2 Electrotenia

Tema 2

Electrotecnia

NDICE

1. Utilizacin de las maquinas elctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2.Constitucin general de una mquina elctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3. Circuito magntico de las mquinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4. Nmero de polos de las mquinas rotativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5. Prdidas de potencia en las mquinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6. Prdidas en el circuito magntico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7. Escobillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8. Rendimiento de la mquina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 9. Instalacin de las mquinas elctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1010. Estabilidad de funcionamiento de las mquinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011. Tipos de proteccin de las mquinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1212. Normas IEC 144/63 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1613. Arranque de mquinas elctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1714. Principio general de funcionamiento y disposicin constructiva de las mquinas elctricas . . . . 1815. Formas constructivas de los motores elctricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Curso Virtual: Electricidad Industrial

Mdulo 3. Tema 2 Electrotecnia Pgina 1 de 23

Tema 2

Electrotecnia

1. UTILIZACIN DE LAS MAQUINAS ELCTRICAS

Definicin y clasificacin

Se conoce con el nombre de mquina elctrica al sistema de mecanismos capaz deproducir, transformar o aprovechar la energa elctrica.

Las mquinas elctricas son clasificadas en tres grandes grupos:

< Generadores.< Motores y< Transformadores.

Generadores: Son mquinas que transforman energa mecnica en energaelctrica. Este grupo lo constituyen las dinamos (generadores de corriente continua)y los alternadores (generadores de corriente alterna).

Motores: Son mquinas que transforman energa elctrica en energa mecnica.As, pues, los motores realizan la funcin inversa de los generadores. Existen motoresde muy diversas clases, por ejemplo, de corriente continua, asncronos, sncronos, etc.

Transformadores y convertidores: Son mquinas que, en el desarrollo de su funcin,conservan la forma de energa elctrica, pero transforman sus caractersticas conel fin prctico de ponerla en las condiciones ms convenientes para efectuar sutransporte o para facilitar su ms cmoda utilizacin.



2. CONSTITUCIN GENERAL DE UNA MQUINA ELCTRICA

La constitucin general de una mquina elctrica puede ser examinada desde dospuntos de vista: el electromagntico y el mecnico.

< Desde el punto de vista electromagntico toda mquina elctrica est provistade un conjunto magntico y dos circuitos elctricos. En general, uno de loscircuitos elctricos es llamado de excitacin, ya que al ser recorrido por unacorriente elctrica produce los amperiovueltas necesarios para crear el flujo quese establece en el conjunto magntico de la mquina, el otro circuito es el deutilizacin o de fuerza.

< Desde el punto de vista mecnico, las mquinas elctricas pueden serclasificadas en rotativas y estticas.

Mquinas rotativas son aquellas que estn provistas de partes giratorias. A este grupopertenecen las dnamos, alternadores, motores, etc. En ellas se distingue una parte fijallamada estator y otra mvil que es el rotor. En general, el rotor gira en el interior delestator y con el fin de permitir el movimiento existe entre ambas partes un espaciode aire llamado entrehierro.

Mquinas estticas son las que no disponen de partes mviles. Las ms importantesson los transformadores.

3. CIRCUITO MAGNTICO DE LAS MQUINAS

El circuito magntico de las mquinas elctricas es heterogneo, es decir, que estconstituido de varias partes perfectamente distinguibles, sea por estar formadaspor materiales frricos diferentes, sea por estar sometidas a inducciones de distintovalor. Por otra parte, dentro del circuito magntico son incluidos los entrehierros.

Figura 1 MQUINA ESTTICA



Los circuitos magnticos son de formas totalmente diferentes segn se trate demaquinas estticas o rotativas.

Las mquinas estticas presentan un circuito magntico similar al representado en lafigura. 1, constituido por dos columnas (1) y dos culatas (2). Rodeando a las columnasvan dispuestos los dos circuitos elctricos AT y BT que se conectan a las redes decorriente alterna de alta y baja tensin. Por tal motivo, en el circuito magntico, seestablece un flujo de sentido alternativo y valor variable.

