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UNIDAD  3:  ANÁLISIS  EN  REGIMEN  ESTACIONAL  SENOIDAL    TEMA  3.3.    ACOPLAMIENTO  MAGNÉTICO,                            TRANSFORMADORES  Y  MÁQUINAS  ELÉCTRICAS.        

     

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MÁQUINA  ELÉCTRICA                        

Máquina  que  transforma  energía  utilizando  un  almacenamiento  magnético  intermedio:    • Transformadores:  convierten  energía  eléctrica  en  energía  eléctrica.  

o Primario:  cargas  en  movimiento  (corriente)  generan  un  campo  magnético.  o Secundario:  el  campo  magnético  genera  una  corriente  eléctrica.  

 • Motores  eléctricos:  convierten  energía  eléctrica  en  energía  mecánica.  

o Un  conductor  por  el  que  circula  corriente,  en  presencia  de  un  campo  magnético,  experimentan  una  fuerza  F  =  ILBsen(ang1).  

o El  campo  magnético  puede  generarlo  un  imán  permanente  u  otra  corriente.    

• Generadores:  convierten  energía  mecánica  en  energía  eléctrica.  o En  un  conductor  que  se  desplaza  en  un  campo  magnético  se  genera  una  fuerza  

electromotriz  E  =  BLVsen(ang2).  

 

[I  =  intensidad;  L  =  longitud  del  conductor;  B  =  inducción  magnética;  V  =  velocidad]  

[ang1  =  ángulo  corriente/campo;  ang2  =  ángulo  velocidad/campo]  

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TRANSFORMADOR                      

   

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MOTOR    

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GENERADOR                        

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ESQUEMA  DE  UNA  MÁQUINA  ELÉCTRICA  ROTATIVA    

 

 

                 

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PRINCIPIO  DE  REVERSIBILIDAD    

 

 

                 

• Cualquier  máquina  eléctrica  puede  funcionar  como  motor  o  como  generador.      o Como  motor:  genera  una  f.e.m.  opuesta  a  la  tensión  de  la  red,  para  captar  energía  

eléctrica  de  la  red  y  originar  un  par  motor  en  su  eje.    

o Como  generador:  genera  una  f.e.m.  del  mismo  sentido  que  la  tensión  de  red,  de  modo  que  aporta  energía  eléctrica  a  la  red  a  partir  de  la  energía  cinética  de  su  eje.  

 • Esto  permite  que  un  motor  eléctrico  también  pueda  actuar  como  freno,  si  es  necesario.  

 

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PRINCIPALES  TIPOS  DE  MÁQUINAS  ELÉCTRICAS  ROTATIVAS                      

   

 

Máquinas  de  corriente  continua:  

• MÁQUINAS  DE  C.C.  CON  ESCOBILLAS  • MÁQUINAS  DE  C.C.  SIN  ESCOBILLAS  (BRUSHLESS  DC)  

 

Máquinas  de  corriente  alterna:  

• Excitadas  con  corriente  continua:  o SÍNCRONAS  

• Excitadas  con  corriente  alterna:  o ASÍNCRONAS  o MÁQUINAS  DE  C.A.  CON  COLECTOR  

• De  imanes  permanentes:  o MOTOR  SÍNCRONO  DE  IMANES  PERMANENTES  

 

 

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MÁQUINAS  DE  C.C  CON  ESCOBILLAS                      

   

 • Inductor  (crea  el  campo  magnético):  devanado  de  c.c.  en  el  estator.  • Inducido:  en  el  rotor,  conectado  a  c.c.  a  través  de  un  colector  de  delgas  (con  el  giro  del  rotor,  se  convierte  la  c.c.  en  c.a).    

• Funcionamiento  como  generador:  en  el  rotor  se  genera  una  f.e.m.  alterna.  Esta  f.e.m.  es  rectificada  por  el  colector,  que  la  convierte  en  c.c.  

 • Funcionamiento  como  motor:  la  corriente  “alterna”  que  circula  por  el  rotor  interacciona  con  el  campo  magnético  creado  por  el  estator  y  produce  el  giro  del  motor.  

 • Existen  distintos  tipos  de  máquinas  según  la  forma  de  alimentar  en  c.c.  el  rotor  y  el  estator.  

