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o Presente cinco ejercicios relacionados con motores de corriente alterna apartir de las lecturas seleccionadas 5 y 6
Ejercicio 1
Utilizando la característica B-H del material, ya sea delgráfico correspondiente o de una tabla de alores, calcularel flujo ! del circuito magn"tico de la figura#$i tenemos %ue&' ( ),5 *$ ( + cm) ( .l ( ). cm/aterial 0+1
Resolvemos:
Paso 1
Procedemos a plantear la 2ley de3irc44off para circuitos magn"ticos
' ( .0),5 *1 ( 75 * ( fmm ( Hl
Paso 2
Procedemos a la construcci8n del gráfico !-fmm, y la tabla se genera a partir dela cura B-H del material 0+1
! ( B$ y fmm ( Hl
Paso3
9inalmente Hl ( 75 * y por el grafico obtenemos %ue el alor apro:imadode flujo !( +6;.-5 <b#
$e determinar dic4o alor a partir de la tabla por interpolaci8n lineal, debeencontrarse entre +5;.-5 <b y 5.;.-5 <b, resultando ! ( +5,=;.-5 <b#
Ф =B·S[x10-5
Wb
B
[Wb!m2
"[#·v!m
"·l[#·v
. . . .)5 .#6)5 75 ;5. .#75. ;.. ).5 .#=75 ;+. )=+. ;#... ).. +.+5 ;#;)5 . 665. ;#)5. 6). ;)+
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Ejercicio 2
>l motor de un e4ículo proporciona un par de ;). ?m a ... r#p#m# $i el
sistema mecánico de transmisi8n a las cuatro ruedas tiene un rendimientodel =.@, Ae %u" potencia dispondremos en las ruedas del e4ículoC
Desolemos
Ea potencia de la entrada será
Pe= M ∙ ω=120 ∙3000 ∙
2 π
60=37680W
Ea potencia de salida será
Ps=n∙ P
e=0.8 ∙37680=30144W
Ejercicio 3
>n un nFcleo de forma anular de acero al silicio 4ay %ue obtener el flujomagn"tico G ( )# ;.- <b#
a1 Ea corriente en el deanado, %ue tiene ( ;.. espirasb1 Ea permeabilidad magn"tica del acero dado el flujo en el nFcleo
>ntonces la secci8n del nFcleo es $( ) I+ ( ;),56 cm)
Jonsiderando constante la inducci8n magn"tica por la secci8n del nFcleo,4allamos su alor&
B ( G I $ ( ;,6 K
Por la cura de imanaci8n determinamos H#
H( 5. *I cm ( 5...*Im
Ea fuerza magnetomotriz necesaria para crear el flujo dado
9( H#l ( ;+. *
Ea corriente en el deanado es
' ( 9I ( ;,+ *
Ea permeabilidad del material esL ( BIH ( ,)#;.-+HIm
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Ejercicio $
eterminar flujo magn"tico y reluctancia del nFcleo la figura 0dimensiones
en mm1#Kenemos ( ).. espirasM '( 6*M /aterial& acero al silicio 0el ;.@ de susecci8n lo ocupa el aislamiento entre c4apas, o lo %ue es lo mismo su factorde laminado es de fdl ( .,N.1
Desolemos&
9 ( '# ( ;).. *
H( 9Il ( ;).. * I =. cm ( ;5 *Icm ( ;5.. *Im
Ea inducci8n magn"tica por la cura de imantaci8n B ( ;,+) K
$O ( )5 cm)
$ ( $O# fdl ( )5 cm) # .,N. ( )),5 cm)
G ( B#$ ( ;,+) K# )),5 cm) ( )# ;.-+ <b
L ( BIH ( .,N5# ;.- HIm
>ntonces la reluctancia es&
D( l IL#$ ( ,7+# ;.5 H-;
Ejercicio 5
Un motor el"ctrico de corriente continua está conectado a una tensi8n de)+ y consume ) girando a una elocidad de )6.. rpm# $u rendimiento es
del N.@ y su resistencia interna .#5 o4mios#
a1 Ea potencia absorbida
Pab=U ∙ I =24 ∙2=48W
b1 Ea fuerza contraelectromotriz
Kenemos la f8rmula de la f#c#e#m# >Q
U = E ´ + Ri
∙ I
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E ´ =U − Ri
∙ I =24−0.5 ∙2=23V
c1 Ea potencia Ftil en funci8n de la potencia absorbida y del
rendimiento
Pu= P
ab∙ n=48∙0.9=43.2W
d1 >l par motor en el eje
Pu= M ∙ω
u/¿ω=43.23
2600∙2 π
60=0.158 ∙ m
M = P¿
e1 Ea intensidad en el momento de arran%ue
I a=
U − E ´
Ri
= 24
0.5=48 A
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o %o&'es'a (& c(es'io&ario )e los 'emas 'ra'a)os e& la (&i)a) ***+
1+ ,%(l es la )i.ere&cia co&s'r(c'iva e& las m/(i&as )e %#si&cr&icas asi&cr&icas
Ea diferencia constructia en las má%uinas de J* sincr8nicas yasincr8nicas radica principalmente en %ue la síncrona gira con elrotor a la elocidad síncrona la cual es especificada por la frecuenciay el nFmero de polos de la má%uina, en cambio la asíncrona gira auna elocidad menor generándose una diferencia de ángulo#
