indice

INDICE
Apartado
primero
NOCIONES GENERALES SOBRE LAS MAQUINAS
DE CORRIENTE ALTERNA
Capítulo 1. Tipos principales de máquinas de corriente alterna y su estructura
1-l. Tipos principales de máquinas de corriente alterna
. . . . . . .
1-2. Principio de funcionamiento de una máquina sincrónica . . . . .
1.3. Tipos constructivos principales de máquinas sincrónicas . , . . .
l-4. Estructura de las máquinas sincrónicas de polos interiores . . . .
I-5. Turboalternadores para centrales nucleoeléctricas . .
. . . .
l-6. Construcción de las máquinas sincrónicas de polos salientes . . .
1-7. Máquinas sincrónicas de alta frecuencia y especiales . . . . . . .
1-8. Elementos constructivos principales de las máquinas asíncronas sin
colector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . .
1-9. Principio de funcionamiento de una máquina asíncrona . . . . . .
l-10. Regímenes de funcionamiento de la máquina asíncrona . . . . . .
l-ll. Relaciones principales. Momento electromagnético de una máquina
asíncrona
I-12. Principio del montaje de los devanados de las máquinas de corriente
al terna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Capitulo II. Fuerzas electromotrices en los devanados de las máquinas de
corriente alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-1. Características principales de las f.e.m. de corriente alterna
. . . .
2-2. F.e.m. de un conductor . _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-3. F.e.m. de una espira y de un devanado concentrado con paso entero
(diametral) . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . , . .
2-4. F.e.m. de un devanado repartido con paso entero . . . . . . . . .
2-5. F.e.m. de un devanado concentrado de paso reducido
2-6. Expresión general para la f.e.m. del devanado del inducido de ha
máquina
de
corriente
alterna
. . , , . . . , . , . , , . . , . .
2-7. F.e.m. de fases unidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Capitulo 111. Devanados de las máquinas eléctricas de corriente alterna
3-l.
3-2.
3-3
3-4.
3-5.
3-6.
3-7.
Devanados trifásicos de lazo de dos capas (imbricado) con q entero
Devanados trifásicos ondulados de dos capas con q entero . . . .
Devanados trifásicos de una capa con bobinas de igual anchura . .
Devanados trifásicos concéntricos de una capa congruentes . . . . .
F.e.m. de los armónicos de ranura del campo . . . . . . . . . . .
Devanados trifásicos no congruentes . . . . . . . . . . . . . . .
Aislamiento del devanado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
40
40
42
44
48
48
48
52
53
59
62
64
65
65
72
73
73
86
97
5
Capitulo IV. Fuerza magnetizante de los devanados de corriente alterna
IOI
4-l. Planteamiento de la cuestión . . . . . .
4-2. Ecuaciones de las ondas pulsantes y móviles‘ : : : . : : : : : 1 1
4-3. Fuerza magnetizante de una fase de devanado
4-4.
F.m. de un devanado trifásico . . . . . . . : : : : : : 1 : ’ ’
4-5. Análisis de la curva de f.m. de los devanados con q entero . . : 1
4-6. F.m. de los devanados no congruentes . . . . .
4-7. Campo magnético de un devanado de corriente alterna : : : : . : :
1!OI
101
106
112
116
121
123
Capítulo V. Inductancias de los devanados de las máquinas de corriente
alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5-l.
5-2.
5.3.
5-4.
5-5.
5-6.
Inductancias debidas a los campos magnéticos del entrehierro . .
Expresiones generales para la inductancia de dispersión . . . . . . .
Conductancia de ranura
::::::::::::::
Conductividad
de
las
partes’
frontales
Inductancia de la dispersión diferencial
Inductancia de dispersión para los devanados del estator y del rotor
de una máquina sincrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Capitulo VI. Calentamiento y refrigeración de las máquinas eléctricas giratorias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6-l. Materiales aislantes utilizados en la construcción de máquinas eIéc-.
tricas y requerimientos técnicos que ante ellos se plantean . . . . .
6-2. Temperaturas limites y excesos de temperatura admisible:,
6-3. Intercambio de calor en las máquinas eléctricas . . . . : : : : :
6-4. La teoría del calentamiento de un cuerpo sólido . . .
6-5. Los principales regímenes nominales de funcionamiento de una máquina
6-6. Calentamiento de una máquina en el régimen de trabajo continuo
6-7. Calentamiento en el régimen de trabajo de corta duración . . . . .