En las mquinas rotativas la construccin de los circuitos magnticos est basaba enelectroimanes, a los que se les da el nombre de polos. Se distinguen las mquinas depolos salientes y de polos lisos.

Los polos salientes (figura 2) son ncleos de hierro (1) rodeados por bobinas que alser recorridas por una corriente elctrica, originan un flujo que magnetiza la masa dehierro, creando en sus extremos los polos correspondientes. Como quiera que todas lasmasas polares de una mquina van slidamente unidas a otra pieza tambin de hierrollamada culata (2), queda libre solamente uno de los extremos del ncleo de hierro, quees precisamente el que da nombre al polo. En estas mquinas se completa el circuitomagntico con otra parte metlica llamada armadura (3) la cual va provista de ranurasen las que va alojado el segundo circuito elctrico.

Figura 2 MQUINA CON ESTATOR DE POLOS SALIENTES

Dentro de las mquinas de polos salientes, es preciso distinguir dos tipos distintos:

1 Aquellas en las cuales los polos salientes pertenecen a la parte fija o estatrica.Es la ejecucin tpica de las dnamos y de los motores de corriente continua (figura 2).

2. Aquellas en las cuales los polos salientes pertenecen a la parte mvil, es decir,que giran juntamente con la culata y el eje, formando un conjunto que se denominarueda polar Es la construccin tpica de los alternadores y motores sncronos degrande y media potencia (figura 3).



Figura 3 MQUINA DE ROTOR CON POLOS SALIENTES

En las mquinas de polos lisos, stos no aparecen de forma manifiesta, ya que enel conjunto magntico no existen partes salientes (figura 4). No obstante, en esasmquinas se forman zonas por las cuales sale el flujo desde la culata (polos Norte) oentra en ella despus de recorrer la armadura (polos Sur). Es la construccin tpicade turboalternadores y motores de corriente alterna.

Figura 4 MQUINA DE POLOS LISOS



4. NUMERO DE POLOS DE LAS MQUINAS ROTATIVAS

En todo circuito magntico se distinguen polos Norte, zonas por donde salen las lneasde fuerza del flujo, y polos Sur, zonas por donde entran estas lneas de fuerza.

Siguiendo el conjunto magntico de una mquina rotativa, se puede distinguir doso ms polos. Por otra parte, teniendo en cuenta que el flujo que sale de un polo Nortetiene que entrar por un polo Sur, resulta que es totalmente necesario, para la correctadistribucin de las lneas de fuerza, que los polos sean alternativamente depolaridad contraria; lo que exige que sea par el nmero total de polos de una mquina,siendo la mitad de ellos de polaridad Norte y la otra mitad Sur. El nmero total depolos de una mquina se designa por 2p por lo que la letra p designa el nmero depares de polos.

De acuerdo con el nmero de polos, las mquinas se clasifican, en:

< bipolares (2 polos) 2p = 2,< tetrapolares (cuatro polos) 2p = 4,< exapolares 2p = 6< octopolares 2p = 8,< decapolares con 2p = 10.< Las mquinas cuyo nmero de polos es mayor que diez se denominan por ese

nmero. As existen alternadores de catorce polos 2p = 14, motores de 20 poloscon 2p = 20, etc.

Figura 5 ESTATOR EXAPOLAR DE UN ALTERNADOR PARA MOTO



Eje de polo y lnea neutra

El eje de polo es un plano radial que pasa por el eje de simetra geomtrica del polo.Para conseguir una construccin correcta de las mquinas rotativas, es preciso que lospolos estn colocados de tal manera que sus ejes queden equidistantes, es decir, quelos ngulos geomtricos frmados por los ejes de los polos consecutivos sean iguales.

Lnea neutra es el plano radial equidistante de los ejes de dos polos consecutivos.En la figura 2 las lneas neutras quedan sealadas con las letras LN. Dado que la lneaneutra queda equidistante de los dos polos vecinos, que son de nombre contrario,resultan compensados en ella los efectos magnticos, por cuya razn se le ha dadoel nombre de lnea neutra.

