CARACTERSTICAS GENERALES DE LAS MQUINAS ELCTRICAS

INTRODUCCINLas mquinas elctricas realizan una conversin de energa de una forma u otra. Teniendo en cuenta el punto de vista estrictamente energtico, las mquinas elctricas se clasifican en tres tipos fundamentales:

Generador. Motor. Transformador.

SINCRONISMO: En los motores asncronos el campo giratorio lo produce un sistema de C.A. trifsica, cuya velocidad de giro depender de la frecuencia de las corrientes y del nmero de pares de polos de que conste el motor: VELOCIDAD DE SINCRONISMO = ns = 60f/pASINCRONISMO: El rotor nunca girar a la velocidad de sincronismo. Se llama deslizamiento a la diferencia entre la velocidad a la que gira el rotor y la velocidad de sincronismo, normalmente dada en % de la de sincronismo.

S = (ns n)/ns*100 SINCRONISMO Y ASINCRONISMO

INTRODUCCIN

CONSTITUCIN GENERAL DE UNA MQUINA ELCTRICA ROTATIVAEstator y rotor. Entrehierro Una mquina elctrica rotativa consta bsicamente de dos partes: estator yrotor.En el entrehierro tienen lugar los fenmenos electromagnticos que permiten la conversin de energa elctrica en mecnica y viceversa, por lo que el estudio del campo magntico en esta zona es muy importante.

En el rotor de la mquina se encuentra un ncleo magntico, bien cilndrico o bien de polos salientes, sobre el que se coloca el devanado, bobinado o arrollamiento del rotor. El ncleo magntico tiene un hueco central donde se sita el eje o rbol de la mquina, el cual se fija rgidamente al mismo mediante una chaveta.

Los ncleos magnticos del estator y del rotor se construyen de material ferromagntico. Los ncleos magnticos se realizan apilando chapas de acero al silicio de 0,5 mm de espesor (Fig.), reduciendo as las prdidas en el hierro por histresis y por corrientes de Foucault.Las chapas del rotor tienen un agujero central con un chavetero donde se coloca el eje de la mquina.

DEVANADOSDefinicin y clasificacin

Los devanados, bobinados o arrollamientos de una maquina elctrica son el conjunto de los conductores de la misma.El material conductor suele ser cobre en forma de hilo esmaltado (el esmalte sirve de aislamiento entre conductores) o de pletina de seccin rectangular y recubierta de un material aislante.

En algunas mquinas (bsicamente las de corriente continua y sncronas de ms de dos polos) el ncleo magntico del inductor esta construido a base de polos salientes. En este caso el devanado inductor consiste simplemente en un arrollamiento de varias espiras en serie (Fig.) alrededor de los polos en el sentido adecuado para que estos sean alternativamente Norte y Sur. El conjunto de espiras devanadas alrededor de un polo forma una bobina y las bobinas de todos los polos se suelen conectar en serie entre si, aunque a veces se puedan conectar formando varias ramas en paralelo iguales.DEVANADOS

Las mquinas elctricas disponen de, al menos, dos devanados: el inductor y el inducido.El devanado inductor, tambin denominado excitacin o campo, tiene por objeto el crear el campo magntico en el entrehierro. El devanado inducido, recibe el campo magntico creado por el inductor, lo que origina que en sus fases se induzcan unas f.e.m.s. En los transformadores se suele denominar primario al devanado inductor y secundario al inducido.DEVANADOS

Colectores Existen dos tipos de colectores: de anillos y de delgas.* Los colectores de anillos se utilizan en mquinas de corriente alterna. Consisten en dos o tres anillos de bronce colocados sobre el eje del rotor y aislados de este y entre s. Estos anillos estn conectados a las bobinas del rotor y sobre ellos rozan unas escobillas de grafito (Fig.) situadas en el estator y conectadas al circuito exterior. Un resorte que presiona la escobilla contra el anillo garantiza un buen contacto entre ambos.

* Los conmutadores o colectores de delgas se utilizan en mquinas de c.c. y algunas mquinas de c.a. Consisten en varias lminas de cobre, denominadas delgas (Fig. 6a), dispuestas alrededor del eje del rotor de manera que forman un cuerpo cilndrico. Las delgas estn aisladas entre s y del eje mediante piezas de mica. Sobre las delgas rozan las escobillas, que estn fijas al estator y conectadas al circuito exterior.Al girar el colector de delgas se produce una conmutacin de las bobinas que estn conectadas al circuito exterior a travs de las escobillas.

Configuraciones bsicas de las mquinas elctricas rotativas

Las maquinas elctricas rotativas generalmente presentan estas formas bsicas:* Estator cilndrico y rotor de polos salientes usualmente utilizada en las maquinas sncronas lentas.* Estator de polos salientes y rotor cilndrico, normalmente usada en las mquinas de corriente continua.

En las configuraciones, la parte con polos salientes es la que aloja al devanado inductor.En las mquinas muy pequeas tambin puede encontrarse una estructura en que tanto el estator como el rotor tienen polos salientes.

