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CAPI

AUTOR: ING. LUIS ORLANDO PEREZ

PEREZ

MAQUINAS ELECTRICASROTATIVAS

PRINCIPIO DEFUNCIONAMIENTO DE LAMQUINA DE CORRIENTE

CONTINUA

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I. PRINCIPIOSDEFUNCIONAMIENTODEUNAMAQUINADECORRIENTE

CONTINUA1.1 Principio de funcionamiento

La maquina de corriente continua se utiliza paragenerar una tensin constante cuando funciona

como generador y para producir par mecnico(torque) cuando funciona como motor.

El principio de funcionamiento como generador sebasa en la ley general de la induccionelectromagnetica. La maquina tiene basicamente

dos arrollamientos, uno ubicado en el estator cuyafuncion es crear un campo magnetico por lo que sele denomina inductor. El otro arrolamiento estubicado en en el rotor y se denomina inducido oarmadura.

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1.2. Campo magntico producido por el estatorGeneralmente el estator est formado por un numero par de polossalientes. El campo magntico es producido por la corrientecontinua de excitacin que recorre las bobinas de campo de los polos.

Siendo el entrehierro de la maquina constante, la distribucinespacial de la densidad de flujo Be en el entrehierro esprcticamente uniforme salvo en los espacios interpolares dondedecrece ostensiblemente.

Figura 1-1tuveras.com/maquinascc/dinamo/excitaciondinamo

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1.3. Determinacion de la f.e.m. generadaCuando el rotor del generador gira con una velocidadw, en cada uno de los conductores se genera una

fem que puede determinarse con la expresin :Ec=Be.L.V

L: longitud activa del conductor = longitud util delrotor

V=w.r

Finalmente se obtiene la sgte expresion:

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1.4. Funcin del conmutadorLa forma como funciona el conmutador puedeentenderse observando la figura 1-1. por tratarse deun generador elemental el conmutador es muysimple y consta solamente de dos segmentos de cobrea los que se conectan los terminales de la espiraformada por los 2 conductores. Estos segmentos

giran con el rotor .Cuando un conductor pasa de una posicin A frente aun polo a otra posicin B frente al otro polo, cambiala polaridad y por lo tanto debe tambin invertirse

simultneamente su conexin a las escobillas. Estolo realiza el conmutador cada vez que pasa por elplano neutro LL que separa los polos N y S.

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1.5 campo magntico producido por el rotor-reaccin de armadura

El rotor lleva un arrollamiento del tipodistribuido tal como puede apreciarse en lafigura 1-2. los conductores estn alojados en las

ranuras que existen en el rotor y por razonesconstructivas en cada ranura se ubican dosconductores que en realidad como veremos alestudiar los arrollamientos, son lados de bobinasy por consiguiente estn compuestos por Zcconductores.Cuando la maquina funciona bajo carga losconductores son recorridos por una corriente Ic

cuya direccin est indicada en la figura 1-2.

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Figura 1-2Motor de corriente continua de 2 bobinas y 4 polos enel rotor.

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1.6. Conmutacin e interpolosCuando los conductores son recorridos por la corriente Ic entonces alconmutarse la direccion de la corriente. La inversion se realiza en elbrevisimo instante tc de la conmutacion durante el cual la espira aa est en

cortocircuito.Para que la conmutacion sea buena, la inversion debe efectuarse en formalineal, la espira tiene cierta inductancia propia que con su propia resistenciay la de las escobillas forma un circuito serie R-L en el que se verifica lainversion de la corriente Ic.

La precensia de la inductancia L trae consigo la formacin de una tensinautoinducida en la espira. esta tension de acuerdo a la ley de Lens trata de

mantener la corriente en la direccion previa a la conmutacion.

Figura 1-3

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1.7 Arrollamiento de compensacinPara evitar la desmagnetizacion de los polos y ladistorsin de la onda de flujo en el entrehierro aconsecuencia de la reaccin de armadura, se emplea los

arrollamientos de compensacin. Estos van colocadosdentro de las caras polares tal como puede verse en lafigura 1-4.

Figura 1-4Devanado de compensacion

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1.8 Torque electromagneticoCuando los conductores de la armadura sonrecorridos por la corriente Ic, se produce en ellos una

fuerza electromagnetica Fem que produce un par otorque electromagnetico Tem tal como se vee en lafigura 1-5.

Figura 1-5Torque en un motor de c.c. elemental

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Cuando la maquina funciona como motor este par hacegirar el rotor en la direccin del torque. El conmutador alinvertir la conexin de los conductores aa a las escobillas

cada vez que pasan por el plano neutro, asegura que lacorriente Ic tenga siempre la direccin adecuada y evite la

inversin del par.Cuando la maquina funciona como generador elmovimiento se produce en la direccin contraria al torquemediante una par exterior producido por la maquina que

acciona el generador. El torque electromagntico en estecaso un torque que se resiste al movimiento.

El par electromagntico se produce por la tendencia aalinearse de los dos campos. Si no existiera el conmutadorlos campos se alinearan y el par desaparecera.

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CAP IIASPECTOS FSICOS YCONSTRUCTIVOS DE LAMAQUINA DE CORRIENTECONTINUA

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II. ASPECTOSFSICOSYCONSTRUCTIVOSDELAMAQUINADECORRIENTECONTINUA

1. GeneralidadesLas principales partes que conforman la maquina decorriente continua son las siguientes:a) El estator que incluye:

1. los polos2. las bobinas de campo3. los interpolos4. los arrollamientos de compensacion

5. las escobillas y los portaescobillasb) El rotor que incluye:1. el nucleo de la armadura2. el conmutador3. el arrollamiento de armadura

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Figura 2-1 : Partes de la maquina de corritente continua

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2. Los polosEstn hechos de acero silicio laminado.

3. Bobinas de campo

Las bobinas de campo estas arrolladas sobre los polos talcomo se puede ver en la figura 2-2.a) Bobinas Shunt, compuestas de muchas espiras de

alambre delgadob) Bobinas serie, compuestas de pocas espiras de

alambre grueso.

Figura 2-2: bobina decampo y nucleolaminado.

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4. InterpolosEstn hechas de laminas de acero silicio y llevan unarrollamiento de alambre grueso .

5. Arrollamientos de compensacionEstan conformados por los conductores que secolocan en los polos con el objeto de neutralizar lareaccion de armadura.

Solamente los llevan las maquinas e gran potenciaya que su sosto es elevado. Ver figura 2-3

Figura 2-3:estator de unmotor coninterpolos yarrollamientosde compensacion

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6. El yugo del estator

El yugo del estator es necesario para cerrar el circuitomagntico de la mquina. Normalmente est hecho de acero ode hierro fundido.

7. Las escobillas y los portaescobillasToda maquina requiere de por lo menos dos escobillas, estanhechas de carbon o de cobre-grafito y van alojados en losportaescobillas que estan sujetos a un anillo que va atornilladoal yugo tal como puede verse en la figura 2-4.

