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TenarisUniversityGeneradores y Motores de CC y CA Sincrónicos IMTEL003-GPS
Generadores CC y Motores de CC y CA Sincrónicos
19 de abr de 2023
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219 de abr de 2023
Objetivos
Que al finalizar el curso logremos:
• Entender los principios y ecuaciones de funcionamiento de generadores y motores y conocer sus partes componentes.
• Interpretar las ecuaciones de funcionamiento y diferenciar las distintas propiedades de cada tipo de dínamo.
• Conocer los factores que influyen en el funcionamiento de la máquina.
• Interpretar los ensayos de máquinas.
• Incorporar conceptos de usos y características de Alternadores y Motores Síncronos.
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3
ContenidosClase 1
19 de abr de 2023
Conceptos Básicos
El convertidor electromecánico elemental
Características comunes entre las máquinas eléctricas rotativas
Conceptos Básicos
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4
Contenidos
19 de abr de 2023
El Generador de Corriente Continua
Clase 1
Principios del Generador de Corriente Continua
El colector
Mejorando la Salida de CC
Construcción de una Dinamo de CC
Tipos de dinamo
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519 de abr de 2023
Motores de Corriente Continua
Clase 2
Principios del motor de CC
Principio de Funcionamiento
Reacción del Inducido
Ecuaciones
Curvas Características
Arranque y Regulación de la Velocidad
Conexionado del Campo
Contenidos
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619 de abr de 2023
Motores de Corriente Continua
Clase 2
Características Comparativas de los Motores de CC
Reóstato de Arranque Elemental
Colectores y Escobillas
El Megger ó Megóhmetro
Probando las Bobinas de Campo
Repaso de Dinamos y Colectores Eléctricos
Contenidos
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719 de abr de 2023
Principales Ensayos
Revisión de un Motor de Corriente Directa
Inspección y Mantenimiento al Motor de Corriente directa
Los Ensayos con Máquinas Eléctricas
Clase 3
Contenidos
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819 de abr de 2023
Los Alternadores
Clase 3
Tipos de Alternadores
Regulación de Frecuencia y Voltaje
Repaso de Generadores de CA
El Alternador con Diferentes Tipos de Carga
Reacción del Inducido en un Alternador
Determinación de la Reactancia Síncrona
Tipos de Inductores
Contenidos
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919 de abr de 2023
Motores Síncronos
Clase 4
Campo Rotante
Tipos de Motores Sincrónicos
Funcionamiento del Motor Sincrónico
Arranque de un Motor Sincrónico
El Par de Enganche
Ángulo de Carga y Operación Normal
Factor de Potencia de Diseño y Curvas V
Otros Motores
Contenidos
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1019 de abr de 2023
Clase 4
Contenidos
Motores Síncronos
Tabla de Motores Eléctricos Disponibles, Características y Campos de Aplicación
Simbología de Motores Eléctricos
Simbología de Motores Eléctricos
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19 de abr de 2023 11
Conceptos básicosConceptos básicos
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12Apr 19, 2023
¿Cuáles son los conceptos ¿Cuáles son los conceptos básicos de las máquinas básicos de las máquinas
eléctricas?eléctricas?
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19 de abr de 2023 13
Conceptos básicos
La energía se presenta en la naturaleza de diferentes formas.
La energía es la capacidad para realizar trabajo.
La energía es uno de los conceptos más importantes en el estudio de las máquinas eléctricas.
La función de las máquinas eléctricas es convertir la energía de
una forma en otra. Por ejemplo: Electricidad en movimiento
giratorio o viceversa.
Conceptos de energía
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19 de abr de 2023 14
Conceptos básicos
Conceptos físicos de conversión de la energía:
1 CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA
2 FUERZA
3 CAMPO
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15Apr 19, 2023
Conceptos básicos
El campo magnético
El campo eléctrico
El campo gravitatorio
Tipos de campo:
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16
En general las máquinas eléctricas tienen por finalidad transformar la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa.
Apr 19, 2023
El convertidor electromecánico elemental
Cuando la conversión es de energía mecánica en energía eléctrica se dice que la máquina está funcionando como GENERADOR y en el caso contrario opera como MOTOR.
CONCEPTO IMPORTANTE
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17Apr 19, 2023
El convertidor electromecánico elemental
La máquina eléctrica elemental
Conductore
dl
X=0
BV
E X=1
En general las máquinas eléctricas tienen por finalidad transformar la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa.
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18Apr 19, 2023
Las características más habituales en las máquinas eléctricas rotativas convencionales son las siguientes:
Poseen eje mecánico a través del cual se realiza el intercambio de energía.
Tienen una pieza inmóvil denominada estator.
Disponen de una pieza móvil denominada rotor.
El flujo magnético en el entrehierro de la máquina es periódico.
Características comunes entre las Máquinas Eléctricas Rotativas
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19Apr 19, 2023
Característica de las máquinas eléctricas rotativas.
Partes de una máquina eléctrica rotativa
Características comunes entre las Máquinas Eléctricas Rotativas
CarcasaDevanado Estator
Devanado Rotor
Eje
Núcleo Estator Núcleo Rotor
Rodamiento
Entrehierro
Existencia de dos superficies cilíndricas con movimiento relativo entre una y otra.
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20Apr 19, 2023
Características comunes entre las Máquinas Eléctricas Rotativas
Condición óptima de funcionamiento de la máquina elemental
Conductor
Conductor en condiciones óptimas de operación
e90°
90°90°
v
B
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21Apr 19, 2023
Características comunes entre las Máquinas Eléctricas RotativasEsquema de clasificación de máquinas
Máquinas
SincrónicasCorriente Continua
Motores AC
AlternadoresGeneradores
DC
Motores Sincrónicos Motores DC
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22Apr 19, 2023
¿Alguna duda hasta aquí?¿Alguna duda hasta aquí?
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23Apr 19, 2023
Actividades individualesActividades individuales
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Apr 19, 2023 24
Indique en la figura las partes correspondientes a partir de las opciones que se encuentran debajo. Si usted considera que falta alguna denominación inclúyala.
Actividad
1?
2?
3?
5? 6?
7?
4?
1 Carcasa
2 Rodamientos
3 Entrehierro
4 Devanado estator
5 Núcleo del rotor
6 Núcleo del estator
7 Devanado rotor
8 Eje
8?
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Apr 19, 2023 25
Indicar la respuesta correcta.
Actividad
si?no?
1¿ La máquina de corriente continua es un caso similar a una
máquina llamada ?
Opciones:
Monofásica Trifásica Sincrónicano?
no?si?
2 El eje de las máquinas rotativas, cumple la función de:
Opciones:
Intercambiador de energía Pieza solidadira del estator
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2619 de abr de 2023
Generador de Corriente Generador de Corriente ContinuaContinua
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27Apr 19, 2023
¿C¿Cúúal es el funcionamiento de al es el funcionamiento de los Generadores de Corriente los Generadores de Corriente
Continua?Continua?
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28Apr 19, 2023
Principios del Generador de Corriente Continua
Cuando una máquina externa produzca un movimiento sobre el eje 0-0-
En los extremos denominados A y B, podremos extraer la tensión inducida.
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Si la velocidad del movimiento transversal entre el conductor y el campo magnético aumenta, la fuerza electromotriz aumenta también.
Apr 19, 2023
Si la fuerza del campo magnético aumenta, la F.E.M. aumenta.
Si se aumenta el número de las espiras de conductor que atraviesan el campo magnético, la F.E.M. producida, también es mayor.
Principios del Generador de Corriente Continua
2
Características de la F.E.M. inducida
1
3
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30Apr 19, 2023
Principios del Generador de Corriente Continua
El sentido del flujo de corriente generado está determinado por el sentido del movimiento relativo entre el campo magnético y el conductor que lo atraviesa.
Características de la F.E.M. inducida
Si el movimiento relativo es de acercamiento, la corriente fluye en un sentido; si el movimiento es de alejamiento, la corriente fluye en sentido contrario.
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31Apr 19, 2023
Principios del Generador de Corriente Continua
La espira de alambre que gira a través del campo magnético se denomina ARMADURA O INDUCIDO.
Espira de alambre colocada de manera que pueda girar dentro de un campo magnético fijo, produciendo una tensión inducida en la espira.
Construcción del generador elemental.
Piezas polares
Espira de la armadura
CargaAnillo de contacto
Escobilla
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32Apr 19, 2023
Construcción del generador elemental.
Posición A0o
Posición B90o
Tensión en los bornes del generador
Principios del Generador de Corriente Continua
El gráfico muestra cómo la tensión en los bornes del generador elemental va variando desde 0° a 90°
Posición C180o
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33Apr 19, 2023
Principios del Generador de Corriente Continua
Construcción del generador elemental.
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34Apr 19, 2023
Principios del Generador de Corriente Continua
Construcción del generador elemental.
Tensión en losbornes del generador
Posición D270o
Posición A360o
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35Apr 19, 2023
Regla de la mano izquierda.
Sentido del movimiento
Sentido del flujo magnético Sentido de la
F.E.M.
Movimiento del conductor hacia arriba
A
Sentido del flujo
S flujo
Movimiento del conductor hacia abajo
Sentido de la F.E.M.
Sentido de la F.E.M.
Sentido del flujo
B C
Movimiento del conductor hacia abajo
Sentido de la F.E.M.
Sentido del flujo Sentido
F.E.M.
Principios del Generador de Corriente Continua
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36Apr 19, 2023
Onda de salida del generador elemental
Voltaje
Voltaje Generado
Principios del Generador de Corriente Continua
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Es una onda alterna porque alterna periódicamente de más a menos.
Comúnmente se dice que es un voltaje CA, o sea el mismo tipo de voltaje que se obtiene del tomacorriente común de su vivienda.
El flujo de corriente, ya que varía al mismo tiempo que el voltaje, también tiene que ser alterno.
Apr 19, 2023
Voltaje de CA
una revolución
Voltaje o intensidad generados
La onda de CA
Principios del Generador de Corriente Continua
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38Apr 19, 2023
Principios del Generador de Corriente Continua
El generador elemental ha producido corriente alterna, con unas modificaciones que se utilizará para generar corriente continua.
Dado que la espira sigue girando dentro del campo, sus conductores siempre tendrán una F.E.M. inducida alterna en ellos.
Por lo tanto, la única manera de obtener CC del generador es convertir la CA producida en CC.
Conversión de CA en CC mediante el interruptor de inversión
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39
El interruptor tendría que ser accionado a mano cada vez que la polaridad del voltaje se invierte.
Apr 19, 2023
Principios del Generador de Corriente Continua
Convirtiendo CA en CC por medio del interruptor de inversión
Resistenciade carga
Interruptor de inversión
Conversión de CA en CC mediante el interruptor de inversión
Convertir la CA producida en CC
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40Apr 19, 2023
Actividad grupalActividad grupal
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Apr 19, 2023 41
1
Actividad
V?El objetivo de una maquina eléctrica es convertir la energía de una forma a otra.
Verdadero o Falso
2V?
En un generador elemental, cuando las espiras giran más allá de 180º en el mismo sentido del campo magnético, los conductores invierten su polaridad hasta llegar a 0º.
