Fundamentos de los Motores Eléctricos

Transcripción

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2 B = Φ A 2

3 Fuerza sobre un conductor eléctrico. Fuerza proporcional a: Densidad de flujo magnético. Corriente eléctrica que circula por el conductor. Seno del ángulo que forman los campos B e I. Fuerza óptima: F = B I l sen ( α ) Densidad de flujo máxima u Buen circuito magnético. Gran número de conductores con la máxima corriente posible u Problema: Calor. Perpendicularidad de los dos campos u Motores eléctricos. 3

4 Circuitos magnéticos. 4

5 Circuitos magnéticos. Fuerza magnetomotriz. Medida de la capacidad de una bobina para producir flujo magnético. Se expresa en amperios-vuelta. Una misma FMM se puede conseguir: Pocas vueltas, mucha corriente. Muchas vueltas, poca corriente. FMM = N I 5

6 Circuitos magnéticos. Analogía con los circuitos eléctricos. Corriente = FEM R Flujo = FMM R l R= µ S 6

7 Circuitos magnéticos. 7

8 Circuitos magnéticos. El entrehierro. Porción del circuito magnético donde se alojan los conductores sobre los que se efectuará la fuerza. Muy pequeña longitud. Reluctancia elevada. Misma densidad de flujo magnético que en el hierro. Densidad de flujo en el entrehierro. R = gap FMM Φ= = R gap g µ A 0 N I A µ g Φ N I µ FMM µ B = = = A g g

9 Circuitos magnéticos. Saturación del circuito magnético. 9

10 Circuitos magnéticos en los motores eléctricos. 10

11 El par electromagnético T F r r = = B I l N 11

12 Las Ranuras. 12

13 El par electromagnético. Par B Saturacion Aislamiento I Sistema de refrigeracion T α B A D 2 L Volumen del Rotor El par es proporcional al volumen del motor. 13

14 La potencia de salida y la potencia específica. α P= T ω ω 2 P B A D L Qα B A ω 14

15 F = B I l No interviene el movimiento. + MOVIMIENTO P = T ω F.E.M. INDUCIDA Conversión De Energía 15

16 Condiciones estacionarias. Motor Elemental Balance de Potencias V I = R I 2 16

17 Conductor desplazándose a una velocidad constante. Motor Elemental Balance de Potencias Potencia eléctrica consumida = Pérdidas por efecto Joule en el conductor + Potencia mecánica de salida = RI 2 + BIlv 17

18 = + 2 V2 I R I B I l v V 1 ( ) = R I V V I = B I l v V V = E = B l v 18

19 Circuito Eléctrico Equivalente. V = E+ R I V I = E I + R I 2 Potencia Eléctrica Consumida (VI)= Potencia Mecánica Desarrollada (EI) + Pérdidas en el Cobre (RI 2 ) 19

20 Fundamento de los Motores Eléctricos Funcionamiento como motor. El conductor se mueve en la misma dirección que la fuerza. E < V. Funcionamiento sin carga o en vacío. V E = B l v v 0 V Bl 0 20

21 Efecto del flujo en la aceleración y en la velocidad de estado estacionario del motor funcionando en vacío. 21

22 Funcionamiento del motor en carga. Fuerza de carga Velocidad E I Fuerza desarrollada por el motor I V = R E 22

23 Influencia de la resistencia del conductor en el funcionamiento del motor en carga. Influencia de la inducción magnética en el funcionamiento del motor en carga. 23

24 Magnitudes relativas de E y V, y el rendimiento. V I = E I + R I V = E+ R I 2 R = 0.5 Ω I = 4 A V = 10V E = V R I = 8V V I = 40 Vatios E I = 32 Vatios 2 = R I 8Vatios Eficiencia = 80% R = 0.5 Ω I = 4 A V = 20 V E = V R I = 18V V I = 80 Vatios E I = 72 Vatios 2 = R I 8Vatios Eficiencia = 90% 24

25 Propiedades Generales de los Motores Eléctricos. Temperatura de funcionamiento y sistema de refrigeración. El aislamiento eléctrico de los conductores limita la potencia de salida del motor. Pérdidas en el cobre Calentamiento del motor Deterioro del aislamiento Incremento de temperatura Sistema de refrigeración. Clase de aislamiento. 25

26 Par por unidad de volumen. El par nominal es proporcional al volumen del rotor, para el mismo sistema de refrigeración y la misma clase de aislamiento. Potencia por unidad de volumen, la importancia de la velocidad. Efecto del tamaño: par específico y el rendimiento. Rendimiento y velocidad. Sobrecarga temporal. 26

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28 Bibliografía: Electric Motors and Drives: Fundamentals, types and applications Second Edition Autor: Austin Hughes Editorial: Newnes. Butterworth-Heinemann Máquinas Eléctricas Cuarta edición. Autor: Jesús Fraile Mora Editorial: Servicio de publicaciones del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. 28