clase01- motores

MÁQUINAS ELÉCTRICAS

ROTATIVAS

ING EVER FREDDY LLENQUE TUME

ENERO DEL 2013

HORARIO DE CLASES

Viernes : 17 – 22 horas

CALENDARIO ACADÉMICO CICLO DE VERANO

2014

PROGRAMACION DE CLASES

FECHA HORA Columna1

vie 17/01/2014 17:00 CONCEPTOS BASICOS DE MAQUINAS ELECTRICAS

vie 24/01/2014 17:00 GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA

vie 31/01/2014 17:00 MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

vie 07/02/2014 17:00 MOTORES MONOFASICOS

sáb 08/02/2014 17:00 EXAMEN PARCIAL

vie 14/02/2014 17:00 GENERADORES SINCRONOS

vie 21/02/2014 17:00 MOTORES SINCRONOS

vie 28/02/2014 17:00 GENERADORES ASINCRONOS

vie 07/03/2014 17:00 MOTORES ASINCRONOS

sáb 08/03/2014 17:00 EXAMEN FINAL

mar 11/03/2014 17:00 EXAMEN SUSTITUTORIO

vie 14/03/2014 17:00 EXAMEN DE APLAZADOS

ENTREGA DE ACTA DE NOTAS DETALLADO

PRACTICAS CALIFICADASEN EL AULA A LA PRIMERA HORA DE CLASES / a los 2 días por correo

MONOGRAFIAS A LA SEMANA SIGUIENTE,

TRABAJOS DE INVESTIGACION EN EL PARCIAL

EXAMENES Al día siguiente

Se tomara en cuenta la asistencia según el

Reglamento de la Universidad

FECHAS DE EXÁMENES

Examen Parcial : 8/02/2014

Examen Final : 8/03/2014

Examen Sustitutorio: 11/03/2014

Examen de Aplazados: 14/03/2014

SISTEMA DE CALIFICACIÓN

Promedio de Prácticas : Peso 1Examen Parcial : Peso 1Examen Final : Peso 1

Examen Sustitutorio : Peso 1

PROGRAMA DEL CURSO

1.- CONCEPTOS BASICOS- Introducción- Sistema de unidades- Flujo magnético- Inducción electromagnética- Ley de Faraday- Ley de Lenz- FEM en movimiento- Ley de ampere- Introducción al generador y motor- Datos de placa de un motor- aplicacionesTeoría de motores

PROGRAMA DEL CURSO

2,- GENERADORES CC:- Curva de magnetización de un

generador C.C.- Circuito equivalente de un generador

C.C.- Análisis de transformación C.A. a C.C.- Conexiones de los generadores C.C.Análisis de funcionamiento de los generadores C.C.

PROGRAMA DEL CURSO

3.- MOTORES C.C.- Circuito equivalente de un motor C.C.- Conexiones de los motores C.C.Análisis de funcionamiento de los motores C.C.

4,-MOTORES MONOFASICOS- Generalidades- Motor monofásico de inducción- Tipos de motores monofásicos de

inducción- Motor universalOtros tipos de motores

PROGRAMA DEL CURSO

5.- GENERADORES SINCRÓNICOS:- Características. Circuito equivalente de

un generador sincrónico.- Diagrama fasorial de un generador

sincrónico.Diagrama fasorial

6.- MOTORES SINCRÓNICOS.-Principios básicos de los motores.-Funcionamiento del motor sincrónico enestado estable.Arranque de los motores

PROGRAMA DEL CURSO

7. GENERADORES ASÍNCRONOS:-Características.-Análisis de funcionamiento.Aplicaciones

8.- MOTORES ASÍNCRONOS.- Conceptos básicos.- Circuito equivalente de un motor de

inducción.- Características de funcionamiento..- Arranque de los motores de inducción.Control de los motores de inducción.

BIBLIOGRAFÍA

Máquinas Eléctricas. Jesús Fraile Mora

Máquinas Eléctricas. Stephen J. Chapman

Máquinas Eléctricas. C. B. Gray

Máquinas Eléctricas. Fitzgerald

Copias del curso.