Un resorte presiona firmemente las escobillas sobre elconmutador para obtener un buen contacto electrico.

figura 2-4:escobillas y

portaescobillas

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8. El ncleo de la armaduraEst constituido por laminas de acero silicio deseccin circular. La circunferencia es ranurada para

que puedan alojarse los conductores delarrollamiento de armadura.Las laminas tienen hueco circular en el centro parael eje tal como puede verse en la figura 2-5:

Figura 2-5: nucleo dearmadura

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9. ConmutadorEl conmutador est hecho por un gran numero desegmentos de cobre o delgas, aislados entre si, que

tienen la forma indicada en la figura 2-6.

figura 2-6: instalacion de un conmutador electrico

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10. Los arrollamientos de armadura10.1 Tipos de arrollamientoExisten dos tipos de arrollamiento de armadura:El imbricado

El onduladoEstos arrollamientos pueden ser simples (simplex) omltiples (dplex, triplex, etc.) estos ltimos son pocousados por presentar problemas en la conmutacin por loque nos limitaremos a utilizar solamente los simples.

10.2 Paso de la bobinaUn arrollamiento est conformado por bobinas que tienenpaso de 180 elctricos.

10.3 Paso del conmutadorLos terminales de la bobina van conectados alconmutador si el arrollamiento es imbricado a dossegmentos consecutivos, mientras que si el arrollamientoes ondulado van conectados a dos segmentos situadosaproximadamente a 360 elctricos.

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Arrollamiento imbricado simplex:

Arrollamiento ondulado simplex:

Al efectuar el calculo en la ecuacin de arrollamiento onduladosimplex el resultado debe ser un numero entero.

10.4 Construccion de un arrollamiento imbricado simplexEn la figura puede verse un arrollamiento mbricado simplex para

una maquina bipolar. Podemos ver que todas las bobinas estanconectadas en serie tal como se ha indicado en la figura, una vesubicadas las escobillas se forman dos circuitos en paralelo tal comose indica en la figura2-7. Las escobillas se ubican de tal manera quelas bobinas que estn en el plano neutro sean puestasmomentaneamente en cortocircuito.

Podemos entonces deducir una caracteristica importante de losarrollameintos imbricados: el numero a de circuitos paralelo es igualal numero de polos.Esto es muy importante cuando se trata de una maquina de granpotencia cuyo amperaje es superior a los 600 A, ya que porproblemas de conmutacion el maximo amperaje por circuito debe

limitarse a 300 A.

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Figura 2-7

0 5 i d ll i d l d i l

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10.5 construccion de un arrollamiento ondulado simplexToda las bobinas resultan conectadas en serie formando unbucle tal como est mostrandose en la figura 2-8. al colocar lasescobillas el bucle queda dividido en dos circuitos paralelos.Esto verifica que cualquiera que ser el numero de polos de la

maquina, por lo que con este arrollamiento se tiene siemprea=2.Cada circuito est compuesto por bobinas que estan frente atodos los polos de la maquina por lo que cualquier desigualdaden la densidad de flujo producida por alguno de los polos serefleja en ambos circuitos y entonces las tensiones generadasresultan siempre iguales por lo que no existe aqu el problemade la corriente circulatoria y no se requiere de ecualizadores.

figura 2-8:arrollamientoondulatorio oDevanados dedos circuitos

http://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml

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CAP III

EL GENERADOR DECORRIENTE CONTINUA EN

RGIMEN ESTABLE

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III. ELGENERADORDECORRIENTECONTINUAENRGIMENESTABLE

1. Circuito equivalente del generadorEn la figura 3-1 puede verse el circuito equivalentede un generador de c.c. en rgimen estable.

Figura 3-1: generador de cc o dnamo.

Ri t l i t i i t d l i

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Ri representa la resistencia interna de la maquina, esdecir la resistencia del arrollamiento de armadura.Todas la resistencias equivalentes estan conectadas enserie y pueden reemplazarse con una resitenciaequivalenteRa=Ri+Re+Rs+RcEn este circuito no figuran las inductancias de las bobinaspuesto que estamos en regimen estable de corrientecontinua.2. Ecuaciones del generador en regimen estable.

De acuerdo con kirchof se cumple:E=Vt+Ra.Ia

Ademas :

En el circuito de la exitacion se cumplir la ley de ohm

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3. Tipos de generadores

De acuerdo con la forma como se conectan las bobinas decampo del generador se presentan tipos de generadores.

3.1 Con excitacin independiente

La bobina de campo es alimentada desde una fuente detension exterior denominada excitatriz.

Figura 3.2

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3.2 Con exitacion propia.

Es la mas utilizada. Se puede presentar tres casos:

3.2.1 con exitacion shunt o paralelo

La bobina de campo es alimentado en paralelo por elmismo generador tal como puede verse en la figura 3-3

Figura 3-3

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3.2.2 con excitacin serie.La bobina de campo se conectada en serie con elgenerador y por consiguiente es recorrido por lacorriente de armadura tal como puede verse en lafigura 3-4 y cumple que: Ia=Ie

Figura 3-4

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3.2.3 Con exitacion compuestaEl generador tiene bobinas de campo serie y shunt que seconectan en serie y en paralelo con el generador tal comose indica en la figura 3-5. existen dos variantes; la

conexin larga y la conexin corta.

Figura 3-5Por razones constructivas es mas empleada la conexinlarga que en la practica no difiere mayormente de laconexin corta.

4 Curvas caractersticas de los generadores

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4. Curvas caractersticas de los generadores.Las curvas caractersticas ms importantes de los generadores son dos:a) La curva de magnetizacin o caracterstica interna de la maquinab) La curva de tensin bajo carga o caracterstica externa de la maquina.

4.1 curva de magnetizacionExitando la maquina independientemente y manteniendo su velocidad Woconstante es posible trazar la curva indicada en la figura 3-6.

figura 3-6. curvade magnetizacion

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El flujo depende de la corriente de excitacin Ie de la

maquina, segn la curva de magnetizacin del material, por loque la curva que se obtiene es muy parecida a la curva demagnetizacin (B-H) del circuito magntico.Debido a la presencia del entrehierro existe un tramo linealdenominado lnea del entrehierro y un tramo no curvoproducido por la progresiva saturacin del material magnticoque disminuye en forma no lineal su permeancia.

4.2 Caracterstica externaRelaciona la tensin Vt en bornes de la maquina con lacorriente Ie de armadura o con la potencia que entrega a la

carga.Debido a la caida de tension en la resisencia de armadura, latension en los bornes de la maquina generalmente decrece alaumentar la carga tal como puede verse en las curvas ,correspondientes a un generador a exitacion independiente y a

un generador shunt.

4 3 Formacion de la tension en un generador shunt

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4.3 Formacion de la tension en un generador shuntEl generador shunt alimenta el circuito de campo con su propia tensionVt. Por consiguiente:

Cuando el generador comienza a girar se produce inmediatamente unapequea tension Er debido al magnetismo remanente que posee elgenerador. Esta tension produce una pequea corriente de exitacion.

