maquinas electricas

TEMA DE INVESTIGACIÓN MAQUINAS II
Paul Marcelo Cando Naulapcando@est.ups.edu.ecUNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
RESUMEN.
El desarrollo de máquinas eléctricas superconductoras ha estado encaminado principalmente a diseñar y construir motores superconductores con el campo magnético en configuración radial, como los motores tradicionales.La superconductividad es un estado en el que algunosmateriales, en ciertas condiciones de temperatura, campo magnético e intensidad de corriente eléctrica, tienen resistencia eléctrica nula y excluyen totalmente el campo magnético, es decir, son diamagnéticos perfectos.
Palabras clave: Motores superconductores, cintas de alta temperatura, refrigera miento.
OBJETIVO ESPESIFICO
Adquirir conocimientos sobre los superconductores su funcionamiento, ydonde se los puede aplicar.
OBJETIVO GENERAL.
Poder comprender como está conformado un motor superconductor.
Conocer dónde y cómo se puede aplicar un motor superconductor.
MARCO TEÓRICO.
E
l estudio y aplicación de la superconductividad a motores eléctricos a nivel industrial inició a principios de la década de los 70 en donde los primeros motores eran fabricados con materialessuperconductores de baja temperatura a base de Niobio (Nb), material desarrollado desde 1961, en donde la limitante para este tipo de motores fue su operación a baja temperatura y por debajo de los 20 K
(-253.150C), donde la mayoría de las aplicaciones utilizaban helio líquido a 4,2 K (-268.950C) como medio refrigerante. Esto implicó una fuerte limitante en cuanto a la aplicación y desarrollo de losmotores superconductores, influenciado por el costo y la operación de trabajar con Helio (He) líquido. Los sistemas de refrigeración de He son complicados, de gran volumen y su costo de operación los excluye de las aplicaciones industriales, quedando restringida su aplicación a la investigación. [1]
En los motores convencionales se usa material ferromagnético para incrementar el campo magnético en elentrehierro y conseguir grandes conversiones de potencia. Puesto que la chapa magnética se satura con densidades menores que 2T, ésta es la inducción máxima alcanzable en las máquinas convencionales.
La densidad de corriente máxima JMAX (Densidad máxima de corriente) que se puede hacer circular por los devanados está limitada por la capacidad de evacuar el calor producido en los mismos y elespacio disponible para los conductores. Por lo tanto está muy influenciado por el sistema de refrigeración empleado.
Forzando el aire de circulación se pueden alcanzar 30 A/mm2. Con circulación forzada de agua se pueden llegar hasta los 200 A/mm2. Si se puede incrementar BGMAX, se puede incrementar la potencia de salida de la máquina con el mismo volumen y densidad de corriente, o reducir volumeno cobre con la misma potencia de salida
Es en este aspecto en el que los superconductores pueden aportar su gran capacidad de conducir corrientes muy intensas con reducidas pérdidas y generar grandes campos magnéticos prescindiendo del hierro que limita la inducción de la máquina convencional. [1]
El hecho de eliminar las pérdidas en el cobre permite tener máquinas con una potencia mucho mayorque las actuales.
Por ejemplo, un transformador que trabaje con una densidad de corriente de 3 A/mm2, con una potencia nominal de 2MVA, si se bobinara con material superconductor con una densidad de corriente de 500 A/mm2, pasaría a tener una potencia de 330 MVA.
Una máquina con bloques de superconductor en el rotor tendrá una L (inductancia mutua entre rotor y estator) pequeña, ya que setendrá un entrehierro grande y no tendrá hierro, pero una R (resistencia del secundario) muy pequeña, puesto que el rotor es superconductor y una ˥ (velocidad angular) grande en aquellas máquinas donde el rotor pueda levitar. [1]
El factor de calidad de la maquina está dado por:
G = K· (1/R) ·L·ω
Donde:
G= factor de calidad
K= constante de proporcionalidad
R= resistencia del secundario
L=...