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Instalaciones Elctricas Industriales

INDICE UNIDAD I: GENERALIDADES 1. CORRIENTE ALTERNA ..................................................................... 1

1.1 Ciclo De La Corriente Alterna .............................................. 2 1.2 Relaciones De Fase ................................................................. 3 1.3 Frecuencia De La Corriente Alterna .................................... 4 1.4 Valores Mximo Y De Pico A Pico De Una Onda

Senoidal .................................................................................... 6 2. CORRIENTES TRIFSICAS ............................................................... 7

2.1 Generacin De Tensiones Desfasadas ................................. 7 3. RED TRIFSICA CARGADA .......................................................... 11

3.1 Conexin En Estrella ............................................................ 11 3.2 Conexin En Tringulo ........................................................ 14 3.3 Comparacin Entre La Conexin En Estrella Y En

Tringulo ................................................................................ 15 4. MQUINAS ELCTRICAS ROTATORIAS ................................... 17

4.1 Introduccin .......................................................................... 17 4.2 Motores Asncronos ............................................................. 18

5. PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN ......................................... 21 6. RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIN ........................................................................ 21

UNIDAD II: COMPONENTES DE UNA INSTALACIN ELCTRICA INDUSTRIAL 1. INTRODUCCIN .............................................................................. 22 2. CANALIZACIONES ELCTRICAS ................................................ 22 3. CONDUCTORES ............................................................................... 22

3.1. Clasificacin De Los Conductores Elctricos ................... 24 3.2. Calibre De Los Conductores ............................................... 26 3.3. Caractersticas De Algunos Tipos De Conductores ........ 29 3.4. Bandejas O Charolas ............................................................ 34 3.5. Canaletas O Ductos Areos ................................................. 35 3.6. Zanjas ..................................................................................... 35

4. TUBERAS ........................................................................................... 36 5. DISPOSITIVOS DE PROTECCIN Y MANIOBRA...................... 39

5.1 Funcin De Los Dispositivos De Maniobra ...................... 39 5.2 Funcin De Los Dispositivos De Proteccin .................... 41 5.3 Ductos Subterrneos ............................................................ 42 5.4 Canales Subterrneos ........................................................... 43

6. PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN ......................................... 45


UNIDAD III: LECTURA E INTERPRETACIN DE ESQUEMAS ELCTRICOS 1. INTRODUCCIN .............................................................................. 46 2. SMBOLOS ELCTRICOS ................................................................ 46 3. ESQUEMAS ELCTRICOS ............................................................... 60 4. CLASIFICACIN DE LOS ESQUEMAS ELCTRICOS ............... 61

4.1 Esquemas Explicativos........................................................ 61 4.2 Esquemas De Ejecucin Y Montaje .................................... 66 4.3 Representacin Unifilar ....................................................... 67 4.4 Diagrama De Carga ............................................................. 68

5. REGLAS BSICAS PARA REALIZAR LA LECTURA E INTERPRETACIN DE ESQUEMAS ELCTRICOS ........................... 68 6. PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN ......................................... 78 7. RESPUESTAS A LA PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN .... 79

UNIDAD IV: SELECCIN DE CONDUCTORES Y DISPOSITIVOS DE PROTECCIN 1. SELECCIN DE CONDUCTORES Y DISPOSITIVOS DE PROTECCIN ........................................................................................... 80

1.1 Introduccin .......................................................................... 80 1.2 Aislantes ................................................................................. 81 1.3 Cubierta Protectora .............................................................. 82 1.4 Especificaciones De Los Conductores Elctricos ............. 82 1.5. Seleccin De Conductores Elctricos ................................. 84 1.6. Capacidad De Transporte De Los Conductores .............. 85 SECCIN NOMINAL .................................................................... 86 1.7. Clculo De Conductores Para Alimentar a Cargas

Concentradas ......................................................................... 89 1.8. Clculo De Conductores Para Alimentar a Cargas

Distribuidas ........................................................................... 91 2. DISPOSITIVOS DE PROTECCIN ................................................. 92

2.1. Interruptores Automticos Industriales Para Baja Tensin ................................................................................... 92