5. PERDIDAS DE POTENCIA EN LAS MAQUINAS

Generalidades

En toda mquina, parte de la energa absorbida se convierte en calorfica,perdindose para el efecto til que se desea conseguir. Como consecuencia, lapotencia til es siempre menor que la potencia absorbida.

La parte de la energa absorbida, pero no aprovechada en el efecto til, recibe elnombre de potencia perdida.

Teniendo en cuenta la constitucin de las mquinas, se distinguen las siguientes clasesde prdidas de potencia:

< Potencia perdida en el hierro del circuito magntico.< Potencia perdida en los conductores que forman los circuitos elctricos.< Adems, en las mquinas rotativas aparece otra prdida de potencia a causa de

los rozamientos y ventilacin, cuyo total recibe el nombre de prdidasmecnicas.



6. PERDIDAS EN EL CIRCUITO MAGNTICO

Materiales magnticos

Materiales magnticos de una mquina son los que constituyen las partes de la mismaen las que se establece el flujo necesario para su funcionamiento. As, pues, no seconsideran como materiales magnticos de la mquina, los soportes, el eje yotras partes que, aun siendo construidas de hierro y acero, no son recorridas porlas lneas de fuerza.

El material magntico casi nicamente empleado en la fabricacin de mquinaselctricas son la fundicin, el acero laminado o fundido las distintas clases dechapas magnticas. El material adecuado para una determinada parte del circuitomagntico depende de la naturaleza del flujo que en ella se va a establecer, es decir,si ese flujo va a ser constante o variable.

Si el valor del flujo en una determinada parte se mantiene constante en magnitudy sentido, no se originan perdidas en el hierro en dicha parte, por lo que podrn serutilizados ncleos masivos formados de una sola pieza y construidos de aceromoldeado, fundicin o similares.

En cambio, si el flujo en una parte del circuito magntico ha de ser variable, darlugar a prdidas en el hierro de esa parte, por lo que en tal caso es preciso recurrir alempleo de chapas magnticas.

Prdidas en el hierro

Como ya se ha dicho, en toda parte del circuito magntico en la que exista un flujovariable se producen prdidas de potencia. Obsrvese la diferencia que en esteaspecto existe con el circuito elctrico, en el cual se presentan prdidas de potenciasiempre que son recorridos por una corriente elctrica, tanto si es continua como si esalterna, mientras que en el caso del circuito magntico no se producen prdidas depotencia en aquellas partes en las que el flujo establecido es de valor constante

La variacin del flujo en una desterminada parte del circuito magntico puede resultarpor cualquiera de los motivos siguientes:

1. Porque el valor del propio flujo es alterno.2. Porque aun conservando el flujo un valor constante, presenta un movimiento

relativo respecto a la parte considerada del circuito magntico. Ese movimientorelativo puede resultar de un desplazamiento del flujo, permaneciendo fija laparte que, se considera del circuito magntico o por un desplazamiento de dichaparte, conservndose fija la direccin del flujo.



Las prdidas en el hierro son debidas a dos fenmenos distintos: Histresis ycorrientes parsitas o de Foucault.

Para reducir la potencia perdida por histresis es conveniente emplear chapamagntica, de calidad garantizada, que contenga una determinada proporcin desilicio y haya sido sometida a un adecuado proceso de recocido. Por otra parte, parareducir la prdida de potencia por corrientes parsitas o de Foucault es convenienteque las partes del circuito magntico, recorridas por un flujo variable, estnconstituida por un cierto nmero de chapas de hierro de poco espesor (0,5 mmen las mquinas rotativas y 0,35 mm en los transformadores). Adems, las chapasestarn convenientemente aisladas entre s, aislamiento que en unos casos estconstituido por el xido que recubre las propias chapas, pero que en una construccinms perfecta es preciso efectuar el recubrimiento de las chapas con papel o barnizaislante especialmente preparado para este objeto. Adems, al efectuar el montajedel ncleo magntico, es imprescindible disponer las chapas de manera que quedenen planos paralelos a la direccin del flujo, o, lo que es igual, en planosperpendiculares al eje del rotor cuando se trata de mquinas rotativas (figura 6).

