Máquinas Eléctricas Rotativas. La energía eléctrica GENERACIÓNGENERACIÓN TRANSPORTETRANSPORTE...

Máquinas Eléctricas Rotativas

Máquinas Eléctricas Rotativas

La energía eléctricaLa energía eléctricaGENERACIÓNGENERACIÓNGENERACIÓNGENERACIÓN

TRANSPORTTRANSPORTEE

TRANSPORTTRANSPORTEE

DISTRIBUCIÓDISTRIBUCIÓNN

DISTRIBUCIÓDISTRIBUCIÓNN

CONSUMOCONSUMOCONSUMOCONSUMO

• Centrales Centrales hidraúlicashidraúlicas

• Centrales Centrales termoeléctricastermoeléctricas

• Centrales de Centrales de Energías Energías alternativasalternativas

• Generación de Generación de tensión (12 kV) tensión (12 kV) aprox.aprox.

• Elevación Elevación (trafos) (trafos) tensión 380 tensión 380 kV, 220 KvkV, 220 Kv

• Líneas de alta Líneas de alta tensióntensión

• SubestacioneSubestacioness

• Centros de Centros de distribución: distribución: subestacionessubestaciones

• Líneas de Líneas de baja tensión baja tensión (trafos)(trafos)

• Pequeños Pequeños consumidoresconsumidores: baja tensión: baja tensión

• Industria: alta Industria: alta tensióntensión

Las máquinas eléctricas están Las máquinas eléctricas están presentes en todas las etapas del presentes en todas las etapas del

proceso (rotativas en la generación y proceso (rotativas en la generación y consumo. Transformadores en consumo. Transformadores en

transporte y distribución)transporte y distribución)

Las máquinas eléctricas están Las máquinas eléctricas están presentes en todas las etapas del presentes en todas las etapas del

proceso (rotativas en la generación y proceso (rotativas en la generación y consumo. Transformadores en consumo. Transformadores en

transporte y distribución)transporte y distribución)

La red eléctrica La red eléctrica

GENERACIÓN (CENTRALES)

TRANSPORTE DISTRIBUCIÓN 1º (Subtransporte)

DISTRIBUCIÓN CONSUMO

100 – 1000 MVA 100 –1000 MVA 30 – 100 MVA 3 – 15 MVA 0,4 – 2 MVA

100 – 500 Km 20 – 100 Km 5 – 15 Km 100 – 500m

10 – 30 KV 730, 380, 220 KV 132, 66, 45 KV 11, 20, 30 KV 380, 220 V

GENERACIÓN (CENTRALES)

TRANSPORTE DISTRIBUCIÓN 1º (Subtransporte)

DISTRIBUCIÓN CONSUMO

100 – 1000 MVA 100 –1000 MVA 30 – 100 MVA 3 – 15 MVA 0,4 – 2 MVA

100 – 500 Km 20 – 100 Km 5 – 15 Km 100 – 500m

10 – 30 KV 730, 380, 220 KV 132, 66, 45 KV 11, 20, 30 KV 380, 220 V

FuenteFuente

primariaprimariaTurbinaTurbina

GeneradorGenerador

Parque de Parque de

transformaciótransformaciónn

de La centralde La central

EstaciónEstación

transformadotransformadorara

primariaprimaria

SubestaciónSubestación

Centro de Centro de


ConsumoConsumo

domésticodoméstico

Muy grandesMuy grandes

consumidoresconsumidores

GrandesGrandes

consumidoresconsumidores

La red eléctricaLa red eléctrica

Esquema simplificado de una parte de la red nacional de 400 kV

Se puede observar la Se puede observar la existencia de caminos existencia de caminos

alternativos para el alternativos para el suministrosuministro

Se puede observar la Se puede observar la existencia de caminos existencia de caminos

alternativos para el alternativos para el suministrosuministro

Tecnología eléctrica – J. Roger et. AlTecnología eléctrica – J. Roger et. Al

La red eléctricaLa red eléctrica

SUBESTACIÓNSUBESTACIÓN

Centros deCentros de


Red radial de distribuciónRed radial de distribución

Red de distribuciónen anillo

Red de distribuciónen anillo



AveríaAvería

Las centrales eléctricas Las centrales eléctricas

HIDRAÚLICASHIDRAÚLICAS

• Transformación de la energía potencial Transformación de la energía potencial acumulada por una masa de agua.acumulada por una masa de agua.