3F?Se denomina generador a una maquina que transforma
la energía eléctrica en mecánica.
4F?Para obtener un generador de CC, hay que agregar al
generador de CA mas espiras.
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42
En la figura las escobillas están colocadas ahora frente a frente y que las delgas del colector están montadas de manera que hacen cortocircuito con las escobillas cuando la espira pasa por los puntos de voltaje cero.
A medida que la espira gira, cada uno de los conductores estará conectado por medio del colector, primero con la escobilla positiva y después con la escobilla negativa.
Apr 19, 2023
El colector
Colector
Convertir CA en CC por medio del colector
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43
Al anillo dividido completo se lo conoce con el nombre de “colector”.
La acción de convertir CA en CC se conoce con el nombre de “rectificación”.
A los segmentos del colector, se los llama “delgas”.
Esta acción es exactamente igual que la del interruptor de inversión.
Apr 19, 2023
El colector
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44
En la posición A las escobillas están en contacto con ambas delgas , no se genera un cortocircuito porque no hay flujo de corriente.
Apr 19, 2023
El colector
Posición B900
Posición A00
Posición C1800
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45Apr 19, 2023
El colector
Conmutación, conversión de CA en CC
Posición C1800
Posición D2700
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46Apr 19, 2023
Al observarla en un osciloscopio se muestra la misma polaridad en todo momento. Su valor no varía, (son dos semiciclos del mismo valor y polaridad). Aumentando desde cero al máximo y cayendo nuevamente a cero en cada revolución completa del inducido.
En la figura se muestra un generador de corriente continua que entrega en sus bornes una tensión.
El colector
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47
Para que la salida sea realmente uniforme, se hace el inducido con un elevado número de bobinas y, del mismo modo, el colector se divide en una gran cantidad de delgas.
Apr 19, 2023
Mejorando la salida de CC
Las bobinas están dispuestas en el inducido de tal manera que en todo instante hay algunas espiras que atraviesan el campo magnético en ángulo recto.
Armadura de dos bobinas
Muchas bobinas reducen las pulsaciones de la dinamo
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48Apr 19, 2023
Mejorando la salida de CC
Tensión en los bordes del generador
Tensión en las bobinas
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49Apr 19, 2023
Mejorando la salida de CC
Podemos apreciar cómo se ve la forma de onda de tensión del generador en un osciloscopio o un graficador de ondas.
Salida del generador práctico
Salida del generador elemental
Generadores prácticos
Contienen bobinasde muchas espiras
Bobina de una espira
Bobinas de muchas espiras aumentan la tensión de salida
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50Apr 19, 2023
Construcción de una dinamo de CC
Dínamo de CC típica, con las piezas principales del estator.
Cada pieza y su función representan el equivalente de la dinamo elemental.
Perno delpolo del campo
Bobina decampo
Carcasa
Polo de campo(laminado)
Conjunto de escobilla
ArmaduraColector
Porta escobillaEscobilla
Resorte de escobillaCasquete
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51
A prueba de salpicaduras.
Apr 19, 2023
A prueba de goteo.
Con ventilación forzada.
Totalmente cerradas no ventiladas.
Totalmente cerradas con ventilador.
Totalmente encerradas con doble ventilación.
A prueba de explosión.
Dependiendo de la naturaleza de aplicación del motor, su carcasa puede ser:
Carcasa (armazón)
Construcción de una dinamo de CC
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52Apr 19, 2023
Los motores a prueba de salpicadura y a prueba de goteo.
Las carcasas con ventilación forzada.
Las carcasas totalmente cerradas.
Las carcasas totalmente cerradas con doble ventilación
El sistema de ventilación de las máquinas de corriente directa depende del tipo de carcasa con que se cuenta.
La disipación de calor por medio de la ventilación se realiza de diversas formas :
Ventilación
Construcción de una dinamo de CC
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53Apr 19, 2023
Donde:
Q = Flujo de Aire en m3/seg,
W = Pérdidas a evacuar,
T = Diferencia en la temperatura del aire entre la entrada y la salida de la máquina
El flujo de aire debe ser proporcional a las pérdidas a disipar, para calcular dicho flujo:
Ventilación
Construcción de una dinamo de CC
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54
Las piezas polares están formadas por muchas capas de hierro o acero llamadas laminaciones, unidas entre sí y atornilladas por dentro de la carcasa.
Estas piezas polares sostienen las bobinas de campo y están diseñadas para producir un campo concentrado.
Apr 19, 2023
Masa Polar
Piezas Polares
Construcción de una dinamo de CC
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55Apr 19, 2023
Devanado de campo
La función del devanado de campo es producir el flujo magnético de la máquina
Este flujo magnético es uno de los factores que define la velocidad de la máquina y su par (fuerza).
Bastidorprincipal
Bobinas de
campo
Piezaspolares
A la carga
Bobinados de Campo
Construcción de una dinamo de CC
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56Apr 19, 2023
Los casquetes están montados en los extremos del bastidor principal y contienen los cojinetes (rodamientos) de la armadura.
El casquete posterior suele sostener el cojinete solo, mientras el anterior sostiene también al juego de escobillas.
Casquetes (Tapas)
Construcción de una dinamo de CC
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57
Este componente consiste en una pieza de material aislante que sostiene las escobillas y sus conductores respectivos.
Apr 19, 2023
Tipo de reacción Tipo de caja Tipo de grapa
Tipos de porta escobilla
Casquetes (Tapas)
Construcción de una dinamo de CC
Porta escobillas
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58Apr 19, 2023
Chicote
Carbón
Escobilla
Las escobillas rozan sobre el colector y transportan el voltaje generado a la carga.
Un conductor aislado flexible llamado chicote conecta cada una de las escobillas con el circuito externo.
Construcción de la Dinamo CC
Armadura
Bobinados de campo
ColectorA la carga
Porta escobilla
Casquete
Casquetes (Tapas)
Construcción de una dinamo de CC
Escobillas
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59Apr 19, 2023
El inducido está formado por el eje, núcleo, bobinas y colector.
El núcleo del inducido está laminado y tiene unas ranuras en las cuales van colocadas las bobinas.
El colector está hecho con segmentos de cobre aislados entre sí y con respecto al eje por mica.
Estos segmentos, llamados delgas, están asegurados con anillos de retención para impedir que patinen debido a la fuerza de rotación.
Casquetes (Tapas)
Construcción de una dinamo de CC
Inducido
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60Apr 19, 2023
Colector
Porta escobilla
Resorte
ÁrbolRanuras
ColectorBobinado
Núcleo laminado
Chicote
Escobilla
Conjunto de armadura Conjunto de escobilla
Casquetes (Tapas)
Construcción de una dinamo de CC
Inducido
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61
Un trozo metálico grande y compacto tiene una gran sección transversal y ofrece poca resistencia al flujo de corriente.
A raíz de eso circula dentro de él una fuerte corriente denominada corriente PARÁSITA.
Apr 19, 2023
Esto se logra haciendo núcleos laminados, consistentes en planchas delgadas de metal, en vez de una pieza sólida.
Las laminaciones están aisladas entre si.
Casquetes (Tapas) Construcción de una dinamo de CCInducido
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62
Armadura
Tipo en anillo
Delgas del colector
1
Se dividen en dos tipos generales:
Apr 19, 2023
Tipos de dinamo
En el inducido en anillo las bobinas aisladas están arrolladasarrolladas alrededor de un delgado cilindro de hierro del cual salen tomas a intervalos regulares para formar conexiones con las delgas del colector. El inducido en anillo se utilizó en los primitivos tipos de maquinaria eléctrica rotativa.
1 En anillo 2 En tambor
Tipos de inducido de dinamos de CC
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63Apr 19, 2023
Armadura
Colector
Pie de bobina
Tipo en tambor
2
El inducido en tambor es el que se utiliza generalmente en la actualidad. Las bobinas aisladas están insertadas en ranuras que presenta el núcleo cilíndrico de la armadura. Los extremos de las bobinas se conectan entonces entre si en los extremos anterior y posterior.
Tipos de dinamoTipos de inducido de dinamos de CC
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64
El bobinado “ondulado”
Se utiliza para grandes voltajes.
22
El bobinado “imbricado” 1
Apr 19, 2023
Las armaduras en tambor tienen dos tipos de bobinado:
Se utiliza para grandes intensidades .
1
Tipos de dinamoTipos de inducido de dinamos de CC
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65
Esquema plano del bobinado del inducido.
Los rectángulos indicados con N y S señalan los polos, que convencionalmente están encima del devanado.
Cabeza de bobina
lados
Conexiones
DelgasEscobillas
Tipos de dinamoTipos de inducido de dinamos de CC
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66Apr 19, 2023
Armadura
Colector
Delgas del colector
Posición de los polos de campo
Bobinado Imbricado
Tipos de dinamoTipos de inducido de dinamos de CC
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67Apr 19, 2023
Bobinado Ondulado
Tipos de dinamoTipos de inducido de dinamos de CC
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68Apr 19, 2023
La tensión en el generador de corriente continua, es igual a F.E.M. menos las caídas internas de tensión.
U = E – I Ri
Tipos de dinamoEcuación fundamental de los Generadores
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69
En serie
Apr 19, 2023
Se clasifican según la forma en que el campo es abastecido de corriente de excitación.
• Si se abastece de corriente externa, se dice que la dínamo es de "excitación separada“.
• Si se aprovecha parte de la salida de la dinamo para abastecer la corriente de campo se dice que la dinamo es de "autoexcitación".
Las distintas dinamos emplean tres circuitos básicos de corriente continua:
En derivación o "shunt"
En serie-paralelo o "compound"
Tipos de dinamoConexionado de campo
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70Apr 19, 2023
Símbolos de partes del generador de CC.
Tipos de dinamoConexionado de campo
Bobina de campoBobina de la armadura y escobillas
Circuito de la Armadura Carga Circuito de campo
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71Apr 19, 2023
MotorDe CC
DinamoDe CC
Salida deLa
dinamo
Corriente continuadel amplificador
Fuente de corrientede campo. IntensidadY polaridad variables
Bobina de campo
Antena de radar
El campo es independiente de la armadura - porque es abastecido con corriente qué proviene una fuente externa.
Tipos de dinamoDinamos de Excitación separada
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72
Esta forma de excitación implica disponer de una fuente de energía, que en la mayoría de los casos no se justifica.
Apr 19, 2023
Excitación Independiente
Tipos de dinamoDinamos de Excitación separada
Resistenciapara regular la excitación
Bobinado excitador
Rotor (inducido)
Polos auxiliares
Red auxiliar
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73Apr 19, 2023
Es factible obtener la corriente de excitación de la misma máquina porque, en los polos principales, siempre es posible provocar un poco de magnetismo remanente, mediante una corriente continua dada en el momento de instalar la máquina.
