¿Qué son las máquinas eléctricas?
Máquina eléctrica es, en general, todo conjunto de mecanismos capaces de generar, aprovechar o
transformar la energía eléctrica.
A. Generadores.
- Transforman la energía mecánica en eléctrica. Se instalan en
las centrales eléctricas (CC.EE.) y en los diferentes equipos de transporte
como autos, aviones, barcos, etc. En las CC.EE. los generadores son
accionados mecánicamente mediante turbinas que pueden ser a vapor o
hidráulicas; en los equipos de transporte mediante motores de combustión
interna o turbinas a vapor. En una serie de casos los generadores se usan
como fuente de energía para equipos de comunicaciones, dispositivos
automáticos, de medición, etc.
B. Motores.
- Son equipos eléctricos que transforman la energía eléctrica en
energía mecánica; sirven para accionar diferentes máquinas, mecanismos y
dispositivos que son usados en la industria, agricultura, comunicaciones, y en
los artefactos electrodomésticos. En los sistemas modernos de control los
motores se usan en calidad de dispositivos gobernadores, de control, como
reguladores y/o programables.
C. Convertidores electromecánicos.
- Transforman la c.a. en c.c. y viceversa, variando la magnitud de tensión (V),
tanto de c.a. como c.c., frecuencia (f), número de fases y otros. Se usan ampliamente en la
industria aunque en las últimas décadas ha disminuido su demanda debido al uso de los conversores
semiconductores (dispositivos electrónicos de potencia).
D. Compensadores electromecánicos.- Generan o absorben potencia reactiva
(Q) en los sistemas eléctricos de potencia para mejorar los índices
energéticos (el factor de potencia ϕ, niveles de tensión) en las interconexiones
y los centros de carga.
E. Amplificadores electromecánicos.
- Se usan para el control de equipos de gran potencia, mediante
señales eléctricas de pequeña potencia, que son transmitidos a los
devanados de excitación (control). Su uso también ha disminuido.
F. Convertidores electromecánicos de señales.
- Generan, transforman y amplifican diferentes señales. Se diseñan y proyectan en forma de
micromotores y lo usan ampliamente diferentes equipos de control.
MÁQUINAS SINCRONAS
Una máquina síncrona es una
máquina eléctrica rotativa de corriente alterna que convierte energía eléctrica
en energía mecánica, siendo en este caso utilizada como motor síncrono, o bien
convierte energía mecánica en energía eléctrica, siendo en este caso utilizada
como generador síncrono, o sin carga como compensador sincrono.
Las máquinas síncronas se
utilizan en mayor medida como generadores de corriente alterna que como motores
de corriente alterna, ya que no presentan par de arranque y hay que emplear
diferentes métodos de arranque y aceleración hasta la velocidad de sincronismo.
También se utilizan para controlar la potencia reactiva de la red por su
capacidad para, manteniendo la potencia activa desarrollada constante, variar
la potencia reactiva que absorbe o cede a la red.
MOTOR SÍNCRONO
A continuación de muestra un vídeo con las características básicas del motor síncrono.
GENERADOR SÍNCRONO
En el siguiente vídeo podremos las caracter´siticas fundamentales de un generador síncrono.
En las secciones anteriores pudimos ver las dos aplicaciones más importantes que tenemos para las máquinas síncronas, las cuales son muy utilizadas en la actualidad en la industria, debido a la cualidades que poseen.
TRANSFORMADORES
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.
Un
trasformador consta de un núcleo
de material ferromagnético , en
el cual se encuentran
devanadas dos bobinas, generalmente de diferente
número de vueltas. En
algunos casos el número de
vueltas de las dos bobinas es igual, ambas trabajando a la misma tensión y el objeto del transformador sería aislar
eléctricamente los voltajes de
uno y otro lado.
PÉRDIDAS EN LOS TRANSFORMADORES
Hay dos
tipos de pérdidas
en el transformador;
¿Pero dónde ocurren éstas pérdidas y cómo podemos reducirlas?