• Utilización turbina hidráulica.Utilización turbina hidráulica.

• Gran rapidez de respuesta.Gran rapidez de respuesta.

TERMOELÉCTRICATERMOELÉCTRICASS

Utilización de carbón, fuel, o Utilización de carbón, fuel, o combus-tible nuclear para producir combus-tible nuclear para producir vapor.vapor.

Utilización de turbinas de vapor.Utilización de turbinas de vapor. Elevada inercia, especialmente en Elevada inercia, especialmente en

las nucleares. Producción constante.las nucleares. Producción constante.NO NO

CONVENCIONALESCONVENCIONALES

EólicasEólicas SolaresSolares MareomotricesMareomotrices

DE BOMBEODE BOMBEO Utilizan agua previamente Utilizan agua previamente

bombeadabombeada Son idénticas a las hidraúlicasSon idénticas a las hidraúlicas

Con turbinas de gasCon turbinas de gas De ciclo combinadoDe ciclo combinado

Las centrales eléctricasLas centrales eléctricas

Porcentaje de uso de las centrales eléctricas según su tipo Hidraúlicas Nucleares Carbón y fósiles Otros

28% 36% 30% 6%

Carbón yCarbón y fósilesfósiles

OtrasOtras

HidraúlicasHidraúlicas

Nucleares

Curva de demanda de energía eléctricaCurva de demanda de energía eléctrica

HoraHora242416168800

Tecnología eléctrica – J. Roger et. AlTecnología eléctrica – J. Roger et. Al

Las máquinas eléctricas

Las máquinas eléctricas

EstáticaEstáticass

RotativaRotativass

TransformadorTransformadoreses

MotoresMotores GeneradoresGeneradores

SISTEMASISTEMAELÉCTRICOELÉCTRICO


MEDIO DEMEDIO DEACOPLAMIENTACOPLAMIENT

OO


SISTEMASISTEMAMECÁNICOMECÁNICO

MEDIO DEMEDIO DEACOPLAMIENTACOPLAMIENT

OO

MÁQUINAS MÁQUINAS ELÉCTRICASELÉCTRICAS

TransformadorTransformador

TransformadorTransformador

GeneradorGenerador

MotoMotorr

Los TransformadoresLos Transformadores

TransformadoresTransformadores

De potenciaDe potencia

De medidaDe medida

EspecialesEspeciales

Monofásicos o Monofásicos o trifásicostrifásicos



Existen distintos tipos de transformadores de Existen distintos tipos de transformadores de

potenciapotenciaExisten distintos tipos de transformadores de Existen distintos tipos de transformadores de

potenciapotencia

Los de medida pueden medir tensiones o corrientesLos de medida pueden medir tensiones o corrientesLos de medida pueden medir tensiones o corrientesLos de medida pueden medir tensiones o corrientes

Las Máquinas Eléctricas Rotativas


MotoresMotores

Corriente ContinuaCorriente Continua

AsíncronosAsíncronos

SíncronosSíncronos

EspecialesEspeciales Imanes Imanes permanentespermanentes


MonofásicosMonofásicos





GeneradoresGeneradores

SíncronosSíncronos

AsíncronosAsíncronos

Corriente Corriente continuacontinua

Turboalternadores (térmicas) y alterna-Turboalternadores (térmicas) y alterna-dores de centrales hidraúlicasdores de centrales hidraúlicas

Generadores eólicos. Generadores eólicos. Alternadores micentrales Alternadores micentrales hidraúlicashidraúlicas

Máquinas muy poco Máquinas muy poco frecuentes: aplicaciones frecuentes: aplicaciones especialesespeciales

Gran potencia: velocidad cte.Gran potencia: velocidad cte.

