índice analítico

1. FUNDAMENTOSDE ELECTROMECANICA,1

1.1. Conversión de energía electromecánica, 21.2. Relación entre inducción electromagnética y fuerza

electromagnética, 2Ley de Faraday de la inducción electromagnética, 4Factores que afectan la magnitud de la fem inducida, 5Sentido de la tensión inducida. Regla de Fleming, 9Ley de Lenz, 10Generadores elementales, 12Comprobación de la regla de Fleming de la mano derechamediante la ley de Lenz, 13

1.9. Polaridad de un generador elemental, 141.10. Fem senoidal generada por una bobina que gira en un ca~po

magnético a velocidad constante, 141.11. Rectificación con colector de anillos rozantes, 161.12. Devanado de anillo de Gramme, 191.13. Valores nominales de la tensión, corriente y potencia

de las máquinas eléctricas, 241.14. Fem media generada en un cuarto de revolución, 261.15. Fórmula fundamental de la tensión de un generador de C.c., para

la fem entre escobiHas, 271.16. Fuerza electromagnética, 281.17. Factores que afectan la magnitud de la fuerza electromagnética, 291.18. Dirección de la fem y regla de la mano izquierda, 301.19. Fuerza contraelectromotriz, 31110. Comparación de la acción de motor con la de generador, 32

1.3.1.4.1.5.1.6.1.7.1.8.

2. CONSTRUCCIONy DEVANADODE LAS MAOUINAS,45

2.1. Posibilidades de las máquinas, 45

XI

XII IndIca sns/ltlco

22. Construcción de la máquina de corriente continua (c.c.), 462.3. Construcción de la máquina síncrona (inductor fijo), 482.4. Construción de la máquina síncrona de inductor móvil, 492.5. Construcción de la máquina asíncroila de inducción, 502.6. Circuitos y campos magnéticos de la máquina de c.c., 512.7. Reactancia del inducido, 522.8. Circuitos y campos magnéticos en la máquina de c.a., 532.9. Cálculos de flujos magnéticos, 542.10. Devanados de inducido, 572.11. Devanados imbricado y ondulado. Analogías y diferencias, 582.12. Devanados. Resumen, 632.13. Devanados del inducido de la máquina síncrona de c.a., 642.14. Devanados de media bobina y de bobina completa, 652.15. Devanados de cuerdas o de paso fraccional, 662.16. Factor de distribución o de zona. Devanados distribuidos, 692.17. Efecto del paso fraccional y de la distribución de las bobinas sobre

la forma de la onda, 712.18. Fem generada en una máquina síncrona de c.a., 742.19. Frecuencia de la máquina síncrona de c.a.,76

3. RELACIONESDE LA TENSIONDE LAS MAQUINASDE C.C.GENERADORESDE C.C., 85

Generalidades, 85Tipos de generador de c.c., 86Diagrama esquemático y circuito equivalente de un generadorshunt, 86

3.4. Diagrama esquemático y circuito equivalente de un generadorserie, 88

3.5. Diagrama esquemático. y circuito equivalente de un generadorcompound, 89

3.6. El generador con excitación independiente, 923.7. Características de la tensión en vacío de un generador de c.c., 923.8. Líneas de resistencia de excitación del generador autoexcitado, 963.9. Producción de la autoexcitación en un generador shunt, 983.10. Resistencia de excitación crítica, 993.11. Razones por las que un generador shunt autoexcitado puede

no desarrollar tensión, 993.12. Efecto de la carga en impedir la autoexcitación de un generador

shunt, 1003.13. Características carga-tensión de un generador shunt, 1023.14. Efecto de la velocidad sobre las características en vacío y en carga

de un generador shunt, 1053.15. Regulación de la tensión en un generador, 1063.16. Generador serie, 1083.17. Generador compound, 1093.18. Características del generador compound aditivo, 1103.19. Regulación del grado de compoundaje de los generadores

compound aditivos, 1123.20. Características del generador compound diferencial, 114

3.1.3.2.3.3.

