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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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 2 Damián Laloux, 2001
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.
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 3 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 4 Damián Laloux, 2001
Clasificación de las máquinaseléctricas
ESTÁTICAS(Transformadores)
motores generadores(alternadores)
de alterna
motores generadores(dinamos)
de continua
ROTATIVAS(Motores y Generadores)
MÁQUINASELÉCTRICAS
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 5 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 6 Damián Laloux, 2001
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
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 7 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 8 Damián Laloux, 2001
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
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 9 Damián Laloux, 2001
Transformadores monofásicos
Acorazado De columnasFuente: Fraile, 92
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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 10 Damián Laloux, 2001
Transformadores trifásicos
Núcleo de untransformadortrifásico de tres
columnas
Fuente: Fraile, 92
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 11 Damián Laloux, 2001
Máquinas asíncronas(de inducción)
Rotor
EstatorFuente: Fraile, 92
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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 12 Damián Laloux, 2001
Máquinas síncronas
Rotor de polos salientes Rotor cilíndricoFuente: Fraile, 92
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 13 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 14 Damián Laloux, 2001
Motor de inducción con rotorde jaula de ardilla
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 15 Damián Laloux, 2001
Motor de inducción con rotorbobinado
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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 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
2jjCu IRP
2FeFe UkP =
2Mhhist BfkP =
2M
2FF BfkP =
kP rroz ω=3
3vvent2
2vvent kPbien okP ω=ω=
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 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) T4 - 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 quetoman las magnitudes correspondientes.Definen el punto de funcionamiento“normal” de la máquina.
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 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: fN– Intensidad nominal, si es necesario: IN– Velocidad nominal: nN
– Factor de potencia nominal: cos ϕN
– Rendimiento nominal: ηN
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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 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...
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 21 Damián Laloux, 2001
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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Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 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 lamáquina, y dependiendo del tiempo...Superarla mucho puede suponeresfuerzos dinámicos destructivos.
Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) T4 - 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:
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