Que incrementa el flujo y hace que la tension aumente a un nuevovalor E que puede determinarse con la curva de magnetizacion.

Figura 3-7Curva de

determinacion de latension defuncionamiento

4 4 d t i i d l t i b j d

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4.4 determinacin de la tensin bajo carga de ungenerador Shunt

Una aplicacin de la curva de magnetizacin consisteen determinar la tensin Vt de un generador shuntcuando trabaja bajo carga con una corriente dearmadura Ia.Es decir que la diferencia entre la f.e.m.E. y la

tensin en bornes Vt es igual a Ra.Ia que puededeterminarse ya que se conoce la corriente dearmadura Ia. la curva de magnetizacin representael lugar geomtrico de E y la recta de excitacin es ellugar geomtrico de Vt.

En la deduccin anterior no se a tomado en cuenta elefecto desmagnetizante de la reaccin de armadura.De existir este efecto, la tensin en bornes sufre unareduccin adicional y puede determinarse con laconstruccin geomtrica .

5 P l l d d d

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5. Paralelo de generadores de c.c.Los generadores de c.c. pueden operar perfectamenteconectados en paralelo.

Figura 3-8La puesta en paralelo de los generadores se realiza de lasigiente manera:1- se hace girar el generador B a la velocidad nominal.2- Se cierra el interruptor de campo Cb y se regula laexitacion hasta igualar las tensiones de amosgeneradores.

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3- Se cierra el interruptor de line Lb quedando asconectado el generador B en paralelo.4- Para darle carga al generador B es necesario

aumentar su corriente de excitacin reduciendo laresistencia del campo.

Cuando se trata de generadores compound, la puesta

en paralelo se realiza con el circuito como se muestraen la figura 3-8 por la presencia de un equalizadorque pone en paralelo las bobinas de campo serie delos generadores para evitar que la tension internadel generador que incrementa su carga suba porefecto del campo serie, lo que produciria un efectoacumulativo que haria pasar toda la carga a esegenerador.

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1.-Circuito equivalente del motor.Es idntico al del generador que reproducimos en la

siguiente figura:

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La diferencia con el generador radica bsicamenteen que la corriente de armadura ha invertido sudireccin. De esta manera la maquina absorbe

energa de la red y se comporta como motor.De acuerdo a kirchoff: V t= E R a I aAdemas: E = K ad

El torque electromagntico producido por el motorser:TEM=KadIa

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En el circuito de excitacin tenemos: Ve= Re I e Reeempalzamos E en la ecuacin de kirchoff Vt= K adDespejando obtenemos la ecuacin de la

velocidad del motor:

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TIPOS DE MOTORES El motor Shunt

Es el motor que tiene la mejor regulacin develocidad. En cambio su par de arranque no es muy elevado.

Su par motor vara linealmente con la carga. Se

emplea principalmente para accionar cargas develocidad constante I L=I a+I e

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b) El motor Serie:Este Motor vara mucho su velocidad con la carga

y tiende a asumir velocidades muy altas en vaco.En cambio tiene muy alto par de arranque ysoporta mejor las sobrecargas.

Se emplea para accionar cargas pesadas talescomo tranvas, gras, montacargas, ascensores,

etc.

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c) El motor Compound:

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CURVAS CARACTERSTICAS DE LOSMOTORES

Existen dos curvas caractersticas muyimportantes que dependen del tipo de

motor:a) La curva del torque del motor enfuncin de la corriente de armadura.b) La curva de la velocidad del motor enfuncin de la potencia que entrega en el eje:

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El motor serie es elque tiene el

mximo torque en

la regin de

sobrecarga.

T=K ' I2a

I a=I e

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El motor shunt es el que

tienela velocidad ms

constante,mientras que el motor

serie

tiene en vaco una

velocidadmuy alta que debe

limitarse

manteniendo siempre unacarga de seguridad en su

eje.

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Es importante tener presente que estas curvaspermiten calcular la regulacin de velocidad:

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CORRIENTE Y PAR DEARRANQUE

En el momento del arranque =0, luegoE=K ad, al no haber movimiento ,por lo tanto lacorriente que absorbe el motor es:

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Como la resistencia de armadura es pequea,la corriente de arranque resulta ser muy alta ypuede llegar a ser diez veces mayor que la

corriente nominal del motor.Esto perjudica no solamente al motor sino

tambin a la red en la que puede ocasionaroscilaciones de tensin, por lo que en motores

de cierta potencia debe limitarse la corrientede arranque mediante un restato dearranque conectado en serie con el motor.

El l d l t t d g d

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El valor del restato de arranque se escoge demanera que la corriente de arranque no supere2IN .

Una vez que la mquina adquiere cierta velocidady por consiguiente se produce laf.e.m. se eliminael restato de arranque.

METODOS DE CONTROL DE VELOCIDAD

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METODOS DE CONTROL DE VELOCIDADDE LOS MOTORES DE CORRIENTECONTINUA.

La velocidad de los motores de c.c. puede variarseentre amplios mrgenes por mtodosrelativamente simples. En esto reside justamentesu mayor ventaja sobre los motores de corriente

alterna.

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Tambin puede variarse la velocidadvariando la tensin Vt aplicada al motor:

a mayor tensin mayorvelocidad.Finalmente una terceraposibilidad consiste en variar laresistencia (Ra + Rs)del circuito de

armadura, mediante una resistencia serie.

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CONTROL DE VELOCIDAD PORREOSTATO DE CAMPO

El restato de campo permite variar la corrientede excitacin del motor shunt y el motorcompound. Es importante observar que lavelocidad aumenta al reducirse la corriente deexcitacin, por lo que la velocidad mnima debase se obtiene con Re=0

Al aumentarse la resistencia de campo, aumentatambin la velocidad. Al mismo tiempo se produceel par motor (Ta = KadIa) mientras que la

Potencia se mantiene constante (P = VtIa= Ta).Por lo tanto este mtodo se denomina de Potencia

constante y puede emplearse cuando la cargatiene esa caracterstica.

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INVERSIN DEL SENTIDO DE

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INVERSIN DEL SENTIDO DEROTACIN DE LOS MOTORESDE C.C.

Puede realizarse de dos maneras diferentes: a) Invirtiendo la corriente de excitacin

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b) Invirtiendo la corriente de armadura.

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FRENADO ELCTRICO En ciertas aplicaciones es necesario parar el motor muy

rpidamente, especialmente si el proceso requiere de continuas

inversiones de velocidad. Para sto, en lugar de utilizar frenosmecnicos, se puede aprovechar de las fuerzas magnticas. Esto es justamente el caso del motor cuando se le desconecta de la

red poniendo su armadura en cortocircuito y manteniendoconectada su excitacin. En realidad de esta manera el motorest funcionando como un generador y como no tiene unamquina prima que lo accione se detendr rpidamente porefecto del par resistente.