3.21. Comparación de la:generador, 115

3.22. Efecto de la velodde los generadores

4. RELACIONESDE PAR EN MAQU

Generalidades, 125Par, 126Ecuación fundamenFuerza contraelectrcVelocidad del moto]y el flujo, 133

4.6. Fuerza contraelectrpor el inducido de

4.7. Relación entre el p.4.8. Arrancadores para4.9. Características del]4.10. Características de v4.11. Regulación de la Vt4.12. Par externo, potenc4.13. Inversión del sentid4.14. Efecto de la reaccic

de velocidad de tod

4.1.4.2.4.3.4.4.4.5.

5. REACCION DE INDUCIDOY CO~

5.1.5.2.5.3.5.4.

5.5.

Generalidades, 165Campo magnético pEfecto del flujo deDesplazamiento delrespecto al motor,Compensación de lade c.c., 171El proceso de conoTensión de reactan<ReacciÓn de inducidResumen de la reac

5.6.5.7.5.8.5.9.

6. RELACIONESDE TENSIONEN LA

L

6.1.62.6.3.6.4.6.5.

6.6.

Generalidades, 195Construcción, 196Ventajas constructi1Motores de acciona!Circuito equivalentey de una polifásica,Comparación entreindependiente y el iindependiente, 202

tente continua (c.c.), 46

na (inductor fijo), 48de inductor móvil, 49

. ila de inducción, 50la máquina de c.C., 51

la máquina de c.a., 53

Analogías y diferencias, 58

ina síncrona de c.a., 64bobina completa, 65fraccional, 66Devanados distribuidos, 69istribución de las bobinas sobre

rona de c.a., 74de c.a.,76

.8 DE C.C.

"

[-quivalente de un generador

quivalente de un generador

[qUiValentede un generador

~

diente, 92ío de un generador de C.c.,92del generador autoexcitado, 96un generador shunt, 98

~.shunt autoexcitado puede

utoexcitación de un generador

generador shunt, 102iacterísticas en vacío y en carga

nerador, 106

,und aditivo, 110aje de los generadores

lound diferencial, 114

Indica analitlco

3.21. Comparación de las características tensión-carga de ungenerador, 115

3.22. Efecto de la velocidad sobre las características tensión-cargade los generadores compound, 116

4. RELACIONESDE PAREN MAQUINASDE C.C. MOTORESDE C.C., 125

Generalidades, 125Par, 126Ecuación fundamental del par de una máquina de c.c., 131Fuerza contraelectromotriz o tensión generada en un motor, 132Velocidad del motor como función de la fuerza contraelectromotrizy el flujo, 133 .

4.6. Fuerza contraelectromotriz y potencia mecánica desarrolladapor el inducido de un motor, 135

4.7. Relación entre el par y la velocidad del motor, 1374.8. Arrancadores para los motores de c.c., 1394.9. Características del par electromagnético de los motores de c.c., 1424.10. Características de velocidad de los motores de C.c., 1454.11. Regulación de la velocidad, 1524.12. Par externo, potencia nominal y velocidad, 1534.13. Inversión del sentido de giro, 1544.14. Efecto de la reacción de inducido, sobre la regulación

de velocidad de todos los motores de c.c., 155

4.1.4.2.4.3.4.4.4.5.

XIII

5. REACCION DE INDUCIDO Y CONMUTACION EN LAS MAQUINAS ELECTRICAS,165

5.1.5.2.5.3.5.4.

Generalidades, 165Campo magnético producido por la corriente del inducido, 166Efecto del flujo de inducido, 167Desplazamiento del plano neutro en el generadorrespecto al motor, 170Compensación de la reacción de inducido en las máquinasde c.c., 171El proceso de conmutación, 176Tensión de reactancia, 179ReacciÓn de inducido en la máquina de c.a., 181Resumen de la reacción de irtducido en las máquinas, 184

5.5.

5.6.5.7.5.8.5.9.

6. RELACIONESDE TENSION EN LAS MAQUINA8 DE C.A. ALTERNADORES, 195

.1

6.1.6.2.6.3.6.4.6.5.

