FUNDAMENTOS DE MAQUINAS ELECTRICAS

INTRODUCCION Una mquina elctrica es un dispositivo que transforma la energa elctrica en otra energa, o bien, en energa elctrica pero con una presentacin distinta, pasando esta energa por una etapa de almacenamiento en un campo magntico.

SE CLASIFICAN EN TRES GRANDES GRUPOS

Transformadoresconservan la forma de la energa pero transforman su s caractersticas.

Generadores. transforman energa mecnica en elctrica

Motoreslo inverso sucede en los motores.

Desde una visin mecnica, las quinas elctricas se pueden clasificar Rotativas (Generadores y Motores). Las mquinas rotativas estn provistas de partes giratorias, como las dinamos, alternadores, motores

Estticas (Transformadores). Las mquinas estticas no disponen de partes mviles, como los transformadores.

1. Potencia2. Voltaje3. Corriente4. Corriente nominal5. Corriente de vaco6. Corriente de arranque7. Corriente a rotor bloqueado 8. Revoluciones por minuto (R.P.M.) 9. Factor de potencia 10. Factor de servicio11. Nmero de fases 12. Par 13. Par Nominal14. Par de arranque15. Par mximo16. Par de aceleracin 17. Par de desaceleracin18. Par a rotor bloqueado19. Frecuencia20. Eficiencia

Potencia:rapidez; W/tVoltaje: diferencia.Corriente: Q; P; t (amp)Revoluciones por minuto: R.P.M.;W;NFactor de potencia.cos fiFactor de servicio.

Nmero de fases:127V;220VPar : Nominal, arranque, mximo, aceleracin, desaceleracin y rotor bloqueado.Frecuencia.Eficiencia.

Es la rapidez con la que se realiza un trabajo; en fsica la Potencia = Trabajo/tiempo, la unidad del Sistema Internacional para la potencia es el joule por segundo, y se denomina watt (W). Sin embargo estas unidades tienen el inconveniente de ser demasiado pequeas para propsitos industriales. Por lo tanto, se usan el kilowatt (kW) y el caballo de fuerza (HP) que se definen como: 1 kW = 1000 W 1 HP = 747 W = 0.746 kW 1 kW= 1.34 HP

Tambin llamada tensin elctrica o diferencia de potencial, existe entre dos puntos, y es el trabajo necesario para desplazar una carga positiva de un punto a otro:Donde: E = Voltaje o Tensin VA = Potencial del punto A VB = Potencial del punto BLa diferencia de tensin es importante en la operacin de una mquina, ya que de esto depender la obtencin de un mejor aprovechamiento de la operacin. Los voltajes empleados ms comnmente son: 127 V, 220 V, 380 V, 440 V, 2300 V y 6000 V.

La corriente elctrica [I], es la rapidez del flujo de carga [Q] que pasa por un punto dado [P] en un conductor elctrico en un tiempo [t] determinado.Donde: I = Corriente elctrica Q = Flujo de carga que pasa por el punto P t = TiempoLa unidad de corriente elctrica es el ampere. Un ampere [A] representa un flujo de carga con la rapidez de un coulomb por segundo, al pasar por cualquier punto.Las mquinas elctricas esgrimen distintos tipos de corriente, que fundamentalmente son: corriente nominal, corriente de vaco, corriente de arranque y corriente a rotor bloqueado.

Corriente nominal: condiciones normales de operacin. Corriente de vaco: y es aproximadamente del 20% al 30% de su corriente nominal. Corriente de arranque: mayor que su corriente nominal, Corriente a rotor bloqueado: Es la corriente mxima

Se define como la cantidad de vueltas completas que da el rotor en el lapso de un minuto; el smbolo de la velocidad angular es omega [W], no obstante, el la industria se utilizan tambin para referirse, la letras:No simplemente las siglas R.P.M.Donde: W = N Revoluciones por minuto o velocidad angular = Constante [3.14] F = Frecuencia t = TiempoLas unidades de la velocidad son losradianes por segundo (rad/s), sin embargo la velocidad tambin se mide enmetros por segundo(m/s) y enrevoluciones por minuto[R.P.M.]. Para calcular las R.P.M. de un motor se utiliza la ecuacin:Donde: R.P.M.= Revoluciones por minuto o velocidad angular F = Frecuencia

