SEMANA 2 TRANSFORMADOR MOTOR. 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 1

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1 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 1 TRANSFORMADOR SEMANA 2 MOTOR

2 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 2 BIBLIOGRAFIA FITZGERAL,Kinsgley,MáquinasEléctricas,México,Ed.McGraw-Hill,2004 ENRIQUEZHARPER,Gilberto,ElABCdelasMáquinasEléctricasI,México,E d.limusa,2004 CHAPMAN, S. Máquinas Eléctricas. Editorial Mc. Grawn Hill ALLER,José,MáquinasEléctricasRotativas,Ed.Equinoccio,Caracas,2007. GUTIERREZ,Agustín,TeoríayAnálisisdeMáquinasEléctricas,UNI- FIEE,Perú,2000 NASAR,S.A,ElectromecánicayMáquinasEléctricas,Ed.Limusa,México,199 7 KOSOW,Irving,MáquinasEléctricasyTransformadores,Ed.PrenticeHall,M éxico,1993. CATHEY,Jimmie,MáquinasEléctricas,Ed.McGraw-Hill,

3 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 3 CONCEPTOS GENERALES DE MAQUINAS ELÉCTRICAS INTRODUCCIÓN En los cursos previos como es el de CIRCUITOS ELECTRICOS, hemos estudiado la Tensión y Corriente en el dominio del tiempo y de la frecuencia, hemos aprendido a través de los circuitos acoplados magnéticamente los principios básicos del fenómeno de la inducción electromagnética. Estos principios son aplicados a las máquinas eléctricas que son unos dispositivos empleados en la conversión de la energía mecánica a energía eléctrica, energía eléctrica a energía mecánica y en la transformación de la energía eléctrica con un nivel de voltaje a una energía eléctrica con otro nivel de voltaje, mediante la acción de un campo magnético.

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5 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 5 ENTRADA Máquina Eléctrica SALIDA Componentes a través de los cuales recibe la energía del exterior bajo forma dada Componentes a través de las cuales la energía se entrega bajo una forma distinta salvo el caso de los transformadores

6 CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS SEGÚN EL TIPO DE CORRIENTE ELÉCTRICA CON LA CUAL OPERAN A.-Máquinas de Corriente Continua Generadores de Corriente Continua Motores de Corriente Continua B.-Máquinas de Corriente Alterna Generadores de Corriente Alterna (Monofásicos/Trifásicos; Síncrono/Asíncrono) Motores de Corriente Alterna (Monofásicos/Trifásicos ; Síncrono/Asíncrono) Transformadores Eléctricos

7 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 7 CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS CLASIFICACIÓN POR NIVEL DE POTENCIA A.- Micromáquinas.-Cuya potencia varía de décimas de watt hasta 500w. Estas máquinas trabajan tanto en C.A. como en C.C., así como a altas frecuencias ( Hz). B.- De pequeña potencia kw. Funcionan tanto en c.a. como en c.c.y, en frecuencia normal(50-60hz ó más). C.- De potencia media.- 10kW hasta varios cientos de kw. D.- De gran potencia.- Mayor de100kw. Por lo general las máquinas de media y gran potencia funcionan a frecuencia industrial.

8 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 8 CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS CLASIFICACIÓN POR FRECUENCIA DE GIRO De baja velocidad : con velocidad menor de 300 r.p.m.; De velocidad media : ( r.p.m.); De altas velocidades : ( r.p.m.); De extra altas velocidades: (mayor de 6000 r.p.m.). Las micro máquinas se diseñan para velocidad es de algunos r.p.m. hasta 6000 r.p.m.