6.6.

Generalidades, 195Construcción, 196Ventajas constructivas del inducido fijo y campo móvil, 196Motores de accionamiento, 199Circuito equivalente de una máquina síncrona monofásicay de una polifásica, 201Comparación entre el generador de C.c. con excitaciónindependiente y el alternador síncrono con excitaciónindependiente, 202

XIV Inri/ea 8n8l1t/eo

6.7. Relación entre la tensión generada y la tensión en borDesen un alternador para distintos factores de potenciade carga, 203

6.8. Regulación de tensión de un alternador síncrono de c.a.para distintos factores de potencia, 207

6.9. Impedancia síncrona, 2096.10. El método de la impedancia síncrona (o fem) .para la

predicción de la regulación de tensión, 2106.11. Suposición inherentes en el método de la impedancia síncrona, 2166.12. Corriente de cortocircuito y uso de reactancias

limitadoras de corriente, 218

7. FUNCIONAMIENTO EN PARALELO, 227

7.1. Ventajas del funcionamiento en paralelo, 22772. Relaciones de tensión y de corriente para fuentes de fem

en paralelo, 2287.3. Funcionamiento en paralelo de generadores con derivación, 2317.4. Condiciones necesarias para el funcionamiento

en paralelo de los generadores en derivación, 2337.5. Funcionamiento en paralelo de generadores compuestos, 2337.6. Condiciones necesarias de funcionamiento en paralelo

de generadores compound, 2347.7. Procedimiento. para la puesta en paralelo de generadores, 2377.8. Condiciones necesarias para el funcionamiento en paralelo

de alternadores, 238 .

7.9. Sincronización de alternadores monofásicos, 2397.10. Efectos de la corriente sincronizante (circulatoria)

entre alternadores monofásicos, 2427.11. Reparto de carga entre alternadores, 2507.12. Oscilac.ión de los alternadores, 2537.13. Sincronización de alternadores polifásicos, 2557.14. Sincronoscopios,258.7.15. Indicador de orden de sucesión de fases, 2597.16. Resumen de reglas para puesta en paralelo de alternadores

polifásicos, 260

. 8. RELACIONDE PAR EN LAS MAQUINAS DE C.A. MOTORESSINCRONOS, 271

8.1.82.8.3.8.4.8.5.

8.6.8.7.8.8.

Generalidades, 271Construcción, 273Funcionamiento de los motores síncronos, 273Arranque de los motores síncronos, 275Arranqe de un motor síncrono como motorde inducción mediante sus devanados amortiguadores, 276Arranque de un motor síncrono en carga, 278Funcionamiento del motor síncrono, 279Efecto del aumento de carga a excitación normaldel motor síncrono, 284Efecto del aumento de carga en condiciones de subexcitación, 2878.9.

8.10. Efecto del aumento de

~

de sobreexcitación, 2878.11. Resumen del efecto del

los efectos de la reacciexcitación constante, 28

8.12. Efecto de la reacción d~8.13. Ajuste del factor de po~

a carga constante, 291 I8.14. Curva en V de un mot~8.15. Cálculo del ángulo de e.

por fase para un motol8.16. Utilización del motor sn

de potencia, 307 1

1

8.17. Par electromagnético dsíncrono, 310

8.18. Características nominali8.19. Condensadores síncron

~

820. Límite económico de la8.21. Cálculo de la mejora d

síncrono usando el mé,822. Uso del condensador sí!8.23. Uso del motor síncronc

824. El motor supersíncron~8.25. Tipos especiales de m

Jexcitación de c.C.,324

826. El motor de inducció8.27. Motor de reluctancia, 3828. Motor de histéresis, 3218.29. Motores subsíncronos,I8.30. Alimentación de la excl

Alimentación estática,8.31. Motores síncronos sin

9. MAQUINAS DE INDUCCION POLlF

Generalidades, 345Construcción, 346Producción de un camde corriente alterna pPrincipio del motor d~Conductores rotóriCOS

]

Par máximo, 359Características de funde inducción, 361

9.8. Características de funde inducción, 363

9.9. Efecto de la variació9.10. Características de arr9.11. Características de fun

al rotor, 373

9.1.92.9.3.