6-8. Calentamiento en el régimen de trabajo intermitente
6-9. Ventilación de las máquinas eléctricas . . . . . . . : : : : : : :
125
125
127
131
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140
140
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155
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157
157
159
Capítulo VII. Sistemas de enfriamiento de los turbualternadores
y alternadores hidráulicos . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .
7-l. Ventilación de los turboalternadores con enfriamiento ordinario
7-2. Sistemas de enfriamiento directo de los devanados de turboalterna:
.
7-3. Tendencias principales en la evolución de los sistemas de enfriamiento
de los turboalternadores . . . . . .
7-4. Sistemas de refrigeración de los alternadores hidráulicos : : : :
164
164
168
174
176
Apartado segundo
MAQUINAS SINCRONICAS
Capitulo VI II. Reacción del inducido de una máquina sincrónica con carga
simétrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8-l El fenómeno de la reacción del inducido de un alternador sincrónico
polifásico con carga simétrica . . . . . . . . . . . . . . . . .
8-2 Reacción del inducido de una máquina sincrónica de polos interiores
8-3 Reacción del inducido de una máquina sincrónica de polos salientes.
Teoría de dos reacciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
185
185
188
191
Capitulo IX. Diagramas de tensiones de un alternador sincrónico trifásico
con carga simétrica . . . . . . . . . . . . ” . . . . . . . . . . .
205
S- 1. Observaciones preliminares
205
9-2.
Diagramas de f.e.m. y de Pothier de alternador sincrónico trifásico
de polos interiores . . . . . . , . . . . . . . . . .
9-3. Diagrama de f.e.m. de un alternador sincrónico trifásico de polos
salientes con carga simétrica (diagrama de A. Blondel) . . . . . .
3-4. Diagrama modificado de f.e.m
9-5.
Diagrama
de
f.e.m.
en
cortocircuito
: : : : : .: : : : : : : : :
9-6. Resistencia de una máquina sincrónica en régimen de funcionamiento
simétrico estable
9-7. Determinación del aumento y de la caída de tensión por medio de
los diagramas de tensión
9-8. Determinación del cambio de la tensión por el diagrama de f.e.m.
para una máquina de polos salientes por los datos calculados
9-9. Determinación del cambio de la tensión mediante el diagrama de
Pothier
9-10. D i a g r a m a p r á c t i c o s i m p l i f i c a d o ( d i a g r a m a s u e c o )
9-11. Determinación del cambio de la tensión por el diagrama simplificado de f.e.m.
9-12. Datos experimentales de la comparación de los diagramas f:e:rn:
208
211
214
216
2 1 8
221
222
224
230
234
236
Capítulo X. Alternador sincrónico monofásico . . . . . , . . . . . .
237
10-l. Reacción del inducido de un alternador monofásico . . . . . , .
10-2. Diagrama de tensiones de un alternador monofásico
10-3. Comparación de la potencia total de un alternador monofásico
y trifásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
237
240
Capitulo XI. Características de un alternador sincrónico . . . . . . . .
243
.
.
.
.
.
. .
. ,
. .
243
247
248
250
251
252
253
253
Capitulo XII. Funcionamiento paralelo de las maquinas sincrónicas . . .
256
Observaciones generales . . . . . .
12-2. Conexión en paralelo de los alternadores sincronico
12-3. Características angulares de una máquina sincrónica
12-4. Capacidad de sobrecarga estática de una máquina sincronica
su funcionamiento en paralelo en un sistema eléctrico
12-5. Regímenes de funcionamiento como generador y como motor.
excitación y subexcitación de una máquina sincrónica . .
12-6. Diagramas de corriente de las máquinas sincrónicas . . .
256
257
263
ll-l. Sistema de unidades relativas . . . . . . . . . .
1l-2. Característica en vacío
11-3. C a r a c t e r í s t i c a s e n c o r t o c i r c u i t o
11-4.
Relación de cortocircuito [r.c.c.] . . . . . . . . .
11-5. Características en carga . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
11-6. Características exteriores
11-7. Características de regulación :
11-8. Pérdidas y rendimiento de un alternador sincronico
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
241
12-l.
:::::::
durante
269
Sobre. . . .
. . . .
273
279
Capitulo XIII. Motor y compensador sincrónicos . . . . . . . . . . . .
287
13-l.
13-2.
13-3.
13-4.
2::
290
Noción fisica sobre el régimen de motor de una máquina sincrónica
Potencias y momentos de un motor sincrónico . . . . . . . . . ,
Diagrama de tensiones de un motor sincrónico . . . . . . . . . .