Tipos de dinamoDinamos de Autoexcitación
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74Apr 19, 2023
1 En derivación
2 En serie
3 Compuesta (puede ser adicional o diferencial)
Hay 3 formas típicas de autoexcitación:
Tipos de dinamoDinamos de Autoexcitación
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75
Símbolos de conexión:
Campo en paralelo F – 1 F - 2 Armadura A – 1 A - 2Campo en serie S – 1 S - 2
Apr 19, 2023
Dinamo en serieDinamo en derivación
Dinamo en serie paralelo o compound
Armadura
Carga
Armadura Armadura
Campoen paralelo
Campo en serie
CargaCarga
A B C
Tipos de dinamoDinamos de Autoexcitación
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76Apr 19, 2023
Carga
Armadura
Corriente de campo (amperes)Dinamo en paralelo
Campo
Tensi
ón d
e la d
ínam
o
(volt
s)
En el gráfico aparece cómo crecen la tensión de la dinamo y la intensidad de campo en la dinamo en derivación.
Tipos de dinamoDinamos de Autoexcitación
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77Apr 19, 2023
Circuito de campo abierto
Las dinamos no se excitan debido a:
Conexión de campo invertida.
Resistencia elevada del campo en paralelo.
Magnetismo residual insuficiente.
Tipos de dinamoDinamos de Autoexcitación
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78Apr 19, 2023
En la dinamo en serie la armadura, las bobinas de campo y el circuito externo están todos en serie.
Esto significa que la misma corriente que fluye por la armadura y por el circuito externo también circula por las bobinas de campo.
Curva característica
Volt
sPorción útil de la curva
Dinamo en serie Intensidad de la carga
Armadura
Carga
Campo
Tipos de dinamoLa dinamo en serie
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79
El arrollamiento del campo E-F se conecta en serie con el inducido y si el circuito exterior está cerrado, el magnetismo remanente ocasiona una corriente que al pasar por el campo la refuerza, y así sucesivamente hasta el equilibrio electromagnético
Apr 19, 2023
Tipos de dinamoLa dinamo en serie
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80
Se emplea en los casos en que se desea un voltaje prácticamente constante con cualquier cambio de la carga.
Apr 19, 2023
Volt
sDinamo en derivación Amperes
Armadura
Carga establecida
Carga
Tipos de dinamoDinamo en derivación
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81
Cuando se pone en marcha una dinamo en derivación, el tiempo de excitación hasta alcanzar el voltaje previsto en las escobillas es muy breve porque la corriente de campo circula lo mismo aunque el circuito externo esté abierto.
Apr 19, 2023
Tipos de dinamoDinamo en derivación
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82Apr 19, 2023
Campo en serie
Armadura
Carga
Carga
Armadura Campo en serie
Campo en paralelo Campo en paralelo largo
Tipos de dinamoLa dinamo compound
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83Apr 19, 2023
La dinamo compound
Tipos de dinamoLa dinamo compound
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84Apr 19, 2023
Curvas características de los tipos de dinamos compound.
Volt
s
Armadura
Carga establecida
CargaIntensidad
Hipo- compound
Híper compound
Compound normal
Compound diferencial
Shunt
Campoen serie
Campo en paralelo
Curva característicaDinamo compound
Tipos de dinamoLa dinamo compound
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85
CONMUTACIÓN CORRECTA
Apr 19, 2023
Las escobillas de la dinamo de CC deben hacer cortocircuito con las delgas del colector en el momento en que no se produce F.E.M.
No hay chispas Colector
Escobilla
Bobina
Tipos de dinamoConmutación
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86Apr 19, 2023
CHISPAS EN EL COLECTOR
Si las escobillas hacen cortocircuito con las delgas del colector cuyos conductores del inducido no se desplazan paralelamente a las líneas de fuerza del campo, la F.E.M. generada hace cortocircuito, produciendo arcos en las escobillas. Cambiando de posición las escobillas se reduce este inconveniente.
Chispas
Corriente en cortocircuito
Colector en cortocircuito
Tipos de dinamoConmutación
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87Apr 19, 2023
Reacción del Inducido
En el diagrama se observa cómo el campo del inducido desvía al campo principal y de qué manera la línea neutra se modifica en el mismo sentido de la rotación.
Línea neutraanterior Línea neutra actual
Tipos de dinamoConmutación
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88Apr 19, 2023
Para impedir esto se debe cambiar de posición las escobillas, ajustándolas a la nueva línea neutra.
Reacción del Inducido
Tipos de dinamoConmutación
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89Apr 19, 2023
Tipos de dinamo
Bobinados Compensadores
Polos Auxiliares
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90Apr 19, 2023
Los bobinados compensadores son bobinados colocados en las caras polares del campo que conducen la misma corriente que las bobinas del inducido, pero en sentido contrario, contrarrestando el campo del inducido.
Bobinadoscompensados
Carga
Armadura
Paralelo
Tipos de dinamoBobinados Compensadores y Polos Auxiliares
BOBINADOS COMPENSADORES
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91Apr 19, 2023
POLOS AUXILIARES
Polos auxiliares
A lacarga
Pequeños polos montados entre los bobinados de campo principales con el fin de producir un campo exactamente contrario al de las bobinas del inducido.
Tipos de dinamoBobinados Compensadores y Polos Auxiliares
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92Apr 19, 2023
Las conexiones de campo no deben invertirse jamás.
¡¡¡Cuidado!!! no cambie
estas conexiones
Dinamo de CC
A la carga
A lacarga
Tipos de dinamoBobinados Compensadores y Polos Auxiliares
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93Apr 19, 2023
¿Alguna duda hasta aquí?¿Alguna duda hasta aquí?
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94Apr 19, 2023
Actividades individualesActividades individuales
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5?
Apr 19, 2023 95
Indique en la figura las partes que corresponden en cada caso a partir de las referencias que figuran a debajo. Si considera que falta alguna denominación inclúyala.
Actividad
1?
1 Conjunto de escobilla
2 Polo de campo laminado
3 Bobina de campo
4 Perno del polo del campo
5 Colector
6 Armadura
7 Porta escobilla
8 Escobilla
9 Casquete
10 Resorte de escobilla
2?3?
4?
6?
7?8?
10?9?
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Apr 19, 2023 96
Si usted quisiera construir un generador, indique en la figura el nombre de cada polo.
Actividad
De dos polos? De cuatro polos?
Bobina de laarmadura
Bobinas de la armadura
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Apr 19, 2023 97
Visualización en osciloscopio. Sí en un osciloscopio usted ve esta forma de onda de salida del generador de corriente continua, ¿cuál de las dos figuras corresponde a un generador con anillos rozantes?. Unir con una flecha la respuesta correcta.
Actividad
Voltaje
Voltaje Generado
Si tuviera anillo rozante
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98
Fin de la presentación(Preguntas)
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19 de abr de 2023
Generadores CC y Motores de CC y CA Sincrónicos
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10019 de abr de 2023
Objetivos
Que al finalizar el curso logremos:
• Entender los principios y ecuaciones de funcionamiento de generadores y motores y conocer sus partes componentes.
• Interpretar las ecuaciones de funcionamiento y diferenciar las distintas propiedades de cada tipo de dínamo.
• Conocer los factores que influyen en el funcionamiento de la máquina.
• Interpretar los ensayos de máquinas.
• Incorporar conceptos de usos y características de Alternadores y Motores Síncronos.
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101
ContenidosClase 1
19 de abr de 2023
Conceptos Básicos
El convertidor electromecánico elemental
Características comunes entre las máquinas eléctricas rotativas
Conceptos Básicos
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10219 de abr de 2023
El Generador de Corriente Continua
Clase 1
Principios del Generador de Corriente Continua
El colector
Mejorando la Salida de CC
Construcción de una Dinamo de CC
Tipos de dinamo
Contenidos
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103
Contenidos
19 de abr de 2023
Motores de Corriente Continua
Clase 2
Principios del motor de CC
Principio de Funcionamiento
Reacción del Inducido
Ecuaciones
Curvas Características
Arranque y Regulación de la Velocidad
Conexionado del Campo
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10419 de abr de 2023
Motores de Corriente Continua
Clase 2
Características Comparativas de los Motores de CC
Reóstato de Arranque Elemental
Colectores y Escobillas
El Megger ó Megóhmetro
Probando las Bobinas de Campo
Repaso de Dinamos y Colectores Eléctricos
Contenidos
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10519 de abr de 2023
Principales Ensayos
Revisión de un Motor de Corriente Directa
Inspección y Mantenimiento al Motor de Corriente directa
Los Ensayos con Máquinas Eléctricas
Clase 3
Contenidos
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10619 de abr de 2023
Los Alternadores
Clase 3
Tipos de Alternadores
Regulación de Frecuencia y Voltaje
Repaso de Generadores de CA
El Alternador con Diferentes Tipos de Carga
Reacción del Inducido en un Alternador
Determinación de la Reactancia Síncrona
Tipos de Inductores
Contenidos
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10719 de abr de 2023
Motores Síncronos
Clase 4
Campo Rotante
Tipos de Motores Sincrónicos
Funcionamiento del Motor Sincrónico
Arranque de un Motor Sincrónico
El Par de Enganche
Ángulo de Carga y Operación Normal
Factor de Potencia de Diseño y Curvas V
Otros Motores
Contenidos
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10819 de abr de 2023
Clase 4
Contenidos
Motores Síncronos
Tabla de Motores Eléctricos Disponibles, Características y Campos de Aplicación
Simbología de Motores Eléctricos
Simbología de Motores Eléctricos
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10919 de abr de 2023
Motores de Corriente ContinuaMotores de Corriente Continua
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110Apr 19, 2023
¿Qué son los motores de ¿Qué son los motores de corriente continua?corriente continua?
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111
Principios del Motor de CC
Trabajo
realizado
La dínamo de CC convierte energía mecánica en energía eléctrica
Producción de energía eléctrica
Dinamo
Máquina de vapor, turbina de vapor
El motor de CC convierte energía eléctrica en energía mecánica
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112Apr 19, 2023
Cuando pasa corriente por la bobina, la bobina misma hace las veces de imán y es desplazada en movimiento de rotación por la fuerza que se produce entre dos campos magnéticos.
Dinamo
Galvanómetro
Principios del Motor de CC
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113Apr 19, 2023
Regla de la Mano Derecha de Fleming para Motores
Corriente
Flujo
Movimiento del conductor
Principios del Motor de CC
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114Apr 19, 2023
El conductor que transporta corriente está rodeado por un campo magnético.
Empuje hacia abajo Campo que produce la corriente inducida
Principios del Motor de CC
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115Apr 19, 2023
Principios del Motor de CC
Si empuja un conductor desplazándolo a través de un campo magnético, se induce una F.E.M. en el conductor.Esta F.E.M. produce circulación de corriente en el conductor, estableciendo, a su vez, un nuevo campo magnético que trata de hacer retroceder al conductor a su lugar.
Reacción hacia arriba del conductor
Empuje hacia abajo
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116Apr 19, 2023
El campo magnético “recto” que existe entre los polos del imán es deformado por el campo magnético circular que rodea, al conductor que transporta corriente
Se aplica una fuerza hacia abajo empujando el conductor
El campo deformado produce una fuerza hacia arriba
Puntos en particular a tener en cuenta:
Principios del Motor de CC
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117Apr 19, 2023
Principios del Motor de CC
Posición 1 Posición 2 Posición 3
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118Apr 19, 2023
Campo del inducido
Motor de CC
La corriente que circula por las bobinas de la armadura o inducido hace que éste se imante.
Los polos de la armadura son atraídos por los polos de campo de signo contrario, haciendo girar a la armadura.