Potencia media y baja: velocidad variablePotencia media y baja: velocidad variable

El Principio de El Principio de ReversibilidadReversibilidadEl Principio de El Principio de ReversibilidadReversibilidad

Todas las Todas las máquinas máquinas eléctricas eléctricas

rotativas son rotativas son reversiblesreversibles

Pueden funcionar Pueden funcionar como motor o como motor o

como generadorcomo generador

MotoMotorr

Conversión de Energía Conversión de Energía Eléctrica en Energía Eléctrica en Energía MecánicaMecánica

GeneradoGeneradorr

Conversión de Energía Mecánica Conversión de Energía Mecánica en Energía Eléctricaen Energía Eléctrica

Balance Energético de Balance Energético de una Máquina Rotativauna Máquina RotativaBalance Energético de Balance Energético de una Máquina Rotativauna Máquina Rotativa

Pérdidas Pérdidas rotacionalrotacional

eses

Pérdidas Pérdidas en el en el

cobre del cobre del rotorrotor

PérdidaPérdidas en el s en el hierrohierro

Pérdidas Pérdidas en el en el

cobre del cobre del estatorestator

Potencia Potencia eléctrica eléctrica consumidconsumid

a a (P(Pee))

ESTATORESTATOR ROTORROTORPotencia Potencia mecánicmecánica útil del a útil del motor motor (P(Puu))

e

u

PP

e

u

PP

%90 %90

Clase de AislamientoClase de Aislamiento

Clase deaislamiento

Temperaturamáxima ºC

Y 90

A 105

E 120

B 130

F 155

H 180

200 200

220 220

250 250

Temperatura máxima que elmaterial del que está construidoel aislamiento puede soportarsin perder sus propiedades.

Temperatura máxima que elmaterial del que está construidoel aislamiento puede soportarsin perder sus propiedades.

Se obtiene “ensayando el materialy comparando los resultados conlos de materiales patrón de efica-cia conocida” (Norma UNE-CEI)

Se obtiene “ensayando el materialy comparando los resultados conlos de materiales patrón de efica-cia conocida” (Norma UNE-CEI)

Grados de ProtecciónGrados de ProtecciónEn la norma UNE 20-324 se establece un sistema de En la norma UNE 20-324 se establece un sistema de

especificación general en función del grado de especificación general en función del grado de protección que se consigue en cualquier material protección que se consigue en cualquier material

eléctrico. El grado de protección se designa con las eléctrico. El grado de protección se designa con las letras IP seguidas de tres cifras, de las cuales en las letras IP seguidas de tres cifras, de las cuales en las

máquinas eléctricas máquinas eléctricas sólo se utilizan dossólo se utilizan dos..

1ª cifra1ª cifra: indica la protección de las personas : indica la protección de las personas frente a contactos bajo tensión y/o piezas en frente a contactos bajo tensión y/o piezas en movimiento en el interior, así como la protección movimiento en el interior, así como la protección de la máquina frente a la penetración de cuerpos de la máquina frente a la penetración de cuerpos sólidos extraños.sólidos extraños.

2ª cifra2ª cifra: indica la protección contra la penetración : indica la protección contra la penetración de agua.de agua.

3ª cifra3ª cifra: indicaría la protección contra daños : indicaría la protección contra daños mecánicos.mecánicos.

Primeracifra Grado de protección

caracterís-tica

Descripción abreviada Definición

0 No protegido Ninguna protección especial

1Protegido contra cuerpos sólidos

superiores a 50mm.

Una gran superficie del cuerpohumano, por ejemplo la mano (peroninguna protección contra unapenetración deliberada). Cuerpossólidos de más de 50mm de diámetro.


superiores a 12mm.

Los dedos u objetos de tamañossimilares que no excedan de 80 mm delongitud. Cuerpos sólidos de más de12 mm de diámetro.


superiores a 2.5mm.

Herramientas, alambres, etc., dediámetro o de espesores superiores a2.5mm. Cuerpos sólidos de más de 2.5mm de diámetro.

4 Protegido contra cuerpos sólidossuperiores a 1mm.

Alambres o bandas de espesorsuperior a 1.0mm. Cuerpos sólidos demás de 1.0mm de diámetro.

5 Protegido contra el polvo

No se impide del todo la penetracióndel polvo, pero este no puede penetraren cantidad suficiente como paraperjudicar el buen funcionamiento delmaterial.