POLOS, NGULOS ELCTRICOS O MAGNTICOS

El nmero de polos de una mquina es siempre par. Se designa por p al numero de pares de polos y, por consiguiente, el numero de polos de una mquina es 2p.

Dado que el campo magntico en el entrehierro tiene una distribucin que se repite cada par de polos, en una vuelta completa del rotor se recorren p ciclos magnticos completos. Es decir, a 360 grados geomtricos corresponden p.360 grados elctricos (perodos de tensin). En general, la relacin entre ngulos geomtricos y ngulos elctricos o magnticos() y ngulos geomtricos ( g) es: = p . g

La simetra de las mquinas da lugar a que en cada par de polos se repitan los mismos fenmenos. Por lo tanto, va a bastar con estudiar un nico par de polos; es decir, con analizar la mquina como si fuera bipolar.

Las velocidades recibirn diferente denominacin segn las unidades en que estn medidas:n: velocidad medida en revoluciones por minuto (r.p.m.) : velocidad medida en radianes geomtricos/segundo: velocidad medida en radianes elctricos/segundoSe cumplen, pues, las siguientes relaciones:

= 2n/60 = p.

Transformadores Los transformadores son maquinas estticas de corriente alterna con dos devanados. El devanado inductor recibe el nombre de primario y el devanado inducido se llama secundario. Ambos devanados estn arrollados sobre un ncleo magntico sin entrehierros construido a base de apilar chapas magnticas.

Transformador trifsico.

TRANSFORMADORAl conectar una tensin alterna V1 al primario, circula una corriente por el que genera un flujo alterno en el ncleo magntico. Este flujo magntico, en virtud de la Ley de Faraday, induce una f.e.m. en el devanado secundario, lo que da lugar a que haya una tensin V2 en bornes de este bobinado. De esta manera se consigue transformar una tensin alterna de valor eficaz V1 en otra de valor eficaz V2 y de la misma frecuencia.

La potencia total absorbida de la red va sufriendo ciertas prdidas: Prdidas elctricas (circuitos elctricos y magnticos) Prdidas mecnicas (mquinas que tiene partes en movimiento). Rozamiento en los cojinetes de apoyo del rotorRozamiento en las escobillas sobre el colector o anillosPrdidas en el cobre del rotor. Rozamiento de las partes mviles con el airePotencia absorbida por el sistema de ventilacinOtros

PRDIDAS

Calentamiento

Las prdidas de energa de cualquier mquina se convierten en calor, originndole una elevacin de la temperatura.

Si tenemos una mquina, la cual se encuentra a la temperatura del ambiente que la rodea, y la ponemos en funcionamiento, las prdidas originadas, generan una cantidad de calor, que ocasionan que el cuerpo eleve su temperatura y adems como entre la superficie externa del mismo y el medio ambiente se presenta un salto de temperatura, el mismo ocasiona una disipacin de calor hacia el ambiente.

Este proceso continua hasta que la mquina toma una temperatura tal que todo el calor generado por las prdidas es emitido hacia el medio ambiente, siendo esta la temperatura de rgimen o de servicio.

RendimientoSe define como rendimiento de un equipo a la relacin entre la potencia que entrega (potencia til) a la potencia que absorbe (potencia absorbida), que en forma porcentual est dada por la siguiente expresin:

% = P til/P absorbida

IEC: Comisin Electrotcnica Internacional

Factor de potencia Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relacin entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S. Da una medida de la capacidad de una carga de absorber potencia activa. Por esta razn, f.d.p = 1 en cargas puramente resistivas y en elementos inductivos y capacitivos ideales sin resistencia f.d.p = 0.Un f.d.p. bajo comparado con otro alto, origina, para una misma potencia, una mayor demanda de corriente, lo que implica la necesidad de utilizar cables de mayor seccin.La potencia aparente es tanto mayor cuanto ms bajo sea el f.d.p., lo que origina una mayor dimensin de los generadores.

Los generadores y motores tienen un acceso mecnico y por ello son mquinas dotadas de movimiento, que normalmente es de rotacin; en cambio, los transformadores son mquinas elctricas que tienen nicamente accesos elctricos y son mquinas estticas.

En conclusin, los motores y generadores son mquinas elctricas rotativas los transformadores son mquinas elctricas estticas.

GENERADORAccionamiento mecnico

MOTORRed de energa elctrica

APLICACIONES DE LASMQUINAS ELCTRICAS

Mquinas de Carpintera

Mquinas de Carpintera

Industria Minera

Trenes de Laminado

Fajas Transportadoras

Fajas Transportadoras

Sistemas de Bombeo de Agua

SISTEMAS CONTRA INCENDIO

MQUINAS TREFILADORAS

VENTILADOR INDUSTRIAL

Generador de una Central Hidroelctrica

Generador de una Central Trmica

TRANSFORMADORES