8/19/2019 Máquinas Eléctricas 06 FEB 16

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MÁQUINAS ELÉCTRICUNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

LAURA PAULINA VELEZ

1 SEMESTRE 2016

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Máquinas Eléctricas

MÁQUINAS ELÉCTRICAS  – LAURA VELEZ

Máquinas

Eléctricas

Máquinas deCorriente

Alterna

Rotativas

SíncronaMot

Genera

Asíncrona

Mot

Genera

Estáticas

Transformador

Inversores

ConversoresMáquinas de

Corriente

Continua

Motores

Transformadores

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Máquinas de Corriente Continua Su etapa de desarrollo abarca el periodo comprendido entre los años 1830 y 188los descubrimientos de Oersted (electromagnetismo) y Faraday (inducción magnétic

El modo de funcionamiento mas característico de las máquinas de C.C. lo constitucomo motor.

El empleo de la máquina de C.C. como generador está prácticamente obsoleto decorriente alterna presenta mas ventajas para la generación, en cuanto a sencillez y e

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Aspectos Constructivos

La máquina de CC está constituida por una partefija o estator y una parte móvil o rotor.

El estator está formado por la culata, quepertenece al circuito magnético   inductor y queejerce la función de soporte mecánico delconjunto. En la culata están fijados los polos, loscuales están constituidos por los núcleos polares

sobre los que se coloca el devanado inductor ode excitación.

El   rotor está formado por el   inducido y elcolector de delgas o conmutador en el que sealoja el devanado.

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Aspectos ConstructivosLos devanados pueden ser imbricados o undulados dependiendo de si se cruzan o nde la bobina observadas desde el lado del colector

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Principio de Funcionamiento – Moto

Si se hace circular unaintensidad por una bobinainmersa en un campomagnético, ésta sufre un parmotor que tiende a alinearambos campos magnéticos, elpropio de la bobina y elexterno.

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Motores de Corriente ContinuaUn motor de C.C. transforma una energía eléctrica de entrada en una energíasalida. Esencialmente consiste de un dínamo trabajando en régimen inverso, loacuerdo con el principio de reciprocidad electromagnética formulado por Faraday y

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Motores de Corriente ContinuaSi en el régimen de funcionamiento como motor se considera positivo el signo de corriente

aplicar la 2 ley de Kirchhoff al circuito inducido del motor, se obtiene:

Para determinar el proceso de transformación de energía eléctrica en mecánica en el motorobtener la ecuación de balance de potencias. Para ello, se multiplican ambos miembros depor I, resulta:

Cuyos términos significan:

 = Potencia eléctrica absorbida por el inducido del motor.

 = Pérdidas en el cobre del inducido.

 = Pérdidas en los contactos de las escobillas.

 = Potencia electromagnética desarrollada por la máquina.

= +  +

 =  + +

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Motores de Corriente ContinuaDe acuerdo con esta nomenclatura, el balance de potencias en el inducido se convierte en:

La potencia electromagnética  expresa la potencia mecánica total que produce el motor, y qpor la velocidad de giro, al par interno desarrollado por la máquina, definida por la siguiente ecu

Para calcular la potencia mecánica útil en el árbol del motor habrá que restar a la potencia elecpérdidas rotóricas, que abarcan las pérdidas en el hierro   y las pérdidas mecánicas  

ventilación. En consecuencia, la potencia útil del motor se podrá expresar:

La potencia absorbida por la máquina  , en el caso de tener el motor excitación independpotencia que llega al inducido  , sin embargo, en las máquinas autoexcitadas la potencia decompensar también las pérdidas en el circuito de excitación  debidas al efecto Joule en eresultando:

 =

=

2  60

[.]

 =  −  −

 =  +

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Balance de Potencias del motor CCLa siguiente figura muestra de una forma esquemática el reparto de potencias enCC. La potencia de entrada   es el producto de la tensión de alimentación poabsorbida, y el rendimiento del motor será:

=

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Ejemplo

Un motor tipo derivación de 500 V consume 4 A en vacío. La resinducido, incluidas las escobillas, es de 0,2 y la corriente de excitacA. Calcular la potencia de salida y el rendimiento cuando la corrientees de: a) 20 A; b) 100 A

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Solucióna)

El motor en vacío consume una potencia:  =  = 500 ∙ 4 Esta potencia se emplea en cubrir las pérdidas en el hierro   , lmecánicas , las pérdidas en el inducido (cobre, escobillas) y las pexcitación. Exceptuando las pérdidas en el inducido, todaspermanecen constantes cualquiera que sea el régimen de tramáquina. Con los datos del problema se tiene:

Pérdidas en el inducido en vacío: = 0.2(4 − 1)= 1.8

Pérdidas en el inductor:  = 500 ∙ 1 = 500

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SoluciónSe observa que en vacío prácticamente se pueden despreciar las pérdidas einducido y en consecuencia se puede poner:  = 2000 =  +  + 500 →  +  = 1500

Cuando la máquina absorbe una corriente de 20 A la intensidad del inducido  = −  = 20 − 1 = 19

La f.e.m. generada es: = −  = 500 − 0.2 ∙ 19 = 496.2 , y por tantpotencia electromagnética es:

 =  = 496.2 ∙ 19 = 9427,8 Y la potencia mecánica de salida es:  = 9427.8 − 1500 = 7927.8

Como la potencia de entrada es:  = ∙ = 500 ∙ 20 = 10000

El rendimiento del motor en este régimen será: = 

=

 .

 = 79.27 %

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SoluciónDe forma similar, cuando la corriente absorbida es de 100 A, resulta:

= −  = 500 − 0.2 ∙ (100 − 1) = 480.2

La potencia electromagnética es:

 =  = 480.2 ∙ 99 = 47540

Y la potencia mecánica de salida será:

 =  −  +   = 47540 − 1500 = 46040 Como la potencia absorbida por el motor de la red es:  = ∙ = 500 ∙ 100 = 50

El rendimiento del motor en este régimen será: = 

=

 

 = 92.08 %