2+ ,%(l es la carac'ers'ica )e (& 4e&era)or s&cro&o
Ea característica principal de un Renerado $íncrono es %ue al ser unama%uina rotatia de corriente alterna, logra conertir la energíamecánica en energía el"ctrica#
3+ ,%(l es la carac'ers'ica )e (&a ma/(i&a as&cro&a
Sue su principal distinci8n con el generador síncrono es %ue lama%uina asíncrona se utiliza principalmente como un motor y secaracteriza por su Telocidad de sincronismo, Par motor, Par de giro yfinalmente por su deslizamiento#
$+ ,(6 es la veloci)a) )e si&cro&ismo
Ea elocidad de sincronismo se determina como la elocidad a la %uellega a girar el campo magn"tico rotante en una ma%uina el"ctricade corriente alterna %ue a a depender de la polaridad y de lafrecuencia de la red de suministro el"ctrico#
5+ ,%mo es' co&s'i'(i)o (& mo'or )e i&)(cci& 'ri.sico
>l motor de inducci8n trifásico se constituye por&
7# %#R%#S#
>s la %ue enuele las partes el"ctricasinternas del motor, se le denomina así a laparte e:terior %ue podemos isualizar#
• ES8#89R 0deanado trifásico distribuido en ranuras a ;).1
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$e constituye por su enc4apado de 4ierro al silicio, elcual es introducido generalmente a presi8n en unacarcasa de 4ierro colado, asimismo tiene unenc4apado ranurado de material con propiedadesmagn"ticas donde se insertan las bobinas %ue sonconstituidos por alambres de cobre de diersosdiámetros#
R989R
$e constituye de un apilado de c4apas con propiedades magn"ticas,sobre la cual se bobina el alambre de cobre %ue constituye a la partem8il del motor y resulta ser la salida del eje del motor#
+
+
+
+ ,%mo es' co&s'i'(i)o (& mo'or mo&o.sico
E7 ES8#89R
$e forma por un nFcleo de c4apas magn"ticasy se caracteriza por %ue en la cara del polotiene incrustadas las espiras en corto circuitoy sobre el nFcleo la bonina polar inductora#
E7 R989R
Para el caso de un motor monofásico el tipode rotor %ue use es de jaula de ardilla
7#S ESP*R#S ;E <R#ER
$e les denomina así a espiras de cobre en cortocircuito en este caso de motor monofásico, soncolocadas a ;=. grados ya %ue el rendimientodel motor es muy bajo y son usados parapotencias muy bajas#
>+ Ex?li/(e la .(&ci& )el ca?aci'or e& (&mo'or mo&o.sico
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Ea principal funci8n del capacitor en un motor monofásicoes poder brindarle al arran%ue del motor una carga deenergía adicional y luego de su uso %ueda desconectadopor acci8n del interruptor centrífugo# *simismo en el casodel capacitor en marc4a le permite al motor desarrollarun mejor funcionamiento con carga#
@+ ,Para (& mo'or 'ri.sicoA como es la c(rvacarac'ers'ica )e la i&'e&si)a) )e corrie&'e e&.(&ci& )e la ?o'e&cia
+ ,%(les so& las lees .sicas /(e 4obier&a& el .(&cio&amie&'o )elas ma/(i&as el6c'ricas
Eas leyes físicas %ue gobiernan el funcionamiento de las ma%uinasel"ctricas están definidas por
• Ea ley de 9araday 0Toltaje 'nducido1, esta ley se basa en elprincipio de funcionamiento de generador el"ctrico, en unconductor, una bobina#
• Ea ley de 3irc44off se aplica en las mallas#• Eey de *mpere se aplica en los conductores para determinar la
intensidad del campo magn"tico#• Eey de Biot y $aart se basa en el principio del funcionamiento
del motor el"ctrico, como tres conductores en el eje directo,cuadratura#
10+,%(les so& las ?ri&ci?ales .ormas )e ?er)i)a )e ?o'e&cia )e (&ama/(i&a el6c'rica
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Eas principales formas de p"rdida de potencia se genera en&
• Perdida de potencia en la entrada el"ctrica• Perdida de potencia en el nFcleo del estator• Perdida V4mica en el estator
• Perdida por dispersi8n• Potencia de campo del rotor0potencia de entre4ierro1• Perdida V4mica en el rotor• Perdida por resistencia aerodinámica y entilaci8n• Perdidas por rozamiento mecánico• Potencia de $alida mecánica
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