maquinas de corriente alterna

M´ quinas de corriente
a
alterna

Luis Enrique Arango Jim´ nez.- Jorge Juan Guti´ rrez Granada.
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Universidad Tecnol´ gica de Pereira
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M´ quinas de corriente
a
alterna
Luis Enrique Arango Jim´ nez.
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Universidad Tecnol´ gica de Pereira
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Jorge Juan Guti´ rrez Granada.
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Universidad Tecnol´ gica de Pereira
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2011

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Este libro est´ hecho con ayuda de KOMA -Scripty LTEX.
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Introducci´ n
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l trabajo que presentamos en este libro, recoge la aplicaci´n sistem´tica durante varios a˜os a la ense˜anza
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de las M´quinas El´ctricas, como profesores de la Universidad Tecnol´gica de Pereira. En ´l confluye tanto
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el inter´s de cumplir un fin did´ctico, como la probada experiencia en la comprobaci´n de los desarrollos
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ologrados.
El libro pretende, partiendo de lo m´s simple a lo complejo, presentar una teor´ unificada para las m´quinas
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de corriente alterna desde el punto de vista de la conversi´n de energ´ electromec´nica.
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El primer cap´
ıtulo se preocupa de la obtenci´n de las ecuaciones generales para el funcionamiento de una
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m´quina el´ctrica bif´sica. Igualmente, utiliza unatransformaci´n de coordenadas con el fin de simplificar la
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presentaci´n y soluci´n de las ecuaciones. Adicionalmente, utiliza la transformaci´n de tres ejes a dos ejes para
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extender los desarrollos a la m´quina trif´sica.
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El segundo cap´
ıtulo particulariza la soluci´n de las ecuaciones para el caso de la maquinaria sincr´nica,
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haci´ndose ´nfasis en el r´gimentransitorio de las soluciones.
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El tercer y ultimo cap´
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ıtulo se dedica a la soluci´n de las ecuaciones generales para el caso de la maquinaria
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de inducci´n en diversas variantes de funcionamiento.
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Aunque varios autores han trabajado sobre la teor´ generalizada de las m´quinas rotativas, sin embargo
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no hemos encontrado un texto apropiado para la ense˜anza de la misma a nivel deestudiantes de Ingenier´
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A llenar este vac´ se orient´ nuestro esfuerzo. El libro presenta numerosos desarrollos originales y algunos, a
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pesar de ser conocidos, se han adaptado de manera que armonicen con el estilo y enfoque general del trabajo.
Consideraci´n especial merece el an´lisis del corto-circuito en el generador sincr´nico, tema casi que inabordable
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en el campode la ense˜anza de las m´quinas el´ctricas , y que en el libro que hoy entregamos se haya muy
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bien logrado.
El trabajo realizado no agota el tema de por si. El campo de las t´cnicas num´ricas de la soluci´n a las
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ecuaciones, en situaciones que exceden el marco de las soluciones anal´
ıticas, se propuso.
Se abre entonces una gran expectativa, para la continuaci´n de estetrabajo en el campo de la aplicaci´n de
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t´cnicas computacionales, que partiendo de las ecuaciones generales no lineales, aborden cualquier situaci´n
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posible de la maquinas el´ctrica rotativa.
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Los autores agradecen las facilidades brindadas por la Universidad para que el prop´sito original se realizara
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y dedican este modesto aporte a sus respectivas esposas Pamela y Gloria.
LuisEnrique Arango Jim´nez
e
Juan Jorge Guti´rrez Granada
e
Universidad Tecnol´gica de Pereira.
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I

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Indice general

1. Ecuaciones
1.1. Configuraci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2. Aproximaci´n para el caso de entrehierro no uniforme en m´quinas de corriente alterna . . . .
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1.2.1. Extensi´n para el caso de npar de polos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.3. Campos magn´ticos en las m´quinas de corriente alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.3.1. Campos concentrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.2. Campos distribuidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4....