9.4.9.5.9.6.9.7.

, la tensión en bornes¡¡res de potencia

dor síncrono de c.a.207

la (o fem) .para laón,210 .de la impedancia síncrona, 216reactancias

-alelo, 227~ para fuentes de fem

eradores con derivación, 231cionamientolerivación, 233~radores compuestos, 233niento en paralelo

ralelo de generadores, 237cionamiento en paralelo

lOfásicos, 239e (circulatoria)

¡,250

fásicos, 255

fases, 259paralelo de alternadores

MOTORES SINCRONOS, 271

cronos, 273275

o motorlos amortiguadores, 276I carga, 278~ 279ltación normal

I1Clicionesde sub excitación, 287

..--

Indica analitlco

8.10. Efecto del aumento de carga en condicionesde sobreexcitacióD, 287

8.11. Resumen del efecto del aumento de carga (despreciandolos efectos de la reacción de inducido) bajoexcitación constante, 288

8.12. Efecto de la reacción de inducido, 2888.13. Ajuste del factor de potencia del motor síncrono

a carga constante, 2918.14. Curva en V de un motor síncrono, 2948.15. Cálculo del ángulo de carga y de la tensión .generada

por fase para un motor síncrono polifásico, 2988.16. Utilización del motor síncrono como corrector del factor

de potencia, 3078.17. Par electromagnético desarrollado por fase en un motor

síncrono, 3108.18. Características nominales de un motor síncrono, 3148.19. Condensadores síncronos, 3148.20. Límite económico de la mejora del factor de potencia, 3168.21. Cálculo de la mejora del factor de potencia de un motor

síncrono usando el método kW-kVAr, 3188.22. Uso del condensador síncrono como reactancia síncrona, 3208.23. Uso del motor síncrono como cambiador de frecuencia, 3228.24. El motor supersíncrono, 3238.25. Tipos especiales de motores síncronos que no emplean

excitación de c.c., 3248.26. El motor de inducción síncrono, 3258.27. Motor de reluctancia, 3268.28. Motor de histéresis, 3278.29. Motores subsíncronos, 3298.30. Alimentación de la excitación de C.c. a base de semiconductores-

Alimentación estática, 3298.31. Motores síncronos sin escobillas, 330

9. MAOUINAS DE INDUCCION POLlFASICAS(ASINCRONAS), 345

9.1.9.2.9.3.

9.4.9.5.9.6.9.7.

Generalidades, 345Construcción, 346Producción de un campo magnético giratorio por aplicaciónde corriente alterna polifásica de inducido estatórico,347Principio del motor de inducción, 350Conductores rotóricos, fem inducida y par; rotor bloqueado,Par máximo, 359Características de funcionamiento de un motorde inducción, 361

9.8. Características de funcionamiento normales de un motorde inducción, 363

9.9. Efecto de la variación de resistencia del rotor, 3659.10. Características de arranque al añadir resistencia al rotor, 3669.11. Características de funcionamiento con la adición de resistencia

al rotor, 373

xv

XVI Indlce analitlco

9.12. Par del motor de inducción y potencia desarrollada en el rotor, 3749.13. Medida del deslizamiento mediante diversos métodos, 3809.14. Arranque del motor de inducción,383 '

9.15. Arranque por autotransformador a tensión reducida, 3849.16. Arranque a tensión reducida por resistencia o reactancia

en el primario, 3869.17. Arranque estrella-triángulo, 3869.18. Arranque con devanados divididos, 3889.19. Arranque con rotor bobinado, 3899.20. Motor de inducción de arranque directo con rotor

de doble jaula, 3899.21. .Clasificación de los motores de inducción, 3919.22. Generador de inducción, 3969.23. Convertidores de frecuencia de inducción, 397

