maquinas electricas – biella bianchi

7/16/2019 MAQUINAS ELECTRICAS – BIELLA BIANCHI

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MAQUINAS ELECTRICAS – BIELLA BIANCHI

CAPITULO II:

MATERIALES DECONSTRUCCION




1. GENERALIDADES:

Los materiales empleados en la construcción de maquinaseléctricas pueden

agruparse en tres categorías:

a) Materiales eléctricos conductores: sirven para elarrollamiento de las maquinas

b) Materiales eléctricos aislantes : indispensables para separarlos circuitos eléctricos de las otras partes de la maquina

c) Materiales magnéticos: forman los circuitos magnéticosnecesarios




2. MATERIALES ELECTRICOS CONDUCTORES

En su mayoria son metales como el cobre, el aluminio y algunas desus aleaciones. Pero en la fabricacion de maquinas electricas seemplea solo el cobre porque permite reducir las dimensiones en lamaquina.

2.1 EL COBRE

- Gran aplicación debido a su gran conductibilidad y bajo costo

- Se obtiene mediante laminacion y trefilacion de lingotesobtenido por un proceso electrolitico




- Según su proceso se obtiene dos tipos de cobre:

a) Cobre recocido(annealed): Luego del proceso de mencionado soncalentados a 400 °C donde recobran su mabeabilidad y mejoran sus

propiedades electricasb) Cobre estirado en frio (hard drawn): Donde mejora su resistencia a la

traccion pero disminuye su conductibilidad, esto justifica su uso enlineas de transmision

PROPIEDADES:

• Conductibilidad a 20°C: 57 – 58 ʊ - m /mm²

• Resistencia especifica a 20°C : 0.0175 – 0.173 Ω - mm² /m

• Coef. de temperatura a 20°C : 0.00393/°C

• Densidad a 20°C : 8.9 gr/ cm³

•

Carga de ruptura a la traccion: 22 – 28 kg /mm²




2.3 PERDIDAS EN LOS CONDUCTORES ELECTRICOS

En los conductores electricos se producen perdidas por efecto Joule y efecto

Skin (pelicular y muy reducidas)

El efecto Joule es muy importante y se calculan por I²R , mientras el efecto

Skin es apreciable en altas frecuencias aumentando la densidad de corriente

desde el centro hasta la superficie del conductor y como consecuenci la

resistencia efectiva aumenta, elevandose asi el efecto Joule

EJEMPLO

Si tenemos un conductor con una resistencia y una corriente continua Isus

perdidas porefecto Joule seran:

Si hacemos pasar por el conductor una corriente alterna I, su resistencia

Superior a las nuevas perdidas seran:

Y si queremos separar el efecto pelicular:




2.4 LA SOBREELEVACION DE TEMPERATURA DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS YLA VARIACION DE LA RESISTENCIA CON LA TEMPERATURA

Las perdidas producen calor el cual produce una sobrelevacion de latemperatura de la maquina, este aumento no debe superar los 100°C parano dañar los aislamientos. Para ello utilizamos la formula de la variación dela resistencia con la temperatura, para el caso del cobre es la sgte relación:

Para conocer la sobreelevacion de la temperatura con respecto al refrigerante(aire o aceite) se procede así:

Para determinar la temperatura entre arrollamiento y el refrigerante




3. MATERIALES AISLANTES

Los materiales aisalantes o dielectricos son de primordial importancia en lasmaquinas electricas ya que elmiminan gran cantidad del calor producido

por las perdidas y de ellos dependen la duracion y el buen funcionamientode las maquinas. Es asi que deben poseer propiedades caracteristicas quepodemos dividir en :

• Propiedades electricas

• Propiedades termicas

• Propiedades mecanicas

• Propiedades quimicas




3.1 PROPIEDADES ELECTRICAS

a) La rigidez dielectrica y la tension de perforacion

b) La constante dielectricac) La resistividad

d) las perdidas y el factor de perdidas

3.1.1 La rigidez dielectrica y la tension de perforacion

Si aplicamos un campo electrico mucho mayor al limite del aislante

este pierde sus propiedades, este campo maximo se denomina

Rigidez dielectrica

Distanciaentre

electrodos

(cm)

0.005 0.1 0.92 0.1 1 10

Rigidezdieléctrica(KV/mm)

0.2 7 6 3.2 2.3 1.9




En los solidos la rigidez electrica disminuye al aumentar la

temperatura, mientras que en los liquidos aumenta al elevarse la

temperatura.