Funcionamiento de un motor sincrónico alimentado por una red
potente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
292
7
13-5. Características de funcionamiento de un motor sincrónico . . . . .
13-6. Métodos de arranque de un motor sincrónico
13-7. Particularidades del proceso de arranque asíncrono de lios motores
sincrónicos
13-8.
Métodos
de
arranque
asíncrono
::::::::::::: :
13-9. Compensador sincrónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Capítulo XIV. Regímenes de funcionamiento asimétricos estables de un
alternador sincrónico trifásico . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14-1. Observaciones generales . .
14-2. Resistencias de una máquina sincrónica para corrientes de diferentes
secuencias
14-3. Cortocírcuíto disimétricos estables de un alternador sincrónico
trifásico . . . .
1 4 - 4 . D i a g r a m a s d e tensiones para los casos de cortocircuito : : : : : :
14-5. Diagramas de tensiones en el caso de carga disimétrica
14-6. Trazado de los triángulos de cortocircuito para los cortocircuitos
estables de un alternador teniendo en cuenta la saturación del círcuito magnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
293
295
299
307
312
317
317
319
326
333
335
338
Capitulo XV. Cortocircuito instantáneo de una máquina sincrónica . . .
343
15-l. Carácter físico del cortocircuito instantáneo
15-2. Flujos embragados de los devanados del estator y el rotor de una
máquina sincrónica
15-3. Investígacíón analítica del proceso de cortocircuito instantáneo: : :
15-4. Cortocircuito instantáneo de una máquina sincrónica de polos no
salientes con devanados amortiguadores por los ejes longitudinal
y transversal . . . . . . . . . .
15-5. Circuitos equivalentes para las ínductancias de una máquina sincró
níca en el régímen de cortocircuito instantáneo
156. Constante de tiempo del cortocircuito polifásico simétrico : : : :
15-7. Cortocircuito instantáneo de una máquina sincrónica polifásica de
polos salientes . . . . . . .
15-8. Corrientes total, de choque y eficaz de crtocírcuito simétrico poli:
fásico . . . . . .
:
15-9. Cortocircuito asímétrico instantáneo de una máquina sincrónica
343
Capítulo XVI. Oscilaciones de’ las máquinas sincrónicas
383
383
391
. . . . . . . .
16-l. Cuadro físico general de las oscilaciones
16-2. Oscilaciones forzadas de una máquina sincrónica
: : : : : :
16-3. Oscilaciones propias y forzadas de un generador sincrónico que
baja en paralelo con la red de potencia infinita
16-4. Oscilaciones forzadas de un generador sincrónico que funciona
vidualmente . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .
: :
traindi
. .
Capítulo XVII. Convertidor con un inducido , . . . , . . . . . . . .
353
356
363
367
370
372
373
378
393
404
407
17-1. Principio de funcionamiento del convertidor con un inducido y sus
relaciones fundamentales
17.2. Relaciones entre las f.e.m. dell convertidor con un inducido
17-3. Relaciones entre las corrientes del convertidor con un inducido: :
17-4. Pérdidas en el devanado de inducido del convertidor con un inducid;
17-5. Puesta en marcha del convertidor con un inducido
17-6. Regulación de la tensión del convertidor con un índucido
17-7. Oscilaciones del convertidor con un inducido . . . . _ . . : : :
17-8. Aplicación del convertidor con un inducido . . . . . . . . . . .
Y
407
408
409
410
414
415
417
418
Apartado tercero
MAQUINAS ASINCRONICAS
. .
...
. .
. .
. .
. .
421
421
421
424
427
432
433
Capitulo XI X. Máquina asincrónica trifásica con rotor giratorio . . . .
440
Capítulo XVIII. Máquina asincrónica trifásica con rotor fijo , . . . . .
18-1. Observaciones preliminares . . . . . . . . . . . . .
18-2. Marcha en vacio de una máquina asincrónica para
18-3. Cortocircuito de la máquina asincrónica . . . . . .
18-4. Parámetros de jaula de ardilla . . . . . . . . . . .
18-5. Máquina asincrónica frenada bajo carga . . . . . .
18-6. Regulador de inducción . . . . . . . . . . . . . .
19-1.
19-2.
19-3.
19-4.
19-5.
19-G.
. . . .
n=0 . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
Fenómenos fundamentales que suceden en la máquina asincrónica
con rotor giratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . .
