GUIA DE APRENDIZAJE 7 MÁQUINAS ELECTRICAS

Sistema Integrado de Mejora Continua

Institucional

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GUÍA DE APRENDIZAJE.

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INFORMACIÓN GENERAL IDENTIFICACIÓN DE LA GUÍA : GAVVEI 30-04--2013 MAQUINAS ELECTRICASFECHA DE APLICACIÓN: 30-04-2013PROGRAMA DE FORMACIÓN: Tecnólogo en mantenimiento eléctrico industrialID: 396842CENTRO: PROCESOS INDUSTRIALESRESULTADOS DE APRENDIZAJE:Preparar acciones de mantenimiento en las maquinas eléctricas rotativas de acuerdo a los protocolos del fabricanteCRITERIOS DE EVALUACIÓN: Planifica con pertinencia las acciones preventivas necesarias para el mantenimiento e intervención en la maquina eléctricaDefine y optimiza los procedimientos de diagnostico adecuadosDefine e integra los equipos de diagnostico adecuados.Identifica las actividades vinculadas a la orden de trabajoSelecciona los equipos de diagnóstico adecuados.Utiliza las TICs en la presentación del informe de gestión del mantenimiento.Define los informes necesarios para la intervención en las acciones de mantenimientoNOMBRE DEL INSTRUCTOR- TUTOR: GUILLERMO ANTONIO VALENCIA VELASQUEZ

DESARROLLO DE LA GUIA INTRODUCCIÓN: Se entiende por máquina eléctrica al conjunto de dispositivos o mecanismos capaces de generar, transformar y aprovechar la energía eléctrica para producir un trabajo.Desde una visión mecánica, las máquinas eléctricas se pueden clasificar en rotativas y estáticas. Las máquinas rotativas están provistas de partes giratorias, como las dinamos, alternadores, motores. Las máquinas estáticas no disponen de partes móviles, como los transformadores.En las máquinas rotativas hay una parte fija llamada estator y una parte móvil llamada rotor. Normalmente el rotor gira en el interior del estator. Al espacio de aire existente entre ambos se le denominada entrehierro. Los motores y generadores eléctricos son el ejemplo más simple de una maquina rotativa. Si la máquina convierte energía mecánica en energía eléctrica se llama generador, mientras que si convierte energía eléctrica en energía mecánica se denomina motor. Esta relación se conoce como principio de conservación de la energía electromecánica.Un motor eléctrico opera primordialmente con base en dos principios: El de inducción, descubierto por Michael Faraday en 1831; que señala, que si un conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. Y el principio que André Ampére que observó en 1820, logrando establecer que si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.

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Conceptos básicos de campo magnético

FLUJO MAGNÉTICO PRODUCIDO POR CORRIENTE Así como una carga eléctrica produce un campo de fuerzas eléctricas, una corriente eléctrica (cargas en movimiento) produce un campo de fuerzas magnéticas. Estas fuerzas fueron descubiertas experimentalmente por Oersted, al colocar una brújula alrededor de un alambre que llevaba corriente, figs. 1.1 (a) y (b). Observó que la orientación de la brújula definía trayectorias cerradas circulares. Estas trayectorias definían líneas de lo que se conoce como flujo o campo magnético, similares a las producidos por un imán. A diferencia de las líneas de campo eléctrico que van de una carga positiva a una negativa, las líneas de flujo magnético siempre son cerradas. La relación entre el sentido de la corriente y la dirección del flujo magnético que produce está determinada por la Regla de la mano derecha, según se muestra en la fig. 1.1 (c).




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Permeabilidad de los materiales De acuerdo con su estructura atómica los materiales presentan mayor o menor facilidad para conducir flujo magnético. A esta propiedad se le llama permeabilidad del material. La permeabilidad se representa por la letra griega μ (mu) y guarda la relación siguiente:

μ = μ0 μr (1.1) En donde μ0 = Permeabilidad del espacio vacío = 12.57 X 10-7. Se mide en Henry/metro (H/m) μr = Permeabilidad relativa. Es un número adimensional.

En general, la permeabilidad que se encuentra en textos o manuales de materiales es la permeabilidad relativa. Ejemplos de ésta son:




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Tabla 1.1 Valores típicos de permeabilidad relativa de algunos materiales.

Reluctancia

La trayectoria seguida por el flujo magnético define un circuito magnético. De acuerdo con el valor de permeabilidad de los materiales, éstos presentarán mayor o menor resistencia al paso del flujo magnético.

La reluctancia se define mediante la fórmula




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- En analogía con un circuito eléctrico, el circuito magnético puede representarse como se muestra en la Fig. 1.3. Obsérvese las relaciones: Reluctancia ------------Resistencia Fuerza magnetomotriz-Voltaje Flujo magnético----------Corriente eléctrica Los circuitos magnéticos siguen las mismas leyes que los circuitos eléctricos.