PRINCIPIO DEL MOTOR DE CC:
Principios del Motor de CC
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119Apr 19, 2023
Principio de funcionamiento
Si se aplica a cada lado de la bobina la regla de la mano izquierda, se tendrá el sentido de la fuerza que actúa, por ser un conductor recorrido por corriente y colocado en un campo magnético.
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120Apr 19, 2023
Reacción del inducido
Colector
Escobillas
Resistencia de la bobina delinducido y de las escobillas
Fuerza contra electro motriz
Fuente detensión
Cuando la armadura del motor de corriente continua gira, las bobinas de la armadura cortan el campo magnético, induciendo un voltaje o fuerza electro-motriz en esas bobinas.
FUERZA CONTRA-ELECTROMOTRIZ.
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121Apr 19, 2023
F contra EMGenerada220 volts
La armadura giratoriagenera una F contra EM que limita el flujo de corriente
La tensión aplicada a la armadura es de 230 -220 =10 volts
Ea.= Ec + IaRa
Ea.= Ec + IaRa
Ea =Tensión aplicada.
IaRa = Intensidad de armadura X Resistencia de armadura.
Ec= FCEM.
Reacción del inducido
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122Apr 19, 2023
Cuando el motor arranca, la fuerza contra-electromotriz es demasiado pequeña como para limitar eficazmente la intensidad de corriente en la armadura.
Sin la resistenciade arranque
Resistenciade la armadura = 1 Ohm
CC de línea de 230 volts
No se genera F contra EM
Se debe colocar momentáneamente una resistencia de arranque, en serie con la armadura.
Reacción del inducido
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123Apr 19, 2023
U=Ec + I Ri U=K N ± I Ri
Usando el signo + para motores y signo – para generadores
EcuacionesEcuaciones eléctricas fundamentales
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124Apr 19, 2023
Veremos que el comportamiento de un motor o generador de corriente directa está basado en estas ecuaciones fundamentales:
1 Ecuación del circuito
2 Ecuación de potencia
3 Ecuación de par
4 Ecuación del voltaje
5 Ecuación de par-velocidad
EcuacionesEcuaciones características del motor de corriente directa
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125Apr 19, 2023
Donde:
Va= Voltaje de armadura en terminales (volts).
V= Voltaje inducido f.c.e.m. (volts).
IA . RA= Caída en resistencia de armadura (volts).
AAA RIVV
Fuente de corriente directa
Ecuación del circuito
EcuacionesEcuaciones características del motor de corriente directa
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126Apr 19, 2023
La característica de saturación en vacío permite relacionar el flujo Ф por unidad (PU) y la corriente de campo que produce ese flujo magnético.
Referencias
A= AmperímetroV = VoltímetroN= Constante
Obtención de lacaracterística de saturación en vacío
EcuacionesCaracterística de saturación en vacío
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127Apr 19, 2023
Con los datos de voltaje en las terminales y la corriente de campo se genera la característica de saturación en vacío, la cual es una gráfica como la mostrada en la figura.
Corriente de campo (Amper)
IP para ( Ø ) = 0.8
Voltaje enterminales(Volts)
Flu
jo M
M P
U (
Ø )
Corriente de campo (Amper)
Volt
aje
en t
erm
inale
s (V
olt
s)
EcuacionesCaracterística de saturación en vacío
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128Apr 19, 2023
La ecuación de potencia establece la relación entre la potencia de la máquina y su capacidad de par y velocidad como se observa a continuación:
Donde:
HP= Potencia de la máquina en HP.
T= Par en libras-pie (lb-ft).
N¨= Velocidad en revoluciones por minuto (RPM).
5250
. NTHP
EcuacionesEcuación de potencia
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129Apr 19, 2023
Donde:
T = Par motor en libras-pie (lb-ft).
Constante de par en lb-ft/A.
Flujo magnético en por unidad (PU).
IA = Corriente de armadura en amperes (A).
AT IKT
La ecuación de par establece la relación existente entre el flujo magnético y la corriente de armadura con respecto al par motor, así de esta manera se obtiene la siguiente ecuación:
EcuacionesEcuación de par
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130Apr 19, 2023
La ecuación de voltaje establece la relación existente entre el flujo magnético y la velocidad con respecto al voltaje inducido, contra electromotriz, de esta manera se obtiene la siguiente ecuación:
NKV V
Donde:
V = Voltaje inducido o f.c.e.m. en volts.
Constante de voltaje en volts/RPM.
Flujo magnético en por unidad (PU).
N = Velocidad en RPM.
EcuacionesEcuación de voltaje
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131Apr 19, 2023
Donde:
Velocidad en RPM.
Voltaje de armadura en terminales (volts).
Constante de voltaje en volts/RPM.
Constante de par en lb-ft/A.
Flujo magnético en por unidad (PU).
Par motor en libras-pie (lb-ft).
Resistencia de armadura en ohm.
2
TV
A
V
A
KK
RT
K
VN
La ecuación par-velocidad.
EcuacionesEcuación de par-velocidad
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132Apr 19, 2023
La forma de exponer el comportamiento mecánico de un mecanismo que ha de ser accionado por un motor,
es mediante la curva CR=f (N) que nos proporciona la cupla resistente necesaria, en función de la velocidad a desarrollar.
Curvas característicasEcuación de par-velocidad
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133Apr 19, 2023
En el motor derivación, si se hace trabajar a baja velocidad debilitando el campo, disminuye mucho la cupla y en consecuencia la velocidad que desarrolla es baja
iii CbN
K
RI
K
U
K
RUN
0
B es otra constante constructiva
Curvas característicasMotor derivación
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134Apr 19, 2023
0
11
NC
d
IKK
RI
IKK
U
K
RIUN
i
ii
• El flujo es función de la carga (Φ=K1 · I), si la máquina trabaja en la parte recta de la curva Ci=K · Φ · I= K2 · I2,remplazando:
• D es otra constante constructiva
Curvas característicasMotor Serie
011
NCd
IKKRI
IKKU
KRIUN
i
ii -=··
·-··
=Ф··-=
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135Apr 19, 2023
La corriente de arranque es muy elevada en razón de que el estado la f.c.e.m. es nulo. Porque la velocidad es nula, la expresión se
reduce a:
iarr R
UI
Aiarr RR
UI
'
Arranque y regulación de la velocidad
Para limitar la corriente de puesta en marcha se utiliza un reóstato en serie con el inducido, cuya resistencia se suma a la del mismo y entonces su valor se reduce a:
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136Apr 19, 2023
En la figura se ve la conexión completa de un motor derivación.
La resistencia de arranque RA está en serie con el inducido en su tramo L-R (el cursor se coloca en M para el arranque) .
El reóstato Rr regula el valor de la corriente de excitación i y por lo tanto el flujo Φ, con lo que se logra la regulación de velocidad.
Arranque y regulación de la velocidad
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137Apr 19, 2023
• Cuanto más pesada sea la carga, mayor será la fuerza de torsión necesaria y más intensa tendrá que ser la corriente del inducido.
• Cuanto más liviana sea la carga, menor torsión se necesita y menor tendrá que ser la corriente del inducido.
La velocidad depende de la carga
Gran intensidad (Et = InRu + Et)
Gran par de torsión (carga pesada)
Baja velocidad
Poco par de torsión (carga liviana)
Gran velocidad
Pequeña intensidad (Et = InRu + Et)
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138Apr 19, 2023
Tensión de línea
Tensión de línea
Regulación de campo
Regulación de la armadura
Métodos para regular la velocidad
Motor de CC
La velocidad depende de la carga
La velocidad de rotación del motor de CC depende de la intensidad del campo y del voltaje en el inducidoLa velocidad de rotación del motor de CC depende de la intensidad del campo y del voltaje en el inducido
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139Apr 19, 2023
¿Alguna duda hasta aquí?¿Alguna duda hasta aquí?
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140Apr 19, 2023
Actividad en parejasActividad en parejas
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Apr 19, 2023 141
Actividad
Unir con flechas según la función y explicación de un arrancador:
¿Qué elemento cumple una gran función en el motor
de C.C?El reóstato
¿Qué elemento hace cambiar el sentido de la corriente de
las espiras?
¿Qué elemento permite mantener la corriente dentro de los límites
seguros en un motor C.C?
La resistencia de arranque
El colector
Es posible pero no recomendable regular la velocidad, regulando la fuerza de campo en un motor de C.C, ¿Qué elemento lo permite?
La armadura
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142Apr 19, 2023
Esquema de motores de CC en derivación
A línea
A línea
Campo
Armadura
Conexionado de CampoMotores de CC en Derivación
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143Apr 19, 2023
Cuando la velocidad del motor es baja, la fuerza contra-electromotriz es baja y la intensidad en el inducido es elevada. Esto significa que el "par motor" será muy grande cuando la velocidad del motor es baja o cero, como sucede cuando el motor se pone en marcha. Se dice entonces que el motor en serie tiene mucho par de arranque.
Motores de CC en Serie
Conexionado de Campo
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144Apr 19, 2023
El motor compound se caracteriza por ser una combinación de los rasgos de los motores en serie y en derivación.
Motores de CC en Compound
A línea
Campo en paralelo
Armadura
Campoen serie
A línea
El motor de CC compound
Conexionado de Campo
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145Apr 19, 2023
En el gráfico se observa que la velocidad del motor en derivación varía muy poco al aumentar el "par motor" debido a un aumento de la carga.
Por otra parte, la velocidad del motor en serie disminuye considerablemente cuando aumenta el "par motor".
Características comparativas de los motores de CC
Velo
cidad
Por motor
Compound (muchas espiras Serie)
En derivación
En serie
Compound (pocas espiras Serie)
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146Apr 19, 2023
En el gráfico se observa la forma en que varia el "par" según la intensidad de corriente en el inducido para distintos motores de igual potencia en caballos.
La curva del "par motor" del motor en derivación es una línea recta porque el campo permanece constante, y el "par" es directamente proporcional a la intensidad en el inducido. Intensidad en la armadura
Par
moto
rEn serie
Cargacompleta
En derivación
Compound
Características comparativas de los motores de CC
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147Apr 19, 2023
• El colector invierte la corriente del Inducido en el momento en que polos distintos del inducido y del campo se enfrentan, invirtiendo la polaridad del campo del inducido.
• Los polos iguales del inducido y del campo sé rechazan, provocando la rotación continua de la armadura.
Características comparativas de los motores de CC
CONMUTACIÓN EN EL MOTOR DE CC
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148Apr 19, 2023
• Las bobinas del inducido del motor de CC generan al girar una fuerza electromotriz que se opone al voltaje aplicado.
• Esta fuerza contra-electromotriz limita la intensidad de la corriente en el inducido.
Características comparativas de los motores de CC
FUERZA CONTRA - ELECTROMOTRIZ DEL MOTOR DE CC
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149Apr 19, 2023
La velocidad del motor de corriente continua puede modificarse mediante una resistencia variable conectada en serie con la bobina de campo o en serie con el inducido.
Motor de CC
Características comparativas de los motores de CC
REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL MOTOR DE CC
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150Apr 19, 2023
El campo del inducido deforma el campo principal del motor, desviando la línea neutra en sentido contrario a la rotación de la armadura.