*Pérdidas
magnéticas se presentan en el
núcleo. Las formas para
reducirlo son aleaciones de
pequeña área de histéresis y diseñando la
sección transversal del
núcleo de tal magnitud que para el
flujo que requiere la
bobina se produzca un nivel bajo
de saturación.
*Las pérdidas
por corrientes parásitas , corrientes de
Eddy o corrientes Foucault
se producen debido
al calentamiento del núcleo y
la energía pérdida se
induce desde el primario. Éstas se pueden reducir con una buena ventilación y con diferentes fluidos diseñados para el enfriamiento de estos equipos.
*Pérdidas por
resistencia, se produce por
los cables con las
cuales se hacen los devanados de las bobinas, debido a que éstas tienen
una cierta resistencia
al paso de la corriente. En
éste caso , lo que se puede
tomar como una solución sería el uso de materiales con menor
coeficiente de resistencia , pero estos generalmente
elevan los costos de los mismos.
*Pérdidas por
dispersión, es debido a la separación entre las espiras y entre capas de las
bobinas , y entre las propias
bobinas y el núcleo, permiten que
se desarrollen líneas de flujo magnético fuera del
núcleo, que cierran a través del aire.
Estas líneas se
originan por las fuertes corrientes
de carga del transformador y reciben el
nombre de flujo de
dispersión.
ALGUNOS MÉTODOS DE ENFRIAMIENTO PARA TRANSFORMADORES
CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN TRANSFORMADOR
ALGUNOS TIPOS DE CONEXIÓN PARA TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
Un transformador trifásico consta de
tres transformadores monofásicos, bien sean separados (banco trifásico) o
combinados sobre un mismo núcleo.
ARMÓNICAS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS
La tensión en un generador eléctrico tiene una forma sinusoidal pura, y también lo es la respuesta de la onda de corriente cuando se trabaja con elementos de carga perfectamente lineales en las que la característica tensión-corriente es una línea recta, la presencia de cargas no lineales da origen a una respuesta periódica que se aparta de la forma sinusoidal pura. En pocas palabras son las distorsiones tanto en corriente como en voltaje eléctrico que recibimos por parte nuestro proveedor de servicio eléctrico
La tensión en un generador eléctrico tiene una forma sinusoidal pura, y también lo es la respuesta de la onda de corriente cuando se trabaja con elementos de carga perfectamente lineales en las que la característica tensión-corriente es una línea recta, la presencia de cargas no lineales da origen a una respuesta periódica que se aparta de la forma sinusoidal pura. En pocas palabras son las distorsiones tanto en corriente como en voltaje eléctrico que recibimos por parte nuestro proveedor de servicio eléctrico
La norma IEEE 519-1992, agrupa a las fuentes emisoras de
armónicas en tres categorías diferentes:
1. Dispositivos electrónicos de potencia
2. Dispositivos productores de arcos eléctricos
3. Dispositivos ferromagnéticos
Algunos de los equipos y procesos que se ubican en estas
categorías son:
–Inversores de frecuencia
–Fuentes ininterrumpidas UPS
–Computadoras
–Equipo electrónico
–Hornos de arco
–Hornos de inducción
–Equipos de soldadura
–Transformadores sobreexcitados
NORMATIVIDAD DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN MÉXICO
En México todo lo referente a las normas sobre instalaciones eléctricas estan redactados en
NOM-001-SEDE-2012, la cual da todos los parámetros necesarios para estar dentro de las leyes mexicanas y cumplir con los requerimientos. Redactarlo sería muy extenso , así que colocaré el link donde puedes bajarlo y revisarlo de manera más detallada.
http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5280607&fecha=29/11/2012
En el siguiente link , podemos encontrar un breve ejemplo de las asociaciones que conforman ésta norma, así como algunos puntos que la conforman.