Tambien influye el tiempo al cual se somete a la tension, es asi que laspruebas de tension de las maquinas se hacen durante 1minuto ya que las

tensiones de choque elevadas tienen una duracion muy breve

3.1.2 LA CONSTANTE DIELECTRICA

La constante dielectrica interviene en todos los calculos de campo electrico yde ella depende la densidad de flujo D

Los factores que afectan la constante dielectrica son: la temperatura, lafrecuencia y presion(aislantes gaseosos)

Tiempo 1 seg 5seg 10seg 30seg 1min 1 h 2h

Rigidez% 159 128 118 106 100 79 77




3.1.3 LA RESISTIVIDAD

Los aislantes al ser malos conductores tienen una resistividad muy alta. Segúnuna regla debe tener 1MΩ por KV de tensión. La resistividad disminuye

cuando la temperatura aumenta y es influenciada por la humedad.




3.2 PROPIEDADES TERMICAS

Los aislantes deben poder soportar las temperaturas a las cuales se sometenlas maquinas electricas, ya que la accion prolongada de la temperatura lo

deteriora perdiendo sus cualidades reduciendo asi la vida util de lamaquina. Los aislantes según sus propiedades termicas se clasifican en:

• CLASE 0 ( ): Papel, algodón, seda y materiales sinteticos de igualresistencia termica.

• CLASE A ( ): Algodón, seda y papel impregnado en aceite.

Materiales sinteticos impregnados de igual resistencia termica.

• CLASE B ( ): Mica, asbesto, fiberglas y materiales inorganicossimilares en combinacion con sustancias aglomerantes.

• CLASE C ( ): Mica, asbesto, fiberglas y materiales inorganicossimilares aglomerados con siliconas.

• CLASE D ( ): Mica, porcelana, vidrio, cuarzo ymateriales inorganicos similares.




3.3 PROPIEDADES MECANICAS

Los aislantes al estar sometidos a esfuerzos mecanicos deben presentarbuena resistencia a la traccion y compresion flexibilidad y deformibilidad y

en aislantes liquidos una baja viscocidad.3.4 PROPIEDADES QUIMICAS

En general los aislantes estan sometidos al ambiente y debe resistir agentesexteriores como la humedad, acidos y sales, bases e impurezas.

3.5 DESCRIPCION DE LOS PRINCIPALES DIELECTRICOS UTILIZADOS EN LAS

MAQUINAS ELECTRICASEn las maquinas electricas se usan aislantes solidos y liquidos. Entre los

solidos esta el algodón, seda, papel impregnado en aceite, micafolium(para conductores y bobinas), presspan, micanitas, asbesto y telaslaqueadas (para aislamiento de ranuras), madera y ceramicos (para

masas), esmaltes e hilo de vidrio (para alambres) y barnices paraimpregnar en maquinas. En liquidos tienen importancia el aceite mineralpara transformadores y los aceites sinteticos como el PIRANOL.




3.5.1 EL ALGODÓN

Es un aislante textil celulósico paraaislar conductores eléctricos, se le

impregna barnices para evitar suhumedad que disminuye suresistencia de aislamiento.

3.5.2 LA SEDA

Al ocupar menos espacio sirve para

aislar conductores y devanados,para elevar su rigidez se somete aun proceso de impregnación, ej.Rayón.

3.5.3 EL PAPEL

Su costo es reducido y su rigidez es30kv/mm. Tiene varios derivadoscomo el presspan (cartonprensado ), el transformer board y

press board




3.5.4 LAS MICANITAS

La mica es un aislante mineral ynatural, se impregnan en papel y

llevan el nombre de micanitas. Unode los mas usados es el micafoliumque es una micanita cubierta degomalaca. Sirve para aislar bobinas.

3.5.5 LAS TELAS LAQUEADAS

Tejidos fabricadas con fibras de lino,cáñamo y yute. Se emplean endevanados de motores ytransformadores.

3.5.6 EL ASBESTO

Es un mineral natural a base desilicatos de magnesio, tiene altarigidez dieléctrica y soportaelevadas temperaturas.

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