2.2. Fusibles ................................................................................... 94 2.3. Rels Trmicos ...................................................................... 97 2.4. Rels Trmicos Diferenciales ............................................ 100 2.5. Rels Termomagnticos ..................................................... 101 2.6. Sondas Trmicas ................................................................. 101

3. SELECTIVIDAD DE COORDINACIN DE PROTECCIN .... 103 3.1. Selectividad Entre Dos Fusibles ....................................... 104 3.2. Selectividad De Disyuntores ............................................. 104 3.3. Selectividad De Fusible Y Disyuntor ............................... 105

4. PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN ....................................... 106 5. RESPUESTAS A LA PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN .. 106


UNIDAD V: CONTROL DE MOTORES ELCTRICOS 1. INTRODUCCIN ............................................................................ 107 2. EL CONTACTOR ............................................................................. 107

2.1 Definicin ............................................................................. 107 2.2 Partes De Un Contactor ..................................................... 108 2.3 Caractersticas ..................................................................... 110 2.4 Categora De Utilizacin ................................................... 110

3. AUXILIARES DE MANDO ............................................................ 111 3.1 Contactores Auxiliares O Rels ........................................ 111 3.2 Rels Temporizados O Temporizadores ......................... 112 3.3 Pulsadores ............................................................................ 115 3.4 Interruptores de posicin o final de carrera o limit

switch ................................................................................. 116 3.5 Interruptores De Flotador ................................................. 116 3.6 Presostatos Vacuostatos ................................................. 117 3.7 Detectores Fotoelctricos ................................................... 118

4. ARRANCADORES PARA MOTORES ......................................... 123 4.1 Arranque Directo (A plena tensin) ................................ 123 4.2 Arranque Directo Inversin De Giro ............................... 125 4.3 Arranque Estrella Tringulo .......................................... 128 4.4 Arranque Por Resistencias Estatricas ............................ 130 4.5 Arranque Por Resistencias Rotricas............................... 132

5. PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN ....................................... 138 6. RESPUESTAS A LA PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN .. 138

UNIDAD VI: CORRECCIN DEL FACTOR DE POTENCIA 1. INTRODUCCIN ............................................................................ 139 2. OBJETIVOS ....................................................................................... 140 3. PRINCIPIOS BSICOS .................................................................... 140

3.1. Factor De Potencia .............................................................. 141 3.2 Ventajas De La Correcin Del Factor De Potencia ........ 142

4. CLCULO DEL FACTOR DE POTENCIA DE UNA INSTALACIN ....................................................................................... 145 5. INSTALACIN DE CONDENSADORES .................................... 147

5.1 Compensacin Global ........................................................ 149 5.2 Compensacin Grupal ....................................................... 149 5.3 Compensacin Individual O Local .................................. 150

6. ELECCIN DE UN BANCO DE CONDENSADORES .............. 151 6.1 Compensacin Fija ............................................................. 151 6.2 Compensacin Automtica ............................................... 152 6.3 Clculo Prctico De La Potencia De Un Banco De

Condensadores ................................................................... 153 7. PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN ....................................... 155 8. RESPUESTAS A LA PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN .. 155


UNIDAD VII: PROTECCIN CONTRA ACCIDENTES ELCTRICOS

1. INTRODUCCIN ............................................................................ 156 2. RIESGOS ELECTRICOS .................................................................. 156 3. PROTECCIONES CONTRA LOS CONTACTOS ELCTRICOS159 4. EMPLEO DE TENSIONES DE SEGURIDAD .............................. 162 5. PROTECCIN DE LA INSTALACIN ....................................... 163 6. REGLAS DE ORO DE LA SEGURIDAD ...................................... 164 7. EN CASO DE ELECTROCUCIN ................................................ 167 8. PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN ....................................... 167 9. RESPUESTAS A LA PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN .. 168

Instalaciones Elctricas Industriales 1

UNIDAD I

GENERALIDADES 1. CORRIENTE ALTERNA

La mayora de las lneas elctricas portan corriente alterna, sin embargo la corriente continua (C.C. o DC) es importante en los circuitos electrnicos. Hay dos razones muy importantes para que se haya elegido usar corriente alterna (C.A. o AC) y no corriente continua (C.C.). Para empezar, la corriente alterna puede hacer prcticamente todo lo que puede hacer la corriente continua. Adems, la transmisin de la energa es ms fcil y ms econmica con corriente alterna que con corriente continua. Tambin, la tensin alterna puede aumentarse o rebajarse fcilmente y sin que se produzcan considerables prdidas de potencia, mediante el empleo de transformadores. En las plantas generadoras la tensin alterna es elevada mediante los

transformadores hasta que alcanza un valor muy alto y luego se la enva a las lneas de transmisin. Luego, en un extremo opuesto de las mencionadas lneas, otros transformadores reducen la tensin a valores que puedan ser usadas para la

iluminacin y la fuerza motriz. Como ver, cunto ms alta sea la tensin en una lnea de transmisin, tanto ms rendimiento produce.