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TIPOS  DE  MÁQUINAS  DE  C.C  CON  ESCOBILLAS                      

   

 • Excitación  independiente:  los  devanados  del  rotor  y  el  estator  se  conectan  a  fuentes  de  c.c.  independientes.    

• Serie:  los  devanados  se  conectan  en  serie  y  se  alimentan  con  la  misma  fuente.    

• Shunt:  los  devanados  se  conectan  en  paralelo  a  la  misma  fuente  de  tensión.    

• Compound:  en  el  inductor  (estator)  hay  dos  devanados,  uno  conectado  en  serie  y  otro  en  paralelo  con  el  devanado  del  inducido  (rotor).  

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MÁQUINAS  DE  C.C.  SIN  ESCOBILLAS  (BRUSHLESS  DC)                      

   

 • Diferencias  con  las  máquinas  de  c.c.  convencionales:  

o El  inductor  está  en  el  rotor  y  el  inducido  en  el  estator.  o El  inductor  está  formado  por  imanes  permanentes  y  no  por  bobinas.  

o La  conmutación  se  realiza  electrónicamente  y  no  mediante  delgas  y  escobillas.  

• Principio  de  funcionamiento:  o se  conmutan  electrónicamente  los  devanados  del  estator  para  sincronizarlos  con  el  movimiento  del  rotor.  

o Es  necesario  un  sensor  de  posición  del  rotor  para  poder  realizar  esta  conmutación.  

• Ventajas:  o Desaparece  el  mantenimiento  debido  a  las  escobillas.  

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MÁQUINAS  DE  C.A.  SÍNCRONAS                      

   

 • Inductor  (crea  el  campo  magnético):  devanado  de  c.c.  en  el  rotor.  • Inducido:  devanado  de  c.a  en  el  estator.    

• Funcionamiento  como  generador:  el  rotor  crea  un  campo  magnético  estático  (alimentado  en  c.c.).  Si  hacemos  girar  el  rotor,  las  bobinas  del  estator  sufren  un  campo  magnético  variable,  con  lo  que  se  genera  una  f.e.m.  alterna.  

 • Funcionamiento  como  motor:  el  estator,  alimentado  en  c.a.  ,  crea  un  campo  magnético  giratorio,  y  la  máquina  gira  exactamente  a  la  misma  velocidad  que  se  desplaza  ese  campo  (velocidad  de  sincronismo).  

 

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MÁQUINAS  DE  C.A.  ASÍNCRONAS  (O  DE  INDUCCIÓN)                      

   

 • Inductor  (crea  el  campo  magnético):  devanado  de  c.a.  en  el  estator.  • Inducido:  devanado  de  c.a  en  el  rotor,  conectado  en  cortocircuito.  

 • Funcionamiento  general:  el  rotor  trata  de  igualar  la  velocidad  del  campo  magnético  del  estator  (alimentado  en  c.a.)  pero  siempre  existe  una  diferencia  entre  ambas  velocidades  (deslizamiento  o  resbalamiento).  

 • Funcionamiento  como  generador:  la  velocidad  del  rotor  es  superior  a  la  del  campo  magnético  del  estator.  

 • Funcionamiento  como  motor:  la  velocidad  del  rotor  es  inferior  a  la  del  campo  magnético  en  el  estator.  

 

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OTROS  TIPOS  DE  MÁQUINAS  DE  C.A                      

   

   

• Máquina  de  c.a  con  colector:  o Similar  en  configuración  a  una  máquina  de  c.c.  con  escobillas.  o Diferencia:  los  devanados  se  alimentan  con  c.a.  en  lugar  de  c.c.      

• Motor  síncrono  de  imanes  permanentes:  o Similar  a  una  máquina  síncrona  de  c.a.  o Diferencia:  el  inductor  (rotor)  está  constituido  por  imanes  permanentes  y  no  por  bobinas.  

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ALGUNOS  VIDEOS                      

 

   

• El  motor  eléctrico  más  simple  posible    o Video  1:  

http://www.youtube.com/watch?v=w2f6RD1hT6Q      

o Video  2:  

http://www.youtube.com/watch?v=zOdboRYf1hM