Dinamo
Características comparativas de los motores de CC
REACCIÓN DE INDUCIDO
Motor
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151Apr 19, 2023
Los bobinados de campo están conectados en serie con las bobinas del inducido y la fuerza del campo varía de acuerdo con las modificaciones de la intensidad en el inducido.
Características comparativas de los motores de CC
A línea
MOTORES EN SERIE
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152Apr 19, 2023
Los bobinados de campo están conectados en paralelo con la bobina de armadura, y la fuerza del campo es in dependiente de la intensidad de corriente en la armadura.
Características comparativas de los motores de CC
A línea
MOTORES EN DERIVACIÓN O "SHUNT”
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153Apr 19, 2023
Un juego de bobinados de campo está conectado en serie con el inducido mientras que el otro lo está en paralelo.
Características comparativas de los motores de CC
A línea
MOTORES EN SERIE-PARALELO
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154Apr 19, 2023
El sentido de la rotación del motor de CC puede invertirse haciendo la inversión de las conexiones de campo o invirtiendo las conexiones de la armadura.
Características comparativas de los motores de CC
INVERSIÓN DEL MOTOR
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155Apr 19, 2023
Reóstato de arranque elemental
Campo
Armadura
A la línea decorriente continua
El reóstato de arranque de CCEs esencialmente esto
• A medida que aumentan la velocidad y la fuerza contra-electromotriz, la resistencia de arranque va siendo eliminada gradualmente del circuito.
• Los reóstatos manuales se clasifican por la cantidad de conexiones que se hacen desde él al motor y a la línea. Hay reóstatos de arranque de dos, tres y cuatro puntos.
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156Apr 19, 2023
Reóstato de arranque elemental
Campo
ArmaduraA la línea de
corriente continua
• El reóstato elemental consta de una resistencia que contiene varias tomas.
• Esta resistencia se puede ir separando gradualmente del circuito mediante un interruptor a cuchilla cuyos contactos conectan las tomas de la resistencia.
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157Apr 19, 2023
El megger consta de dos partes:
El Megger o Megóhmetro
Magneto Accionado a mano
Imán
Dispositivomóvil
Terminales de prueba
Esc
ala
Esquema simplificado del megger
Imán
Tierra
MEG
Conexión típica del megger
1Una dinamo accionada a mano (magneto) o una batería de alto voltaje "B", que suministra la tensión para hacer la medición
2 Un tipo especial de dispositivo móvil.
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158Apr 19, 2023
Para probar el campo se conecta el megger con uno de los lados del campo y con la carcasa.
MasaMegger
Prueba decampo
Prueba dearmadura
Para probar la armadura, se conecta el instrumento entre el árbol y las delgas del colector.
El Megger o Megóhmetro
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159Apr 19, 2023
• Si el óhmetro indica infinito, significa que el bobinado está abierto.
• El circuito abierto puede localizarse probando cada una de las bobinas por separado.
• La bobina cuyo circuito está abierto debe ser desconectada de las demás y cambiada.
Probando las bobinas de campo
Verifique cada bobina en busca
de rupturaso cortocircuitos
Inspeccióngeneral delbobinado de campo
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160Apr 19, 2023
¿Alguna duda hasta aquí?¿Alguna duda hasta aquí?
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161Apr 19, 2023
Actividades individualesActividades individuales
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Apr 19, 2023 162
En la figura siguiente indique el sentido de la fuerza de acuerdo al sentido de la corriente eléctrica aplicada a la espira y cuál será el sentido de giro del motor.
Actividad
FF
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Apr 19, 2023 163
En el esquema siguiente coloque el sentido de la corriente eléctrica, su polaridad y cuál será el sentido de giro del motor.
Actividad
F
F
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Apr 19, 2023 164
Indique a qué motor corresponde este esquema.
Actividad
A) Derivación
B) Serie paralelo
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165
Fin de la presentación(Preguntas)
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Generadores CC y Motores de CC y CA Sincrónicos
19 de abr de 2023
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16719 de abr de 2023
Objetivos
Que al finalizar el curso logremos:
• Entender los principios y ecuaciones de funcionamiento de generadores y motores y conocer sus partes componentes.
• Interpretar las ecuaciones de funcionamiento y diferenciar las distintas propiedades de cada tipo de dínamo.
• Conocer los factores que influyen en el funcionamiento de la máquina.
• Interpretar los ensayos de máquinas.
• Incorporar conceptos de usos y características de Alternadores y Motores Síncronos.
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168
ContenidosClase 1
19 de abr de 2023
Conceptos Básicos
El convertidor electromecánico elemental
Características comunes entre las máquinas eléctricas rotativas
Conceptos Básicos
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16919 de abr de 2023
El Generador de Corriente Continua
Clase 1
Principios del Generador de Corriente Continua
El colector
Mejorando la Salida de CC
Construcción de una Dinamo de CC
Tipos de dinamo
Contenidos
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170
Contenidos
19 de abr de 2023
Motores de Corriente Continua
Clase 2
Principios del motor de CC
Principio de Funcionamiento
Reacción del Inducido
Ecuaciones
Curvas Características
Arranque y Regulación de la Velocidad
Conexionado del Campo
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17119 de abr de 2023
Motores de Corriente Continua
Clase 2
Características Comparativas de los Motores de CC
Reóstato de Arranque Elemental
Colectores y Escobillas
El Megger ó Megóhmetro
Probando las Bobinas de Campo
Repaso de Dinamos y Colectores Eléctricos
Contenidos
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17219 de abr de 2023
Principales Ensayos
Revisión de un Motor de Corriente Directa
Inspección y Mantenimiento al Motor de Corriente directa
Los Ensayos con Máquinas Eléctricas
Clase 3
Contenidos
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17319 de abr de 2023
Los Alternadores
Clase 3
Tipos de Alternadores
Regulación de Frecuencia y Voltaje
Repaso de Generadores de CA
El Alternador con Diferentes Tipos de Carga
Reacción del Inducido en un Alternador
Determinación de la Reactancia Síncrona
Tipos de Inductores
Contenidos
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17419 de abr de 2023
Motores Síncronos
Clase 4
Campo Rotante
Tipos de Motores Sincrónicos
Funcionamiento del Motor Sincrónico
Arranque de un Motor Sincrónico
El Par de Enganche
Ángulo de Carga y Operación Normal
Factor de Potencia de Diseño y Curvas V
Otros Motores
Contenidos
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17519 de abr de 2023
Clase 4
Contenidos
Motores Síncronos
Tabla de Motores Eléctricos Disponibles, Características y Campos de Aplicación
Simbología de Motores Eléctricos
Simbología de Motores Eléctricos
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17619 de abr de 2023
Los ensayos con máquinas Los ensayos con máquinas eléctricaseléctricas
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177Apr 19, 2023
¿Para qué se realizan los ¿Para qué se realizan los ensayos en las máquinas ensayos en las máquinas
eléctricas?eléctricas?
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178
Principales ensayos
Apr 19, 2023
Se realiza para comprobar si las condiciones para las que fue diseñada la máquina serán satisfechas por la misma. Estos se realizarán antes de colocar la máquina en su lugar de emplazamiento final.
Según su finalidad, pueden clasificarse en dos grandes grupos:
ENSAYOS DE PRODUCCIÓN11ENSAYOS DE RECEPCIÓN22
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179Apr 19, 2023
Se realizan sobre los prototipos.
Se pueden encontrar:
Principales ensayos
ENSAYOS DE PRODUCCIÓN 11
La medición de temperaturas en lugares muy particulares.
La dispersión de flujo, la obtención de características.
La medición de la inducción.
Efectuados sobre la máquina prototipo, que luego se reproducirá en serie.
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180Apr 19, 2023
Determinan la calidad a grandes rasgos, y son suficiente prueba de confianza para aceptar la unidad.
Principales ensayos
LOS ENSAYOS DE RECEPCIÓN 22Calentamiento
Rigidez dieléctrica
Sobrecarga
Sobre velocidad
Rendimiento
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181Apr 19, 2023
Principales ensayos
Los ensayos, de cualquier tipo, pueden realizarse según dos criterios:
1 Ensayos directos
2 Ensayos indirectos
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Conociendo los materiales aislantes empleados en la elaboración de la máquina, la tabla será de ayuda para observar si puede funcionar al régimen establecido en la placa de características.
182Apr 19, 2023
Principales ensayosCalentamiento
Temperatura de trabajo en oC
Día
sM
ese
sA
ños
Clase AClase B Clase
H
Vid
a ú
til del ais
lante
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183Apr 19, 2023
• Temperaturas de servicio, correspondientes a los diversos órganos, hay que seleccionar algunos de ellos.
Principales ensayosCalentamiento
• Por lo regular se elige el más importante, que son los devanados y según el criterio del operador y los elementos de que disponga, tomará órganos fijos o móviles.
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2
3
184Apr 19, 2023
La temperatura se puede medir:
Principales ensayosCalentamiento
1 Por elementos de resistencia
Por termómetro
Por termo-elementos incorporados a los diversos órganos
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185Apr 19, 2023
Principales ensayosRigidez Dieléctrica
Las pruebas de rigidez dieléctrica se realizan con:
•La máquina nueva.
•El ensayo se ejecuta por lo regular en la fábrica.
•En algunos casos un poco antes de finalizar su construcción.
Tienen por objeto comprobar si el aislamiento es suficiente para soportar la tensión de servicio con las
anormalidades que suelen ocurrir.
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186Apr 19, 2023
Principales ensayosRigidez Dieléctrica
Máquinas de potencia inferior a 1 kvas ………… 500 + 2 U
Máquinas de potencias superiores a 3 kW o kVA y hasta
10000 kW o kVA ………..1000 + 2 U (min. 1500 volt)
Máquinas de potencia entre 1 kW a kVA y 3 kW o kVA………1000 + 2 U
Máquinas mayores de 10000 kW o kVA: con tensiones hasta
2000 U………1000 + 2 U de 2000 a 6000 V.…….. 2.5 U.
Más de 6000 V……. 3000 + 2 U
En la mayor parte de las normas se especifica que el ensayo de rigidez se debe realizar a la temperatura de servicio, vale decir, al finalizar el ensayo de calentamiento.
Los valores adoptados por las normas IRAM son:
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187Apr 19, 2023
Principales ensayosRigidez Dieléctrica
En la figura se muestran las conexiones para el ensayo de rigidez, que se considera aprobado si no se producen descargas superficiales ni perforaciones.
Tensi
ón d
e e
nsa
yo
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188Apr 19, 2023
Principales ensayosSobre-velocidad, sobrecarga, conmutación, arranques y corto circuito
El ensayo de sobrevelocidad es de índole mecánica. Consiste en someter a la máquina, durante 2 minutos, a una velocidad mayor que la nominal.
El ensayo de sobrecarga se realiza cargando con una corriente 1,5 veces la nominal, durante 2 minutos, y estando ya la máquina a la temperatura de régimen.
La prueba de corto circuito se realiza sobre alternadores. Se le aplica una excitación 5 % mayor de la nominal, y se cortocircuita cuando la máquina está en vacío.
Posteriormente debe verificarse que no hubo deformaciones en los distintos órganos que condujeron esa corriente.