DISPOSITIVOS MANUALES Y

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DISPOSITIVOS MANUALES YAUTOMATICOS PARA EL

ARRANQUE DE MOTORES DE C.C.ARRANCADORESMANUALES

Los motores pequeos de hasta 1HP se conectangeneralmente directamente a la red,mediante uninterruptor y se protegen con fusibles .

Los motores grandes en cambio requieren encambio de una resistencia de arranque,pues de lo

contrario la corriente de arranque seriademasiado elevada.

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CONTROLADORES

Los motores de c.c.estan equipados tambin conresistenciaspara variar su velocidad.Losdispositivos correspondientes estn generalmentecombinados con las resistencias de arranque y el

conjunto y el conjunto forma el asi llamadocontrolador.

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ARRANCADORESAUTOMATICOS

En motores de cierta potencia se prefiere utilizararrancadores automaticos ,que producen unarranque mas suave y mas rpido, y adems

permite el control remoto del motor.

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Para el arranque de los motores existenbsicamente tres circuitos que se fundan en los

siguientes mtodos:Aceleracin por limite de tiempoAceleracin por limite de velocidad o f.e.m.Aceleracin por limitede corriente de armadura

ARRANQUE AUTOMATICO E INVERSIN

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ARRANQUEAUTOMATICOEINVERSINDELSENTIDODEROTACINDELMOTOR

Puede realizarse de dos maneras diferentes: a) Invirtiendo la corriente de excitacin

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b) Invirtiendo la corriente de armadura.

CONTROL ELECTRONICO DE

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CONTROL ELECTRONICO DEMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

Con los rectificadores controlados de silicio(SCR),se pueden controlar motores de hasta 40HP a220v .Para mayores potencias hay que emplearignitrones.

Los circuitos que se han desarrollado controlan lavelocidad por el mtodos de control de la tensindearmadura del motor.Para eso hay que disponerde una fuente de tensin alterna ,monofsica o

trifsica que es rectificada mediante los SCR yaplicada al motor.

EFECTO DE LA RECTIFICACION

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EFECTO DE LA RECTIFICACIONELECTRONICA SOBRE ELCOMPORTAMINETO DE LOS MOTORES DEC.C.

Evidentemente el hecho de alimentar el motor concorriente rectificada afecta desfavorablemente el

funcionamiento del motor por el riple que tienen

la onda rectificada.Esto se aprecia bastante en loscircuitos monofsicos de media onda que tienenmucho riple por lo que su potencia til se reduceen 70% de su potencia nominal Empleandose

circuitos polifsicos de onda completa,lacomponente de corriente alterna es mucho menory la potencia til es de aproximadamente el 90%de la potencia nominal del motor .

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CAP.VEFICIENCIA Y PERDIDAS ENLAS MAQUINAS DE

CORRIENTE CONTINUA

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RENDIMIENTO

De manera general, se define como la relacinentre la potencia til y la potencia absorbidaexpresado en %

La diferencia entre ambas representa lasperdidas de la maquina

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PERDIDAS 1.- Prdidas en el cobrede los devanados (rotor

y estator):Las prdidas en el cobre de una mquinason las prdidas por calentamiento debido a laresistenciade los conductores del rotor y delestator: P=I2R.

2.- Prdidas en el ncleo: Las prdidas del ncleo sedeben a la histresis y a las corrientes parsitas. Confrecuencia a estas prdidas se les conoce como prdidasde vaco o prdidas rotacionales de una mquina. En

vaco, toda la potencia que entra a la mquina seconvierte en estas prdidas.

http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml

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3.- Prdidas mecnicas: Las prdidas mecnicas sedeben a la friccin de los rodamientos y con el aire.

4.- Prdidas adicionales: Las prdidas adicionalesson todas aquellas prdidas que no se pueden clasificaren ninguna de las categoras descritas arriba. Porconvencin, se asume que son iguales al 1% de salida

de la mquina. La eficienciade una mquina es una relacin entre su

potencia til de salida y su potencia total de entrada:n= (Psal/Pent)100

http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml

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BALANCEDEPOTENCIADELASMAQUINASDE

CORRIENTECONTINUA

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CAP VI

PRINCIPIO DEFUNCIONAMIENTO DE LAMAQUINA SINCRONA

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUINA SINCRONA

1. GENERALIDADES:

Es una maquina importante ya que se utiliza en los sistemas elctricos depotencia como generador trifsico de tensin.Los alternadores.

Bsicamente esta constituido de un estator y un rotor bipolar o multicolor.En la figura se puede mostrar una maquina sncrona monofsica elementalbipolar.El inductor produce un campo magntico que en el entrehierro tiene unadistribucin especial de la densidad de flujo prcticamente sinusoidal.Cuando circula corriente por la armadura se produce otro campo magnticode reaccin de armadura que en la maquina trifsica tiene la caractersticade girar en la misma direccin y a la misma velocidad del rotor.

1. CAMPO MAGNETICO

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2.1 CAMPO DEL ROTOR .-el rotor cualquiera que sea su tipo, produceuna distribucin espacial de Be en el entrehierro de forma sinusoidal, talcomo puede verse en la figura:

DEL ROTOR Y ESTATOR

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2.2 CAMPO PRODUCIDO POR EL INDUCIDO O ARMADURA.- Normalmente elinducido es trifsico y consta de tres arrollamientos ubicados a 120 elctricos paraque las tensiones inducidas tengan tal desfasaje entre ellas.

Motores Sncronos

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Motor sncrono de

imn permanente

Motor sncrono de

rotor bobinado

sncrono de imn permanente:motores de pequeas potencias

Al conectar el devanado trifsico del estator a

una red exterior de alimentacin, las corrientes

trifsicas que circularn por las bobinas del

estator darn origen a una onda de f.m.m.

giratoria y ser determinante, a su vez, de un

campo giratorio de igual velocidad

MOTOR AC-SINCRONO

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Principio de

Funcionamiento

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Motores Sncronos

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Los motores de AC que utilizan imanes para producir el campo magntico en el

entrehierro, se denominan Motores de Imn Permanente (PMM o PMAC)

Los ms utilizados son:

1.- Sncronos (PMSM) :campo magntico giratorio y uniforme

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2.-Motores de Imn Permanente Conmutadoso trapezoidales(BLDC_Motors)

El rotor tiene dos imanes que cubren cada uno

aprox.180 del permetro del rotor y producen

una densidad de flujo quasi-rectangular en el

gap.

El estator tiene un bobinado trifsico, donde los

conductores de cada fase estn distribuidos

uniformemente en porciones de arcos de 60

El sistema de potencia conectara una fuente

controlada de corriente a los bobinados del

estator, de manera que en cada momentoconectemos 2 fases del bobinado. Cada imn

del rotor interactura con 2 arcos de 60 por los

que circule corriente.

El campo del estator es aplicado en pasos discretos

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Cuando los bordes del imn del rotor

alcanzan el lmite entre las fases del estator,

un detector, tal como un sensor de efectoHall montado en el estator, detectar la

inversin del campo magntico del air-gap

y causa una apropiada secuencia de

conmutacin de los transistores.