Figura N 1: Transmisin de corriente alterna


Para ilustrar la importancia de usar alta tensin y baja intensidad en la transmisin de energa elctrica, consideremos el ejemplo siguiente: 1 megavatio (1 000 000 watts 1 MW) de potencia, puede obtenerse con una tensin de 10 kilovoltios (10 000 voltios 10 KV) de la fuente de generacin con una intensidad de 100 amperios (A). Tambin puede obtenerse la misma potencia, con 100 KV y 10A de

intensidad. Si la lnea de transmisin usada opusiera 10 ohms ( ) de resistencia en cada caso de prdida de potencia sera: P = I2R P = I2 R P = 1002 x 10 P = 102 x 10 P = 100 000 W P = 1 000 W

Por lo tanto, en una lnea de transmisin de 10 KV con una resistencia de 10 ohms, se produce una prdida equivalente a cien veces la que se producir en esa misma lnea si se usara una tensin de 100 KV. (figura 2).

Figura N 2: Torre de alta tensin

1.1 Ciclo de la corriente alterna

Cuando una tensin o intensidad de corriente alterna describe un juego completo de valores positivos y negativos decimos que ha completado un ciclo. La corriente alterna nace y alcanza primero un mximo en cierta direccin, para descender a cero inmediatamente despus; vuelve a


nacer en sentido contrario, alcanza el mximo y vuelve a cero. Esto completa un ciclo de corriente alterna y suceden nuevos ciclos continuamente mientras circule la corriente. Anlogamente sucede lo mismo con la tensin y cada juego completo que contiene tanto valores positivos como negativos de la tensin (e igualmente si se trata de la intensidad) es un ciclo.

Figura N 3: Un ciclo de corriente alterna

1.2 Relaciones de fase

La salida de un generador simple vara como una onda senoidal, se tienen dos generadores que giran exactamente a la misma velocidad y si hubieran arrancado en el mismo instante con sus rotores en la misma posicin, las ondas de los generadores 1 y 2 se corresponderan exactamente y pasaran por los valores de cresta y cruzaran la lnea del cero al mismo tiempo. (figura 4).

Figura N 4: Ondas de tensin en fase


En cambio, si en el momento de empezar a girar los dos generadores, el rotor del segundo generador estuviese 45 adelantado con respecto al del primer generador, la salida de este primer generador pasara por los valores de cresta y cruzaran la lnea del cero ms tarde de lo que lo hara del rotor del generador dos (figura 5).

Figura N 5: Dos ondas desfasadas 45

En el caso indicado, se dira que las dos formas de onda estn en fase y en el segundo caso que la onda del generador dos est adelantada con respecto a la onda del generador uno, un ngulo de fase de 45. Como la fase es relativa, podemos decir igualmente que el generador uno est atrasado 45 con respecto al generador dos.

1.3 Frecuencia de la corriente alterna

Cuando la espira de un generador elemental ha rotado 360 (una revolucin completa) la tensin generada ha completado un ciclo. (Ver figura 6). Si la susodicha espira rota a una velocidad de 60 revoluciones por segundo, la tensin generada completar 60 ciclos en un segundo. Puede decirse entonces, que la tensin generada tiene una frecuencia de 60 Hertz. (Ver figura 7). La palabra Hertz se usa en honor a Heinrich Hertz, el descubridor de las ondas de radio, y significa ciclos por segundo. Se abrevia Hz. La frecuencia es siempre la cantidad de ciclos descritos en un segundo, expresada en Hz. Es importante considerar la frecuencia, dado que la mayora de los equipos elctricos necesitan una frecuencia especfica, al igual que una tensin y una intensidad especficas, para funcionar debidamente.


