MÁQUINAS ELÉCTRICAS

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Potencia de las maquinas eléctricas

CONCEPTOS GENERALES DE MAQUINAS ELÉCTRICAS

INTRODUCCIÓN

En los cursos previos como es el de CIRCUITOS ELECTRICOS, hemos estudiado la

Tensión y Corriente en el dominio del tiempo y de la frecuencia. Adicionalmente debemos

conocer los circuitos acoplados magnéticamente y los principios básicos del fenómeno de

la inducción electromagnética. Estos principios son aplicados a las máquinas eléctricas que

son unos dispositivos empleados en la conversión de la energía mecánica a energía eléctrica,

energía eléctrica a energía mecánica y en la transformación de la energía eléctrica con un nivel

de voltaje a una energía eléctrica con otro nivel de voltaje, mediante la acción de un campo

magnético.

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Elementos a través de los cuales recibe la energía del exterior bajo forma dada Máquina

Eléctrica ENTRADA Elementos a través de las cuales la energía se entrega bajo una forma

distinta salvo el caso de los transformadores SALIDA

CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS

SEGÚN EL TIPO DE CORRIENTE ELÉCTRICA CON LA CUAL OPERAN

A.-Máquinas de Corriente Continua

Generadores de Corriente Continua

Motores de Corriente Continua

B.-Máquinas de Corriente Alterna

Generadores de Corriente Alterna (Monofásicos/Trifásicos; Síncrono/Asíncrono)

Motores de Corriente Alterna (Monofásicos/Trifásicos; Síncrono/Asíncrono)

Transformadores Eléctricos

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CLASIFICACIÓN POR NIVEL DE POTENCIA

A.-Micromáquinas.-Cuya potencia varía de décimas de watt hasta 500w. Estas máquinas

trabajan tanto en C.A. como en C.C., así como a altas frecuencias (400-200Hz).

B.-De pequeña potencia.-.0.5-10 kW. Funcionan tanto en c.a. como en c.c .y, en frecuencia

normal(50-60Hz ó más).

C.-De potencia media.- 10kW, hasta varios cientos de kW.

D.-De gran potencia.-Mayor de 100kW. Por lo general las máquinas de media y gran potencia

funcionan a frecuencia industrial.

CLASIFICACIÓN POR FRECUENCIA DE GIRO

De baja velocidad: con velocidad menor de 300 r.p.m.;

De velocidad media: (300 -1500 r.p.m.);

De altas velocidades: (1500 -6000 r.p.m.);

De extra altas velocidades: (mayor de 6000 r.p.m.). Las micro máquinas se diseñan para

velocidad es de algunos r.p.m. hasta 6000 r.p.m.

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CLASIFICACIÓN MODERNA DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS

A.-Máquinas Eléctricas Estáticas

► Transformadores

► Convertidores e Inversores

B.-Máquinas Eléctricas Rotativas

► Generadores Eléctricos

► Motores Eléctricos (De Corriente Continua / De Corriente Alterna)

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CARACTERÍSTICAS COMUNES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS

Es necesario definir las características fundamentales de las máquinas eléctricas:

1.Potencia 5.Frecuencia

2.Tensión 6.Rendimiento

3.Corriente 7.El Campo Magnético

4.Factor de Potencia

1.POTENCIA

En general es la potencia útil, que entrega o produce una máquina eléctrica en sus

terminales de salida. De allí que, la POTENCIA ÚTIL en los Generadores y Transformadores

es la “POTENCIA ELÉCTRICA” lo que comúnmente llamamos potencia en los bornes,

mientras que en los Motores es la “POTENCIA MECÁNICA”, llamado también potencia en el

eje.

POTENCIA NOMINAL Es la potencia útil disponible que entrega o produce en régimen

nominal (condiciones específicas de diseño: T°<75°C, duración de funcionamiento) una

máquina eléctrica. A condiciones diferentes se llama POTENCIA ÚTIL o POTENCIA

DE TRABAJO.

