Aspectos Térmicos de Las Máquinas Eléctricas

Transcripción

1 Universidad Nacional de Mar del Plaa Faculad de Ingeniería Deparameno de Ingenieria Elécrica Aspecos érmicos de Las Máquinas Elécricas

2 ermografia Las cámaras ermográficas (denominadas ambién cámaras por infrarrojos) capuran imágenes infrarrojas oalmene radioméricas

3 Universidad Nacional de Mar del Plaa Faculad de Ingeniería Deparameno de Ingenieria Elécrica Imágenes érmicas de Máquinas Elécricas

4 Herschel Demuesra que la emperaura medida depende de la longiud de onda obeniéndose la mayor emperaura en la zona no visible del infrarojo

5 Ecuación diferencial de calenamieno o enfriamieno en régimen de servicio coninuo θa:emperaura ambiene [0C] θ: emperaura del cuerpo homogéneo [0C] Ƭ=θ-θa: Sobre elevación de emperaura [0C] G: Peso del cuerpo [Kg] S: Superficie emisora del cuerpo [m2] h: Emisividad del cuerpo [ kcal / h m2 0C ] cm: Calor específico medio del cuerpo [kcal / Kg 0C] qgen[ kcal kcal ] = 0.860[ ] p[ W ] h hw kcal kcal dτ C qalm[ ] = G [Kg]cm[ ] [ ] h Kg 0C d h qcedido 0 qced[ kcal kcal ] = S [ m 2] hcuerpo [ ]τ [ 0C] 2 0 h hm C dτ Gcm + Shτ = p d θa θ S qgenerado cm G p [W]= pfe [W]+ pcu [W]+ pmec [W]

6 Dividiendo por Sh: Gcm dτ + Shτ = p d Gcm = Sh Gcm dτ τ = p Sh d Sh Ecuación Diferencial de primer orden τ max = p Sh dτ + τ = τ max d Reemplazando: τ τ max Δp Sh τmax Solución Inegrando: ( τ = τ max 1 e θ = θ a+ τ θmax τ τ= θ - θamb Dinámica de la sobre elevación de emperaura θamb θ=0 emperaura en función del iempo )

7 τ τ max ( τ = τ max 1 e )+ τ 0 e θmax θ = θ a+ τ τinicial τ=0 Al exisir sobre-elevación inicial de la emperaura la curva general de calenamieno puede descomponerse en dos: Una curva de enfriamieno desde la sobre-elevación inicial Una curva de calenamieno con sobre-elevación inicial nula.

8 CURVAS DE ENFRIAMIENO Ejemplo: emperaura inicial= 180 C Consanes de iempo= τ = τ 0e

9 Clases de aislación y emperauras admisibles Norma VDE 0530 (Devanados aislados) Ƭ θ[0c] ƬSeguridad 150C 150C Sobreelevación de los devanados 100C 50C 50C 1000C ƬL 800C 600C 400C A 750C 400C E 400C B 400C F θa : emperaura ambiene [0C] ƬL: Sobreemperaura limie (calenamieno) en grados [ 0C] Ƭseguridad: Sobreemperaura de seguridad 1250C 400C H θa

10 Maeriales aislanes Clase Y - comprende maeriales fibrosos, a base de celulosa o seda, no saurados, no inmersos en líquidos aislanes, y maeriales semejanes. La «emperaura caracerísica»** de esa clase es de 90 OC. Clase A - comprende maeriales fibrosos, a base de celulosa o seda (ípicamene) saurados con líquidos aislanes y oros maeriales semejanes. La emperaura caracerísica es de 105 OC Clase E - comprende algunas fibras orgánicas sinéicas y oros maeriales; su emperaura caracerísica es de 120 OC; Los maeriales de las clases Y, A y E ya no son acualmene de uso común, en el mercado nacional o inernacional de moores elécricos, uilizándose en la acualidad maeriales de las siguienes clases: Clase B - comprende maeriales a base de poliéser y polimídicos agluinados con maeriales orgánicos o saurados con ésos. La emperaura caracerísica de esa clase es de 130 0C Clase F - comprende maeriales a base de mica, amiano y fibra de vidrio agluinados con maeriales sinéicos, en general siliconas, poliéseres o epóxidos. emperaura caracerísica de 155 0C Clase H - comprende maeriales a base de mica, asbesos o fibra de vidrio agluinados ípicamene con siliconas de ala esabilidad érmica, presenando una emperaura caracerísica de 180 0C Clase C- incluye mica, vidrio, cerámica y cuarzo sin agluinane; emperaura caracerísica superior a 180 0C.

11 Sobre elevación de emperaura admisible de disinos elemenos VDE 0530 Clase de Aislación A E B F H Devanados Colecores Anillo rozanes Cojinees de rodamieno y deslizamieno Cojinees de rodamieno con grasas específicas

12 Ra = R 0 ( 1 + α θ a Ra = R 0 ( 1 + α θ ) τ ) R Ra ( 234,5 + θ a ) τ = θ ϑa= Ra τmax θmax Curva eórica dτ + τ = τ max d τ=0 θamb θ=0 τ τmax dτ τ max τ = d τ2 τ1 τ τ1 τ = τ + τ max τ2

13 Obención de la consane érmica de iempo τ τ 0.632τmax max τmax dτ + τ = τ max d dτ τ max τ = d τ max τ = dτ d max max α Si = τ = 0.632τ max Enrando con ese valor en el gráfico de la curva de calenamieno se obiene la consane de iempo.

14 Desconexión τ P τ max τ adm Pn ( τ adm = τ max 1 e τ =0 rabajo rab ) 2 τ max a + kc 1 kτ = = = τ adm a+ 1 1 e ( rab ) (Ver demosración en el apune) rab Limie mecánico τ max 1 kτ = = τ adm 1 e ( 2 rab ) a + kc rab = ln 2 kc 1 > 1 2 kc

15 Código de refrigeración de ransformadores Según que la circulación del fluido refrigerane se deba a convección naural o forzada (impulsado por una bomba) se habla de refrigeración naural (N) o forzada (F) Las normas clasifican los sisemas de refrigeración de los ransformadores según el refrigerane primario (en conaco con pares acivas) y secundario ( el uilizado para enfriar al primario). Se uilizan aire, aceie naural, aceie sinéico y agua.

16 Código de refrigeración de ransformadores X X X X SE UILIZAN 4 DÍGIOS COMO CÓDIGO ipo de circulación del refrigerane secundario (N) o (F). ipo de refrigerane secundario (A) aire, (W) agua. ipo de circulación del refrigerane primario (N) o (F). Ejem OFAF ipo de refrigerane primario (A) aire, (O) aceie mineral, (L) aceie sinéico.

17 Clases de Servicio S1 - Servicio coninuo: la máquina rabaja a carga consane, de modo que alcanza la emperaura de régimen permanene. S2 - Servicio emporal o de cora duración: la máquina rabaja en régimen de carga consane un iempo breve, no se llega a alcanzar una emperaura esable. Permanece enonces para-da hasa alcanzar de nuevo la emperaura ambiene. S3, S4 y S5 - Servicios inermienes: consisen en una serie coninua de ciclos iguales, compuesos por periodos de carga consane (S3), incluyendo el iempo de arranque (S4) o arranques y frenados (S5), seguidos de periodos de reposo sin que se alcance nunca una emperaura consane. S6, S7 y S8 - Servicios ininerrumpidos: similares respecivamene a S3, S4 y S5 pero sin periodos de reposo.