sen

Figura N 6: Salida del generador elemental

Figura N 7: Frecuencia

La frecuencia estndar comercial usada en Per es de 60 Hz. El motivo estriba en que cada vez que la corriente cambia de sentido se reduce a cero y por lo tanto, momentneamente se apaga la lmpara elctrica que est alimentando en ese instante. Sin embargo, la lmpara se apaga y se enciende 120 veces por cada segundo de tiempo (una vez cada medio ciclo). El ojo humano no puede reaccionar lo bastantemente rpido para detectar esto y por lo tanto, recibe la impresin de que la lmpara permanece encendida todo el tiempo.


1.4 Valores mximo y de pico a pico de una onda senoidal

Supongamos que se compara medio ciclo de una onda senoidal de corriente alterna con la forma de onda de una corriente continua, que dura el mismo tiempo. Si la corriente continua se iniciara y se interrumpiera en los mismos momentos que el medio ciclo de la onda senoidal y cada una alcanzara el mismo valor mximo, los valores de la corriente continua seran ms altos que los valores correspondientes a la corriente alterna, con excepcin de aquellos puntos en los cuales la corriente alterna pasa por su valor mximo (Ver Figura 8). En ese punto los valores de la corriente continua y de la corriente alterna son iguales.

Figura N 8: Comparacin de las formas de onda de la C.C. y de C.A.

Este punto de la onda senoidal se llama valor mximo, valor pico o valor de cresta.

Hay dos valores mximos o de cresta en cada ciclo completo de la corriente alterna, uno corresponde al medio ciclo positivo y el otro al medio ciclo negativo. (Ver figura 9).

La diferencia que hay entre el valor de pico positivo y el valor de pico negativo, se llama el valor de pico a pico de una onda senoidal. Este valor equivale al doble del valor de pico de la onda senoidal y a veces se usa para realizar mediciones de tensiones alternas. Los osciloscopios miden el valor de pico a pico de las tensiones alternas de los circuitos electrnicos.

Generalmente, las tensiones e intensidades de corriente alterna se expresan en tensiones de valor eficaz (RMS). Esta sigla corresponde a las palabras inglesas Root Medium Square, que significa raz del cuadrado medio.


Figura N 9: Valor pico a pico de la corriente alterna.

2. CORRIENTES TRIFSICAS Una red de alimentacin con slo dos conductores resulta insuficiente en muchos casos debido al gran consumo de energa que precisan un alto nmero de instalaciones y aparatos. Por ello, para la obtencin y distribucin de la energa elctrica se suele utilizar el sistema de corrientes alternas trifsicas, llamado tambin sistema trifsico. De este modo, se disponen de dos tensiones diferentes, por ejemplo 220 V y 380 V. 2.1 Generacin de tensiones desfasadas

La figura 10 nos muestra un generador trifsico muy simplificado. Un campo magntico giratorio atraviesa tres devanados, desplazados 120 unos de otros. Por tanto, en los tres bobinados se inducirn tensiones del mismo valor (a igual nmero de espiras). Como el campo magntico del rotor atraviesa las bobinas con su valor mximo a intervalos de 120, se obtendrn tres tensiones que presentarn una diferencia de fase de 120 entre cada dos de ellas.


Figura N 10: Modelo simplificado de un generador trifsico

La figura 11 muestra que la tensin del bobinado con los terminales U1 y U2 es mxima, mientras en las otras dos bobinas existen tensiones menores, pues la variacin del flujo en ellas es tambin ms reducida que en la primera.

Figura N 11: Curvas de tensin en los terminales

Podemos trazar las curvas de las tres tensiones distintas de la figura 11 en una sola grfica comn figura 12 en la que queda de manifiesto que entre las diferentes tensiones existe una diferencia de fase de 120.


El desplazamiento de 120 en el espacio, debido a la disposicin de las bobinas en el generador, se ha transformado en un desfase de 120 en el tiempo.

II III IV I

Figura N 12: Desfases entre las diferentes tensiones de un sistema trifsico

La figura 13 nos muestra el esquema de conexin del generador, en el que puede reconocerse la disposicin de las bobinas en el espacio. Este circuito se denomina conexin en estrella debido a la forma de su esquema de conexin. El punto central de la estrella ser el punto neutro, al que puede conectarse el conductor neutro o simplemente el neutro. Los dems terminales, es decir, los puntos exteriores de la estrella, se conectarn a otros tantos conductores activos, tambin llamados fases.