Máquinas Eléctricas. Análisis y Diseño Aplicando Matlab. Jimmie J. Cathey.

BIBLIOGRAFÍA

Máquinas Eléctricas. Javier Sanz Feito.

Introducción a Máquinas Eléctricas y Transformadores. George Mc Person.

Máquinas de Corriente Continua. Gilberto Enríquez Harper

Máquinas Eléctricas. J. Thaler y M. L. Wilcox

Electromecánica y Máquinas Eléctricas. S. A. Nasar y L. E. Unnewehr

Las máquinas eléctricas son el resultado de la aplicación de los principios deelectromagnetismo y en especial de la Ley de Inducción de Faraday. Las máquinaseléctricas se caracterizan por tener circuitos eléctricos y magnéticos entrelazados.

Durante todo el proceso histórico de su desarrollo las máquinas eléctricas handesempeñado un papel muy importante en el campo de la ingeniería Mecanica-eléctrica,merced a su aplicación en los campos de generación, transmisión, distribución yutilización de la energía eléctrica.

INTRODUCCIÓN

DATOS DE PLACA DE UN MOTOR

Las maquinas rotativas presentan dos campos magnéticos, es

del Estator y el del Rotor

Uno de ambos es el campo principal, es decir aquel sin el cual la

maquina eléctrica no puede funcionar de ninguna manera como tal

(ni con carga ni sin ella) a este campo se le suele llamar también

INDUCTOR y el circuito eléctrico que lo origina se denomina

EXITACION o de campo

El otro campo que se origina en la otra estructura se denomina

INDUCIDO, al circuito eléctrico que lo produce se le suele llamar

ARMADURA. Este campo aparece cuando la maquina trabaja con

carga, en vacio este campo es prácticamente nulo.

MAQUINAS MOVILES :

MAQUINAS ESTATICAS: reactores y transformadores

- de movimiento mecánico lineal: electroimanes de armadura

- De movimiento rotatorio : (motores y Generadores

LAS MAQUINAS ROTAIVAS PUEDEN SER DE DOS TIPOS:

DE CORRIENTE CONTINUA (porque la potencia eléctrica intercambiada

con la red exterior es de CC)

DE CORRIENTE ALTERNA (porque la mayor parte o toda la potencia

eléctrica intercambiada con la red exterior es de corriente alterna)

CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS

MAQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA

INTRODUCCIÓN

Las máquinas eléctricas realizan una conversión de energía de una

forma u otra, una de las cuales, al menos, es eléctrica. Teniendo en

cuenta el punto de vista estrictamente energético, las máquinas

eléctricas se clasifican en tres tipos fundamentales:

- Generador.

- Motor.

- Transformador.

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

Los generadores y motores tienen un acceso mecánico y por ello son

máquinas dotadas de movimiento, que normalmente es de rotación; en

cambio, los transformadores son máquinas eléctricas que tienen únicamente

accesos eléctricos y son máquinas estáticas.

En conclusión, los motores y generadores son máquinas eléctricas rotativas

(que son los que estudiaremos en el presente curso) y los transformadores

son máquinas eléctricas estáticas (los cuales ya fueron estudiados en el

anterior curso).

INTRODUCCIÓN

Todas las máquinas eléctricas rotativas cumplen con el principio de

reciprocidad electromagnética, lo cual quiere decir que son reversibles; es

decir, pueden trabajar tanto como motor o como generador.

Sin embargo, en la práctica, por ejemplo las máquinas asíncronas o de

inducción trifásicas generalmente se les utiliza como motores. En cambio las

máquinas eléctricas síncronas, generalmente son utilizados como

generadores.

GENERADOREsta máquina eléctrica transforma la energía mecánica en energía eléctrica.

La acción se desarrolla por el movimiento de una bobina en un campo

magnético, resultando una Fuerza Electromotriz (f.e.m.) inducida que al

aplicarla a un circuito externo produce una corriente que interacciona con el

campo y desarrolla una fuerza mecánica que se opone al movimiento. En

consecuencia, el generador necesita una energía mecánica de entrada para

producir la energía eléctrica correspondiente.