10. MOTORES MONOFASICOS, 411

Generalidades, 411Construcción del motor de inducción monofásico, 413Par equilibrado de un motor de inducción monofásicoen reposo, 413

10.4 Par resultante de un motor de inducción monofásico comoconsecuencia de la rotación del rotor, 415

10.5. Motor de inducción (de arranque por resistencia) de fasepartida, 418

10.6. Motor de arranque por condensador de fase partida, 42110.7. Motor con condensador de fase partida permanente

(de un solo valor), 42410.8. Motor con condensador de dos valores, 42710.9. Motor de inducción de espiras de sombra, 429tOJO. Motor de inducción de arranque por reluctancia, 43110.11. Motores monofásicos de colector, 43410.12. El principio de repulsión, 43410.13. Motor de repulsión comercial, 43810.14. Motor de inducción de arranque por repulsión, 44110.15. Motor de inducción-repulsión, 44210.16. Motor universal, 44410.17. Motor serie de c.a., 44610.18. Resumen de los tipos de motores monofásicos, 448

10.1.10.2.10.3.

'1. MAQUINAS ESPECIALES,461

11.1.11.2.11.3.11.4.11.5.11.6.11.7.

Generalidades, 461Generador con polos de derivación magnética, 462Generador con tercera escobilla, 464Máquinas homopolares o acíclicas, 465Dinamotores, 467Convertidores síncronos monofásicos, 469Convertidor rotatorio polifásico, 473

11.8. Generadores en sisl11.9. Efecto de la resiste

desequilibradas en'11.10. Convertidores de f~11.11. Dispositivos sincrol11.12. Selsyns de potenci~11.13. Servomotores de c.11.14. Servomotores de c.11.15. .El generador Roser11.16. La amplidina, 50S11.17. Excitatrices de Cal11.18. Motores de C.c. sin

12. RELACIONESDE POTENCIAY EDE CARACTERISnCAS NOMINAELECTRICASROTATIVAS,531

12.1. Generalidades, 53112.2. Pérdidas en las má12.3. Diagramas de flujo12.4. Determinación de 112.5. Rendimiento de la I12.6. Rendimiento máxin12.7. Efecto combinado I12.8. Rendimiento de la12.9. Ventilación de los i

12.10. Rendimiento de lael método del mot<

12.11. Rendimiento de la12.12. Resistencia equival,12.13. Rendimiento del mi

. en vacío y en COrtl12.14. Rendimiento del m

del circuito equival12.15. Rendimiento de los12.16. Factores que afect~12.17. Calentamiento, 56312.18. Tensión nominal, S12.19. Efecto del ciclo de

ambiente sobre la12.20. Tipos de envoltura!12.21. Velocidad nominal;

reversibilidad, 56812.22. Factores que afecta12.23. Mantenimiento, 574

13. TRANSFORMADORES, 593

13.1. Definiciones funda!

...

:otencia desarrollada en el rotor, 374ante diversos métodos; 380In, 383 .Ir a tensión reducida, 384lor resistencia o reactancia

l

oos' 38889e directo con rotor

. inducción, 391

inducción, 397

cción monofásico, 4}3ie inducción monofásico

inducción monofásico comorotor, 415le por resistencia) de fase

dor de fase partida, 421partida permanente

¡alores, 427e sombra, 429

~

I

por reluctancia, 431,434

8

~ por repulsión, 441

t

[

monofásicos, 448

. n magnética, 462164s,465

.cos, 469m

I

Indica ana/ltlco XVII

11.8. Generadores en sistemas trifilares, 47911.9. Efecto de la resistencia de la línea y de las cargas

desequilibradas en las redes trifilares, 48211.10. Convertidores de fase de inducción, 48511.11. Dispositivos sincronizantes (selsyn), 48611.12. Selsyns de Potencia y sistemas de enlace sincrónico, 49611.13. Servomotores de c.c., 49711.14. Servomotores de c.a., SOl11.15. .El generador Rosenberg, 50311.16. La amplidina, 50511.17. Excitatrices de campo múltiples - Rototrol y Regulex, 50811.18. Motores de C.c. sin escobillas, 511

12. RELACIONES DE POTENCIA YENERGIA: RENDIMIENTO, SELECCIONDE CARACTERISTlCAS NOMINALES y MANTENIMIENTO DE MAQUINASELECTRICASROTADVAS,531 .