Figura N 13: Disposicin de los devanados y esquema de conexin de un

generador trifsico.

La norma DIN 40 108 contiene informacin sobre la caracterizacin de los diferentes conductores y puntos de un sistema trifsico. La tabla 1 es un extracto de dicha norma.


El orden o numeracin de las letras indica la sucesin de las fases.

Cuadro N 01: Caracterizacin de los conductores y puntos de un sistema trifsico

Parte Terminales o

conductores activos (fases)

Punto neutro, conductor

neutro

Tierra de referencia

Conductor de proteccin

puesto a tierra

Neutro puesto a

tierra

Red

Preferentemente: L1 L2 L3

PEN Tambin estn permitidos, cuando

no pueda haber confusiones 1 2 3

N E PE Tambin estn

permitidos: R S T

Circuitos de

consumo En general: U V W

Los smbolos de las tensiones se caracterizan, en general, con dos subndices, cuyo orden representa el sentido de referencia de la tensin correspondiente. Puede suprimirse uno de los subndices cuando las tensiones estn orientadas mediante vectores de referencia o cuando no puede haber lugar a confusiones. La tabla 2 indica algunos ejemplos de smbolos.

Cuadro N 02: Caracterizacin de las tensiones en los sistemas trifsicos

Tipo de tensin Sistema de corrientes Smbolos de las tensiones

Tensin entre fase y fase o tensin de lnea

Sistema trifsico

Generadores, motores y transformadores trifsicos

Tensiones entre fase y neutro o tensin de fase

Sistema trifsico en estrella

Generadores, motores y transformadores trifsicos

Tensiones entre fase y tierra

Sistema trifsico


1. Puede emplearse tambin URS, UST, UTR. 2. Cuando no puedan producirse confusiones puede suprimirse el

subndice N. 3. Puede emplearse tambin URE, USE, UTE.

Los smbolos de las corrientes tambin se escribirn con uno o dos subndices, que coincidirn con los smbolos de las fases. (Ver Tabla 1) Cuando se emplean dos subndices estos indicarn el sentido de referencia de la corriente. Pueden utilizarse tambin IR, IS, IT o bien Irs, IST e ITR. Existen pues diversas posibilidades para caracterizar los sistemas trifsicos.

3. RED TRIFSICA CARGADA

3.1 Conexin en estrella

Despus de habernos ocupado de la obtencin de tensiones trifsicas, de los conceptos fundamentales y de las diferentes posibilidades de caracterizacin, vamos a tratar la conexin de cargas (circuitos de consumo) a redes de alimentacin trifsica. Empezaremos con la conexin en estrella, en la que estudiaremos las relaciones existentes entre corrientes, tensiones y potencias. En la figura 14 puede verse una carga compuesta de resistores hmicos (por ejemplo, una calefaccin elctrica), conectada en estrella.

Figura N 14: Medidas de intensidad en una conexin en estrella

En cada uno de los conductores se encuentra conectado un ampermetro, con lo que podremos medir la corriente al conectar la carga simtrica (todos los resistores son de igual valor):


I1 = I2 = I3 = 24,2 A ; IN = 0 A

El resultado es sorprendente. El conductor comn a todos los devanados no conduce corriente alguna, por tanto se podra prescindir de l. Cuando la carga sea simtrica, no circular corriente por el neutro! Por tanto, las tres corrientes se compensan mutuamente al llegar al neutro con lo que podremos prescindir de ste siempre que la carga sea simtrica. En la figura 15 hemos representado las tensiones y corrientes en la carga. Podemos ver que las corrientes de lnea I1, I2, I3 son las mismas que las de los devanados del generador, es decir, las corrientes de fase If.

En la conexin en estrella las intensidades de fase sern iguales a las

de lnea!

Figura N 15: Relaciones entre las magnitudes de lnea y las de fase en la

conexin en estrella

Intensidad de lnea : Donde: I : Intensidad de lnea. If : Intensidad de fase. Tensin de lnea: Las tensiones en los devanados (tensin de fase) son menores que las tensiones de lnea (Ver apartado 1.2.2)

I = If


En la conexin en estrella la tensin de lnea es 3 veces mayor que

la tensin de fase!

