Conceptos Esenciales de Máquinas Eléctricas: Funcionamiento y Tipos

Transformadores

El transformador es una máquina eléctrica estática capaz de convertir una corriente alterna (CA) de alta tensión y débil intensidad en otra de baja tensión y gran intensidad, y viceversa.

El índice horario, que multiplicado por 30º, indica el desfase entre las tensiones del primario y del secundario.

Alternadores

El alternador es una máquina eléctrica rotativa síncrona que genera corriente alterna (CA). Necesita ir acoplado a un motor primario que produce el giro del rotor. Se añade una corriente de excitación de corriente continua (CC), que se aporta a través de las escobillas, originándose unos campos magnéticos que producen CA en el devanado del estator.

El proceso es: Motor (energía mecánica) → Alternador → CA. La CC se introduce a través de las escobillas.

Condiciones para el Acoplamiento de Alternadores

Para el acoplamiento de alternadores, se deben cumplir las siguientes condiciones:

1. El valor eficaz de las tensiones de línea debe coincidir.
2. Debe haber igualdad de frecuencias.
3. El orden de sucesión de las fases debe ser el mismo.
4. En el instante en que se produzca la conexión, las tensiones homologadas de ambos generadores deben estar en fase. Esto se verifica con un sincronoscopio.

Reparto de Cargas en Alternadores

En la práctica, para repartir la potencia activa sin aumentar la frecuencia del sistema, se aumentarán las RPM del motor primario de un generador y, simultáneamente, se disminuirán las del otro.

Para repartir la potencia reactiva sin variar la frecuencia del sistema, se aumentará la corriente de excitación de un generador y, de forma simultánea, se disminuirá la del otro.

Motores Síncronos de Imanes Permanentes (MSIP)

Los motores equipados con MSIP poseen las siguientes características:

• Bajo nivel de ruido mecánico.
• Alta eficiencia general del sistema.
• Equipamiento de bajo peso y volumen.
• Buena capacidad de refrigeración.
• Combinan poco volumen con alta eficiencia.

Clasificación de Máquinas Eléctricas

Máquinas Eléctricas Estáticas

• Transformadores

Máquinas Eléctricas Rotativas

Máquinas Síncronas

Incluyen el motor síncrono y los alternadores.

• Corriente Continua (CC) en el inductor (generalmente en el rotor).
• Corriente Alterna (CA) en el inducido.
• Velocidad y frecuencia constantes: n_s = (60 × f) / p.

Máquinas Asíncronas

• Corriente Alterna (CA) en el inductor (estator).
• Corriente Alterna (CA) en el inducido (rotor).
• Deslizamiento: s = ((n_s - n) / n_s) × 100.
• Tipos de rotor de jaula de ardilla:
  • De jaula simple
  • De jaula doble
  • De ranura profunda
• Rotor devanado.

Máquinas de Corriente Continua (CC)

• Corriente Continua (CC) en el inductor (estator).
• Inducido (rotor): internamente genera CA y externamente, a través de las escobillas, entrega CC.
• Existe un colector de delgas.