3.- TORQUE ELECTROMAGNTICO

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Una espira con corriente en un campo magntico puede

experimentar un torque. Este fenmeno es la causa que hace

trabajar los motores de corriente directa y el galvanmetro.

Imaginmonos una espira rectangular de rea A que transporta

la corriente I colocada en un campo magntico uniforme ,

cuya direccin forma un ngulo con la normal nn' al plano dela espira (figura 1).

En la figura 2. se muestra la espira cuyas

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g p ydimensiones son a y b, y para describir su

orientacin introducimos un vector de rea, cuyamagnitud es igual a A = ab y su direccin es

perpendicular al plano de la espira.Encontraremos que aunque la fuerza total sobre

la espira es cero, se presenta un momento detorsin neto que acta sobre ella y que tiende arotar la espira en la direccin del campo. En la

figura 3 se muestra una vista lateral de la espira.

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2.- FACTOR DE PASO Y DE DISTRIBUCION

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Factor de paso.- Con el efecto de eliminar lasarmnicas de orden superior en especial la 5ta se

reduce el paso de arrollamiento de armadurautilizando lo que se denomina el paso fraccionariode menor de 180 elctricos

F d di ib i L b bi d d f d l

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Factor de distribucin.- Las bobinas de cada fase delarrollamiento de armadura estn distribuidas en variasranuras, esto trae como consecuencia que las tensionesde inducidas en las bobinas estn desfasadas de un

Angulo elctrico que depender del ngulo mecanicoexistente entre dos 2 ranuras consecutivas y la tensionresultante sea inferior.

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Bsicamente estos motores estn constituidos normalmente por un rotorsobre el que van aplicados distintos imanes permanentes y por un ciertonmero de bobinas excitadoras bobinadas en su estator.

Los motores de pasos pueden ser vistos como motores elctricos sinconmutadores. Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imnpermanente o, en el caso de los motores de paso de reluctancia variable, unapieza dentada hecha de una material magntico. Toda la conmutacin (oexcitacin de las bobinas) deber ser externamente manejado por un

controlador o driver.

Existen bsicamente 2 tipos de motores de pasos

Motores de reluctancia variable

Motores de imn permanente: motores unipolares, motoresbipolares, y motores mustiases

rotor de un motor de reluctancia variable estator de un motor de 4 bobinas

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Los motores de paso unipolar, ya sean de imn permanente, soncableados como lo muestra la figura con una toma central en cada uno delos bobinados. Las tomas centrales tpicamente son conectados a la fuente

de alimentacin positiva, y los extremos de cada bobinado sonalternativamente puestos a tierra para invertir la direccin del campoentregado por el bobinado.

El motor mostrado es de un paso de 30. El bobinado 1 estadistribuido entre la parte superior e inferior del estator y el bobinado 2

entre la izquierda y derecha del estator. El rotor es un imn permanentede 6 polos, 3 norte y 3 sur, arreglados alrededor de su circunferencia.Para altas resoluciones el rotor debe tener mas polos.

Por ejemplo, para el motor mostrado, sifluye corriente por un lado de bobina 1,la parte de arriba del estator esta en N yla de abajo en S. Esto atrae el rotor a laposicin mostrada. Si ahora se deja dealimentar la bobina 1 y se alimenta unlado de la bobina 2, el rotor girara o darun paso de 30

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CAPITULO VIILA MAQUINA SINCRONICAEN REGIMEN ESTABLE

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La suma de las dos nos da la reactancia sincrnica de lamaquina:

X s = XD +XA

La reactancia de dispersintoma en cuenta el flujo de dispersin dela armadura es decir el flujo que no lo logra concatenarse con el rotor.Esta reactancia es generalmente pequea.La reactancia de reaccin de armaduratoma en cuente el flujocorrespondiente al campo giratorio de reaccin de armadura, que como

ya hemos visto se combina con el flujo de rotor para dar el flujoresultante en el entrehierro que produce la tension Er llamadatensin de entrehierro, es decir:

Esto puede verse claramente en el siguiente diagrama fasorial (fig 7-3)

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La reactancia de reaccin de armadura depende de la reluctancia

del circuito magntico.Debido al entrehierro esta recluctancia es relativamente alta y semantiene constante mientras no se sature el circuito magntico porlo que la reactancia no saturada es prcticamente constante.

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Cuando el circuito magntico se satura la reluctancia aumenta y se vuelvevariable por lo que la reactancia saturada disminuye de valor as como aumentala saturacin.

Como consecuencia de esto habrn dos reactancias sincrnicas: la no saturada(Xsg) y la saturada (Xs).Circuito equivalente de la mquina de rotor cilndrico:en la prctica serepresenta con la impedancia sincrnica Zs que esta compuesta por laresistencia de armadura, la reactancia de dispersin, y la reactancia de reaccinde armadura. El circuito es el siguiente ( fig 7-5):

Ecuacin y diagrama fasorial:aplicando Kirchhoff podemos escribir :

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La f.e.m que se obtienen esta adelantada del : ngulo de torque conrespecto a la torsin en los bornes Vt ya que la mquina est funcionandocomo generador.Cuando la corriente Ia est adelantada de un ngulo (menor de 90), lamaquina sigue funcionando como generador, y el diagrama fasorial es el dela figura 7-5b. Como puede verse la f.e.m E sigue en adelante del ngulo

sobre Vt , pero la magnitud de E ha disminuido ya que requiere menosexcitacin para mantener la tensin Vt debido a que la reaccin de armaduratiene un componente en el eje d aditiva con le flujo o , mientras que en lecaso anterior sustructiva. En el primer caso se dice que la maquina esta sobeexcitada mientras que en la segundo caso se dice que la maquina estasobrexcitada.

Cuando la corriente Ia esta adelantada o atrasada dems de 90 la maquina

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afunciona como motor, ya que en realidad estar absorbiendo la corriente (-Ia).los diagramas fasoriales que se obtienen estn indicados en a figura 7-6a y brespectivamente.

Puede observarse que E resulta atrasada del ngulo con respecto a V yque en (a) el motor esta sobrexcitado mientras que en (b) esta sobreexcitado.Podemos entonces resumir el funcionamiento de la mquina de la siguientemanera (fig. 7-7):

Caractersticas internas dela maquina sincrna: sometiendo lamaquina a las pruebas de circuito abierto y de corto circuito se obtienen

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maquina a las pruebas de circuito abierto y de corto-circuito se obtienenunas curvas caractersticas muy importantes denominadas curva decircuito abierto y curva de corto- circuito respectivamente. Estas curvaspermiten determinar, entre otras cosas la reactancia sincrnica saturada yno saturada.