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189Apr 19, 2023
Principales ensayosRendimiento
2
1 Directa
Indirecta
El rendimiento de una máquina, salvo especificación en contra, se sobreentiende funcionando ésta a plena carga. El rendimiento se puede medir:
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190Apr 19, 2023
Para la medida indirecta, se pueden emplear varios métodos, Pero más común es medir las pérdidas en forma individual, para lo cual, algunas normas las clasifican así:
Pérdidas a vacío AAEn el hierro Por roce (cojinetes y
escobillas)
En los aislantes Por ventilación
Principales ensayosRendimiento
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191Apr 19, 2023
Pérdidas por excitación
Efecto joule, en arrollamientos derivación.
Pérdidas en carga CCEfecto joule en arrollamientos de inducido.
Contacto en colectores y anillos por donde circula la corriente de carga.
Efecto joule en arrollamientos en serie. Pérdidas adicionales.
Efecto joule en arrollamientos independientes.
Contacto con anillos rozantes.
BBPrincipales ensayosRendimiento
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192Apr 19, 2023
Algunas características de la velocidad de los motores de CC son las siguientes:
La velocidad en un motor shunt varía ligeramente cuando la carga es completamente removida.
La velocidad en un motor compound varía considerablemente cuando la carga es completamente removida.
La velocidad en un motor serie se incrementa muy rápidamente cuando la carga es removida.
Principales ensayosVelocidad de un motor de corriente directa
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193Apr 19, 2023
Una de las características más importantes en los motores de corriente directa es:
Su amplio rango de velocidad de operación.
Así como la relativa facilidad con la que esta se controla.
La velocidad del motor puede controlarse de dos formas:
Por medio del voltaje de armadura VA, que es casi proporcional a la velocidad.
Por medio de la corriente de campo IF, la cual es inversamente proporcional a la velocidad.
Principales ensayosControl de velocidad
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194Apr 19, 2023
T Nominal
V Nominal
IF Nominal HP Nominal
Velocidad (N)
Control por armadura
Control por campo
Rango de control de velocidad para un motor de corrienteDirecta shunt bajo control de armadura y campo.
Principales ensayosControl de velocidad
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195Apr 19, 2023
Par constante
Velocidad
Corriente de armadura (IA)
Corriente Campo (IF)
Características par-potencia y velocidad en motores de corriente directa.
NB = Velocidad base NT = Velocidad tope
Potencia constante
Par (T)Potencia (P)
Disponibilidad de corriente De armadura (IA)
Corriente Campo (IF)
Disponibilidad de par (T)
Disponibilidad depotencia (P)
Principales ensayosControl de velocidad
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196Apr 19, 2023
Se presentarán factores relacionados con las escobillas y el conmutador, que repercuten en su buen funcionamiento:
Generación de arcos
Superficie del conmutador lisa y uniforme
Desgaste en el conmutador
Pérdidas eléctricas y mecánicas
Operación silenciosa
Principales ensayosEl buen funcionamiento de la máquina
Durabilidad de las escobillas
Contacto entre las escobillas y el conmutador
Superficie del conmutador
Fricción
Presión de la escobillas
Área de las escobillas
Cómo la presión afecta en el desgaste
Contaminantes de contacto
Limpieza del conmutador
Redondez del conmutador
Determinación de la zona neutra
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197Apr 19, 2023
Generación de arcos.
Superficie del conmutador lisa y uniforme.
Desgaste en el conmutador.
Pérdidas eléctricas y mecánicas.
Principales ensayosEl buen funcionamiento de la máquina
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198Apr 19, 2023
Escobilla
Conmutador
Principales ensayosEl buen funcionamiento de la máquina
Operación silenciosa.
Durabilidad de las escobillas.
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199Apr 19, 2023
Principales ensayos
Limpieza del conmutador
El buen funcionamiento de la máquina
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200Apr 19, 2023
Principales ensayos
Delga del conmutador
Tornillo
Boquilla
Anillo deAcero en V
Capa demica
Redondez del conmutador
El buen funcionamiento de la máquina
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201Apr 19, 2023
• Cuando por razones de mantenimiento o reparación se deben retirar el puente de las escobillas debe tenerse la precaución de marcar la posición del sector con respecto a una referencia fija.
• Por medio del regulador se conectará por tiempos cortos la excitación, corriendo a la vez poco a poco el puente de las escobillas hasta que el voltímetro no marque desviación alguna.
Principales ensayosDeterminación de la zona neutra
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202Apr 19, 2023
Actividad en parejasActividad en parejas
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Apr 19, 2023 203
Actividad
Relacione una palabra de cada columna según corresponda y realice una oración coherente.
Operación silenciosa
Chisporroteo
Calentamiento
Delgas Altas
Vista
Oído
Lápiz
Tacto
Piezas sueltas
Fricción de las escobillas
Falta de redondez
Escobillas mal ajustadas
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Medición de resistencia de aislamiento
204
Revisión de un motor de corriente directa
Apr 19, 2023
La resistencia de aislamiento es útil para determinar la presencia de humedad y polvo en la superficie de los devanados o arrollamientos.
Se sugiere tomar mediciones de la resistencia de aislamiento en períodos no superiores a los seis meses.
Una repentina reducción de la resistencia indica la importancia de realizar un mantenimiento especial.
¡ADVERTENCIA!
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205Apr 19, 2023
Revisión de un motor de corriente directaTips para el desarmado de un motor
Tomar nota de las conexiones del motor.
Seguir las recomendaciones del fabricante.
Quitar todo el equipo auxiliar.
Seleccionar el área de trabajo para el desarme del motor.
Analizar si se requiere o no remover el motor del lugar de su instalación.
Colocar marcas entre las tapas y el estator.
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206Apr 19, 2023
Revisión de un motor de corriente directaProcedimiento para el desarmado del motor
Quitar las escobillas. Remover las tapas de ambos lados del motor.
Retirar las tapas de la carcasa.
Registrar todas las partes que se retiran y el orden en que van.
Utilizar un martillo de bola y un bloque de madera. Retirar el rotor.
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207Apr 19, 2023
Identificación de los devanados de una máquina de Corriente Continua
Con un multímetro se buscan los pares de bornes que tengan continuidad y se marcan.
El devanado del campo paralelo se distingue por tener una resistencia mayor que la de los demás. Con el mismo multímetro se identifican los bornes que corresponden al devanado de campo paralelo
Inspección y mantenimiento al motor de corriente directa
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208Apr 19, 2023
Sacar la traba de rotor, si la tuviera.
Verificar la correcta fijación de la base del motor.
Montar acoplamientos, poleas, etc. exclusivamente con las herramientas adecuadas.
Limpiar la punta del eje.
Alinear el equipo correctamente.
Inspección y mantenimiento al motor de corriente directaInstalación y montaje
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209Apr 19, 2023
Conexión de una máquina de CC
Control del voltaje.
Tarjeta de seguridad.
Estado del arrancador.
Identificación de las terminales.
Inspección y mantenimiento al motor de corriente directaInstalación y montaje
Realización de las conexiones correspondientes.
Verificación de aislamiento y protección de las partes bajo tensión o en movimiento.
Control del sentido de giro.
Prevalecimiento de la condición en motores sellados.
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210Apr 19, 2023
Inspección y mantenimiento al motor de corriente directaMantenimiento de un motor de corriente directa
La frecuencia de inspección y la tendencia a que el motor falle varía y es determinada por:
La importancia del motor en la línea de producción.
El tiempo que opera el motor diariamente.
El tipo de servicio que realiza.
Las condiciones del medio ambiente.
El exceso de temperatura y humedad.
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211Apr 19, 2023
Se presenta un programa de mantenimiento para los motores de corriente directa en general:
Mantenimiento de un motor de corriente directa
SEMANAL11TRIMESTRAL22SEMESTRAL33
ANUAL44
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212Apr 19, 2023
• Revisar la temperatura de los rodamientos (baleros) y la carcasa.
• Revisar el nivel de aceite de lubricación en los rodamientos (baleros).
• Revisar que no existan fugas de lubricante. Esto consiste en observar que no haya grasa o aceite en el eje (flecha) o sobre los devanados.
• Revisar, para detectar señales de sobrecalentamiento o malos contactos, el arrancador del motor, los interruptores, los fusibles y dispositivos de control.
• Revisar que en operación no presente ruidos inusuales.
Mantenimiento de un motor de corriente directa
SEMANALMENTE SE DEBE: 11
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213Apr 19, 2023
• Revisar las poleas, bandas, protectores de bandas, los pernos de la carcasa y en general todos los sujetadores mecánicos.
• Revisar la limpieza entre los rodamientos (baleros) y el eje (flecha) (evitar agregar exceso de grasa).
• Revisar el entrehierro. Cuando esté accesible, medirlo y llevar su historial.
• Limpiar los ductos de ventilación y sus filtros. Limpieza a devanados.
• Medir y registrar el aislamiento de los devanados así como su temperatura.
Mantenimiento de un motor de corriente directa
TRIMESTRALMENTE SE DEBE: 22
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214Apr 19, 2023
• Limpiar por completo el motor y retirar la suciedad de los devanados y ductos de ventilación.
• Agregar grasa a los rodamientos de bolas (baleros) si es necesario y registrar la fecha en que el motor fue lubricado.
• Revisar que las aspas de los ventiladores no estén quebradas.
• Revisar que las cadenas y bandas estén en buen estado.
• Medir y verificar la corriente de armadura, compararla con el valor indicado en la placa y anotar el desvío.
• Un programa de actividades y paros cortos y largos permite cumplir un programa de mantenimiento completo.
Mantenimiento de un motor de corriente directa
SEMESTRALMENTE SE DEBE: 33
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215Apr 19, 2023
• Revisar todos los devanados, limpiar y reparar el aislamiento si esto es necesario.
• Revisar la limpieza entre el eje (flecha) y los rodamientos (baleros) para prevenir que éstos resulten dañados.
Mantenimiento de un motor de corriente directa
ANUALMENTE SE DEBE: 44
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216Apr 19, 2023
Resumen de un buen mantenimiento de un motor:
• Mantenerlo limpio y bien ventilado.
• Efectuar revisiones regulares para detectar cualquier variación de las condiciones normales de operación. En esto se incluye carga (corriente y desbalance), resistencia de aislamiento, temperatura y vibración.
• Aplicar siempre los lubricantes adecuados y llevar un programa de lubricación.
• Efectuar las pequeñas reparaciones y ajustes cuando sea necesario para evitar daños mayores en el motor.
• Implementar y mantener un sistema de registro que muestre las reparaciones que ha requerido el motor a través del tiempo.
Mantenimiento de un motor de corriente directa
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217Apr 19, 2023
¿Alguna duda hasta aquí?¿Alguna duda hasta aquí?
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218Apr 19, 2023
Actividad individualActividad individual
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Apr 19, 2023 219
Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.
Los ensayos en general, se realizan para comprobar si las condiciones para las que fue diseñado la máquina serán satisfechas por la misma.
Los ensayos, según su finalidad, pueden clasificarse en dos grandes grupos:1) Ensayos de distribución.2) Ensayos de recepción.
