maquinas rotantes

Física – Máquinas Eléctricas
MAQUINAS ROTANTES
Nota: este es un extracto del apunte del ing. Narciso Beyrut Ruiz (Universidad Veracruzana, México)
está resumido y adaptado al programa de Diseño Industrial.

2.1 GENERALIDADES.
Las máquinas eléctricas rotantes tienen la particularidad de convertir energía
eléctrica en mecánica o viceversa.
Una primera clasificación que puede hacerse es porsu función:
• Generador, máquina que produce energía eléctrica por transformación de
la energía mecánica.
• Motor, máquina que produce energía mecánica por transformación de la
energía eléctrica.
• Convertidor rotativo que convierte energía eléctrica de una forma a otra
(cambiando frecuencia, convirtiendo corriente alterna en continua etc.)
máquina muy utilizada en el pasado.
Si seclasifican por la fuente de energía que las alimenta o que representan se tiene:
• máquinas de corriente continua
• máquinas de corriente alterna
Estas últimas por sus características constructivas y de velocidad se clasifican en:
• Máquinas asincrónicas
• Máquinas sincrónicas
A partir de este capítulo nos ocuparemos de tres máquinas rotantes en las que se
reúnen todos los conceptos principales deproyecto de cualquier otra, y en el
siguiente orden:
• iniciaremos con el alternador como ejemplo de máquina sincrónica,
• continuaremos con el motor asincrónico,
• y finalmente la máquina de corriente continua (generador o motor).
Las máquinas rotantes utilizadas en los sistemas eléctricos tienen características que
son objeto primero de especificación, luego de garantías y finalmente decomprobación mediante ensayos.

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2.2 PARAMETROS NOMINALES.
Son datos que en base a las condiciones de servicio definen las prestaciones que
puede entregar la máquina en condiciones especificadas.
Se presentan como el conjunto de valores numéricos de las magnitudes eléctricas y
mecánicas asignadas a la máquina por el constructor e indicadas en la chapa decaracterísticas.
2.2.1 Potencia nominal

Este valor establece las bases de diseño, de construcción y de garantías.
Generalmente cuando no se especifica otra cosa se supone que la máquina es de
servicio continuo, es decir, puede funcionar con carga constante un tiempo ilimitado
en el cual alcanzará un equilibrio térmico aceptable y no perjudicial para la vida útil
de la máquina. Estotambién incluye el funcionamiento permanente a potencia
máxima
Para las máquinas rotantes se establecen dos regímenes extremos de
funcionamiento, en vacío y a plena carga.
Funcionamiento en vacío es la condición de funcionamiento de una máquina con
carga nula (el resto de condiciones de operación son las nominales).
Funcionamiento a plena carga es cuando se tiene el mayor valor de carga indicadapara una máquina funcionando a la potencia nominal.
2.2.2 Momento de inercia

El momento de inercia (dinámico) de un cuerpo alrededor de un eje es la suma
(integral) de los productos de sus masas elementales por el cuadrado de sus
distancias radiales al eje.
2.2.3 Constante de tiempo térmica equivalente

La constante de tiempo térmica equivalente es la constante de tiempo que, en
reemplazode otras individuales, determina aproximadamente la evolución de la
temperatura en un arrollamiento a consecuencia de una variación de corriente en
escalón.

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Producción de corriente alterna (senoidal)
Si hacemos girar una espira en el interior de un campo
magnético, se inducirá en cada conductor una fuerza
electromotriz inducida de valor:
e = β · L· v · sen α
Siendo α el ángulo entre la inducción magnética y la
velocidad o sentido del movimiento que, como se ve en la
figura, varía de 0º a 360º a cada vuelta del conductor.
β es la densidad de campo, L es la longitud de la espira, v
es la velocidad de rotación.

Si la espira está formada por un conductor de ida y
otro de vuelta, en la espira se induce una f.e.m.:
e = 2 · β · L · v...