Densidad e intensidad de flujo magnético




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Con relación a la fig. 1.2 anterior, supóngase que el núcleo de material ferromagnético es de sección transversal "A", permeabilidad muy elevada "μ”, alrededor del cual se devana una bobina de "N" vueltas. Cuando circula corriente por la bobina se establece un flujo magnético "Φ" (letra griega fi) alrededor del circuito magnético. Consideremos idealmente que el flujo magnético es el mismo tanto en el núcleo como en el claro de aire (entrehierro). En estas condiciones podemos definir a la Densidad de Flujo Magnético como la relación del número de líneas de flujo por unidad de área, esto es,

En donde B = Densidad de flujo magnético y se expresa en Teslas. 1 Tesla = 1 Weber/m2 = 10 000 Gauss. ɸ = Flujo magnético. Se expresa en Webers. A = Sección transversal del circuito magnético, m2. Con la suposición anterior se establece idealmente que la densidad de flujo magnético es igual en el núcleo que en el claro de aire (entrehierro). Otro parámetro que se encuentra en el análisis de sistemas magnéticos es la Intensidad de Flujo Magnético H, que representa el esfuerzo necesario para orientar los dipolos magnéticos de un material. Ya que en el núcleo ferromagnético los dipolos magnéticos se orientan fácilmente se dice que para esto se requiere poca intensidad de flujo magnético. En el caso del claro de aire, de acuerdo con la Tabla No. 1.1 se desprende que es muy difícil orientar sus dipolos magnéticos, por lo que requiere mucho más intensidad de flujo magnético que en el núcleo ferromagnético.En su forma más simple la intensidad de flujo magnético "H" se define por la relación




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En donde

N = Número de vueltas de la bobina I = Corriente de la bobina, Amperes l = Longitud del circuito magnético, metros H = Intensidad de flujo magnético, Ampere-vueltas/metro

Existe una relación entre la densidad de flujo magnético (B) y la intensidad de flujo magnético (H), dada por

La constitución de toda máquina eléctrica rotativa (tanto de c.c. como de c.a.) es muy similar. A continuación se describirán las partes más relevantes de toda máquina eléctrica rotativa, lo cual nos permitirá conocer tanto sus limitaciones como sus aplicaciones más adecuadas.




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Toda máquina eléctrica rotativa consta de los siguientes elementos básicos, representados en la Figura 2.

• Estator o Inductor.• Rotor o Inducido.• Culata o carcasa.• Base• Caja de conexiones• Tapas• Cojinetes • Escobillas.• Entrehierro

.Estator o inductorEl estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero si magnéticamente. Existen dos tipos de estatores (ver figura 3.):• Estator de polos salientes• Estator rasurado

FORMULACIÓN DE ACTIVIDADES:

Señor aprendiz, usted debe resolver el siguiente cuestionario el cual será socializado en clase, para la solución de este se pueden apoyar en los documentos suministrado por el instructor y la bibliografía recomendada.




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1.-para qué se utiliza la curva de histéresis, realice una curva y explíquela?

La histéresis magnética, es el fenómeno que permite el almacenamiento de información en los imanes de los discos duros o flexibles de los ordenadores: el campo induce una magnetización en el pequeño imán, que se codifica como un 0 o un 1. Esta codificación permanece en ausencia de campo, y puede ser leída posteriormente, pero también puede ser invertida aplicando un campo en sentido contrario.

2.- ¿por qué ocurre y cuando se produce la histéresis? Se produce cuando el campo magnético superior se suprime los dominios no se ubican de nuevo al azar si no que permanecen alineados por que los átomos requieren energía para recuperar su anterior posición. La energía para el posicionamiento original fue provista por el campo magnético exterior, cuando el campo magnético exterior se suprime no hay fuente alguna que ayude a que los dominios regresen a sus posiciones, entonces el trozo de hierro se convierte en un imán permanente.

-realice el ejercicio 1.7 ,1.8 y 1.14 del libro de Stephen Chapman 3ra edición.

-qué es un transformador y cuál es su propósito principal?-Cuáles son los tipos de transformadores mas comunes?-Cómo sería un transformador ideal. realice las ecuaciones que lo definen (V,I,P,Z,N)?-cómo está conformado el circuito equivalente de un transformador, realice un ejemplo?-Qué aspectos se deben suponer para convertir un transformador real en uno ideal ?-Cuáles son las pruebas que se le realizan a los transformadores. explíquelas?- Realice un cuadro en el cual se clasifiquen las Maquinas eléctricas rotativas.- Cuál es la Constitución, los materiales utilizados y organización estructural de las maquinas eléctricas rotativas.-Realice los Circuitos magnéticos y eléctricos de una máquina rotativa.- Que datos deben estar en las placas de características de máquinas eléctricas rotativas,- Realice la curva par velocidad para el motor de fase partida, motor con condensador de arranque, motor trifásico. -Que Características son útiles para la determinación de los puntos de funcionamiento de un motor según la carga (Par-Velocidad, Corriente-Velocidad, Cuadrantes de funcionamiento),-Cuales son las características de los Motores asíncronos- defina cada una de las siguientes Magnitudes características: frecuencia de rotación, deslizamiento, intensidad, factor de potencia, potencia y rendimiento- Qué consideraciones se deben tener al momento de seleccionar un motor (Consideraciones según utilización y medio ambiente)- Cuáles son las cuatro categorías básicas en las que se dividen las pérdidas que se presentan en los motores de CA, explíquenlas y cómo se calculan.?-Realice el diagrama de flujo de potencia para un generador trifásico y para un motor trifásico.

BIBLIOGRAFIA DE ANEXOS:Máquinas eléctricas de Stephen J Chapman 3e.Otros documentos técnicos ver plataforma Senasofía en el LMS




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EVALUACIÓN: Cuestionario.

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