Laeficienciade un motor de Corriente Alterna mide la conversin de la energa elctrica en trabajo til. La energa que se pierde se convierte encalor. Para aumentar la eficiencia es preciso reducir estas prdidas.Las prdidas de los motores se pueden clasificar en cinco categoras principales. Dos de stas las prdidas en elhierrodel ncleo y las prdidas porresistenciaaerodin-mica y friccin se clasifican como prdidas no relacionadas con la carga, ya que permanecen constantes con independenciade la misma.Las prdidas relacionadas con la carga, es decir, que varan con ella, son las prdidas en elcobredel estator, las prdidas en el rotor y las prdidas de carga por dispersin. En todas estas prdidas pueden influir diversas consideraciones dediseoy construccin, es decir, lacalidadde losprocesosde diseo y fabricacin.

De manera general, se define como la relacin entre la potencia til y la potencia absorbida expresada en %.

Es el valor caracterstico de la fuerza de torsin ejercida por un motor en cada instante de su funcionamiento.

Servicio continuo: Corresponde a una carga constante durante un tiempo suficientemente largo como para que la temperatura llegue a estabilizarse. Servicio continuo variable: Se da en mquinas que trabajan constantemente pero en las que el rgimen de carga vara de un momento a otro.Servicio intermitente: Los tiempos de trabajo estn separados por tiempos de reposo. Factor de marcha es la relacin entre el tiempo de trabajo y la duracin total del ciclo de trabajo. Servicio un horario: La mquina est una hora en marcha a un rgimen constante superior al continuo, pero no llega a alcanzar la temperatura que ponga en peligro los materiales aislantes. La temperatura no llega a estabilizarse.

http://es.slideshare.net/GersonSantosDubon/como-leer-la-placa-de-datos-de-un-motor-electricohttp://www.nichese.com/identificarplacas.html

Un sistema electromecnico de conversin tiene tres partes esenciales: sistema elctrico. sistema mecnico. campo que los une.

Las prdidas las podemos clasificar dentro de las siguientes categoras 1.- Prdidas en el cobre de los devanados (rotor y estator): Las prdidas en el cobre de una mquina son las prdidas por calentamiento debido a la resistencia de los conductores del rotor y del estator: P=I2R.

2.- Prdidas en el ncleo: se deben a la histresis y a las corrientes parsitas. Con frecuencia a estas prdidas se les conoce como prdidas de vaco o prdidas rotacionales de una mquina. En vaco, toda la potencia que entra a la mquina se convierte en estas prdidas. 3.- Prdidas mecnicas: Las prdidas mecnicas se deben a la friccin de los rodamientos y con el aire. 4.- Prdidas adicionales: son todas aquellas prdidas que no se pueden clasificar en ninguna de las categoras descritas arriba. Por convencin, se asume que son iguales al 1% de salida de la mquina.

Estator opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotacin de la mquina. El estator no se mueve mecnicamente, pero si magnticamente. constituido principalmente de un conjunto de lminas de acero al silicio (y se les llama paquete), que tienen la habilidad de permitir que pase a travs de ellas el flujo magntico con facilidad; la parte metlica del estator y los devanados proveen los polos magnticos. Rotor elemento de transferencia mecnica, ya que de l depende la conversin de energa. Los rotores, son un conjunto de lminas de acero al silicio que forman un paquete Carcasa parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material empleado para su fabricacin depende del tipo de mquina, de su diseo y su aplicacin.

Los devanados

Se denomina transformador a una mquina electromagntica que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensin en un circuito elctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, esto es, sin prdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un pequeo porcentaje de prdidas, dependiendo de su diseo, tamao, etc.

