Máquinas Eléctricas

Dpto de Tecnoloxía
Máquinas Eléctricas
MÁQUINA ELÉCTRICAS. CLASIFICACIÓN, PARTES Y FUNCIONAMIENTO
CLASIFICACIÓN
MÁQUINAS ESTÁTICAS: TRANSFORMADOR ( monofásicos y trifásicos)
MÁQUINAS ROTATIVAS
GENERADORES
CORRIENTE CONTINUA ( DINAMOS)
CORRIENTE ALTERNA ( ALTERNADORES)
MOTORES
CORRIENTE CONTINUA ( CON EXCITACIÓN EN SERIE, DERIVACIÓN ,COMPUESTA O INDEPENDIENTE)
CORRIENTE ALTERNA ( ASÍNCRONOS: ROTOR BOBINADO Y JAULA DE ARDILLA ; SÍNCRONOS)
TRANSFORMADOR
Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar o disminuir el voltaje y la
intensidad de una corriente alterna ( no hay de corriente continua). En un transformador ideal se supone que la
potencia en el primario se transmite toda al secundario ( Pp = Ps ; Vp Ip = VsIs )
FUNCIONAMIENTO
La bobina primaria se conecta a un voltaje alterno, esto crea una corriente alterna que induce en el núcleo
magnético de hierro un flujo magnético. Este flujo atravesará la bobina del secundario en donde se creará un voltaje
y una corriente alterna se la conectamos a una carga.
La razón de transformación entre primario y secundario depende del número de espiras de cada uno de ellos. Por
ejemplo si el secundario tiene el doble de espiras que el primario, se duplicará el voltaje de salida.
La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz
inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados
primario (Np) y secundario (Ns) .
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MÁQUINAS ROTATIVAS DE CORRIENTE CONTINUA
PARTES DE UNA MÁQUINA ELÉCTRICA
Llamado también línea neutra, aquí los vectores v y B están alineados y no se inducen fem. por eso se sitúan
ahí las escobillas para que en la conmutación ( paso de una delga a otra) no circule corriente. Esto sólo ocurre
cuando no hay carga por eso se utilizan polos de conmutación auxiliares.
ESTATOR
Es una corona de material ferromagnético, llamado carcasa, culata o yugo, en cuyo interior y regularmente
distribuidos se encuentran, en número par, los polos inductores, sujetos mediante tornillos a la carcasa, están
constituidos por un núcleo y por unas expansiones en sus extremos. Alrededor de los polos se encuentran unas
bobinas, que constituyen el devanado inductor, generalmente de hilo de cobre aislado, que al ser alimentados por
una corriente continua, generan el campo inductor de la máquina, presentando alternativamente polaridades norte
y sur (siempre debe haber un número par de polos).
POLOS AUXILIARES
En las máquinas de cierta potencia se encuentran distribuidos alternativamente entre éstos, otros polos auxiliares o
de conmutación, macizos y sin expansiones, cuya misión es facilitar la conmutación y evitar la generación de
chisporroteo en el contacto entre las delgas del colector y las escobillas creando una fem que se opone a la de la
bobina.
ENTREHIERRO
Así se llama al espacio que hay entre el estator y el rotor, es imprescindible que exista para evitar el rozamiento
entre ambos, aunque debe ser lo menor posible, ya que el aire presenta una elevada reluctancia magnética, y si el
entrehierro fuese muy amplio se debilitaría el campo magnético inductor.
RÓTOR
Construido con chapas de acero con bajo contenido en silicio de 0,5 mm de espesor, aisladas unas de otras por una
capa de barniz o de óxido, está montada sobre el eje de la máquina. En su superficie externa tiene practicadas unas
ranuras de una cierta inclinación respecto a su generatriz donde van alojadas las bobinas del devanado inducido de
la máquina, generalmente de hilo de cobre convenientemente aislado.
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COLECTOR DE DELGAS
Va montado sobre el eje de giro y debe disponer de tantas delgas como bobinas tiene el devanado inducido, cada
delga está unida eléctricamente al punto de conexión de una bobina con otra. Las delgas están fabricadas de cobre
de elevada pureza y están separadas unas de otras por unas delgadas películas de mica que las mantienen aisladas.
ESCOBILLAS
Son los elementos que aseguran el contacto eléctrico entre las delgas del colector y el circuito de corriente continua
exterior, están fabricadas de carbón (grafito) y permanentemente están rozando sobre el colector, van sujetas en un
collarín portaescobillas que mantiene la presión prevista mediante elementos elásticos para asegurar que el
contacto sea el adecuado, por ello se produce un desgaste progresivo que acorta su vida útil, teniendo que
sustituirlas cada cierto tiempo. Desde las escobillas se conecta con la placa de bornes de la máquina.
FUNCIONAMIENTO GENERAL DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
Las máquinas eléctricas están constituidas por un conjunto magnético ( culata o yugo y polos magnéticos) y dos
circuitos eléctricos o bobinados ( devanados), el del estator y el del rotor. Uno de los devanados actúa de inductor
creando el campo magnético ( estator o inductor) y en el otro ( rotor o inducido) se inducen unas fuerza s
electromagnéticas que crean un par de giro en caso de ser un motor o una fuerza contraelectromotriz en el caso de
actuar como generador (dinamo)
Fuerza contraelectromotriz:
E´= K ϕ n
Par interno: Mi = K Ii ϕ
TIPO DE EXCITACIÓN DE LOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Y BALANCE DEPOTENCIAS
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CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
MOTOR DERIVACIÓN ( sería similar para excitación independiente)
La velocidad apenas depende de la carga por eso se
conoce como autorregulado en velocidad
La curva indica un alto grado de estabilidad
MOTOR SERIE
La potencia útil desarrollada es prácticamente constante por lo
que se conoce como autorregulado en potencia. P = M ω
APLICACIONES DE LOS MOTORES DE CC
GENERALIDADES
Amplia gama de velocidades y fácil control y flexibilidad de las curvas par-velocidad
Elevada capacidad de sobrecarga
Elevado par de arranque
Facilidad para invertir el giro con elevadas cargas
Devuelven energía a la línea en el frenado regenerativo o en la reducción de velocidad
Tamaños reducidos
Aplicaciones en juguetería, lectores de CD, automoción, barcos
Motores derivación: mantienen la velocidad constante independientemente de la carga. Útil en máquinas
herramientas que deben mantener constante la velocidad y en máquinas elevadoras donde puede ser suprimida la
carga bruscamente.
Motor serie: útil para tracción eléctrica por el gran par de arranque. La velocidad varía con la carga, no debe usarse
si hay peligro de embalamiento