Prueba y caracterstica de circuito abierto:Haciendo trabajarla maquina sin carga a la velocidad nominal, variando su excitacinse puede medir la tensin generada y trazar una curva E-Io (fig 7-12)muy similar a la curva de magnetizacin de la mquina de corriente

continua.La curva tiene un tramo recto OA cuando el circuito magntico noest saturado. Al saturarse la curva sigue el camino AB.

Esta prueba permite tambin determinar las perdidas rotacionales de la

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Esta prueba permite tambin determinar las perdidas rotacionales de lamquina que sern iguales a la potencia absorbida por la maquina cuandohaya sido excitada hasta obtenerse la tensin nominal.

Prueba y caracterstica de cortocircuito.-Haciendo girar la maquina a la velocidad nominal con sus terminales encortocircuito y variando la excitacin se mide la corriente de armadura,pudindose trazar una curva de la corriente de armadura no debe superar aldoble de la corriente nominal para no daar al arrollamiento.

Es interesante observar que esta curva en realidad es una lnea recta. Esto sedebe al efecto de la reaccin de armadura que por ser la Xa muy pequeacomparada con la XSacta prcticamente a 180 del campo del rotor; dandolugar a un flujo resultante muy pequeo, tal como puede observar en eldiagrama en la fig. 7-14. Esto trae como consecuencia que la maquina no sesature y que su comportamiento sea lineal.

El diagrama fasorial de la maquina en cortocircuito (fig. 7-14) se ha trazado

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g q ( g )a partir de la ecuacin fasorial siguiente, que se deduce de la ec. (7-5)haciendo Vt=0

Segn el circuito equivalente de la fig. 7-10a:

6. Caractersticas Bajo Carga De La Carga Sncrona: las

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principales caractersticas de operacin de lamaquina son las queinterrelacionan la tensin en los terminales, la corriente de armadura,la corriente de excitacin y el factor de potencia.

Usualmente se traza la siguientes curvas:

6.1 curva de tensin bajo carga de funcin de la corriente dearmadurao de la potencia suministrada a la carga deexcitacin y f.d.p constantes.

Pueden trazarce varias curvas para diferentes f.d.p de la carga, talcomo puede verse en la figura fig 7-17.

Estas curvas son muy importantes para los generadores y generalmente se

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grafican en valores porcentuales, tomando como bases la tensin nominal y lapotencia que la maquina entrega a plena carga.Es interesante observar que con factores de potencia capacitivos la tensin

tiende a subir por el afecto aditivo de la reaccin de armadura que se suma alcampo producido por el rotor , tal como se vio en el diagrama fasorial fig. 7-5ben el que Vt> E.Con estas curvas se puede determinar fcilmente la regulacin de la maquina.Por ejemplo con los valores indicados en la fig. 7-17 podemos calcular laregulacion a plena carga para los tres f.d.p indicados:

6.2. Curva de la corriente de excitacin en funcin de la corriente dearmadura o de la potencia suministrada a la carga, para mantener latensin nominal en los terminales del generador.-El factor de potencia se mantiene constante y pueden trazarse una familia decurvas, asumiendo diferentes f.d.p.Las curvas obtenidas tienen la forma indicada en la fig. 7-18:

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6.3. Curvas V de los motores sncronos.La curva V relaciona la corriente de armadura del motor con lacorriente de excitacin para carga en el eje constante. Puede trazarse

una familia de curvas para diferentes cargas en el eje, como puedeverse en la figura 7-19

En estas curvas el punto mnimo corresponde al funcionamiento con f. de p.unitario y como ya se ha visto, para que funcione con f. de p. capacitivo hay

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unitario y como ya se ha visto, para que funcione con f. de p. capacitivo hayque sobreexcitar el motor.Las lneas de trazo punteado representan lugares geomtricos de f. de p.constante. El correspondiente a f. de p. unitario se obtiene uniendo los puntosmnimos de las curvas V.Las curvas V se emplean para determinar la corriente de excitacin necesariapara mantener el f. de p. constante cuando varia la carga en el ojo del motor.

7.- ECUACION POTENCIA ANGULO DE LA MAQUINASINCRONA DE ROTOR CILINDRICO.Supongamos que una maquina sncrona est conectada a una barrainfinita de tensin Vt(fig. 7-20 a).Despreciando la resistencia de armadura y suponiendo que la lnea deconexin tenga una reactancia X0el circuito equivalente ser el indicadoen la fig 7-20 b. Reemplazando las reactancias XSX0por una pola

reactancia X y suponiendo que la corriente Taque entrega la maquinaeste atrasada un ngulo con respecto aVt, es decir que la maquinafunciono como generador factor de pot. Inductivo, podemos construir eldiagrama fasorial de la fig. 7-20 c.

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Para Valores negativos de la maquina funciona como motor.

Si comparamos la ec. (7-24) con la ec. (6-35):

Vemos que tienen la misma forma, es decir, ambas dependen de son .

Este es lgico, ya que siendo la velocidad constante la potencia ser

proporcional al torque, ya que:W = S. T

8.- LA MAQUINA DE POLOS SALIENTES8.1. Flujo magntico de reaccin de armadura.-La saliencia de los polos modifica notablemente el circuito magntico

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p gde la mquina. Como puede verse en la fig. 7-25 en el eje directo dla permeancia es mucho ms alta que en el eje q.

Esto trae como consecuencia que el flujo A producido por la onda

giratoria de f.m.m. de la reaccin de la armadura depende de suposicin relativa con respecto al rotor que segn sabemos varia y es de(90+ ) siendo el ngulo elctrico de desfasaje de la corriente dearmadura con respecto a la f.c.m. E.

Ahora bien, cuando = 90 resultara que la reaccin de armadurat j t t l j di t t l l di d l

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actuara justamente en el eje directo, tal como se ve en el diagrama de lafig. 7-26 produciendo ms flujo, mientras que cuan = C la reaccin dearmadura actuara en el eje en cuadratura produciendo un flujo menor

(fig. 7-27)

9. EFICIENCIA

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La eficiencia de la mquina sincrna se calcula de la misma manera que lamquina de corriente continua. Las prdidas que deben considerarse son las

siguientes:9.1. Las prdidas rotacionales que incluyan:a.- Prdidas mecnicas por friccin y ventilacin.b.- Prdidas en hierro.9.2. Las prdidas elctricas que incluyen:a.- Prdidas por efecto Joule en el campo.

b.- Prdidas por efecto Joule en la armadura.9.3.- Las prdidas dispersas.Vamos a analizar brevemente en que consiste cada una de ellas y cmo sedeterminan.

9.1. Las prdidas rotacionales.

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p

Estas prdidas incluyen las prdidas mecnicas por friccin y ventilacin ylas prdidas en el hierro por histresis y Foucault preludidas por lavariacin del flujo magntico en el estator.Las prdidas mecnicas se pueden determinar accionando el generador noexcitado con un pequeo motor auxiliar y midiendo la potencia absorbidapor este ltimo. Deduciendo de esta potencia las prdidas propias delmotor auxiliar se tendrn las prdidas mecnicas del generador.Si se repite la prueba con la mquina excitada a la tensin nominal seobtienen las prdidas rotacionales. La diferencia entre ambos resultadosnos dar las prdidas en el hierro. De acuerdo con las normas de la A.S.A.las prdidas en el hierro se calculan a la tensin nominal ms la cadahmica a plena carga de la armadura.