Podemos ahora calcular la potencia con ayuda de las relaciones ya obtenidas para tensiones e intensidades. La potencia aparente ser calculada mediante la expresin: S = UI. Como tenemos en total 3 cargas, la potencia total ha de ser tres veces mayor que la calculada para una de ellas: Potencia aparente de una carga: S = Uf IF Potencia aparente total: 3Uf If Si sustituimos los valores de fase por los valores de lnea, obtenemos:

Potencia aparente total: Potencia activa total: Potencia reactiva total: Donde:

: ngulo de desfasaje entre U e I. U : tensin de lnea. I : corriente de lnea. Ejemplo 1: En la placa de caractersticas de un motor podemos leer los valores siguientes:

U = 3 Uf

I 3

U3 3 I

3

U3S

S = I U 3

P = cos UI 3

Q = sen I U 3


U = 380 V I = 12 A (conexin en estrella)

Cos = 0,8 Cunto valen las potencias aparente, activa y reactiva? Solucin ejemplo 1:

3.2 Conexin en tringulo

Las cargas trifsicas pueden conectarse tambin en tringulo, tal como podemos ver en la figura 16 en el que se han conectado tres resistencias iguales. Las intensidades de lnea I1, I2, I3, se dividen en los puntos terminales, de manera que debern ser mayores que las intensidades de fase, que son las que circulan por cada uno de los ramales de la carga.

Figura N 16: Relaciones entre las magnitudes de lnea y las de fase en la conexin en tringulo.

KVAR 4,7 Q

VAR 4700 0,6 x12 x380 x3 sen UI 3 Q

KW 6,3 P

W 6300 0,8 x12 x380 x3 cos UI 3 P

KVA 7,9 S

VA 7900 12 x380 x3 I U 3 S

En la conexin en tringulo la corriente de lnea es 3 veces mayor que la de fase!

UserResaltado


Intensidad de lnea:

Donde: I:Intensidad o corriente de lnea. If:Intensidad o corriente de fase. Tensin de lnea: Las tensiones en los distintos ramales de la carga, es decir, las tensiones de fase, sern iguales a las tensiones de lnea (apartado 1.2.3) La potencia de la conexin en tringulo se pude calcular como la suma de las potencias en cada una de las cargas. Potencia aparente de una carga: S = Uf IF Potencia aparente total: S = 3Uf If

Sustituyendo los valores de fase por los valores de lnea obtenemos:

Potencia aparente total: S = 3 UI

Potencia activa total:: P = 3 U I cos

Potencia reactiva total :Q = 3 U I sen Si comparamos estas frmulas con las de la conexin en estrella del apartado 1.3.1. Observamos que son las mismas, no obstante, debemos tener presente que en ambos casos deben expresarse las frmulas en funcin de los valores de lnea.

3.3 Comparacin entre la conexin en estrella y en tringulo

Los circuitos de consumo o de carga, conectados en estrella pueden transformarse en la mayora de los casos en conexiones en tringulo y viceversa. Como este cambio de conexin supone una variacin de las corrientes y tensiones de las cargas, tambin se modificar el consumo de potencia.

I = fI 3

U = Uf

I U3 S

I 3

3 3 I 3

U x 3 S

Ux


R3

UP

R

UP

3

UU

2

f

2

f

f

f

Veamos mediante un ejemplo cules son las diferencias entre ambas conexiones. En la figura 17 podemos ver tres resistores, conectados en estrella a la izquierda y en tringulo a la derecha. En la conexin en estrella la tensin de lnea est aplicada a los resistores R1 y R2, mientras que en la conexin en tringulo solamente est aplicada al resistor R1

Figura N 17: Comparacin entre las potencias de dos cargas iguales

conectadas una en estrella y la otra en tringulo.