Figura 6. APILADO DE LAS CHAPAS EN EL ROTOR

7. ESCOBILLAS

Se da este nombre a las piezas conductoras que al frotar sobre el colector, dedelgas o de anillos, permiten el paso de la corriente elctrica. Las escobillas quese usan corrientemente son electrografticas y metalografticas.

En motores de anillos de arranque se emplean escobillas metlicas de cobre o latn,preparadas en lminas o tele metlica bien comprimida.

Las escobillas electrografticas estn compuestas de carbn y un aglomerante, que unaves recocido en el horno adquieren cohesin.



Las escobillas metalografticas son una mezcla de carbn, grafito, cobre y otrosmetales, todos ellos finamente pulverizados y aglomerados en un proceso al hornoelctrico. Se distinguen de las anteriores por un color ms rojizo y brillo metlico.

Figura 7 COLECTOR DE DELGAS CON CUATRO ESCOBILLAS

8. RENDIMIENTO DE LA MQUINA

Se entiende por rendimiento de una mquina () la relacin que existe entre la potenciatil (Pu) y la potencia absorbida (Pa).

= PPu

a.100

Frmula que nos indica en tantos por ciento el rendimiento de una mquina.

En muchas ocasiones no se conoce la potencia que consume el motor de la red (Pa),sin embargo s se sabe la potencia la potencia que puede entregar en su eje (Pu),conociendo el rendimiento del motor se puede averiguar el consumo real.

Ejemplo

Cuanto consume un motor de 5 C.V. si su rendimiento es del 85 %.



9. INSTALACIN DE LAS MQUINAS ELCTRICAS

Indicacin del sentido de rotacin

En las mquinas rotativas es conveniente sealar el sentido de rotacin. Cuando lamquina posee una sola salida de eje, se indicar como sentido de giro el que ve unobservador que est mirando al motor desde el lado de esta salida de eje.

Si la mquina posee dos salidas de eje (o no posee ninguna), el sentido de giro ser elvisto por un observador colocado en el lugar que se indica a continuacin.

< En el lado de la salida de eje de ms dimetro, si las salidas son diferentes.< El lado opuesto al colector de delgas o de anillos si la mquina dispone slo

de un colector.< En el lado del colector de anillos si la mquina dispone en un lado de

colector de delgas y en el otro de colector de anillos.

10. ESTABILIDAD DE FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS

Generalidades

Una mquina elctrica, durante su funcionamiento, puede estar sometida a variacionesms o menos fuertes de las caractersticas correspondientes a su rgimen nominal. As,por ejemplo, puede variar la tensin en bornes, la potencia til, la velocidad, etc. Segnla manera de comportarse en tales circunstancias se clasifican las mquinas enestables e inestables.

Se dice de una mquina que es estable cuando, a cualquier variacin de losvalores caractersticos que fijan su rgimen nominal responde automticamentecon una accin correctora que tiende a restablecer dicho rgimen nominal. Cuantoms intensa sea esta accin correctora, mayor es el grado de estabilidad de la mquina.

Inversamente, una mquina es inestable, cuando a una alteracin de un valor o variosde los que caracterizan su rgimen nominal, responde automticamente con unaaccin que tiende a reforzar dicha alteracin, es decir, a alejarla an ms delrgimen nominal.

En realidad, las mquinas elctricas usadas, en la prctica son estables dentrode ciertos lmites, pasados los cuales resultan inestables.



Estabilidad de los generadores

A un generador elctrico se le exige como condicin primordial, que mantenga latensin en bornes dentro de unos lmites muy prximos al valor nominal. A losgeneradores de corriente alterna se les exige adems que la frecuencia no varesensiblemente.