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9.3. Las prdidas dispersas.

Como acatamos de ver estas prdidas incluyen bsicamente el efectoSKIN en los conductores y las prdidas por corrientes parsitas en losconductores. Tambin incluyen las prdidas producidas por el flujo dedispersin de la armadura y la distorsin del flujo magntico.

Se pueden determinar mediante la prueba de cortocircuito de lamquina. La potencia absorbida por la mquina en dicha prueba incluyelas prdidas dispersas, el efecto Joule en la armadura y las prdidasmecnicas. No figuran las prdidas en el hierro por ser el flujo resultantemuy pequeo. Por consiguiente si se conoce la resistencia en corrientecontinua del arrollamiento puede determinarse el efecto Joule que

deducido junto con las prdidas mecnicas de la potencia absorbida encortocircuito nos da las prdidas dispersas.Cuando no se dispone de estos datos pueden incluirse en las prdidaselctricas empleando para el clculo de las prdidas elctricas en laarmadura la resistencia efectiva en corrientes alternas de la armaduraque se calcula con la prueba de cortocircuito con la siguiente expresin:

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10. autoexcitacin de la maquina sincronaLos generadores de la centrales elctricas estn generalmente conectadosa las lneas de alta tensin que transportan la energas elctrica a loscentros de consumo, la lnea de alta tensin tiene un efecto capacitivo muyalto y cuando la mquina trabaja en vaco es como si estuvieraalimentando un banco de condensadores (Fig. 7-35). En ese caso lareaccin de armadura de la mquina tiene efecto aditivo, es decir, se sumaal campo del rotor y produce una sobreelevacin de tensin que puedealcanzar lmites peligrosos (1.61.7 VN). Para evitar este inconvenientese colocan en los extremos de la lnea reactancias que neutralizan el efectocapacitivo de la lnea.

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11.- Funcionamiento del motor sincrono.

El motor sincrono es utilizado principalmente porque ofrece laposibilidad de regular su factor de potencia. Sobreexcitando el motorse le puede hacer funcionar con f. de p. capacitivo lo que puederesultar muy ventajoso en las instalaciones industriales ya que asse puede elevar el factor de p. de la instalacin que normalmente esinductivo. Se emplea por consiguiente el motor sincrono cuando sedesea compensar el factor de potencia de la instalacin y reducir elconsumo de energa reactiva. El motor sincrono puede pues producirenerga reactiva y en determinadas casos se le hace funcionarnicamente para eso, es decir trabaja co un f. de p. capacitivocercano a cero y sin carga mecnica en su eje, salvo sus propiasprdidas. En tal caso se le denomina condensador sincrono, ya que secomporta como si fuera un banco de condensadores. Tiene sobrestos la ventaja de que puede regularse fcilmente en formacontinua la potencia reactiva que produce mediante el control de sucorriente de excitacin.

12.- Funcionamiento en paralelo de los generadores sincronos

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Los generadores sincronos trabajan normalmente en paralelo alimentandoun determinado sistema de potencia que puede estar interconectada con

otros sistemas. En tal caso la frecuencia es fija y la tensin en las barrasde la central tambin debe considerarse fija. Esta situacin puede verseclaramente en la Fig. 7-36. Es decir el generador por s solo no puedehacer variar la frecuencia de la red ni la tensin de la barra por lo que sedice que est conectado a una barra infinita.

Ahora bien, un generador sincrono puede considerarse en general comoun sistema con dos entradas el torque mecnico T aplicado a su eje

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un sistema con dos entradas, el torque mecnico Tmaplicado a su ejepor la mquina prima y la corriente de excitacin Iey cuatro salidas:las potencias activa W y reactiva Q, la frecuencia f y la tensin Vten los

terminales, tal como puede verse en la Fig. 7-37.

Supongamos por ejemplo que aumentamos el torque de la mquinaprima. Esto har que el rotor avance y aumente el ngulo de torque

por lo que aumentar la potencia activa W que entrega el generador.Para la variacin de tambin afecta a la potencia reactiva ya que

sabeos que:

V h d l i t d it i

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Vamos a ver ahora que pasa cuando se vara la corriente de excitacin.

Esto lo podemos ver en el diagrama fasorial siguiente que se ha trazadosuponiendo que no aumente la corriente de excitacin haciendo que laf.e.m. pase de E a N1:

Este diagrama se ha construido de la siguiente manera:Primero se ha trazado el diagrama fasorial de la mquina asumiendo

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Primero se ha trazado el diagrama fasorial de la mquina asumiendoque entrega una corriente I a un ngulo en atraso. Se ubica as el fasorE, se supone ahora que la magnitud de E aumente E1.Para ubicar E1

debemos tener presente que E1sen. = E sen= A.B = A1B1por lo que elextremo de este fasos deber estar sobre la recta A.A1.Conociendo sumagnitud puede ubicrsele fcilmente.Podemos ahora ubicar el asor j XsI1y la corriente I1que estardesfasada de un ngulo Icon respecto a Vt, mayor que ya que seincrementa la potencia reactiva producida.

Este ejemplo nos indica claramente que la potencia reactiva puede servariada en forma continua sin afectar la potencia activa. Esto seaprovecha en los condensadores sincronos que no producen potenciaactiva por lo que = 0 y por consiguiente:

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Variando E se puede producir la energa reactiva que serequiere.En conclusin hemos visto que la potencia activa se regulacon el torque mecnico, es decir variando el torque de lamquina prima lo que normalmente se lleva a cabo regulandola cantidad de agua o de vapor que ingresa a la turbina.En cambio la potencia reactiva se regula mediante lavariacin de la corriente de excitacin que es fcilmenteregulable a travs de un restato de campo.Los generadores de las centrales elctricas deben sercontrolados automticamente y para eso se emplean dosreguladores tal como puede verse en la Fig. 7-40.a)- El regulador de potencia, tambin llamado regulador de

velocidad, que acta sobre la abertura de la tobera de lamquina prima y controla la potenia activa del generador.b)- El regulador de tensin que acta sobre el restato decampo de la mquina y controla su potencia reactiva.

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Estos dos reguladores actan en forma completamente independiente. Elregulador de potencia es sensible a las variaciones de velocidad de la mquinaes decir, es sensible a las variaciones de la frecuencia. Si la velocidad sufre unapequea variacin por ejemplo puede disminuir ligeramente por efecto de unamayor demanda de potencia activa por parte de la red, la frecuencia variar enunf. El regulador reciba esa informacin e inmediatamente acta sobre elmecanismo de control de la vlvula de entrada del vapor de la turbina,abrindola para que ingrese ms vapor aumentando as el torque motrizaplicado al generador lo que har que se incremente en unvla potenciaactiva generada y se restablezca la frecuencia y la velocidad sincrona delgenerador.