Por lo tanto, en este ltimo caso circular una corriente de mayor intensidad por el resistor R1, con lo que tambin ser mayor su consumo de potencia. Comparemos las frmulas de tensin y potencia para los dos casos:

CONEXIN EN ESTRELLA CONEXIN EN TRINGULO

R

2

f

2

f

f

f

UP

R

UP

UU


Si los resistores de carga son iguales, cada ramal de la conexin en estrella consume solamente 1/3 de la potencia que consume en la conexin en tringulo. Obtenemos pues la siguiente frmula para la potencia total:

4. MQUINAS ELCTRICAS ROTATORIAS

4.1 Introduccin

En la sociedad moderna, altamente industrializada, se precisan mquinas motrices de propiedades muy variadas. Deben funcionar produciendo un mnimo ruido y contaminar mnimamente el medio ambiente. Por otro lado, es conveniente que su construccin sea compacta y su manejo fcil. Adems, que el precio de adquisicin no sea excesivo, deben trabajar econmicamente y con un mnimo de mantenimiento. Segn su campo de aplicacin se precisa potencias que van desde algunos vatios hasta varios megavatios. Por otra parte, la gama de frecuencias de giro es tambin muy amplia. Otro factor importante es la variacin de la frecuencia de giro cuando vara la carga, a veces es incluso necesario poder regular la frecuencia de giro. Los motores elctricos renen toda una serie de requisitos, por lo que actualmente son las mquinas de impulsin de mayor importancia. (Fig. 18). La alimentacin con energa elctrica de los motores y en general de todos los aparatos elctricos, se realiza principalmente mediante redes de distribucin. Los generadores alimentan las redes de distribucin con energa elctrica. Transforman la energa mecnica de otros portadores de energa, tales como el carbn, gas natural, petrleo, uranio, agua, etc. en energa elctrica.

3P PA

Una carga conectada en tringulo consume el triple de potencia que conectada en estrella!


Para emplear mquinas elctricas, a parte de sus propiedades elctricas, son de especial inters sus magnitudes mecnicas, tales como la frecuencia de giro, el par y la potencia mecnica.

Figura N 18: Motores elctricos

4.2 Motores Asncronos

Los motores asncronos o motores de induccin son las mquinas de impulsin elctrica ms utilizadas pues son sencillas, seguras y baratas.

Los motores asncronos se clasifican, segn el tipo de rotor, en jaula de ardilla (o motores con inducido en cortocircuito, figura 19a) y motores de rotor bobinado con anillos rozantes. (Figura 19b).


a) Motor de rotor en jaula ardilla

b) Motor de rotor bobinado con anillos rozantes

Figura N 19: Motores de induccin o asncronos

En los motores asncronos trifsicos la energa elctrica se suministra al bobinado del estator. Como consecuencia de ello aparece un par aplicado al rotor y este girar. Por tanto, la figura 19 muestra la estructura de los motores asncronos trifsicos. El estator de estas mquinas se compone de una carcasa con un paquete de chapas magnticas, en cuyas ranuras se encuentra el devanado, formado por una serie de bobinas separadas. El rotor de un motor asncrono trifsico se compone de un eje sobre el que se monta un paquete de chapas magnticas. En las ranuras de las chapas se encuentra el inducido en cortocircuito (rotor en jaula de ardilla, ver Fig. 20 y 21) o bien un devanado trifsico (rotor bobinado con anillos rozantes, ver figura 19).


Figura N 20: Rotor en jaula de ardilla (inducido en cortocircuito)

Figura N 21: Motor de rotor en jaula de ardilla

1 Devanado del estator 6 Caja de bornes

2 Carcasa 7 Barras del rotor

3 Paquete de chapas magnticas del estator

8 Paquete de chapas magnticas del rotor

4 Tapa del cojinete 9 Eje

5 Ventilador


5. PRUEBA DE AUTOCOMPROBACIN 1. En una onda de tensin alterna, la diferencia que hay entre el valor de pico

positivo y el valor de pico negativo, se llama:

a. Valor mximo b. Valor eficaz c. Valor de pico a pico d. Valor promedio

2. Cmo se expresa la tensin de lnea en funcin de la tensin de fase en

una conexin en estrella?

3. Cmo se expresa la corriente de lnea en funcin de la corriente de fase en una conexin en tringulo?

4. Mencionar si es verdadera o falsa la siguiente expresin:

En los motores asncronos trifsicos, la energa elctrica se suministra al bobinado del rotor.

6. RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIN

1. c. 2. 1,7321 Uf. 3. 1,7321 If. 4. Falso.

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