Los ensayos, de cualquier tipo, pueden realizarse según dos criterios:1) Ensayos directos. 2) Ensayos indirectos.
El ensayo de calentamiento consiste en obtener una curva de temperatura en función del tiempo.
V?
V?
F?
V?
Actividad
Los ensayos de aislamiento son los que se realizan periódicamente con máquinas en servicio. V?
Conceptos extraídos
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Apr 19, 2023 220
Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.
Una característica muy importante en los motores de corriente directa es su escaso rango de velocidad de operación y la relativa facilidad con la que esta se controla.
Una superficie lisa y uniforme en el conmutador proporciona un buen funcionamiento de las escobillas y, una operación satisfactoria de la máquina.
El contacto constante entre las escobillas y el conmutador es uno de los principales factores para asegurar un buen funcionamiento
Para información detallada nunca se remita a los Manuales del fabricante.
F?
V?
V?
F?
Actividad
Conceptos extraídos
Cuando hay muchas máquinas en servicio, es muy engorroso y complicado llevar planillas con el estado de aislación de todas las máquinas. F?
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22119 de abr de 2023
Los alternadoresLos alternadores
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222Apr 19, 2023
¿Qué tipos de alternadores ¿Qué tipos de alternadores existen?existen?
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223Apr 19, 2023
Hay dos tipos de alternadores:
Tipos de alternadores
1 El alternador de armadura giratoria 2 El alternador de
campo giratorio
1 El alternador de armadura giratoria
CampoExcitacióndel Campo
Salida De CAArmadura
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224Apr 19, 2023
CampoExcitacióndel Campo
Armadura
Tipos de alternadores
2 El alternador de campo rotatorio
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225Apr 19, 2023
• El propulsor primarlo de este tipo de alternador, es una turbina de vapor de alta velocidad accionada por vapor a alta presión.
• Únicamente con este tipo de construcción el rotor sin romperse puede soportar la tremenda fuerza centrifuga desarrollada por las grandes velocidades.
Rotor propulsado a turbina
Alta velocidad 120 rpm o más
CorteTransversal
Tipos de alternadores
A Alternadores de gran potencia son propulsados por turbinas de alta velocidad.
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226Apr 19, 2023
En los alternadores de menor velocidad accionados por motores, energía hidráulica, turbinas con engranaje y motores eléctricos, se emplea el rotor de polo saliente.
Rotor de polosaliente
Esquema
Tipos de alternadores
B Alternadores de menor velocidad
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227Apr 19, 2023
Los dos polos del estator están en serie, de manera que las tensiones inducidas en cada polo se suman, suministrando una tensión total que es doble de la producida en cada uno de ellos.
Esquema de alternador monofásico bipolar
Tipos de alternadoresLa siguiente clasificación es según la tensión de salida:
1 Alternador monofásico
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228Apr 19, 2023
Tipos de alternadores
2 Alternador bifásico (Bipolar)
El estator consiste en dos bobinados monofásicos completamente independientes. Cada bobinado consta de una serie de dos bobinados que están en fase y conectados de manera que sus voltajes se suman.
El diagrama de las ondas muestra las tensiones inducidas en las fases A y B para un ciclo completo Las dos tensiones tienen una diferencia de fase de 90 grados.
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229Apr 19, 2023
Tipos de alternadores
2 Alternador bifásico (de tres conductores)
Las fases se conectan de manera que salgan al exterior tres conductores, en vez de los cuatro originales (dos para cada fase)
Entonces el alternador se denomina "bifásico" de tres conductores.
La tensión resultante es igual a la raíz cuadrada de dos (V2 = 1,414) multiplicada por la tensión de fase.
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230Apr 19, 2023
El alternador trifásico de este esquema es esencialmente un conjunto de tres alternadores monofásicos cuyas tensiones generadas están fuera de fase en 120 grados.
Las tres fases son independientes entre sí.
Tipos de alternadores
3 El Alternador Trifásico
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231Apr 19, 2023
Esta conexión se denomina "Y" o conexión en "estrella'. El punto de conexión se denomina neutro, mientras que la tensión desde este punto hacia cualquiera de los terminales de la línea será la tensión de fase.
Conexión trifásica en estrella
Esquema de conexión trifásica en estrella
Tipos de alternadores
3 El Alternador Trifásico
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232Apr 19, 2023
Conexión trifásica en triángulo
Esquema de Conexión trifásica en triángulo
Tipos de alternadores
3 El Alternador Trifásico
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233Apr 19, 2023
La frecuencia de la corriente alterna generada por el alternador depende de la cantidad de polos y de la velocidad del rotor.
Regulación de frecuencia y voltaje
8 polos. Baja velocidad
2 polos. Alta velocidad
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234Apr 19, 2023
Regulación de frecuencia y voltaje
Rotor de polos salientes
Estator de la máquina sincrónica
Imágenes de máquinas eléctricas.
I II
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235Apr 19, 2023
El alternador con diferentes tipos de carga
Carga
Trifásico
Monofásico
Perdidas
P mecánicas
P joule inductor
P hierroP joule
inducido
P = √3 UI COS φ
P = UF I COS φ PEX = UE IEX
PM = C Mω
IEX
PEX = UE IEX
P = √3 UI COS φ
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236Apr 19, 2023
Carga Resistiva
El alternador con diferentes tipos de carga
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237Apr 19, 2023
Carga Inductiva
El alternador con diferentes tipos de carga
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238Apr 19, 2023
Carga Capacitiva
El alternador con diferentes tipos de carga
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239Apr 19, 2023
¿Alguna duda hasta aquí?¿Alguna duda hasta aquí?
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240Apr 19, 2023
Actividad individualActividad individual
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1 Veamos el alternador con carga resistiva, la corriente está con la tensión aplicada.
Apr 19, 2023 241
ActividadComplete correctamente los espacios correspondientes.
EN FASE?
2 Veamos el alternador con carga inductiva, la corriente estáa la tensión aplicada.
ATRASADA?
3 Veamos el alternador con carga capacitiva, la corriente está a la tensión aplicada.
ADELANTADA?
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242
Fin de la presentación(Preguntas)
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19 de abr de 2023
Generadores CC y Motores de CC y CA Sincrónicos
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24419 de abr de 2023
Objetivos
Que al finalizar el curso logremos:
• Entender los principios y ecuaciones de funcionamiento de generadores y motores y conocer sus partes componentes.
• Interpretar las ecuaciones de funcionamiento y diferenciar las distintas propiedades de cada tipo de dínamo.
• Conocer los factores que influyen en el funcionamiento de la máquina.
• Interpretar los ensayos de máquinas.
• Incorporar conceptos de usos y características de Alternadores y Motores Síncronos.
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245
ContenidosClase 1
19 de abr de 2023
Conceptos Básicos
El convertidor electromecánico elemental
Características comunes entre las máquinas eléctricas rotativas
Conceptos Básicos
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24619 de abr de 2023
El Generador de Corriente Continua
Clase 1
Principios del Generador de Corriente Continua
El colector
Mejorando la Salida de CC
Construcción de una Dinamo de CC
Tipos de dinamo
Contenidos
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24719 de abr de 2023
Motores de Corriente Continua
Clase 2
Principios del motor de CC
Principio de Funcionamiento
Reacción del Inducido
Ecuaciones
Curvas Características
Arranque y Regulación de la Velocidad
Conexionado del Campo
Contenidos
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24819 de abr de 2023
Motores de Corriente Continua
Clase 2
Características Comparativas de los Motores de CC
Reóstato de Arranque Elemental
Colectores y Escobillas
El Megger ó Megóhmetro
Probando las Bobinas de Campo
Repaso de Dinamos y Colectores Eléctricos
Contenidos
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24919 de abr de 2023
Principales Ensayos
Revisión de un Motor de Corriente Directa
Inspección y Mantenimiento al Motor de Corriente Directa
Los Ensayos con Máquinas Eléctricas
Clase 3
Contenidos
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25019 de abr de 2023
Los Alternadores
Clase 3
Tipos de Alternadores
Regulación de Frecuencia y Voltaje
Repaso de Generadores de CA
El Alternador con Diferentes Tipos de Carga
Reacción del Inducido en un Alternador
Determinación de la Reactancia Síncrona
Tipos de Inductores
Contenidos
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25119 de abr de 2023
Motores Síncronos
Clase 4
Campo Rotante
Tipos de Motores Sincrónicos
Funcionamiento del Motor Sincrónico
Arranque de un Motor Sincrónico
El Par de Enganche
Ángulo de Carga y Operación Normal
Factor de Potencia de Diseño y Curvas V
Otros Motores
Contenidos
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25219 de abr de 2023
Clase 4
Contenidos
Motores Síncronos
Tabla de Motores Eléctricos Disponibles, Características y Campos de Aplicación
Simbología de Motores Eléctricos
Simbología de Motores Eléctricos
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19 de abr de 2023 253
Los Motores sincrónicosLos Motores sincrónicos
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254Apr 19, 2023
¿Cómo funcionan los Motores ¿Cómo funcionan los Motores Síncronos?Síncronos?
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255
• Es un motor de corriente alterna en el cual el rotor gira a la misma velocidad del campo magnético rotatorio.
• Los motores sincrónicos difieren de los típicos motores de corriente alterna de inducción en que cuando se encuentran girando, se les aplica una excitación de corriente directa a su o sus devanados de campo.
Apr 19, 2023
Campo Rotante
Estator
Devanados del estator Suministro de CA
trifásica
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256
Los motores de CA son generalmente de dos tipos:
Apr 19, 2023
Principio de acción:
Campo magnético
Campo sincrónico
Motor de inducción
A El motor sincrónico B El motor de inducción
Campo Rotante
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257Apr 19, 2023
CA Trifásicade salida
Estator trifásico
Entrada de CA trifásica
En el esquema aparece un motor trifásico al cual se aplica una corriente alterna proveniente de
una fuente trifásica como el alternador que hemos
estudiado.
Los bobinados están conectados en triángulo, según se ve en la figura.
Los dos bobinados de cada fase están devanados en
el mismo sentido.
Campo RotanteRelación entre la energía y las máquinas eléctricas
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258Apr 19, 2023
• Como el rotor está accionado por CC, hace las veces de barra imantada.
• Si se permite que una barra imantada gire dentro de un campo magnético, ésta se orientará hasta alinearse con el campo
Campo Rotante
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259Apr 19, 2023
A diferencia de los motores de corriente directa en donde el devanado de campo se encuentra en el estator, en los motores sincrónicos se encuentra en el rotor y reciben alimentación a través de anillos deslizantes y escobillas.
Campo Rotante
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260
El devanado de campo en los motores sincrónicos
Apr 19, 2023
Devanados de campo
Devanadoamortiguador(Jaula de ardilla)
Anillos deslizantes(Suministro de corriente directa)
Campo Rotante
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261
Un motor sincrónico puede ser de dos tipos:
Apr 19, 2023
Tipos de motores sincrónicos
Un rotor de polos salientes se compone de imanes, como se muestra en la figura, los cuales pueden ser permanentes (en el caso de motores pequeños) o electromagnéticos, también el rotor consta de uno o más pares de polos.
A De polos salientes
Rotor lisoB
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262
• Un rotor liso, como el que se muestra en la figura, consta de placas, las cuales cubren 2/3 partes de la superficie del rotor.