9 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 9 CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS CLASIFICACIÓN MODERNA DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS A.-Máquinas Eléctricas Estáticas Transformadores Eléctricos Convertidores e Invertidores B.-Máquinas Eléctricas Rotativas Generadores Eléctricos Motores Eléctricos (De Corriente Continua / De Corriente Alterna)

10 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 10 NIVELES DE TENSIÓN Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos (D.S. Nº EM) Existen 04 Niveles de Tensión: Muy Alta Tensión : >100 KV Alta Tensión : [30 Kv, 100 KV> Media Tensión : <1 KV, 30 KV> Baja Tensión : <1 KV

11 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 11 R.M.N EM/ VME.- Aprueban Norma DGE-Terminología en Electricidad y Norma DGE-Símbolos Gráficos en Electricidad( ) Energía Mecánica RPM GENERADO R Energía Eléctrica de VoltajeV1 TRANSFORMADOR Cambia el Nivel de Voltaje Energía Eléctrica de Voltaje V2 MOTOR Energía Mecánica RPM

12 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 12 CARACTERÍSTICAS COMUNES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS Es necesario definir las características fundamentales de las máquinas eléctricas: 1.Potencia 2.Tensión 3.Corriente 4.Factor de Potencia 5.Frecuencia 6.Rendimiento

13 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 13 1.POTENCIA En general es la potencia útil, que entrega o produce una máquina eléctrica en sus terminales de salida. De allí que, la POTENCIA ÚTIL en los Generadores y Transformadores es la POTENCIA ELÉCTRICA lo que comúnmente llamamos potencia en los bornes, mientras que en los Motores es la POTENCIA MECÁNICA, llamado también potencia en el eje. POTENCIA NOMINAL Es la potencia útil disponible que entrega o produce en régimen nominal (condiciones específicas de diseño: T <75 C, duración de funcionamiento) una máquina eléctrica. A condiciones diferentes se llama POTENCIA ÚTIL o POTENCIA DE TRABAJO. POTENCIA NOMINAL = POTENCIA A PLENA CARGA POTENCIA NULA = TRABAJA EN VACIO

14 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 14 POTECIA NOMINAL DE UN GENERADOR Potencia Aparente en los bornes del Secundario POTECIA NOMINAL DE UN MOTOR Potencia Mecánica disponible en el eje de Salida POTECIA NOMINAL DE UN TRANSFORMADOR Potencia Aparente en los bornes del Secundario LA POTENCIA QUE FIGURA EN LAS PLACAS CARACTERISTICAS SON LAS POTENCIAS NOMINALES

15 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 15 POTENCIA ELECTRICA = POTENCIA APARENTE POTENCIA APARENTE(S) Es la Potencia Eléctrica Total de una máquina eléctrica que involucra tanto a la Potencia Activa como la Potencia Reactiva. Sistema Monofásico Sistema Trifásico S=VxI S= 3xVxI La unidad es el VOLTIO AMPERIO(VA)

16 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 16 POTENCIA ACTIVA (P) Es la parte de la Potencia Eléctrica que realmente se transforma en el accionamiento mecánico (Potencia Mecánica) viceversa. Sistema Monofásico Sistema Trifásico La unidad es el WATT (W) P= Potencia Activa en kw V= Velocidad Periférica en m/s P= Potencia Activa en KW P = V x I x cosθ P = 3 x V x I x cosθ P = (F x V x 0,736 ) / 75 F= Fuerza Tangencial en Kg P= (F x Πx 2 x r x n x 0,736 ) / (75 x 60) F= Fuerza Tangencial en Kg r= Radio del eje de rotación o de la polea en m n= N de revoluciones por minuto P= Potencia Activa en kw η= Eficiencia de la Máquina P = (HPx0,746 ) / (η) HP= Potencia Mecánica en HP

17 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 17 POTENCIA REACTIVA (Q) Es la parte de la Potencia Eléctrica que crea los campos magnéticos. Sistema Monofásico Sistema Trifásico Q = V x I x senθ Q = 3 x V x I x senθ La unidad es el VOLTIO AMPERIO REACTIVO (VAR) Potencia Reactiva Capacitiva o Potencia Reactiva Suministrada Potencia Reactiva Inductiva o Potencia Reactiva Absorbida

