generador y motor de c

Principios generales de maquinas eléctricas
Una maquina eléctrica rotativa se compone de dos partes, como se
indica en la figura 2.1. Hay una parte fija, que se denomina estator
y que tiene forma cilíndrica; en el caso de maquinas de gran
velocidad, dicho cilindro es largo en comparación con su diámetro,
mientras que para las de pequeña velocidad es relativamente corto.
En la cavidad del estatorse coloca el rotor, que, como su nombre
indica, es la parte giratoria de la maquina. El rotor se monta en un
eje que descansa en dos rodamientos o cojinetes. El espacio de aire
que separa el estator del rotor, se denomina entrehierro, siendo el
campo magnético el medio de acoplamiento entre los sistemas
eléctrico y mecánico.

Figura 2.1. La maquina eléctrica como convertidor de energía.

Uno delos devanados tiene por misión crear un flujo en el
entrehierro y por ello se denomina inductor, y también excitación o
campo. El otro devanado recibe el flujo del primero y se inducen en
el corrientes que se cierran por el circuito exterior y se denomina
inducido.
Lo mismo puede situarse el inductor en el estator y el inducido en el
rotor o viceversa; lo que realmente cuenta es el movimientorelativo
entre ambos devanados y teóricamente puede elegirse cualquiera de
ambas soluciones.
Las maquinas eléctricas adoptan tres formas básicas, como se
muestra en la Figura 2.2:

a) se tienen dos superficies totalmente cilíndricas, con un
entrehierro uniforme; esta disposición se encuentra en las maquinas
asíncronas, estando situado el inductor en el primario, y también se
emplea en losturboalternadores de las centrales térmicas, situando
el inductor en el rotor.
b) y c) la superficie del estator o del rotor presenta unos “salientes”
magnéticos denominados polos que están provistos de unas
expansiones o cuernos polares; en estos polos se sitúa siempre el
devanado inductor, recorrido normalmente por c.c. y creando un
campo magnético que puede asimilarse al que produce un imán
permanente. Ladisposición indicada en la Figura 2.2b es la
empleada en las maquinas síncronas y la de la Figura 2.2c se utiliza
en las maquinas de c.c.

Figura 2.2. Configuraciones básicas de estator-rotor

La maquina mostrada en la Figura 2.2a es bipolar, pero existen
maquinas con un numero superior de dos polos, denominadas
multipolares, donde los polos N y S se suceden de una forma
alternativa; porejemplo, en la Figura 2.3b se muestra un maquina
tetrapolar. La línea media entre un polo y el siguiente se denomina
“línea neutra”, y la distancia entre polos consecutivos se denomina
paso polar.
En una maquina bipolar, por ejemplo la de la Figura 2.3a, se
produce un ciclo completo magnético en una vuelta completa del
rotor; sin embargo, para una maquina multipolar con p pares de
polos, en unarevolución completa del rotor se recorren p ciclos
magnéticos completos; por ejemplo, para la maquina representada
en la Figura 2.3b, se tiene p=2 (es decir, 4 polos), y una revolución
del rotor corresponde a dos ciclos magnéticos.

Figura 2.3. Maquinas bipolares y tetrapolares. Ángulos geométricos y eléctricos.

Como quiera que una revolución del rotor corresponde a un ángulo
geométrico de 360°, y unciclo magnético corresponde a un recorrido
de 360° magnéticos, se concluye que para una maquina de p pares de
polos un ángulo geométrico α corresponde a un ángulo magnético θ
dado por la siguiente igualdad.

  p 

(2.1)

Por ejemplo, para la maquina bipolar (p =1) de la Figura 2.3a, el
ángulo geométrico entre los polos N y S es de 180° que corresponde
a medio ciclo magnético, es decir a 180°magnéticos, sin embargo
para la maquina tetrapolar ( p= 2) de la Figura 2.3b, el ángulo
geométrico entre dos polos N y S consecutivos es de 90°, que
corresponde a medio ciclo magnético, es decir, a 180° magnéticos.
Los ángulos serán expresados en grados magnéticos, también
llamados grados eléctricos.

Figura 2.4. Rotor enfriado con agua de 190
MVA , generador de una hidroeléctrica.

La mayoría de...