La estabilidad de un generador elctrico debe ser examinada desde dos puntos de vistadiferentes:

a) Estabilidad elctrica. Un generador ser estable, cuando a una elevacin de laintensidad de la corriente de carga solicitada por el circuito exterior deutilizacin, responde automticamente con una disminucin del valor dela tensin en bornes.

En efecto, si no sucediera as, al aumentar la corriente de carga crecera tambinla tensin en bornes, que sera causa de un nuevo crecimiento de la intensidadde la corriente de carga, establecindose un encadenamiento sucesivo entre losaumentos de la tensin en bornes y la corriente de carga que hara que ambasalcanzaran valores elevados y peligrosos.

b) Estabilidad mecnica. Respecto a la accin del generador sobre el motor o turbinaque lo arrastra. Un generador ser estable, desde este punto de vista, cuandoa un aumento de velocidad del grupo, responde automticamente con uncrecimiento de la potencia til suministrada al circuito exterior deutilizacin, de donde resulta un aumento del par resistente ofrecido por elgenerador al motor o turbina y el consiguiente frenado del grupo.

Estabilidad de los motores

A un motor elctrico se le exige, como condicin primordial, que mantenga suvelocidad dentro de unos lmites prximos al valor nominal. En la prctica laalteracin de la velocidad puede ser en dos sentidos distintos, aumento o disminucin.

a) Aumento de velocidad. Cuando se presenta este caso, un motor ser estable siresponde con una reduccin del momento de rotacin para que serestablezca el equilibrio.

En cambio, el motor ser inestable, si al aumentar la velocidad, respondiera conuna elevacin del momento de rotacin que dara como resultado un nuevocrecimiento de la velocidad hasta llegar a embalarse.



b) Disminucin de velocidad. Cuando se presenta este caso, un motor ser establesi responde con un aumento del momento de rotacin que restablezca elequilibrio.

En cambio, el motor ser inestable, si al disminuir la velocidad, respondiera conuna reduccin del momento de rotacin, ya que esto hara perder velocidad almotor hasta llegar a quedar parado.

En la inmensa mayora de los motores, ocurre que son estables hasta cierto lmitede reduccin de velocidad a partir del cual se hacen inestables. En efecto, cuandola reduccin de velocidad es pequea, el motor responde con un aumento del momentode rotacin. Este momento sigue creciendo, mientras disminuye la velocidad, hastallegar a tomar el valor mximo. A partir de ahora, cualquier nueva reduccin de lavelocidad determina una disminucin del momento de rotacin, con el resultado de queel motor se para.

11. TIPOS DE PROTECCIN DE LAS MAQUINAS

Clases de proteccin

Las mquinas elctricas rotativas deben tener sus rganos interiores convenientementeprotegidos, de acuerdo con el lugar en que van a ser instaladas y el medioambiente que las va a rodear.

Segn la importancia de la proteccin que llevan las mquinas se clasifican estas endiversas categoras. Las construcciones ms usadas son las siguientes:

Abiertas: Son las mquinas ms sencillas, desde el punto de vista de la proteccin delos bobinados y rganos interiores. En realidad no disponen de proteccin especialalguna, salvo un buen diseo de las partes mecnicas (carcasa y soportes).

Proteccin IP 00

Figura 8 CONTACTOR PROTECCIN IP 00



Protegidas contra goteo. Mquinas cuya carcasa y soportes son construidos de talmanera que protegen los bobinados y rganos interiores, impidiendo la entradade agua y otro lquido que caiga verticalmente. Disponen de ventanas parafacilitar la adecuada refrigeracin de las partes interiores de la mquina.

Proteccin IP .1

La proteccin contra el goteo se representa con una gota de agua

Proteccin IP .7

Dos gotas de agua indica estaco, agua sin presin

Proteccin IP .8

Dos gotas de agua y tres puntos indican proteccin contra el agua a presin

Figura 9 EXTRACTOR DE AIRE PROTEGIDO CONTRA LA ENTRADA DE POLVO



Protegidas contra goteo y salpicadura. Mquinas construidas de forma tal queimpiden la penetracin de cuerpos slidos y la entrada de agua u otro lquido,proyectada incluso horizontalmente, pero no impiden la entrada del lquido cuandova proyectado de abajo a arriba. Estas mquinas disponen de ventanas que facilitanla adecuada refrigeracin de las partes interiores.