6 Totalmente protegido contra elpolvo

No hay penetración de polvo

Protección frente a la penetración de cuerpos extraños: Primera cifra

Protección frente a la penetración de cuerpos extraños: Primera cifra

Segundacifra Grado de protección

caracterís-tica

Descripción abreviada Definición

0 No protegido. Ninguna protección especial.

1 Protegido contra las caídas verticales degotas de agua.

Las gotas de agua (que caenverticalmente) no deben producirefectos perjudiciales.

2 Protegido contra las caídas de agua conuna inclinación máxima de 15º.

La caída vertical de gotas de aguano debe producir efectosperjudiciales cuando la envolventeestá inclinada hasta 15º de suposición normal.

3Protegido contra el agua en forma de

lluvia.

El agua que caiga en forma delluvia en una dirección que tengarespecto a la vertical un ánguloinferior o igual a 60º no debeproducir efectos perjudiciales.

4Protegido contra proyecciones de agua.

El agua proyectada sobre elenvolvente desde cualquierdirección, no debe producir efectosperjudiciales.

5 Protegido contra los chorros de agua.El agua lanzada sobre elenvolvente por una boquilla desdecualquier dirección, no debeproducir efectos perjudiciales.

6Protegido contra los embates del mar.

Con mar gruesa o mediantechorros potentes, el agua nodeberá penetrar en la envolventeen cantidad perjudicial.

7 Protegidos contra los efectos de lainmersión.

No debe ser posible que el aguapenetre en cantidad perjudicial enel interior de la envolventesumergida en agua, con unapresión y un tiempo determinado.

8 Protegido contra la inmersiónprolongada.

El material es adecuado para lainmersión prolongada en agua enlas condiciones especificadas porel fabricante.

Protección frente a entrada de agua

Protección frente a entrada de agua

Placa de características Placa de características 1

Typ 2

3 4 Nr 5

6 7 V 8 A

9 10 11 cos 12

13 /min 14 Hz

15 16 V 17 A

18 IP 19 20 t

21

33 Clase de corriente (alterna o continua). Clase de corriente (alterna o continua).

44 Forma de trabajo (motor o generador). Forma de trabajo (motor o generador).

55 Número de serie de la máquina. Número de serie de la máquina.

66 Conexión del devanado estatórico ( o ). Conexión del devanado estatórico ( o ).

77 Tensión nominal. Tensión nominal.

88 Corriente nominal. Corriente nominal.

99 Potencia nominal. Potencia nominal.

1010 Abreviatura de unidad de potencia (kW). Abreviatura de unidad de potencia (kW).

1111 Clase de servicio. Clase de servicio.

1212 Factor de potencia nominal. Factor de potencia nominal.

1313 Velocidad nominal. Velocidad nominal.

1414 Frecuencia nominal. Frecuencia nominal.

1515 Excitación en motores CC, Rotor en motores inducción de rotor bobinado. Excitación en motores CC, Rotor en motores inducción de rotor bobinado.

1616 Tensión de Exc. en máquinas de CC. Tensión rotorica en motores de rotor bobinado. Tensión de Exc. en máquinas de CC. Tensión rotorica en motores de rotor bobinado.

1717 Corriente de excitación máquina CC. Corriente rotórica en motores de rotor bobinado. Corriente de excitación máquina CC. Corriente rotórica en motores de rotor bobinado.

1818 Clase de aislamiento. Clase de aislamiento.

1919 Grado de protección. Grado de protección.

2020 Peso. Peso.

2121 Fabricante. Fabricante.

Todas las magnitudes son NOMINALES: Todas las magnitudes son NOMINALES: aquéllasaquéllaspara las que la máquina ha sido diseñadapara las que la máquina ha sido diseñada

Códigos refrigeración transformadores


Según que la circulación del fluido refrigerante Según que la circulación del fluido refrigerante se deba a convección natural o forzada se deba a convección natural o forzada (impulsado por una bomba) se habla de (impulsado por una bomba) se habla de

refrigeración natural (refrigeración natural (NN) o forzada () o forzada (FF))

Las normas clasifican los sistemas de Las normas clasifican los sistemas de refrigeración de los transformadores según el refrigeración de los transformadores según el refrigerante primario (en contacto con partes refrigerante primario (en contacto con partes

activas) y secundario ( el utilizado para enfriar activas) y secundario ( el utilizado para enfriar al primario). Se utilizan al primario). Se utilizan aire, aceite natural, aire, aceite natural,

aceite sintético y aguaaceite sintético y agua..



