromagnético del á í
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la Máquina Asíncrona
Circuito equivalente monofásico en rotación
Circuito Electromagnético del á i A í
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la Máquina Asíncrona
= 1
2
Coeficiente de distribución de bobinados = (0.85 – 0.95)
= 22 =
= VELOCIDAD ANGULAR ELÉCTRICA.
= FLUJO POR POLO. TENSIÓN INDUCIDA SI EL ROTOR ESTA ESTÁTICO (NO SE MUEVE S = 1).
Circuito Electromagnético del Má i A í
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la Máquina Asíncrona
Frecuencia de la corriente en el rotor
∆ = = = 2 = 2 = = 22
La tensión inducida en el estator
= =
Relación de transformación por efecto de distribuciónde bobinas
Circuito Electromagnético del Má i A í
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la Máquina Asíncrona
Factor de fases estator/rotor
Relación de transformación = ú ú
= = EN EL CASO DE LOS MOTORES ROTOR BOBINADO =
Circuito Electromagnético del Má i A í
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la Máquina Asíncrona
Reactancia rotórica estatica
Reactancia rotórica estática
= = = = = ()
=
Circuito Electromagnético del Má i A í
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la Máquina Asíncrona
Circuito equivalente monofásico en rotación estático
VEF
R1 X1
Xm
I1RFE
R2 X2s
I2E2sE1
N2N1
f 1 f 2s = sf 1
R2/s X2
I2E2
N2
f 1
S=1
Circuito Electromagnético dela Máquina Asíncrona
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la Máquina Asíncrona
Estática
VEF
R1 X1
Xm
I1RFE E1
N1
f 1
R2/s X2
I2E2
N2
f 1
Circuito Electromagnético del Má i A í
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la Máquina Asíncrona
Incluyendo la Carga
VEF
R1 X1
Xm
I1
RFE E1
N1
f 1
R2 X2
I2
E2
N2
f 1
Circuito Electromagnético dela Máquina Asíncrona
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la Máquina Asíncrona
Incluyendo la Carga
= = =
Reflexión de parámetros
Circuito Electromagnético dela Máquina Asíncrona
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la Máquina Asíncrona
Referido al Estator
Circuito Electromagnético dela Máquina Asíncrona
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la Máquina Asíncrona
Referido al Estator
R 1 PÉRDIDAS EN EL COBRE DEL ESTATOR .R 2 PÉRDIDAS EN EL COBRE DEL ROTOR .R FE PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO DEL CIRCUITO MAGNÉTICO POR HISTÉRESIS Y FOUCAULT.X1 EFECTO DE LA AUTOINDUCTANCIA DE LA BOBINA DEL ESTATOR .
X2 EFECTO DE LA AUTOINDUCTANCIA DE LA BOBINA DEL ROTOR .XM EFECTO DE LA INDUCTANCIA MUTUA ESTATOR -ROTOR .I1 CORRIENTE EN EL ESTATOR .I2 CORRIENTE EN EL ROTOR .IU CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN.
IFE CORRIENTE DE PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO.I0 CORRIENTE DE VACÍO.R C RESISTENCIA DINÁMICA DE LA CARGA.S DESLIZAMIENTO DEBIDO A LA CARGA.a R ELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN.
Circuito Equivalente Simplificadode la Máquina Asíncrona
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de la Máquina Asíncrona
Referido al Estator
VEF
R1 X1 R’2 X’2
I1 I’2
Rfe
Xµ
Circuito Equivalente Simplificadode la Máquina Asíncrona
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de la Máquina Asíncrona
Referido al Estator
= + + =
= (3 + + ) =
= + Corriente rotórica
Torque electromagnético
Circuito Equivalente Simplificadode la Máquina Asíncrona
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de la Máquina Asíncrona
Referido al Estator
= + + =
= (3 + + ) =
s = 1Corriente de arranque rotórica
Torque de arranque electromagnético
Circuito Equivalente Simplificadode la Máquina Asíncrona
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de la Máquina Asíncrona
Referido al Estator
Torque máximo
Torque de arranque electromagnético
)(
= 0 = + ′
= 32 ( + +
Diagrama de Flujo de Energíade la Máquina Asíncrona
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de la Máquina Asíncrona
Balance de Energía en laMáquina Asíncrona
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Máquina Asíncrona
Balance de Energía en laMáquina Asíncrona
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Máquina Asíncrona
= = = + = − = ′ ′ =
= = ′ = =
= ∅ =
Curvas características de laMáquina Asíncrona
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Máquina Asíncrona
Balance de Energía en laMáquina Asíncrona
7/25/2019 Clase 02 Me Puc 2015-2
http://slidepdf.com/reader/full/clase-02-me-puc-2015-2 66/76
Máquina Asíncrona
Ns
Peh
Pen
P1J PFE
Putil
P2J Pmec
N
N < Ns
EstatorRotor
Motor
Balance de Energía en laMáquina Asíncrona
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Ns
Peh
Pen
P1J PFE
Putil
P2J Pmec
-N
Estator
Rotor
Freno
Máquina Asíncrona
Curvas características de laMáquina Asíncrona
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Máquina Asíncrona
Curvas Principales de laMáquina Asíncrona
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q
Métodos de Arranque de laMáquina Asíncrona
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q
ArranqueDirecto
Métodos de Arranque de laMáquina Asíncrona
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q
Arranque por Autotransformador
Métodos de Arranque de laMáquina Asíncrona
7/25/2019 Clase 02 Me Puc 2015-2
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q
Arranque por Autotransformador
Métodos de Arranque de laMáquina Asíncrona
7/25/2019 Clase 02 Me Puc 2015-2
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q
ArranqueY - D
Circuito Electromagnético dela Máquina Asíncrona
7/25/2019 Clase 02 Me Puc 2015-2
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q
ArranqueY - D
Circuito Electromagnético dela Máquina Asíncrona
7/25/2019 Clase 02 Me Puc 2015-2
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ArranqueY - D
Arranque de la MáquinaAsíncrona Rotor Bobinado
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ResistenciasRotóricas
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