Principios Generales de las Máquinas Eléctricas
Generadores
Los generadores transforman la energía mecánica en eléctrica. La acción se desarrolla por el movimiento de una bobina en un campo magnético, resultando una fuerza electromotriz inducida que, al aplicarla a un circuito externo, produce una corriente que interacciona con el campo y desarrolla una fuerza mecánica que se opone al movimiento. Transforman la energía mecánica en eléctrica. La acción se desarrolla por el movimiento de una bobina en un campo magnético, resultando una fuerza electromotriz inducida que, al aplicarla a un circuito externo, produce una corriente que interacciona con el campo y desarrolla una fuerza mecánica que se opone al movimiento.
Motores
Los motores transforman la energía eléctrica en mecánica. La acción se desarrolla introduciendo una corriente en la máquina por medio de una fuente externa, que interacciona con el campo produciendo un movimiento de la máquina. Aparece entonces una fuerza electromotriz inducida que se opone a la corriente y que, por ello, se denomina fuerza contraelectromotriz.
Transformadores
Los transformadores transforman una energía eléctrica de entrada en forma de corriente alterna, con determinadas magnitudes de tensión y corriente, en otra energía eléctrica de salida en forma de corriente alterna, con magnitudes diferentes.
Elementos Básicos
El espacio de aire que separa el estator del rotor, necesario para que pueda girar la máquina, se denomina entrehierro, siendo el campo magnético existente en el mismo el que constituye el medio de acoplamiento entre el sistema eléctrico y mecánico. Normalmente, tanto en el estator como el rotor existen devanados: inductor e inducido. El estator y el rotor se construyen con materiales ferromagnéticos.
Características Asignadas
Toda máquina eléctrica debe estar provista de una o varias placas de características, en las que deben marcarse de forma indeleble las características fundamentales de citada máquina. Podemos destacar:
- Potencia(s) asignada(s)
- Tensión(es) asignada(s)
- Intensidad(es) asignada(s)
- Clase(s) de corriente(s)
- Número de fases
- Frecuencia(s) asignada(s)
- Velocidad(es) asignada(s)
- Factor(es) de potencia
- Grado de protección proporcionado
- Clase(s) de servicio(s)
- Nombre o marca del constructor
- Número de serie del fabricante o marca de fabricación
- Año de fabricación
El valor asignado de una determinada magnitud es aquel valor indicado por el fabricante para una condición de funcionamiento especificada de una máquina eléctrica. De acuerdo a los diferentes tipos de máquinas, la potencia asignada es:
- En generadores de corriente continua (c.c.): la potencia asignada es la potencia eléctrica en los bornes, y debe expresarse en vatios [W].
- En generadores de corriente alterna (c.a.): la potencia asignada es la potencia eléctrica aparente en los bornes, y debe expresarse en voltio-amperios [VA] junto con la indicación del factor de potencia (f.d.p.).
- En motores: la potencia asignada es la potencia mecánica disponible en el eje, y debe expresarse en vatios [W].
- En transformadores: la potencia asignada es la potencia eléctrica aparente en los bornes (primario o del secundario), y debe expresarse en voltio-amperios [VA].
Pérdidas
En la transformación electromagnética de la energía que tiene lugar en una máquina eléctrica, una fracción de la potencia transformada se convierte en calor y prácticamente no se utiliza, constituyendo el conjunto de las llamadas pérdidas de la máquina. Una máquina tiene un circuito eléctrico, constituido por los devanados del inductor e inducido, donde se producen unas pérdidas por efecto Joule, llamadas vulgarmente pérdidas en el cobre.
Pérdidas en el Cobre
Son consecuencia de la inevitable resistencia que presentan los conductores eléctricos, dando lugar a una pérdida en forma de calor por efecto de Joule.
Pérdidas en el Hierro
Se producen en los órganos de las máquinas que son recorridos por flujos variables y se componen de las pérdidas por histéresis y las pérdidas por corriente de Foucault.
Rendimiento
El rendimiento se define como el cociente entre la potencia útil o de salida (Pu) y la potencia de entrada o absorbida (PE). Las pérdidas en el cobre son las pérdidas variables (PV) de la máquina con la carga y son proporcionales al cuadrado de la potencia aparente y al cuadrado de la intensidad de corriente de la carga. Las pérdidas en el hierro y las mecánicas son las pérdidas fijas o constantes (PF) de la máquina.
Clasificación
Los diferentes tipos de máquinas eléctricas se han clasificado tradicionalmente en los siguientes grupos:
- Transformadores
- De Potencia
- Autotransformadores
- De Medida
- Máquinas Asíncronas o de Inducción
- Motores Trifásicos
- Motores Monofásicos
- Generadores Asíncronos
- Máquinas Síncronas
- Generadores Monofásicos
- Generadores Trifásicos
- Motores Síncronos
- Máquinas de Corriente Continua
- Generadores de Corriente Continua
- Motores de Corriente Continua
- Máquinas Eléctricas Especiales
- Motores Monofásicos con Colector
- Motores Universales
- Motores Paso a Paso
- Motores de Histéresis
- Motores de Reluctancia