SE UTILIZAN 4 SE UTILIZAN 4 DÍGITOSDÍGITOSCOMO CÓDIGOCOMO CÓDIGO

XXXX XXXX XXXX XXXX

Tipo de circulación del refrigerante secundario (N) o (F).

Tipo de circulación del refrigerante secundario (N) o (F).

Tipo de refrigerante secundario (A) aire, (W) agua. Tipo de refrigerante secundario (A) aire, (W) agua.

Tipo de circulación del refrigerante primario (N) o (F). Tipo de circulación del refrigerante primario (N) o (F).

Tipo de refrigerante primario (A) aire, (O) aceite mineral, (L) aceite sintético.Tipo de refrigerante primario (A) aire, (O) aceite mineral, (L) aceite sintético.

Ejem Ejem OFAFOFAF

Códigos Refrigeración Motores

Códigos Refrigeración Motores

XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX

Tipo de circulación del refrigerante secundario: 0 Convección libre, 1 Autocirculación, 6 Com-ponente independiente, 8 Desplazamiento relativo

Tipo de circulación del refrigerante secundario: 0 Convección libre, 1 Autocirculación, 6 Com-ponente independiente, 8 Desplazamiento relativo

Tipo de refrigerante secundario: A aire, W aguaTipo de refrigerante secundario: A aire, W agua

Tipo de circulación del refrigerante primario: 0 Convección libre, 1 Autocirculación, 6 Componente independiente

Tipo de circulación del refrigerante primario: 0 Convección libre, 1 Autocirculación, 6 Componente independiente

Tipo de refrigerante primario: A aireTipo de refrigerante primario: A aire

Tipo de circuito de refrigeración: 0 circulación libre circuito abierto, 4 carcasa enfriada exteriorTipo de circuito de refrigeración: 0 circulación libre circuito abierto, 4 carcasa enfriada exterior

SE UTILIZAN 5 SE UTILIZAN 5 DÍGITOSDÍGITOS

Ejem Ejem IC4A11IC4A11Ejem IC0A1Ejem IC0A1

ICICICIC

Clase de Servicio en Clase de Servicio en Maquinas RotativasMaquinas RotativasClase de Servicio en Clase de Servicio en Maquinas RotativasMaquinas Rotativas

S1S1 - - SServicio continuoervicio continuo:: lla máquina trabaja a carga a máquina trabaja a carga constante, de modo que alcanza la temperatura de constante, de modo que alcanza la temperatura de régimen permanente.régimen permanente.

S2S2 - - SServicio temporal o de corta duraciónervicio temporal o de corta duración:: lla máquina a máquina trabaja en régimen de carga constante un tiempo trabaja en régimen de carga constante un tiempo breve, no se llega a alcanzar una temperatura estable. breve, no se llega a alcanzar una temperatura estable. Permanece entonces paraPermanece entonces para--da hasta alcanzar de nuevo da hasta alcanzar de nuevo la temperatura ambiente. la temperatura ambiente.

S3, S4 y S5S3, S4 y S5 - - SServicios intermitenteservicios intermitentes:: cconsisten en una onsisten en una serie continua de ciclos iguales, compuestos por serie continua de ciclos iguales, compuestos por periodos de carga constante (S3), incluyendo el tiempo periodos de carga constante (S3), incluyendo el tiempo de arranque (S4) o arrande arranque (S4) o arran--ques y frenados (S5), ques y frenados (S5), seguidos de periodos de reposo sin que se alcance seguidos de periodos de reposo sin que se alcance nunca una temperatura constante.nunca una temperatura constante.

S6, S7 y S8S6, S7 y S8 - - SServicios ininterrumpidoservicios ininterrumpidos:: ssimilares imilares respectivarespectiva--mente a S3, S4 y S5 pero sin periodos de mente a S3, S4 y S5 pero sin periodos de reposo.reposo.

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