1. PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS
ELÉCTRICAS
FEDERICO
MILANO
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, AUTOMÁTICA Y COMUNICACIONES
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES
UNIVERSIDAD DE CASTILLA - LA MANCHA
CAMPUS UNIVERSITARIO S/N
E-13071 CIUDAD REAL
ESPAÑA
CURSO 2010/11
2. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
CONTENIDOS
1. TIPOS DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS
2. PÉRDIDAS Y RENDIMIENTO
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3. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS
ELÉCTRICAS
• GENERADOR
ENERGÍA ENERGÍA
G
MECÁNICA ELÉCTRICA
• MOTOR
ENERGÍA ENERGÍA
M
ELÉCTRICA MECÁNICA
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4. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS
ELÉCTRICAS
• TRANSFORMADOR
ENERGÍA ENERGÍA
T
ELÉCTRICA ELÉCTRICA
PRINCIPIOS BÁSICOS:
• LEY DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA DE FARADAY
• LEY DE LA FUERZA MAGNÉTICA DE LAPLACE
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5. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
PRINCIPIOS BÁSICOS
• GENERADOR
ESPIRA SE MUEVE EN CAMPO MAGNÉTICO ⇒ FLUJO VARIABLE TIEMPO ⇒
TENSIÓN INDUCIDA ⇒ i SI HAY CARGA CONECTADA A LA ESPIRA
CAMPO MAGNÉTICO ⇒ FUERZA SOBRE ESPIRA OPUESTA A LA FUERZA
MOTRIZ ⇒ TRABAJO MECÁNICO
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6. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
PRINCIPIOS BÁSICOS
• MOTOR
FUENTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA CONECTADA A ESPIRA EN CAMPO ⇒ i
POR LA ESPIRA ⇒ FUERZA MAGNÉTICA QUE MUEVE LA ESPIRA ⇒ SE
MUEVE LA CARGA MECÁNICA
TENSIÓN INDUCIDA OPUESTA A LA TENSIÓN DE LA FUENTE
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7. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
PRINCIPIOS BÁSICOS
V, i ! ACOPLADOR ! T, n
SISTEMA SISTEMA
ELECTRO-
ELÉCTRICO MECÁNICO
MAGNÉTICO
MOTOR
GENERADOR
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8. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
ELEMENTOS BÁSICOS DE LAS MÁQUINAS ROTATORIAS
• ESTATOR - PARTE FIJA
• ROTOR - PARTE MÓVIL
• CILÍNDRICOS
• MISMO EJE
• MATERIAL FERROMAGNÉTICO
• ENTREHIERRO – ESPACIO ENTRE AMBOS
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9. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
ELEMENTOS BÁSICOS DE LAS MÁQUINAS ROTATORIAS
• DEVANADOS:
• INDUCTOR – ORIGINA CAMPO MAGNÉTICO BÁSICO
• INDUCIDO – TENSIÓN INDUCIDA
• ANILLOS ROZANTES, ESCOBILLAS
• COLECTOR DE DELGAS – RECTIFICACIÓN MECÁNICA
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10. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
ÁNGULO MAGNÉTICO VS. ÁNGULO GEOMÉTRICO
CICLO MAGNÉTICO (2π rad MAGNÉTICOS) ⇔ N – S – N
2 POLOS ⇒ 1 CICLO MAGNÉTICO EN 1 VUELTA GEOMÉTRICA
4 POLOS ⇒ N – S – N – S – N ⇒ 2 CICLOS MAGNÉTICOS EN 1 CICLO
GEOMÉTRICO
PARA p PARES DE POLOS:
θ = pα
θ ≡ ÁNGULO MAGNÉTICO ≡ ÁNGULO ELÉCTRICO (F.E.M. DEPENDE DE LA
VARIACIÓN ENTRE LAS POSICIONES MAGNÉTICAS)
α ≡ ÁNGULO GEOMÉTRICO
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12. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
TIPOS DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS
2!n
2πf = p "
60
p!n
f=
60
f ≡ FRECUENCIA DE SINCRONISMO
θe = p·θm
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13. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
TIPOS DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS
• ASÍNCRONA / INDUCCIÓN:
• INDUCTOR – ESTATOR (C.A.)
$JAULA DE ARDILLA
!
• INDUCIDO – ROTOR (C.A.) #
!ROTOR DEVANADO
"
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14. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
PÉRDIDAS Y RENDIMIENTO
• PÉRDIDAS EN EL COBRE (ELÉCTRICAS) – JOULE
• PÉRDIDAS EN EL HIERRO (MAGNÉTICAS) – HISTÉRESIS, FOUCAULT
• PÉRDIDAS POR FRICCIÓN (MECÁNICAS)
TAMBIÉN:
• PÉRDIDAS VARIABLES – ELÉCTRICAS
• PÉRDIDAS FIJAS – MAGNÉTICAS Y MECÁNICAS
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15. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
PÉRDIDAS Y RENDIMIENTO
PSALIDA
!=
PENTRADA
PSALIDA
!=
PSALIDA + PPÉRDIDAS
Pu
!=
Pu + Pf + Pv
PARA UN GENERADOR:
2
Pv = kPu
Pu
!= 2
Pu + Pf + kPu
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16. MÁQUINAS ELÉCTRICAS PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
PÉRDIDAS Y RENDIMIENTO
2
ηMAX ⇒ Pf = kPu
C ! SN ! Cos"
#=
C ! SN ! Cos" + Pf + C 2 ! PCUNOM
Pf
C OPT =
PCUNOM
PARA UN MOTOR SE LLEGA A LAS MISMAS CONCLUSIONES:
PSALIDA PENTRADA # Pf # Pv C " SN " Cos! # Pf # C 2 " PCUNOM
$= = =
PENTRADA PENTRADA C " SN " Cos!
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