Ecuación de las f.e.m. del rotor y corriente del rotor . . . . . .
Velocidad de rotación de la f.m. del rotor . . . . . . . . . . . .
Ecuación de las f.m. y diagramas vectoriales de los flujos de una
máquina asincrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Circuitos equivalentes de una máquina asincrónica , . . . . : .
Regímenes de funcionamiento y diagramas vectoriales de la máquina
asincrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Capítulo X X. Momentos de rotación y potencias de la maquina asincrónica
20-1.
20-2.
20-3.
20-4.
20-5.
20-6.
20-7.
Diagramas energéticos de la máquina asincrónica . . . . . . . .
Momentos de rotación de la máquina asincrónica . . . -. . . . .
Momento electromagnético de la máquina asincrónica . . . . . .
. . . . . . . .
Momento electromagnético máximo y potencia máxima . . . . . .
Par de arranque del motor asincrónico . . . . . . . . . . . . .
Dependencia del momento de la resistencia óhmica del circuitodel
. . . . . . . . .
rotor .
20-8.
440
442
443
444
447
457
463
463
465
466
471
472
474
478
Fórmula de Kloos para el momento de rotación relativo : : : : :
Potencia mecánica máxima . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Momento de rotación histerético . . . . . . . . . . . . . . .
Momentos parásitos del motor asincrónico . . . . . . . . . . . .
Momentos parásitos asincrónicos . . . . . . . . . . . . . . . .
Armónicas en los dientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Momentos sincrónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Momentos de vibración
Medidas contra los momentos parásitos : : : : : . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
Características de trabajo del motor asincrónico
478
479
480
482
485
485
486
487
487
488
490
Capítulo X XI. Diagramas circulares de una máquina aslncrónica . . . .
496
Hipótesis fundamentales de la teoría de los lugares geométricos de
las máquinas de corriente alterna en forma simbólica . . . . . .
Diagrama circular precisado . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Diagrama circular preciso . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lugar geométrico de las corrientes de las máquinas asincrónicas
con parámetros variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ensayo de marcha en vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ensayo de cortocircuito
Construcción de los diagramas circulares por los datos de ensayo
Aplicación del diagrama circular aproximado . . . . , . . . . .
525
527
528
531
532
20-9.
20-10.
20-11.
20-12.
20-13.
20-14.
20-15.
20- 16.
20-17.
20-18.
21-1.
21-2.
21-3.
21-4.
21-5.
21-6.
21-7
21-8.
9
Capítulo X XII. Puesta en marcha de los motores asincrónicos trifasicos .
. . . .
22-1. Característica general de la cuestión
22-2. Corrientes de arranque de los motores asincrónicos : : : : : : :
22-3. Desconexión del motor asincrónico de la red
22-4. Proceso de arranque del motor asincrónico durante su puesta en
marcha . . . .
22-5. Puesta en marcha
de los motores con rotor bobinado: : : : :
22-6. Arranque de los motores en cortocircuito . . . . . . . . . . . .
Capítulo X XIII. Motores asincrónicos con desplazamiento de la corriente
en el devanado del rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23-l. Motor de doble jaula de ardilla
23-2. Motor de grande reactancia (con desplazamiento de
23-3. Confrontación de los motores de doble jaula de ardilla y
reactancia . .
. . . . . . , . . . . .
. .
23-4. Cálculo de las características de arranque de un motor
. . , . .
de polos salientes con sistema amortiguador
corriente)
de grande
sincrónico
. . . . .
536
536
537
538
539
542
545
551
551
565
575
577
Capitulo X XIV. Regulación de la velocidad de rotación de los motores
asincrónicos trifásicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24-l.
24-2.
24-3.
24-4.
24-5.
582
Procedimientos de regulación de la velocidad
582
Regulación de la velocidad de rotación de los motores variando el
número
de
polos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
583
Regulación de la velocidad de rotación de los motores mediante la
variación de la frecuencia primaria . . . . . , . . . . . . . . 588
Regulación de la velocidad de rotación de los motores mediante la
variación de la resistencia óhmica del rotor
590
Acoplamiento en cascada de motores asincrónicos : : : : : : : :
591
Capítulo X XV. Motores asincrónicos monofásicos . . . . . . . . , . .
598
25-l. Principio de funcionamiento de un motor asincrónico monofásico .
25-2. Circuito equivalente de un motor monofásico
25-3. Diagrama circular de un motor monofásico . : : : : : : : : : :
600
603
Capítulo XXVI. Regímenes especiales y tipos de máquinas asincrónicas .