Proteccin IP .3

La gota de agua se representa cerrada dentro de un cuadrado, indica proteccincontra el agua que caiga oblicuamente hasta una inclinacin de 30.

Proteccin IP .4

Gota de agua dentro de tringulo, indica proteccin contra agua caliente en todasdirecciones

Proteccin IP .5

dos gotas de agua dentro de dos tringulos, proteccin contra chorros de aguafra en todas direcciones.

Figura 10. EXTRACTOR DE AIRE PROTEGIDO DE FORMA HERMTICA



Cerradas. Mquinas construidas de forma tal que impiden el cambio de aire entre elinterior y exterior. Esta construccin protege los bobinados y rganos interioresde la entrada de agua u otro lquido proyectado en cualquier direccin. Sinembargo, no pueden ser consideradas como totalmente hermticas.

Proteccin IP .5

Rejilla, proteccin contra el polvo

Rejilla encuadrada. Estanco al polvo

Dos cuadrados concntricos. Proteccin contra contactos fortuitos de las piezasbajo tensin

Las mquinas cerradas pueden o no disponer de un ventilador propio, colocadoexteriormente que impulse la refrigeracin de la mquina. Cuando dispone deventilador exterior se dice que es cerrada ventilada, mientras que en caso contrario seconoce como cerrada sin ventilar.

Figura 11. MOTOR HERMTICO CON VENTILADOR EXTERIOR



Figura 12 TRANSFORMADOR PROTEGIDO CONTRA CONTACTOS FORTUITOS Y CONTRA LA CADAINCLINADA DE AGUA HASTA 30

Antiexplosivas o antideflagrantes. Son mquinas construidas basado en disposicio-nes especiales que les permiten funcionar en ambientes cargados de gases opolvos inflamables. Son mquinas totalmente cerradas, pero adems la robustezde sus partes constitutivas y los dispositivos labernticos dispuestos en la salidadel eje, evitan se propague al exterior posibles explosiones producidas en elinterior de la mquina.

12. Normas IEC 144/63

El grado de proteccin de las mquinas elctricas se designan con las letras

IP seguidas de tres cifras

La primera cifra (del 0 al 6) se utiliza para indicar la proteccin contra la penetracinde cuerpos slidos.

La segunda cifra (del 0 al 8) indica la proteccin contra la entrada de lquidos

La ltima cifra indica la proteccin contra daos mecnicos.

Alguna cifra como la tercera suele omitirse, cuando se omite una cifra se sustituyepor un guin.



Grados de proteccin de las envolventes del material elctrico

1 Cifra caracterstica 2 Cifra caracterstica 3 Cifra caracterstica

Proteccin contra los contactos y lapenetracin de cuerpos slidos

Proteccin contra la penetracin delquidos

Proteccin contra daos mecnicos

Peso* Altura dela cadaEnerga

del choque

Kg. m J

0 No protegido 0 No protegido 0 No protegido

1 Protegido contra cuerpos slidossuperiores a 50 mm 1Protegido contra las cadasverticales de gotas de agua 1 0,15 0,15 0,225

2 Protegido contra cuerpos slidossuperiores a 12 mm 2Protegido contra las cadasverticales de gotas verticales(ngulo mximo 15)

2 0,15 0,25 0,375

3 Protegido contra cuerpos slidossuperiores a 2,5 mm 3 Protegido contra el agua de lluvia 3 0,25 0,20 0,50

4 Protegido contra cuerpos slidossuperiores a 1 mm 4Protegido contra las proyeccionesde agua

5 Protegido contra el polvo 5 Protegido contra el lanzamiento deagua 5 0,50 0,40 2

6 Totalmente protegido contra elpolvo 6Protegido contra los golpes demar

7 Protegido contra los efectos deinmersin 7 1,50 0,40 6

8 Protegido contra la inmersinprolongada

9 5 0,40 20

13. ARRANQUE DE MQUINAS ELCTRICAS

Momento de rotacin

Sobre los conductores del bobinado inducido de las mquinas rotativas se desarrollanfuerzas electrodinmicas que hacen rotar a la parte giratoria de la mquina.