En general, todo generador necesita que alguien le brinde la energía mecánica

a fin de producir energía eléctrica.

GENERADOR

Accionamiento mecánico

MOTOR

Esta máquina eléctrica transforma la energía eléctrica en energía mecánica.

La acción se desarrolla introduciendo una corriente en la máquina por medio

de una fuente externa, que interacciona con el campo produciendo un

movimiento de la máquina; aparece entonces una f.e.m. inducida que se

opone a la corriente y que por ello se denomina Fuerza Contra Electromotriz.

En consecuencia, el motor necesita una energía eléctrica de entrada para

producir la energía mecánica correspondiente.

MOTOR

Red de energía eléctrica

APLICACIONES DE LAS

MÀQUINAS ELÉCTRICAS

Máquinas de Carpintería

Máquinas de Carpintería

Industria Minera

Trenes de Laminado

Trenes de Laminado

Fajas Transportadoras

Fajas Transportadoras

Sistemas de Bombeo de Agua

SISTEMAS

CONTRA

INCENDIO

SISTEMAS CONTRA INCENDIO

MÁQUINAS TREFILADORAS

VENTILADOR INDUSTRIAL

Generador de una Central Hidroeléctrica

Generador de una Central Hidroeléctrica

Generador de una Central Térmica

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EL MOTOR Y EL GENERADOR ELEMENTALES

En los cursos de Física se estudia el principio físico de un motor y un generador

eléctricos partiendo de un modelo muy sencillo, es decir, un campo magnético

inductor H formado por dos polos N y S y un conductor metálico de longitud l

entre los polos, tal como se ve en la figura

Para una mejor comprensión de los fenómenos se recurre a dos leyes

fundamentales la ley de Faraday o ley del flujo cortante, cuya forma vectorial es

útil en este caso:

F = (V x B)

donde F es la f.e.m. inducida en los bornes del conductor cuando éste se desplaza

transversalmente al campo H con una velocidad v. Véase la siguiente figura y

obsérvese que la F.e.m. apunta hacia adentro.

GENERADOR ELECTRICO ELEMENTAL

Esta ley expresa claramente el principio de funcionamiento de un Generador

eléctrico con los terminales abiertos o desconectados, es decir, suponiendo que no

pasa corriente por el conductor.

La otra ley o ley de la fuerza F sobre un conductor, se expresa también

matemáticamente de la forma siguiente:

F= I x H

donde I es la corriente eléctrica (supongamos continua por ahora) que circula por

el conductor quieto cuando éste es alimentado por una fuente de energía

e1éctrica.y se encuentra entre los polos del campo. Véase la siguiente figura.

Se observa que la fuerza apunta hacia la izquierda tratando de llevarse al

conductor en ese sentido.

MOTOR ELECTRICO ELEMENTAL

Esta ley expresa claramente el principio de funcionamiento de

un un Motor eléctrico.

Volviendo al modelo del generador elemental, en la figura del Generador

Elemental ciérrese ahora el circuito del conductor por medio de una carga que

consuma una corriente I cuando se le aplica la Fe.m. F, tal como se ve en la

figura siguiente.

GENERADOR ELECTRICO ELEMENTAL CON CARGA

Aplicando la ley de la fuerza resulta que el paso de la corriente I por el conductor

produce la aparición de una fuerza electromagnética de sentido contrario al

movimiento que tiende a detener el conductor; a esta fuerza se le llama fuerza

antagonista.

Para que el conductor pueda mantener su movimiento es necesario que un motor

primo suministre una fuerza que equilibre a dicha fuerza F.

Ahora bien, en el modelo del motor elemental, figura se puede apreciar que el

movimiento del conductor hacia la izquierda con una velocidad v inducirá en los

bornes del conductor una Fe.m. F cuya polaridad se opone al sentido de la

corriente I que pasa por el conductor, tal como se observa en la figura siguiente.

MOTOR ELECTRICO ELEMENTAL CON CARGA

Por el carácter de dicha F se denomina usualmente fuerza conttraelectromotriz

F.c.e.m.