Principios Generales de las Máquinas Eléctricas

Transcripción

1 Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) Tema 4 Principios Generales de las Máquinas Eléctricas Damián Laloux, 2001

2 máquina: Definiciones (del Diccionario de la R.A.E) 2. [f.] Conjunto de aparatos combinados para recibir cierta forma de energía y transformarla en otra más adecuada, o para producir un efecto determinado. Son máquinas eléctricas aquellas en las que se produce conversión de energía electromagnética o electromecánica. Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 2 Damián Laloux, 2001

3 Conversión de energía en las máquinas eléctricas GENERADOR TRANSFORMADOR ENERGÍA ELÉCTRICA Ley de Ampère Ni = H dl Ley de Faraday E = N ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA Ley de Laplace F = i ( l B) dφ dt MOTOR ENERGÍA MECÁNICA Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 3 Damián Laloux, 2001

4 Clasificación de las máquinas eléctricas MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS (Transformadores) ROTATIVAS (Motores y Generadores) de alterna de continua motores generadores (alternadores) motores generadores (dinamos) Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 4 Damián Laloux, 2001

5 Clasificación de las máquinas eléctricas (II) TRANSFORMADORES de Medida o Protección de Potencia de Tensión de Intensidad Monofásicos Trifásicos Transformadores Autotransformadores Transformadores Autotransformadores Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 5 Damián Laloux, 2001

6 Clasificación de las máquinas eléctricas (III) MÁQUINAS ROTATIVAS DE ALTERNA Motores Generadores (Alternadores) de Inducción (asíncronos) Universales Síncronos Monofásicos Trifásicos Trifásicos Monofásicos Monofásicos Trifásicos de rotor liso de rotor liso de rotor bobinado de jaula de condensador de fase partida de histéresis de reluctancia de polos salientes de polos salientes de espira de sombra Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 6 Damián Laloux, 2001

7 Clasificación de las máquinas eléctricas (IV) MÁQUINAS ROTATIVAS DE CONTINUA Generadores (Dinamos) Motores de excitación shunt de excitación serie de excitación compound de excitación independiente de excitación shunt de excitación serie de excitación compound de excitación independiente Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 7 Damián Laloux, 2001

8 Elementos constitutivos básicos El Hierro : uno o dos núcleo(s) de material ferromagnético laminado que constituye(n) el circuito magnético. El Cobre : al menos dos devanados de material conductor arrollados alrededor del núcleo: Devanado inductor Devanado inducido Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 8 Damián Laloux, 2001

9 Transformadores monofásicos Acorazado De columnas Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 9 Damián Laloux, 2001

10 Transformadores trifásicos Núcleo de un transformador trifásico de tres columnas Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 10 Damián Laloux, 2001

11 Máquinas asíncronas (de inducción) Rotor Estator Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 11 Damián Laloux, 2001

12 Máquinas síncronas Rotor de polos salientes Rotor cilíndrico Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 12 Damián Laloux, 2001

13 Máquina de continua Arrollamiento inductor Arrollamiento del inducido Arrollamiento del polo auxiliar Colector de delgas Culata Núcleo polar Cabeza polar Inducido (rotor) Polo auxiliar Escobilla Pie Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 13 Damián Laloux, 2001

14 Motor de inducción con rotor de jaula de ardilla Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 14 Damián Laloux, 2001

15 Motor de inducción con rotor bobinado Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 15 Damián Laloux, 2001

16 Balance energético: Pérdidas Pérdidas en el cobre: Pérdidas en el hierro: Por histéresis: P = k hist Por corrientes de Foucault: h f B 2 M P Cu Fe = j P = k P = k F F f 2 R Fe B 2 M j I U 2 j 2 Pérdidas mecánicas: Por rozamiento: Por ventilación: P P roz vent = k = k r v2 ω ω 2 o bien P vent = k v3 ω 3 Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 16 Damián Laloux, 2001

17 Rendimiento Rendimiento de una máquina eléctrica: (igual que para cualquier otro sistema) η = Potencia útil Potencia total = P útil P + P útil pérdidas = P P salida entrada Se suele dar en porcentaje Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 17 Damián Laloux, 2001

18 Valores nominales Son los valores asignados a las distintas magnitudes en el diseño. Suelen estar relacionados con valores máximos. Si no, son indicativos de los valores que toman las magnitudes correspondientes. Definen el punto de funcionamiento normal de la máquina. Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 18 Damián Laloux, 2001

19 Placa de características En ella aparecen los valores nominales: Tensión(es) nominal(es): U N, o U N1 / U N2 Potencia nominal: S N o P N Frecuencia nominal: f N Intensidad nominal, si es necesario: I N Velocidad nominal: n N Factor de potencia nominal: cos ϕ N Rendimiento nominal: η N Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 19 Damián Laloux, 2001

20 Placa de características (II) También se añade información adicional: Fabricante, modelo, nº de serie; Modo de refrigeración (IC XxxXxx); Grado de protección (IPxx); Clase de aislamiento (Y, A, B, C, H...); Clase de servicio: Ininterrumpido, Intermitente, Temporal, etc... Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 20 Damián Laloux, 2001

21 Tensión nominal Está relacionada con el nivel de aislamiento de la máquina y/o la intensidad o el flujo del campo magnético. ( valor máximo) Es la tensión de la red de conexión. En trifásica se trata de la tensión compuesta. Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 21 Damián Laloux, 2001

22 Intensidad nominal Relacionada con el calentamiento de la máquina y la sección de los conductores. ( valor máximo) Indica la carga máxima soportable. Superarla implica sobrecalentar la máquina, y dependiendo del tiempo... Superarla mucho puede suponer esfuerzos dinámicos destructivos. Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 22 Damián Laloux, 2001

23 Potencia (aparente) nominal Es bastante común proporcionar la potencia nominal junto con la tensión nominal en lugar de la intensidad nominal. En monofásica: S = U N N I N En trifásica: S = N 3 U N I N Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 23 Damián Laloux, 2001

24 Potencia (activa) nominal En los motores, la potencia nominal es la potencia mecánica en el eje cuando el motor está a plena carga. ( valor máximo) Superarla implica sobrecalentar el motor al consumir más corriente. Se suele dar en kw o en CV. 1 CV 736 W Fundamentos de Tecnología Eléctrica (2º ITIM) 24 Damián Laloux, 2001