Cada una de las fuerzas electrodinmicas determina su correspondiente momento ydado que todas las fuerzas deben ejercer su accin en mismo sentido. La suma detodos los momentos elementales constituye el momento de rotacin de la mquina. Suaccin respecto al movimiento es distinto segn se trate de un generador o de unmotor.



A) En los generadores el momento de rotacin se opone al movimiento de arrastre delmotor o turbina que lo acciona, de acuerdo con la ley de la causa y el efecto; poreso es llamado momento resistente del generador, conocido tambin con elnombre de par resistente.

B) En los motores, el momento de rotacin es el que determina el giro del motor, porlo que recibe el nombre de par motor. En los motores se pueden distinguir tresformas de momento de rotacin distintas segn el estado de funcionamiento.

Arranque. El instante en el cual se cierra el interruptor de la linea de alimentacin delmotor. Entonces, para que el motor pueda arrancar, es preciso vencer laresistencia que le ofrecen los rozamientos y la inercia de las partesmviles. El momento de rotacin desarrollado por el motor en tal instante, recibeel nombre de par de arranque o momento de rotacin en el arranque.

Aceleracin. El perodo de aceleracin dura desde el instante de arranque hastaaquel en que el rgano giratorio del motor alcanza la velocidad nominal. Elmomento de rotacin durante este perodo es muy variable, dependiendo del tipode motor y de su construccin.

Rgimen nominal. Cuando el motor funciona a su rgimen nominal el momento derotacin correspondiente recibe el nombre de par motor nominal o momentode rotacin nominal.

14. PRINCIPIO GENERAL DE FUNCIONAMIENTO Y DISPOSICIN CONSTRUCTIVADE LAS MQUINAS ELCTRICAS

Cuando un conductor est inmerso en el seno de un campo magntico y por l se hacepasar una corriente elctrica, aparece una fuerza de carcter electromagntico quetiende a desplazarlo.

El valor de la fuerza aumenta con la intensidad de la corriente, con el valor de laindiccin del campo magntico y con la longitud del conductor.

El campo magntico se crea mediante bobinas alojadas en el estator de la mquina. Enel rotor se sitan los conductores en los que se va a desarrollar la fuerza cuando seanrecorrido por una corriente elctrica.



A modo de ejemplo constructivo de los motores elctricos, en la figura 13 se muestrael aspecto de un motor de rotor bobinado.

Figura 13 DESPIECE DE MOTOR DE ROTOR BOBINADO

Las partes principales que forman un motor son:

Rotor: Es la parte que gira. Los conductores se alojan en ranuras practicadas en unncleo formado por chapas magnticas (para evitar prdidas en el hierro) y deforma cilndrica. El rotor posee un tamao muy similar al hueco dejado por elestator con el fin de que el entrehierro sea lo ms pequeo posible. De estaforma, se facilita la conduccin de las lneas de campo magntico desde elestator hacia el rotor y se evitan al mximo los flujos dispersos. Por esta raznal montar las diferentes partes de un motor elctrico, es muy importanterealizar una correcta alineacin del rotor, apoyndolo correctamente en suscojinetes. Adems, conviene comprobar si el rotor est perfectamenteequilibrado, ya que un reparto no uniforme de las masas del devanado o delncleo puede producir oscilaciones.

Estator: Es la parte que permanece sin movimiento. Las bobinas, encargadas deproducir el campo magntico inductor, se alojan en ranuras practicadas en unncleo formado, por lo general, por paquetes de chapa magntica. De estaforma, se consigue que los conductores ocupen menos espacio.