• La velocidad de un motor sincrónico es constante e independiente de la carga.
Apr 19, 2023
Tipos de motores sincrónicos
• El Motor sincrónico debe estar dentro de la capacidad de fuerza electromagnética generada entre el rotor y el campo magnético. En el caso que la carga sea muy alta, se podría perder la sincronía y el motor se detendría.
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263Apr 19, 2023
Funcionamiento del motor sincrónico
Los motores sincrónicos generalmente se utilizan para mover cargas que requieren velocidades constantes y que no requieren arrancar y parar frecuentemente.
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264Apr 19, 2023
A los motores sincrónicos de alta velocidad generalmente la excitación a campo es provista por un pequeño generador de corriente directa acoplado directamente a la flecha del motor
Funcionamiento del motor sincrónico
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265Apr 19, 2023
En el motor de la figura se tiene el generador del excitador de campo del motor sincrónico acoplado a la misma flecha del motor sincrónico.
Funcionamiento del motor sincrónico
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266Apr 19, 2023
Debido a que el rotor gira con una velocidad sincrónica, el campo magnético del estator deja de cruzar los conductores del rotor. Así, la única corriente que fluye en el rotor es la corriente directa de excitación.
Rotor
Anillos deslizantes
Carcasa del estator
Devanados amortiguadores(Jaula de ardilla)
Devanado de campo
Ranuras para devanado de armadura
Alimentación de campo
Estator
Funcionamiento del motor sincrónico
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267Apr 19, 2023
El motor sincrónico se debe acelerar a una velocidad suficiente cercana a la sincrónica para asegurar su sincronismo con el campo rotatorio.
Los medios por los cuales se aceleran a la velocidad necesaria son:
1 Un motor de CC acoplado al eje del motor sincrónico.
2 Mediante el generador de excitación del campo usado como motor de CC.
3 Con un motor pequeño de inducción que tenga un par de polos menos.
4 Por medio de devanados de amortiguación, como los del motor de inducción de jaula de ardilla.
Funcionamiento del motor sincrónicoConstrucción de un motor sincrónico
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268Apr 19, 2023
En resumen cuando se arranca un motor sincrónico sin carga, con sus devanados amortiguadores se realizan las siguientes acciones:
Arranque de un Motor Sincrónico
Pone en corto el devanado de campo de CC y se aplica al estator, con lo cual el motor alcanza la velocidad sin carga o en vacío como motor de inducción.
BAplica corriente directa al devanado de campo y la corriente de campo se ajusta para dar una corriente alterna mínima de línea.
C Acopla la carga con el eje del motor.
A
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ᵩ
269Apr 19, 2023
Factor de Potencia de Diseño y Curvas V
Existen diferentes dispositivos que convierten energía eléctrica en otras formas de energía tales como mecánica, lumínica, térmica, química, etc.
Esta energía corresponde a una energía útil, o potencia activa o simplemente potencia, la cual es similar a la energía consumida por una resistencia y se expresa en watt (W).
Potencia activa o real (P):
La figura muestra las diferentes formas de potencia eléctrica.
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270Apr 19, 2023
Los motores, transformadores y todos los dispositivos que hacen uso del efecto de un campo electromagnético, requieren potencia activa para efectuar un trabajo útil, mientras que la potencia reactiva se utiliza por la generación del campo magnético.
La potencia reactiva está desfasada 90º de la potencia activa y se expresa en volts - amperes reactivos (VAR).
Potencia reactiva (Q):
Factor de Potencia de Diseño y Curvas V
La figura muestra las diferentes formas de potencia eléctrica.
ᵩ
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La figura muestra las diferentes formas de potencia eléctrica.
271Apr 19, 2023
El producto de la corriente y el voltaje es llamada potencia aparente, y es también la resultante de la suma de los vectores gráficos de la potencia activa y potencia reactiva; se expresa en volts-amperes (VA).
Potencia aparente (S):
Factor de Potencia de Diseño y Curvas V
La figura muestra las diferentes formas de potencia eléctrica.
ᵩ
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272Apr 19, 2023
Factor de Potencia de Diseño y Curvas V• La relación entre la potencia activa y la potencia aparente se
conoce como factor de potencia del circuito.
• El factor de potencia es usualmente representado con un valor decimal en porcentual.
• Algunas veces se le refiere como el porcentaje de la potencia total utilizado por el circuito.
La fórmula para calcular el factor de potencia es:
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273Apr 19, 2023
Factor de Potencia de Diseño y Curvas V
• En un circuito donde la reactancia y la resistencia son iguales, el voltaje y la corriente están desfasados por 45º y como el coseno de 45º es 0.7071, el factor de potencia es 0.7071.
• Esto quiere decir que el circuito ha utilizado aproximadamente un 70% de energía suministrada por la fuente y ha regresado aproximadamente el 30%.
Ejemplo de factor de potencia:
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274Apr 19, 2023
La corrección o mejora del factor de potencia implica diferentes maneras de elevarlo.Los métodos básicamente consisten en conectar un dispositivo entre los conductores en paralelo con las cargas inductivas existentes.
Se usan en forma comercial y existen tres tipos de dispositivos:
Capacitores de corrección.
Capacitores sincrónicos.
Motores sincrónicos.
Factor de Potencia de Diseño y Curvas VCorrección del factor de potencia
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275Apr 19, 2023
Actividad grupalActividad grupal
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Apr 19, 2023 276
1
Actividad
V?En los motores sincrónicos el devanado de campo se encuentra en el rotor y reciben alimentación a través de anillos deslizantes y escobillas.
Verdadero o Falso
2V?
En los Motor sincrónico si la carga sea muy alta se podría perder la sincronía y el motor se detendría.
3F?La velocidad de un motor sincrónico es constante y no
puede ser cambiada
4V?
El motor sincrónico se debe acelerar a una velocidad suficiente cercana a la sincrónica para asegurar su sincronismo con el campo rotatorio.
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277Apr 19, 2023
Su estructura es idéntica a la de los motores rotativos del tipo síncrono ya que están compuestos de un estator (plato) y de un rotor (guía de avance) desarrollados en línea.
Otros Motores
Los motores lineales
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278Apr 19, 2023
Son motores de inducción. Durante la fase de arranque, el motor funciona en modo asíncrono y cuando ha alcanzado una velocidad próxima a la de sincronismo, pasa a modo síncrono.
Otros Motores
Los motores asíncronos sincronizados
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279Apr 19, 2023
El motor paso a paso es un motor que gira en función de los impulsos eléctricos que alimentan sus arrollamientos.
Según su alimentación puede ser del tipo:
Si sus arrollamientos están siempre alimentados en un mismo sentido por una única tensión, de ahí el nombre de unipolar.
Unipolar
Bipolar
Cuando sus arrollamientos están alimentados una vez en un sentido y otra en otro: por tanto, crean una vez un polo norte y otra un polo sur, de ahí su nombre de bipolar.
Otros MotoresLos motores paso a paso
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280Apr 19, 2023
Este tipo de motores sincrónicos se utiliza para aplicaciones de baja velocidad en la banda de hasta 850 rpm, directamente sin caja reductora de velocidad.
Otros Motores
Motores de imán permanente
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281Apr 19, 2023
Tabla de Motores Eléctricos Disponibles, Características y Campos de Aplicación
Coste del motor
Motor estanco
Variador de velocidad
Arranque directo en la red
MonofásicoTrifásico
Elevado ElevadoFácilBajo
Bajo demanda;caro
Bajo demanda;caro
PosibleEstándar
Dispositivo dearranque especial
Imposible a partir dealgunos kW
FácilCómodo
Posible FrecuenteMuy raroFácil
Asíncrono de jaula
Asíncronocon anillos
Síncrono conrotor bobinado
Paso a pasoRotor Tierras raras
ElevadoBajoElevado
Posible;muy caroEstándar
No previsto
Siempre
De corrientecontinua
Estándar
No previstoNo previsto
Siempre Siempre
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Empleo Velocidad constante o variable
Velocidad constante o variable
Normalmente,velocidad constante
Velocidad constante o variable
En dismi-nución
En las grandes potencias en MT
Para pequeñaspotencias
UniversalUtilizaciónindustrial
Económico Muy económico
Muy económico
Cada vez máseconómico
Medias ElevadaMuy bajasCada vez másmayores
Costo de laSolución convariador develocidad
Prestacionesconvariador develocidad
MonofásicoTrifásico Asíncronocon anillos
Síncrono con rotor bobinado
Paso a pasoRotor tierras raras
De corrientecontinua
Muy económico
Muyeconómico
Bastanteeconómico
Elevada a muy elevada
Media a elevada
Muy elevadas
Velocidad variable
Velocidad variable
En disminución
Posiciona-miento en bucle abiertopara pequeñaspotencias
MáquinasHerramien-tas,gran dinámica
Velocidad variable
Asíncrono de jaula
282Apr 19, 2023
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283Apr 19, 2023
¿Alguna duda hasta aquí?¿Alguna duda hasta aquí?
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284Apr 19, 2023
Actividades individualesActividades individuales
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Apr 19, 2023 285
En la figura siguiente indique con un número cada parte según una tabla con sus diferentes referencias.
Actividad
1 Devanados amortiguadores
2 Carcasa del estator
3 Alimentación del campo
Devanado de campo4
5 Estator
6 Anillos deslizantes
7 Ranuras para devanado de armadura
Rotor8
8?
6?
2? 1?
4?7?
3? 3?5?
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Formas de potencia eléctrica
Indique en este esquema las diferentes potencias que aparecen en un circuito.
Actividad
Segmento A-B S potencia aparente.?
Segemento C-B Q potencia reactiva.?
segmento A-C P potencia activa?
Apr 19, 2023 286
ᵩ
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28719 de abr de 2023
Simbología de los Motores y Simbología de los Motores y Generadores EléctricosGeneradores Eléctricos
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288Apr 19, 2023
Simbología de los Motores y Generadores EléctricosMotor asíncrono trifásicode rotor en cortocircuito
Generador de corriente alterna
Generador de corriente continua
Conmutador (trifásico/continuo) de excitación en derivación
Motor de corriente continua de excitación separada
Motor asíncrono monofásico
Motor asíncrono de dosdevanados estator separados (de 2 velocidades)
Motor asíncrono con6 bornes de salida (acoplamiento estrella triangulo)
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289Apr 19, 2023
Motor de corriente continua de excitación en serie
Motor de corriente continua de excitacióncompuesta
Motor asíncrono equipado con sondas de termistancia
Motor asíncrono deacoplamiento de polos (de 2 velocidades)
Motor asíncrono trifásico,rotor de anillos
Motor de imán permanente
Simbología de los Motores y Generadores Eléctricos
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290Apr 19, 2023
Actividad Final Grupal:Actividad Final Grupal:
Creación de su propio motorCreación de su propio motor
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Apr 19, 2023 291
Actividad
1 2
3 4
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Apr 19, 2023 292
Actividad
5 6
7 8
TenarisUniversityGeneradores y Motores de CC y CA Sincrónicos IMTEL003-GPS
Apr 19, 2023 293
Actividad
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29419 de abr de 2023
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