Màquines Elèctriques: Generadors, Motors i Transformadors

Màquines elèctriques: Tipus i funcionament

Les màquines elèctriques són un conjunt de mecanismes i dispositius capaços de produir, transformar o aprofitar l'energia elèctrica.

Generadors elèctrics

Els generadors són convertidors que transformen l'energia mecànica que reben per l'eix del rotor en energia elèctrica que subministren a la xarxa per mitjà dels seus borns. N'hi ha de dos tipus principals:

• Corrent continu (CC): La dinamo. Està formada per l'estator (pols inductors, bobinatge inductor i la culata) i el rotor (nucli induït, bobinatge induït, col·lector, escombretes i coixinets). Consta de diversos tipus d'excitació: excitació independent (no hi ha connexió elèctrica entre inductor i induït), excitació en sèrie, excitació shunt i excitació compound.
• Corrent altern (CA): L'alternador, format per l'estator i el rotor (que pot ser un rotor de pols sortints o un rotor de pols llisos).

Motors elèctrics

Els motors són convertidors electromecànics que transformen l'energia elèctrica que reben a través dels seus borns en energia mecànica que subministren a través de l'eix del motor. Es classifiquen segons el tipus de corrent:

• Corrent continu (CC): Es defineixen per paràmetres com el sentit de gir, la força contraelectromotriu, el parell motor, la intensitat de motor, la intensitat d'arrencada, el parell d'engegada, la velocitat de gir, l'estabilitat de funcionament i la potència interna del motor. Tipus: excitació en sèrie, excitació independent, excitació shunt i excitació compound.
• Corrent altern (CA): Poden ser síncrons (rotors a velocitat de sincronisme), asíncrons (rotor a velocitat inferior a la de sincronisme) i de col·lector.
• CC i CA: El motor universal i el motor pas a pas (els més adequats per a aplicacions que necessiten un control precís de la posició i una regulació excel·lent de la velocitat del rotor).

Transformadors i eficiència energètica

El transformador és una màquina estàtica que permet variar el voltatge i la intensitat del corrent altern, mantenint-ne la freqüència.

• Transformador ideal: Es considera que no té pèrdua d'energia per simplificar-ne l'estudi.
• Transformador real: S'hi tenen en compte les resistències òhmiques dels enrotllaments primari i secundari; en aquest cas, sí que hi ha pèrdues per histèresi i per corrents de Foucault.

Pèrdues d'energia i tipus de potència

Les pèrdues d'energia es classifiquen en:

• Pèrdues del ferro: Es produeixen en el circuit magnètic a causa del cicle d'histèresi i dels corrents de Foucault.
• Pèrdues del coure: Es produeixen en els circuits elèctrics i en les seves connexions, bàsicament a causa de l'efecte Joule.
• Pèrdues mecàniques: Són provocades principalment pels fregaments i per la ventilació i refrigeració interior dels enrotllaments.

Pel que fa a la potència de la màquina:

• Potència consumida: La que se subministra a la màquina per al seu funcionament.
• Potència perduda: Provocada per les pèrdues d'energia esmentades.
• Potència útil: La que subministra realment la màquina.
• Potència nominal: La màxima potència útil que pot oferir el dispositiu.