POTENCIA NOMINAL = POTENCIA A PLENA CARGA

POTENCIA NULA = TRABAJA EN VACIO

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LA POTENCIA QUE FIGURA EN LAS PLACAS CARACTERISTICAS SON LAS POTENCIAS

NOMINALES

POTECIA NOMINAL DE UN GENERADOR Potencia Aparente en los bornes del Secundario

POTECIA NOMINAL DE UN MOTOR Potencia Mecánica disponible en el eje de Salida

POTECIA NOMINAL DE UN TRANSFORMADOR Potencia Aparente en los bornes del

Secundario

POTENCIA ELECTRICA = POTENCIA APARENTE

POTENCIA APARENTE(S) Es la Potencia Eléctrica Total de una máquina eléctrica que

involucra tanto a la Potencia Activa como la Potencia Reactiva.

Sistema Monofásico S=VxI

Sistema Trifásico S=v3xVxI

La unidad es el VOLTIO–AMPERIO(VA)

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POTENCIA ACTIVA (P) Es la parte de la Potencia Eléctrica que realmente se transforma en el

accionamiento mecánico (Potencia Mecánica) viceversa.

POTENCIA REACTIVA (Q)

Es la parte de la Potencia Eléctrica que crea los campos magnéticos.

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2.-TENSIÓN

Es la diferencia de potencial entre los bornes de salida eléctrica en generadores y

transformadores, y bornes de entrada en los motores.

En servicio normal la tensiones función de la carga, en algunos casos dependen de los

órganos reguladores adicionales.

TENSIÓN NOMINAL (VN)

Es aquella para la cual la máquina ha sido diseñada (o dimensionada). Es la que figura en la

placa y para la cual valen las garantías del fabricante.

TENSIÓN DE SERVICIO (V servicio)

Es el valor de la tensión en los bornes de la máquina cuando está en servicio, es decir, es la

tensión que va ha ceder si es generador o recibir y ceder si es transformador o recibir si es

motor, en el lugar donde se instalan.

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4.-FACTOR DE POTENCIA(cosϴ)

Es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente, siempre que las tensiones y las

corrientes sean sinusoidales. cosϴ= P / S

5.-FRECUENCIA(f)

Es el número de oscilaciones periódicas completas de la onda fundamental durante un

segundo. En los generadores de corriente alterna la frecuencia está dada por: f = P. n / 60

P=Par de polos de la máquina

n=revoluciones por minuto(RPM)

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6.-RENDIMIENTO(ƞ)

Es la relación entre la potencia suministrada y la potencia absorbida por la máquina.

7.-EL CAMPO MAGNÉTICO

Denominado también INDUCCIÓN MAGNÉTICA o DENSIDAD DE FLUJO MAGNÉTICO.

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Un campo magnético es un campo de fuerza creado como consecuencia

del movimiento de cargas eléctricas (flujo de la electricidad).

La forma de actuar los campos magnéticos se deduce de las Leyes de MAXWELL y los

parámetros correspondientes a los diferentes material es magnéticos recorridos por dichos

campos.

Se desprecian la interacción de las corrientes de desplazamiento en las leyes de

MAXWELL, debido a que las frecuencias de 50Hz y 60Hz usados en las máquinas eléctricas

son realmente bajas y consecuencia se considera la conversión casi estática, para todos los

efectos del cálculo.

A partir de lo expuesto, la manera como el campo actúa en las diferentes máquinas eléctricas,

se pueden describir mediante los cuatro principios básicos:

1. Al circular corriente por un conductor se produce un campo magnético alrededor de

él. Esta es la base de la PRODUCCION DE CAMPO MAGNÉTICO.

2. Si a través de una espira se pasa un campo magnético variable con el tiempo, se

induce un voltaje en dicha espira. Esta es la base de la ACCION TRANSFORMADORA.

3. Si un conductor por el cual circula corriente, se encuentra dentro de un campo

magnético, se produce una fuerza sobre dicho conductor. Esta es la base de la ACCION

MOTOR.

4. Cuando un conductor en movimiento se encuentra inmerso dentro de un campo

magnético, en dicho conductor se induce un voltaje. Esta es la base de la ACCION

GENERADORA