18 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar TENSIÓN Es la diferencia de potencial entre los bornes de salida eléctrica en generadores y transformadores, y bornes de entrada en los motores. En servicio normal la tensiones función de la carga, en algunos casos dependen de los órganos reguladores adicionales. TENSIÓN NOMINAL(VN) Es aquella para la cual la máquina ha sido diseñada (o dimensionada). Es la que figura en la placa y para la cual valen las garantías del fabricante. TENSIÓN DE SERVICIO(V servicio) Es el valor de la tensión en los bornes de la máquina cuando está en servicio, es decir, es la tensión que va ha ceder si es generador o recibir y ceder si es transformador o recibir si es motor, en el lugar donde se instalan. V servicio máximo admisible = 1,15 VN

19 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar CORRIENTENOMINAL Sistema Monofásico I= WN/ (VN x cosθ) Sistema Trifásico I= WN/ ( 3 x VN x cosθ) Si la máquina se sobrecarga la corriente sobrepasa de un 10% a 15% su valor nominal. La Corriente de Arranque llega a valores de 2 IN a 5 IN.

20 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar FACTORDEPOTENCIA(cosθ) Es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente, siempre que las tensiones y las corrientes sean sinusoidales. cosθ= P / S

21 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar FRECUENCIA(f) Es el numero de oscilaciones periódicas completas de la onda fundamental durante un segundo. En los generadores de corriente alterna la frecuencia esta dada por: f = P. n / 60 P=Par de polos de la máquina n=revoluciones por minuto(rpm)

22 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar RENDIMIENTO(η) Es la relación entre la potencia suministrada y la potencia absorbida por la máquina.

23 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 23 PRACTICA DE AUTOCOMPROBACION 1. Defina una máquina eléctrica. 2. Cuales son las principales máquinas eléctricas. 3. Cuál es la diferencia entre un transformador y un motor. 4. Cuál es la diferencia entre un generador y un motor eléctrico. 5. Una bomba, un compresor, son máquinas eléctricas. Porqué. 6. Realice una clasificación de máquina de corriente alterna. 7. El transformador que se encuentra en el laboratorio, a qué tipo de nivel de potencia y tensión corresponde. El transformador de la UNS a qué tipo de nivel de potencia y tensión corresponde. Adjuntar fotos 8. Los motores que se encuentran en el laboratorio, indicar a que nivel de potencia corresponde y a qué tipo de frecuencia de giro. Adjuntar una foto. 9. Cuál es la simbología empleada para un motor, transformador y motor trifásico, según la norma DGE

24 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar 24 PRACTICA DE AUTOCOMPROBACION 10. Cuáles son las características comunes de las máquinas eléctricas, indique un valor para cada característica. 11. Qué indica la potencia nominal de un Generador, Un Transformador y un Motor. En qué parte de la máquina se consigna este valor. 12. Para una máquina eléctrica, defina la Potencia Aparente, Potencia Activa y potencia Reactiva. Cuales son sus unidades. 13. En que lugar se mide la tensión de un Generador, Un Transformador y un Motor. En qué parte de la máquina se consigna este valor. 14. Cuál es la diferencia entre tensión nominal y tensión de servicio de las máquinas eléctricas 15. Cuales son los valores nominales de las tensiones de las máquinas eléctricas. 16. Cuales son las fuentes de tensión trifásicas nominales en el Perú. 17. Cuál es el factor de tensión máxima de servicio de una máquina eléctrica.

25 01/09/2014 Profesor: Msc. César López Aguilar Una máquina eléctrica motora trifásica, de eficiencia 0.85, tiene una potencia nominal de 20 HP, un factor de potencia de 0.85 y se conecta a una fuente de tensión trifásica 220 V. Calcular a) La corriente nominal en A. b) La tensión de servicio máxima admisible. c) La corriente de sobrecarga en A. d) La corriente de arranque en A. e) La Potencia aparente y la potencia reactiva. 19. Repetir los cálculos si la máquina se conecta a una fuente de tensión trifásica de 460 V. 20. Repetir los cálculos si la máquina se conecta a una fuente de tensión trifásica de 380/220 V. 21. Calcular la frecuencia de un generador de 02 pares de polos, que gira a 1800 rpm 22. Calcular las revoluciones del campo magnético de un motor de 01 par de polos, que se conecta a una frecuencia de 60 Hz