Si suponemos un equipo ideal y consideramos, simplificando, la potencia como el producto del voltaje o tensin por la intensidad, sta debe permanecer constante (ya que la potencia a la entrada tiene que ser igual a la potencia a la salida).

Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de la induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario segn correspondan a la tensin alta o baja, respectivamente. Tambin existen transformadores con ms devanados, en este caso puede existir un devanado "terciario", de menor tensin que el secundario.

Se basa en la ley de induccin magntica de Faraday.

La induccin electromagntica es el fenmeno por el cual se produce la corriente en un conductor sometido a variaciones del flujo magntico que interceptan.

Faraday en 1831 demostr que siempre que se modifica el flujo magntico, que atraviesa un circuito cerrado, se produce una corriente inducida que dura lo mismo que la variacin del flujo.

Por ejemplo si consideramos un circuito formado por una bobina unida a un galvanmetro, cuando se introduce el polo norte de un imn en la bobina, el galvanmetro indica que circula una corriente elctrica en el sentido sealado por la flecha, al sacar el imn se produce una corriente en sentido contrario; la corriente as obtenida se denomina corriente inducida.

Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna crearn un campo magntico variable dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo magntico variable originar, por induccin, la aparicin de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.

Entonces: Vs = (Ns x Vp )/ Np

Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del nmero de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador es ideal. (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de l, se desprecian las perdidas por calor y otras), entonces:Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = PsSi tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente frmula. Potencia (P) = Voltaje (V) x corriente (I) P = V x I (watts)

La nica manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es de que cuando el voltaje se eleve la corriente se disminuya en la misma proporcin y viceversa. Entonces:

As, para conocer la corriente en el secundario cuando tengo la corriente Ip (corriente en el primario), Np (espiras en el primario) y Ns (espiras en el secundario) se utiliza siguiente frmula: Is = Np x Ip / Ns

1.Asncrono:Son aquellos motores elctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magntico del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias.2.Motores Sncronos:Son aquellos motores elctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magntico del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. Este motor tiene la caracterstica de que su velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. Es utilizado en aquellos casos en donde se desea una velocidad constante.

Motor con Rotor Bobinado

Motor con Rotor en Jaula de Ardilla

Campo Magntico Giratorio ( Imagen animada. El punto rojo es una marca de referencia para ver que Nr

Conexin de los Devanados

Fase dividida

Arranque con capacitor

Capacitor de arranque y marcha

Polo sombreado

Jaula de Ardilla

Induccin

Histeresis

Reductancia

Imn permanente

Sncronos

Rotor Devanado

Jaula de Ardilla

Sincronos

Induccin

Polifsicos

Universales

Monofsicos

Motores de CA.

APLICACIONES

Velocidad constante

Alto par de arranque

Ajuste por velocidad

Imn Permanente

Devanado Serie

Devanado en Derivacin

Devanado Compuesto

Motores de CD.

El Generador SncronoLos generadores sncronos o alternadores son mquinas sincrnicas que se usan paraconvertir potencia mecnica en potencia elctrica de corriente alterna.ElEl generador sncrono consiste en un electroimn girando, llamado rotor cilndricogeneralmente, al lado de una bobina, estator conectado en estrella el cual por efecto de larotacin del rotor va a inducir tensin trifsica en el estator, para esto tiene que haber unavelocidad relativa entre el rotor (tambin llamado campo) y el estator (o armadura).

Si en un generador sncrono se aplica al embobinado del rotor una corriente continua, se producir un campo magntico en el rotor. Entonces el rotor del generador se impulsar por medio de un motor primario, lo cual producir un campo magntico rotatorio dentro de la mquina. Este campo magntico rotatorio inducir un sistema trifsico de voltajes dentro del embobinado del estator del generador.

El motor sncrono recibe este nombre debido a que el rotor gira a la misma velocidad que el campo magntico del estator, es decir, estn sincronizados El motor sncrono es en esencia un alternador trifsico que funciona a la inversa.Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura estn divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifsica