potencia en maquinas electricas

Maquinas eléctricas y ensayos 6E 1ra CET 13 2015

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Potencia Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Es la cantidad de trabajo (fuerza o energía aplicada a un cuerpo) en una unidad de tiempo. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”. También se suele medir en vatios o watts (W) y que equivale a 1 julio por segundo. 1J = kg.m2/s2 = N.m 1N = kg.m/s2 Potencia mecánica La potencia mecánica es la cantidad de fuerza o energía aplicada a un cuerpo en relación a la velocidad a la que dicha fuerza se aplica . En el movimiento lineal la expresión de potencia es

P = F · v Con : P: potencia expresada en vatios o watts W F: fuerza expresada en newtons (N) v: la velocidad expresada en metros por segundo (m/s). en el movimiento rotacional la potencia se mide por la fuerza , par rotacional o torque multiplicado por la velocidad angular de rotación o revoluciones por minuto.

P = T.ɯm = T.2.π.fm = T.2.π.N/60

P = T. N / 9.55 Donde : P : potencia en W. T : par motor en N.m N: velocidad en rpm ɯm : velocidad angular de rotación mecánica

fm : frecuencia de rotación mecanica

1HP = 746W = 1.014 CV


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Potencia eléctrica Es la cantidad de energia entregada o absorbida en la unidad de tiempo por una maquina electrica. Su unidad es el vatio W Potencia eléctrica en continua es proporcional a la tensión y la corriente que pasa por el dispositivo.

P = V.I Se suele calcular la resistencia equivalente de los circuitos para determinar la energia consumida como :

P = Req. I2 = V

2 /Req

Potencia eléctrica en tensión alterna La potencia en los circuitos de tensión alterna depende de las características de la carga (resistiva, inductiva o capacitiva) lo que genera un defasaje entre los valores de tensión y corriente que el circuito consume La potencia eficaz en dichos circuitos tiene la expresión :

P(t) = V.I. Cosθ - V.I.Cos(2.ɯ.t - θ) Donde θ es el defasaje originada por la carga. Componentes de la intensidad Considerando un circuito de alterna en el que la tensión V y la corriente I están defasadas un cierto angulo θ, se define como (fig1):

a) componente activa IA a la componente de la corriente I en fase con la

tensión V .

b) componente reactiva IR a la componente en cuadratura con la tensión V


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IA = I. cos θ

IR = I. sen θ

Triangulo de potencias El producto de la tensión por los componentes de la intesidad define tres tipos de potencia (fig2):

- Aparente (S) = V.I

- Activa (P) = V.I. cos θ = V. IA

- Reactiva (Q) = V.I. sen θ = V. IR

Potencia Aparente (S) Es la suma vectorial de la potencia activa (P) y la potencia reactiva (Q). Potencia Activa (P) Energía empleada en producir trabajo o calor. Se mide en vatios. Potencia Reactiva(Q) Energía utilizada para la formación de campos magnéticos o eléctricos medida en VA reactivos. Esta energía no se crea ni se consume. Solo aparece cuando los circuitos tienen bobinados o condensadores. Tiene valor medio nulo por lo que no produce trabajo.


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Potencia en un transformador El transformador es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otro de diferente amplitud, que entrega a su salida manteniendo la frecuencia y potencia. No genera ni consume potencia por si mismo. Relación entre potencia eléctrica y mecánica Analicemos la relación utilizando el esquema eléctrico de un motor de CC a continuación :

Sabemos que para funcionar el motor debe absorber energía V de una fuente externa. Como aprendimos en la teoria de motor lineal funcionando en “vacio” , el consumo de corriente por el motor en el caso ideal es cero ( en el real será mínimo y solo función de la corriente de magnetización Im) dado que la fcem y la V son casi idénticas. V≈ Ea Al aplicar una carga mecánica , pasara a funcionar como “motor”, comenzara a circular una corriente de armadura Ia por lo que la potencia consumida por el circuito de motor sera proporcional a : Pe = Ia.Ea (vatios) Pero

Ea = K.. Sabemos que el torque Tm de un motor es :

Tm = K. .Ia Despejando

Ia = Tm/ K.


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Reemplazando en la ecuación de potencia obtenemos:

Pe = Ea.Ia = K...Tm / K. Despejando obtenemos:

P = V.Ia Ea.Ia = Tm. La potencia electrica entregada por la fuente de energía es proporcional :

al par motor

la velocidad angular desarrollada por la maquina Rendimiento

El rendimiento es un concepto asociado al trabajo realizado por las maquinas.

Podemos definir el rendimiento de una maquina como la relacion entre la

potencia util y la potencia absorbida

Donde :

Pu : potencia util

Pa: potencia absorbida

Pp: potencia de perdidas

Las potencia de perdida resultan:

Pp = Pfe + Pcu + Pmec

Donde :

Pcu : Pérdidas eléctricas o en el cobre.

Pfe : Pérdidas magnéticas o en el hierro.

Pmec : Pérdidas mecánicas.


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Rendimiento de un transformador

Es variable y depende de :

- la potencia suministrada

- la forma de construcción del transformador

- la calidad de los materiales de construcción.

Para determinar el rendimiento se puede :

a) medir mediante vatímetros la potencia de entrada y salida y realizar el

cociente.

b) Realizar los ensayos en vacío y cortocircuito para determinar las

perdidas en el hierro, en el cobre, etc..

Rendimiento de un motor eléctrico

La eficiencia de un motor es la razón entre la potencia mecánica o potencia

nominal obtenida en el eje del motor y la potencia absorbida o potencia

eléctrica.

Potencia nominal: es la potencia mecánica disponible en el eje e indicada en la

chapa del motor. Se expresa en vatios o CV.

La diferencia entre ambas corresponde a las perdidas eléctricas y mecánicas

asociadas a la conversión de energías que se produce en el motor.

Pabs (w) = √3.V.I.cosθ

Ƞ = Pnominal / Pabs


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Ecuación de energía en maquinas eléctricas

Caso general:

Motor:

Generador:

Transformador:

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