26-l. Frenado eléctrico de los motores asincrónicos
26-2. Funcionamiento de un motor asincrónico en el’régimen dè alimen:
tación doble (bilateral)
26-3.
Embrague
electromagnético
deslizante
:
: :
26-4. Maquinas asincrónicas para dispositivos automáticos . . . . , . .
598
605
605
607
609
609
Apartado cuarto
MAQUINAS DE COLECTOR DE CORRIENTE ALTERNA
Capítulo XXVII. Problemas generales de la teoría de las máquinas de colector de corriente alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27-l. Historia breve de la evolución de las máquinas de colector de corriente al terna
27-2. F.e.m. inducidas en el inducido de una maquina de colector de
corriente
alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
615
615
617
27-3. Corrientes en cl inducido de una máquina de colector de corriente
alterna
27-4. F.m. del devanado del inducido de una máquina de colector po!i:
fásica
27-5. Conmutación en las. máquinas de colector de corriente alterna : :
fapitulo XX VII I. Motores de colector monofásicos
. . . . . . . . . .
Principio de funcionamiento y momento de rotación de un motor
monofásico de excitación en serie . . . . . . . _ _ . . . . . .
28-2. Diagrama vectorial del motor monofásico de excitación en serie
28-3. Métodos de mejoramiento de la conmutación de los motores mono:
fásicos de excitación en serie
28-4. Características de un motor monofásico de excitación en serie :
28-5. Aplicación de los motores de colector monofásicos
28-6. M o t o r a r e p u l s i ó n c o n d o s d e v a n a d o s e n e l e s t a t o r
28-7. Motor a repulsión con un devanado en el estator yd un juego ‘de
escobillas (motor Thomson)
28-8. Características
del
motor
a
repulsión
Thomson
:: :: .
28-9. Motor a repulsión con un devanado en el estator y dos juegos de
escobillas (motor Deri) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
623
625
627
634
2X-l.
Capítulo XXIX. Motores de colector trifásicos de excitación en derivación
y en serie . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
634
635
636
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641
642
644
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647
648
Observaciones preliminares . .
Principios generales del funcionamiento de las máquinas de colector
polifásicas en derivación .
29-3. Ecuaciones generales del funcionamiento de las máquinas de colec
tor polifásicas en derivación y los diagramas circulares de éstas
29-4. Introducción de una f.e.m. adicional en el circuito secundario
de
-.
una máquina asincrónica
29-5. Potencia suministrada por la fuente de f.e:m: adicional : : : : :
29-6. Transformación de la frecuencia con ayuda del colector
29-7. Motor
trifásico
en derivación con dos juegos de escobillas (motor
^.
Schrage-Richter)
648
29-8.
29-9.
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663
665
29-l.
29-2.
Diagramas vectoriales del motor Schrage-Richter . . . . . . . .
29-10. Características del motor Schrage-Richter
29-11. Motores de colector trifásicos de excitación en serie: Circuitos y principio de funcionamiento de los motores
29-12. Ecuaciones principales del motor de colector trifásicos de excitación
en serie
29-13. Diagramas circulares de corriente tensió
29-14. Esquemas de conexión de un motor trifásico de colecto; de excita:
ción en serie, sus características y campo de aplicación . . . . .
Capítulo XXX. Acoplamientos en cascada de las máquinas asincrónicas y de
colector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Observaciones preliminares
30-2. Cascada mecánica de un motor asi&ótkco ‘con *uA cok&dor* con
un inducido y un motor de corriente continua en calidad de ma. . . . . . . . .
uina reguladora (cascada de Kramer) . .
30-3. 2 ascada con acoplamiento eléctrico (cascada de Scherbius)
30-4. Caracteristicas de las cascadas con acoplamientos mecánico y e¡éctr&
30-l.
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11
1. Generadores de colector polifásicos . . . . . . . . . .
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31-l. Principio de funcionamiento y relaciones principales . , . . . . .
31-2. Generador de colector compensado del tipo de polos salientes con
devanado de excitación en el estator (generador Scherbius) . . . .
31-3. Generador de colector compensado del tipo de polos interiores . .
31-4. Aplicación del generador de colector . . . . . . . . . . . . . .
31-5.
Rectificadores
regulables de silicio (tiristores) . . . . . . . . . .
Indice bibliográfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Indice alfabético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Capítulo
XXX
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