Carcasa: Es la cubierta metlica que protege al motor de las acciones exteriores.

Ventilacin: Al igual que ocurre con los transformadores los motores producen unaserie de prdidas en los devanados (prdidas en el cobre) y en los ncleosmagnticos (prdidas en el hierro) a los que se les suma las prdidasproducidas por los rozamientos mecnicos en los puntos de apoyo del rotor.Estas prdidas se convierten en calor, que si no es evacuado, de una formaadecuada, puede elevar la temperatura de la mquina y perjudicar a losaislamientos de los devanados. Para evitarlo, se suele acoplar un ventiladoral rotor, que impulsa el aire por el interior de la mquina y elimina coneficacia el exceso de calor.



Caja de bornes: Sirve para alojar los diferentes terminales de los devanados parapoder ser conectados, segn convenga, al circuito de alimentacin.

Conjunto de colectores y escobillas: En las mquinas de corriente continua, sehace necesario disponer de este dispositivo acoplado al eje del rotor. Consta deun conjunto cilndrico de lminas conductoras (delgas), aisladas una de otras ysobre las cuales frotan las escobillas. Las escobillas son de grafito y su funcines la de realizar la conexin, por contacto deslizante, de los circuitos elctricosen movimiento del rotor con los circuitos del estator o de la propia alimentacinde corriente del motor. Por otro lado, los motores asncronos de rotorbobinado son mquinas de corriente alterna, que utilizan anillos colectoresy escobillas.

Clases de servicio de los motores elctricos: Para elegir el motor ms adecuadopara una determinada aplicacin, es importante tener en cuenta si el motor va a estarfuncionando continuamente O lo va a hacer de una forma intermitente, ya que deesto depender el calentamiento del mismo. De esta forma, se podr seleccionar unmotor ms pequeo para funcionar intermitentemente que continuamente.

Las clases de servicio se clasifican segn las normas VDE 0530 con las siglas deS1 a S8. As, por ejemplo:

S1: le corresponde a motores con funcionamiento continuo y con carga constante(servicio permanente: el motor de una depuradora)

S2: el motor funciona slo durante un pequeo instante a su potencia nominal ydespus se para un tiempo suficiente como para que alcance la temperatura delmedio ambiente (el motor de la puerta de un garaje).

S3, S4, S5 y S6: el motor funciona de una forma intermitente. El tiempo de paradano es suficiente para que el motor se enfre hasta la temperatura ambiente.

S7: el motor funciona intermitentemente a plena carga y en vaco.



15. FORMAS CONSTRUCTIVAS DE LOS MOTORES ELCTRICOS

Con relacin a la forma de anclaje del motor en la mquina y segn la nomenclaturaCEI 34-7 y DIN 42950 y UNE 20-112-74 las construccin del los motores pueden ser:

B 3: con patas y anclado al suelo

B 6 y B 7: con patas y anclado a la pared eje a derecha, o eje a izquierda

B 8: con patas y anclado al techo

B 5: con bridas de agujeros pasantes sujeto lateralmente

V 1: con brida de agujeros pasantes anclado al suelo

V 3: con bridas de agujeros pasantes, anclado al techo



B 10: con bridas de agujeros pasantes, parte del motor empotrado, anclado lateral

V 10: con bridas de agujeros pasantes, parte del motor empotrado, anclado alsuelo

V 14: con bridas de agujeros pasantes, parte del motor empotrado, anclado altecho

B 9: sin soporte, colocacin lateral

V 8: sin soporte, colocacin al suelo

V 9: sin soporte, colocacin al techo



B 14: con brida de agujeros roscados, colocacin lateral

V 18: con bridas de agujeros roscados, sujecin al suelo

V 19: con bridas de agujeros roscados sujecin al techo

B 3/B 5: con bridas y patas, sujecin a pared o suelo

V 1/V 5: con brida y patas, sujecin a suelo o pared

V 3/V 6 con bridas y patas, sujecin a techo o pared

2 Electrotenia

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