Fundamentos y Soluciones en Máquinas Eléctricas CC y CA: Análisis Práctico

Fundamentos y Soluciones en Máquinas Eléctricas CC y CA

Generadores de Corriente Continua (CC)

Efecto de la carga en un generador CC: Al conectar una carga entre los bornes de un generador CC, la tensión de salida (Vt) disminuye. Esto se debe a que la corriente de armadura (Ia) aumenta según la relación Ia = (Vt - Ea) / Ra, donde Ea es la fuerza electromotriz y Ra es la resistencia de armadura. El aumento de Ia provoca una caída de tensión en la armadura (Ua = Kn?Ia), resultando en Ua < Uc, donde Uc es la tensión sin carga, y por lo tanto, una disminución en la velocidad (n).

Polos de Conmutación en Máquinas CC

Problemas que solucionan los polos de conmutación: Los polos de conmutación mitigan el desplazamiento del plano neutro (disparo) y reducen las tensiones de autoinducción durante la conmutación.

Curva de Excitación de un Generador de Excitación Independiente

Pasos para obtener la curva de excitación:

1. Excitar la máquina.
2. Medir la corriente del inductor (If) con un amperímetro y la tensión inducida (Ea) con un voltímetro.
3. Tomar varios valores de If y Ea.
4. Dibujar la gráfica Ea vs. If.

Máquinas de Excitación Compuesta

Ventajas: Ofrecen un mayor par de arranque en comparación con los motores de derivación debido a la bobina en serie. Además, no existe riesgo de enclavamiento porque siempre hay flujo en el circuito inductor en derivación.

Comportamiento con pares pequeños: Se comportan de manera similar a una máquina de excitación en derivación.

Control de Velocidad en Máquinas Serie

Control de velocidad: Se controla variando la frecuencia (f) o, equivalentemente, la velocidad (n), según la relación n = (60f) / p, donde p es el número de polos.

Aumento de Carga en Laboratorio

Aumentar la carga: Se actúa sobre la intensidad de excitación (If) y se varía la resistencia ajustable en el circuito de campo.

Reparto de Carga entre Generadores CC

Reparto de carga: Dos generadores iguales de CC se reparten la carga por igual siempre que estén conectados en paralelo. Las variaciones en uno de ellos afectan la frecuencia, la potencia y la tensión.

Control de Velocidad en Motores CC de Derivación

Métodos de control:

• Variando el flujo (?).
• Variando la tensión de inducido (Vt).
• Intercalando una resistencia variable en serie con el inductor.

Motores de Imanes Permanentes

Funcionamiento como motor universal: No, un motor de imanes permanentes no puede funcionar como un motor universal.

Motores CC de Excitación en Serie

Ventajas: Gran par de arranque, mayor par por amperio consumido.

Inconvenientes: No puede tener correas en su eje y siempre debe tener carga en su eje.

Curva de Vacío

Propósito: Permite observar el funcionamiento de la máquina, relacionando Ea e If, y determinar la velocidad (n).

Pérdidas en Motores CC

Pérdidas en el rotor: Hierro, cobre, escobillas, mecánicas.

Pérdidas en Alternadores

Pérdidas: Hierro, cobre, mecánicas.

Método de Behn-Eschenburg

Aplicación: Determina los parámetros del circuito equivalente de las máquinas síncronas.

Sincronoscopio

Función: Mide el ángulo entre el generador y la red.

Aumento de Potencia en Alternadores

Método: Aumentar la intensidad por los anillos rozantes.

Conexión Estrella-Triángulo

Propósito: Aumentar la tensión del primario al secundario, aumentando la relación de transformación.

Acoplamiento de Transformadores Trifásicos en Paralelo

Condiciones:

• Igual frecuencia.
• Misma secuencia de fases.
• Mismos ángulos de fase.
• Misma tensión.

Acoplamiento de Generadores CC

Pasos:

1. Asegurar igual tensión.
2. Asegurar igual frecuencia.
3. Asegurar la misma secuencia de fases.
4. Asegurar el mismo ángulo de fase.
5. Arrancar el primer generador.
6. Arrancar el segundo generador.
7. Comprobar los puntos anteriores.
8. Observar las lámparas y verificar cuando están apagadas.
9. Verificar que el vatímetro marque 0.
10. Acoplar ambos generadores.

Coeficientes Kapp

Valores típicos: ka = 0.98 (acortamiento), kd = 0.96 (distribución), kp = 0.995 (forma).

Diferencia entre Máquina Síncrona y Máquina de Inducción

Diferencia clave: La máquina síncrona no es capaz de arrancar por sí sola.

Arranque de Motores Síncronos

Métodos:

• Motor de arranque.
• Generador de baja frecuencia.
• Devanados amortiguados.