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MANTENCION Y OPERACIN DE MAQUINAS ELECTRICASProf. Dr. Renato Loaiza H.

Conductor y campo magntico.

Flujo magntico y densidad del flujo magnticoSi circula corriente se crea un campo magntico, El flujo magntico por unidad de superficie se llama intensidad de flujo magntico o induccin magntica.

Regla del sacacorchos (o del tirabuzn)

Entre dos conductores por los que circula la corriente en el mismo sentido se ejerce una fuerza de atraccin y entre dos conductores por los que circula la corriente en sentidos opuestos se crea una fuerza repulsiva.

La combinacin de un ncleo de hierro con un solenoide se llama electroimn

Circuito magntico. Flujo de dispersin, flujo tilAprovechando los materiales ferromagnticos, se puede dirigir el flujo magntico para construir las mquinas elctricas.El recorrido del flujo magntico se llama "circuito magntico".

Establecimiento de una tensin inducida por desplazamiento de la posicin de un conductor (permaneciendo constante respecto al tiempo el flujo de excitacin).

Tensin inducida por rotacin de espiras en un campo magntico, o por variacin del flujo respecto al tiempo, en un sistema estacionario

Variacin con el tiempo del flujo magntico en el interior de la espira y variacin de la tensin inducida

Regla de la mano derecha

erna

Definiciones Bsicas En un sistema mecnico, la potencia se define como la capacidad del equipo o sistema para producir trabajo. En un sistema elctrico en CA se consideran tres tipos de potencia:Potencia Aparente (VA): producto entre los valores efectivos (RMS) de voltaje y corriente. No tiene significado fsico y representa la mxima capacidad de transferencia de energa de un sistema. (la potencia aparente no cumple con el principio de conservacin de energa)Potencia Activa (Watt): valor medio de la potencia instantnea que circula en un circuito elctrico, y genera trabajo o calor. (y es la responsable de las prdidas).Potencia Reactiva (Var): carece de sentido fsico, se asocia con la energa almacenada en campos elctricos o magnticos. Esta potencia tampoco cumple con el principio de conservacin de la energa.Carga :Elementos de un sistema que absorben energa elctrica, transformndola para su aprovechamiento. Se puede expresar en potencia ( KVA), en energa (KWh) o, cuando el nivel de tensin es constante, en corriente (Amp.)

Consumo : Magnitud de un suministro de electricidad, expresado en KWh. Energa aprovechable para un fin determinado.Potencia Instalada: Suma de las potencias nominales de los aparatos conectados por un cliente.Potencia Conectada : Parte de la potencia instalada por el cliente que puede ser alimentada por el suministrador.Demanda : Cantidad de potencia requerida desde el sistema en un instante dado.Expresiones para las potencias Potencia Activa (W)Potencia Reactiva (Var)Potencia Aparente (VA)

(

Factor de Potencia: FP= cos, se define como el ngulo existente entre la tensin y la corriente para un sistema monofsico.

Potencia en sistemas trifsicos La definicin de potencia activa y reactiva en un sistema trifsico sinusoidal y balanceado es la siguiente:

donde VLL es el valor efectivo de la tensin entre lneas, IL la corriente de lnea y es el ngulo de desfase entre la corriente de lnea y la respectiva tensin fase neutro.

Energa Tanto a la potencia activa como a la reactiva, se le asocia un valor de energa. La energa representa la cantidad de potencia consumida en la unidad de tiempo. Su valor est dado por:

Cabe destacar que no existe una energa asociada a la potencia aparente.

Introduccin a las maquinas elctricasUna mquina elctrica es un dispositivo que transforma la energa elctrica en otra energa, o de una presentacin distinta, pasando esta energa por una etapa de almacenamiento en un campo magntico. Se clasifican en tres grandes grupos:

Generadores.Motores.Transformadores.

Desde una visin mecnica, se pueden clasificar en:Rotativas (Generadores y Motores).Estticas (Transformadores).

Clasificacin segn el servicio.Servicio continuo.Servicio continuo variable:Servicio intermitente:Servicio unihorario:Mquinas elctricas rotativas.

Las prdidas las podemos clasificar dentro de las siguientes categoras:Prdidas en el cobre de los devanados (rotor y estator) por I2RPrdidas en el ncleo: Las prdidas del ncleo se deben a la histresis y a las corrientes parsitas. O prdidas de vaco En vaco (al funcionar sin carga), toda la potencia que entra a la mquina se convierte en estas prdidas.Prdidas mecnicas: Las prdidas mecnicas se deben a la friccin de los rodamientos y con el airePrdidas adicionales aquellas prdidas que no se pueden clasificar. Por convencin, se asume que son iguales al 1% de salida de la mquina.

La eficiencia de una mquina es una relacin entre su potencia til de salida y su potencia total de entrada:

= (Psal/Pent)100

Uso de las maquinas elctricas rotativas.

Estructura de las maquinas elctricas. (Estos aspectos se vern en detalle en el laboratorio)

Esquema de proteccin para motores elctricosPara la proteccin de los motores, el esquema de proteccin ms comn es el que se indica a continuacin:

Los motores que requieren un funcionamiento automtico, semiautomtico, o a distancia un arrancador es la que asume la mayor cantidad de funciones.

La norma define cuatro funciones:Seccionamiento: funcin de seguridad para aislar elctricamente los circuitos de potencia y comando con respecto a la alimentacin general. Proteccin contra cortocircuitos cuando en milisegundos alcanza un valor centenas de veces la corriente nominal. Los efectos trmicos provocan las siguientes consecuencias:

Fusin de contactos del contactor, en los arrollamientos del rel trmico, en conexiones y cables.

Calcinacin de materiales aislantes.Los dispositivos de proteccin deben detectar e interrumpir el circuito rpidamente. Si es posible antes de que la corriente llegue a su valor mximo como es el caso de los interruptores automticos limitadores.

Proteccin contra sobrecargas es el defecto ms frecuente por un aumento de la corriente absorbida por el motor y por sus efectos trmicos.

Por ejemplo, la vida de un motor es reduce en un 50% si su temperatura de funcionamiento (definida por su clase de aislacin) se sobrepasa en 10 C de manera permanente.Segn el nivel de proteccin deseado y la categora de empleo del receptor, la proteccin contra sobrecargas se puede realizar por:Rels trmico bimetlico, son los ms utilizados.Deben poseer funciones tales como:- Insensibilidad a las variaciones de temperatura ambiente (compensados).- Sensibilidad a la prdida de una fase (evitan la marcha en monofsico del motor)- Proteccin por rotor bloqueado o arranque prolongadoRels a sondas por termistancia (PTC), que controlan en forma directa la temperatura del bobinado estatrico.

Rels trmicos con bimetlico, que son los aparatos ms utilizados.Deben poseer funciones tales como:- Insensibilidad a las variaciones de temperatura ambiente (compensados).- Sensibilidad a la prdida de una fase (evitan la marcha en monofsico del motor)- Proteccin por rotor bloqueado o arranque prolongado rel trmico est prolongado.Rels a sondas por termistancia (PTC), que controlan en forma directa la temperatura del bobinado estatrico.30 das antes de su aplicacin.