Conceptos y Fórmulas Clave en Máquinas Eléctricas

Conceptos y Fórmulas Fundamentales en Máquinas Eléctricas

Fórmulas Clave

Rendimiento: (P. Útil / P. Absorbida) * 100

P. Útil: P. Absorbida - P. Pérdidas

Par de Rotación: P. Útil / (2π * RPM / 60)

P. Absorbida Motor Asíncrono: √3 * V_L * I_L * cos(φ)

Frecuencia: (Pares de Polos * RPM) / 60

Tensión Inducida Máquina DC: (Flujo * RPM * Número Conductores * Polos) / (Ramas en Paralelo * 60)

Intensidad Inducida: (E_Generada - 2 * V_{Caída Escobillas}) / (R_Conmutación + R_Inducido + R_Carga)

Tensión de Salida: I_Total * R_Carga

Caída de Tensión en Conmutación: R_Conmutación * I_Total

Caída de Tensión en Inducido: R_Inducido * I_Total

Tensión en Bornes (Generador DC): E_Generada - R_Inducido * I_Inducido - 2 * V_{Caída Escobillas}

Deslizamiento (Motor Asíncrono): N_Síncrona - N_Rotor

Potencia Activa (Monofásica): V * I * cos(φ)

Potencia Reactiva (Monofásica): V * I * sin(φ)

Potencia Aparente (Monofásica): V * I

Potencia Activa (Trifásica, por fase): 3 * V_Fase * I_Fase * cos(φ)

Potencia Activa (Trifásica, valores de línea): √3 * V_L * I_L * cos(φ)

Conceptos Clave y Definiciones

Rendimiento: Relación entre la Potencia Útil y la Potencia Absorbida.

Máquina Estable: Un generador es estable cuando su tensión de salida disminuye al aumentar la carga (aplicable a Dinamos DC y Alternadores CA).

Pérdidas en Máquinas Eléctricas:

• Magnéticas: Histéresis y Corrientes de Foucault.
• Eléctricas: Efecto Joule, Escobillas.
• Mecánicas.

Bobinado Imbricado: Tantas ramas en paralelo como polos. Características: tensiones bajas, corrientes altas.

Bobinado Ondulado: 2 circuitos en paralelo, independientes del número de polos. Características: tensiones altas, corrientes bajas.

Bobinado Inductor: Corresponde a las masas polares y se conecta típicamente en serie (en máquinas DC de excitación serie o en el circuito de campo).

Dinamo de Excitación Independiente: El bobinado inductor principal no tiene conexión con el bobinado inducido. La regulación del campo se realiza con un reóstato en serie con el bobinado inductor principal. Para reducir los efectos de la reacción del inducido, se mueven las escobillas y se usan polos de conmutación.

Conmutación: Proceso que ocurre al pasar las delgas del colector por las escobillas en máquinas DC.

Autoexcitación (Cebado): La corriente que circula por las bobinas inductoras principales debe tener un sentido tal que el flujo generado refuerce el magnetismo remanente.

Regulación de Tensión en Bornes (Dinamo Shunt): Se interpone un reóstato de regulación de campo en serie con el bobinado inductor principal.

Reacción del Inducido: Acción magnética del flujo originado por el bobinado inducido sobre el flujo principal creado por el bobinado inductor.

Transformadores

Transformador: Máquina eléctrica que modifica los niveles de tensión e intensidad.

Relación de Transformación: n1 / n2.

• Transformador Reductor: relación > 1.
• Transformador Elevador: relación < 1.

Pérdidas en Transformadores:

• Pérdidas en el Hierro: Pérdida de flujo magnético, Histéresis y Corrientes de Foucault.
• Pérdidas en el Cobre: Efecto Joule.

Conexiones Trifásicas Comunes: Δ/Δ, Y/Y, Δ/Y, Y/Δ.

Regulación y Control

Regulación de Velocidad en Motores DC:

1. Motor Serie: Se coloca un reóstato de regulación de campo en paralelo con el bobinado inductor principal.
2. Motor Shunt (Derivación): Se conecta un reóstato de regulación de campo en serie con el bobinado inductor principal.

Métodos para Reducir Armónicos:

1. Entrehierro variable.
2. Inclinación de polos (Skewing).
3. Bobinado distribuido.
4. Bobinado de 2 capas.
5. Empleo de paso acortado.
6. Bobinado fraccionado.

Bobinado Amortiguador: Reduce armónicos y oscilaciones de flujo.

Regulación de Tensión en Bornes (Alternadores):

1. Reóstato en serie con las bobinas polares (circuito de campo).
2. Reóstato en serie con el bobinado inductor de la excitatriz (si la excitación es separada).