1~1. Generalidades, 53112.2. Pérdidas en las máquinas, 53312.3. Diagramas de flujo de potencia, 5361~4. Determinación de las pérdidas, 53812.5. Rendimiento de la máquina de c.c., 53812.6. Rendimiento máximo, 54112.7. Efecto combinado del flujo y de la \lelocidad, 54612.8. Rendiniiento de la máquina síncrona de c.a., 5481~9. Ventilación de los altemadores, 55912.10. Rendimiento de la máquina síncrona de c.a. mediante

el método del motor de C.c. calibrado, 35112.11. Rendimiento de la máquina asíncrona, 55312.12. Resistencia equivalente del motor de inducción, 55412.13. Rendimiento del motor de inducción mediante los ensayos. en vacío y en cortocircuito (rotor bloqueado), 555

12.14. Rendimiento del motor de inducción según el métododel circuito equivalente carga-deslizamiento de la AIEE, 559

12.15. Rendimiento de los motores monofásicos, 56212.16. Factores que afectan las características de las máquinas, 56312.17. Calentamiento, 56312.18. Tensión nominal, 56612.19. Efecto del ciclo de servicio y de la temperatura

ambiente sobre la potencia nominal, 5661220. Tipos de envolturas, 5671221. Velocidad nominal; clasificaciones de velocidades y

reversibilidad, 5681222. Factores que afectan a la .selección de generadores y motores, 5711223. Mantenimiento, 574

13. TRANSFORMADORES,593

13.1. Definiciones fundamentales, 593

l.

XVIII Indica anal/rico

13.2. Relaciones en un transformador ideal, 59613.3. Impedancia reducida, transformación de impedancia

y transformadores reales, 603Circuitos equivalentes para un transformador de potencia real, 609Regulación de tensión de un transformador de potencia, 613Regulación de tensión a partir del ensayo de cortocircuito, 617Hipótesis inherentes en el ensayo de cortocircuito, 620Rendimiento del transformador a partir de los ensayosde vacío y de cortocircuito, 621

13.9. Rendimiento diario total, 62813.10. Identificación de fases y polaridad de los arrollamientos

de un transformador, 63013.11. Conexión de los arrollamientos del transformador en serie

en paralelo, 63313.12. El autotransformaci.or, 63713.13. Rendimiento del autotransformador, 64613.14. Transfornlación trifásica, 64813.15. Armónicos en los transformadores, 65613.16. Importancia del neutro y medios para crearlo, 65813.17. Relaciones de transformación V-V. Sistemas en

triángulo abierto, 66013.18. Relaciones de transformación T-T, 66313.19. Transformaciones trifásicas a bifásicas. Conexión Scott, 66713.20. Transformaciones trifásic¡¡;a hexafásica, 67013.21. Uso de las transformaciones polifásicas. en la conversión

de potencia, 678

13.4.13.5.13.6.13.7.13.8.

APÉNDICE, 701

íNDICE ALFABÉTlCO, 719

Fundamentos (

Durante varios años, la iocupado un lugar secundarioconsecuciones más espectaculabase de semiconductores. Losy sus alumnos han consideradbien estéril, falto en general d!estudios nacionales e internacilbles fósiles (carbón, gas y petrl. I<leenergía en EE.UU., el creCi

j'

aumento, permiten predecir qbustible bastan para 230 añosmistas, los estiman en sólo 23de energía así como el perfecgía. El insaciable afán de e~y del espacio exterior han em .de conversión de energía (solque sea el método de generacies la única forma de la enery convertir a otras formas decipal forma de la energía utiUde ello que éste es un campoI

Este texto está dirigido p',energía electromecánica así c(complicados que puedan ser 1<

. J. A. Hutcheson, «Engin(abril 1960),págs. 602-607.

...