A, B, C, D, E son puntos libres.

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, , , , pLos brazos 1-2 y 3-4 son rgidos.El regulador de tensin es sensible a las variaciones de la tensin enlas barras. Si esta por ejemplo sufre una disminucinv, el reguladoracta sobre el restato de campo reduciendo su resistencia, o sobre laexcitatriz aumentando la corriente de excitacin lo que incrementaren un Q la potencia reactiva restableciendo la tensin en la barra.

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CAP VIIIASPECTOS FISICOS YCONSTRUCCTIVOS

DE UNA MAQUINASINCRONA

ASPECTOS FISICOS Y CONSTRUCCTIVOS

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DE UNA MAQUINA SINCRONA

La mquina sncrona es una mquina reversible ya que sepuede utilizar como generador de corriente alterna ocomo motorsncrono. Est constituido por dos devanadosindependientes: a) Un devanado inductor, construido en forma de

arrollamiento concentrado o distribuido en ranuras,alimentado por corriente continua, que da lugar a los polosde la mquina y que se coloca en el rotor.

b) Un devanado inducido distribuido formando unarrollamiento trifsico recorrido por corriente alterna

ubicado en el estator que est construido de un materialferromagntico, generalmente de chapas de aceroal silicio.La estructuradel rotor puede ser en forma de polos salienteso de polos lisos como se ve en la figura 1 si el motor tuviesesolo un par de polos.

Esttor:

http://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtml

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Esttor:

El esttor, o parte esttica, de una mquina sncronaes similar al de una mquina asncrona. Contiene undevanado trifsico de corriente alterna denominadodevanado inducido y un circuito magntico formadopor apilamiento de chapas magnticas.

El campo magntico presente en el esttor de unamquina sincrnica gira con una velocidad constante.La velocidad de giro en rgimen permanente estligada con la frecuencia de la tensin en bornes y elnmero de pares de polos

http://es.wikipedia.org/wiki/Est%C3%A1torhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Est%C3%A1tor

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donde: f: Frecuencia de la red a la que est conectada la mquina

(Hz) P: Nmero de pares de polos que tiene la mquina p: Nmero de polos que tiene la mquina n: Velocidad de sincronismo de la mquina RPM

Rotor:

http://es.wikipedia.org/wiki/Herciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hercio

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El rotor, o parte rotativa, de una mquina sncrona esbastante diferente al de una mquina asncrona. Contieneun devanado de corriente continua denominado devanadode campo y un devanado en cortocircuito, que impide elfuncionamiento de la mquina a una velocidad distinta a la

de sincronismo, denominado devanado amortiguador.Adems, contiene un circuito magntico formado porapilamiento de chapas magnticas de menor espesor que lasdel estator.

El resto de las caractersticas del rotor estn relacionadas

con el objetivo de obtener un campo entre el rotor y elestator de carcter senoidal y dependen del tipo de mquinasncrona:

Mquina de polos salientes:El rotor presentai l d l t hi

http://es.wikipedia.org/wiki/Rotor_(m%C3%A1quina_el%C3%A9ctrica)http://es.wikipedia.org/wiki/Rotor_(m%C3%A1quina_el%C3%A9ctrica)

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expansiones polares que dan lugar a un entrehierrovariable.

Mquina de rotor liso:El devanado de campo estdistribuido en varias bobinas situadas en diferentesngulos.

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CAPITULO IX

LA MAQUINA ASINCRONA

POLIFASICA EN UN REGIMENESTABLE

LA MAQUINA ASINCRONA POLIFASICA EN

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LA MAQUINA ASINCRONA POLIFASICA ENUN REGIMEN ESTABLE

Las mquinas asncronas, o de induccin, hantenido un xito espectacular en su implantacincomo elemento motor en las aplicacionesindustriales de cierta potencia. De hecho, laprctica totalidad de los motores elctricos de lascaractersticas sealadas son motores deinduccin.

Efectivamente, un motor de induccin no tiene ningnt t il ( i bill i ill t ) l

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contacto mvil (ni escobillas, ni anillos rasantes); elrotor viene a ser un simple pedazo de hierro con

algunas incrustaciones de aluminio o cobre. Y encuanto al estator, se parece ms al primario de untransformador que a cualquier otra cosa. Esta sencillezconstitutiva tiene, adems, un repercusin vicaria: el

bajo precio de este tipo de mquinas. Lo que las hacean ms apreciadas. Ha sido precisamente por sureducido coste por lo que las mquinas asncronas hansalido de su coto privado, y han intentado con desigualxito, hacerse con el espacio tcnico que otras

mquinas ocupaban.

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3.- Circuito equivalente.Una mquina asncrona se puede interpretar por tanto

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Una mquina asncrona se puede interpretar, por tanto,como un transformador con un

entrehierro. Cuando la mquina no gira este hecho esevidente, sobre todo si se ve la mquina segn elesquema siguiente:

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Caractersticas

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Disponiendo del circuito equivalente de la mquinaasncrona, la construccin de las correspondientes curvascaractersticas es una labor simple que se puede llevar aefecto con gran brillantez utilizando un ordenador. Sipropone a los alumnos que, con la ayuda de una hoja de

clculo electrnica, construyan estas curvas. La curvacaracterstica ms importante de una mquina que va asuministrar, o a recibir, una potencia mecnica es,lgicamente, su caracterstica mecnica: curvapar/velocidad. Se puede obtener una expresin analtica

sencilla de esta curva si, partiendo delcircuito equivalente por fase, se obtiene el equivalenteThevenig entre los puntos A y B, es

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Mtodos de arranque.

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Para amortiguar los efectos de los arranques difciles, la

nica solucin consiste en reducir la corriente durante elarranque. El mtodo ms extendido, dada su granfacilidad para ser implementado y su bajo coste, es elarranque estrella-tringulo. Consiste en cambiar laconfiguracin de la conexin del motor, conectndoloprimero en estrella y despus pasando a la configuracintringulo una vez que el motor ya se ha acelerado.

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Conclusiones Generales

Para concluir los temas complementarios de lasi i i d d h did i i

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maquinas asincrnicas, donde se ha podido investigar yestudiar un poco ms profundo lo que es el

funcionamiento, aspectos constructivos y la clasificacinde las maquinas asincrnicas. En este resumen se especifica lo que es el arranque de

los motores asincrnico que es el proceso de puesta enmarcha de la maquina asincrnica. Se habla tambin delos mtodos de arranque para el motor asincrnico,mtodos de regulacin de velocidad para los motoresasincrnicos que se puede llevar acabo por variacin denmeros de polos, variacin de frecuencia, variacin deldeslizamiento y por variacin de velocidad por impulso.

El motor monofsico de induccin es netamente inferior

al motor de induccin trifsico. Para iguales pesos, supotencia bordea solo el 60% de la del motor de induccintrifsico; tiene un factor de potencia ms bajo y menor