Resumen de MAQUINAS Para Final

UTN FRBA Mquinas e Instalaciones Elctricas Christian Korec

CAPTULO 05 TRANSFORMADORES..........................................................................................................................................3 5.7 CIRCUITO EQUIVALENTE ...............................................................................................................................................................3 5.7.3 Circuito equivalente aproximado reducido al arrollamiento primario.................................................................................3 5.8 TRINGULO DE KAPP ....................................................................................................................................................................3 5.10 REGULACIN ..............................................................................................................................................................................4 5.13 CONEXIN EN PARALELO DE TRANSFORMADORES MONOFSICOS ..............................................................................................4 CAPTULO 06 AUTOTRANSFORMADORES ..............................................................................................................................5 6.1 INTRODUCCIN .............................................................................................................................................................................5 6.2 AUTOTRANSFORMADOR REDUCTOR..............................................................................................................................................5 6.3 AUTOTRANSFORMADOR ELEVADOR..............................................................................................................................................5 6.4 CONSIDERACIONES PARA EL AUTOTRANSFORMADOR EN GENERAL...............................................................................................6 CAPTULO 07 TRANSFORMADORES TRIFSICOS.................................................................................................................7 7.1 INTRODUCCIN .............................................................................................................................................................................7 7.2 EJEMPLOS .....................................................................................................................................................................................7 7.2.3 Ejemplo 3...............................................................................................................................................................................7 7.2.5 Ejemplo 5...............................................................................................................................................................................7 CAPTULO 08 MQUINA ASINCRNICA POLIFSICA .........................................................................................................8 8.5 FRECUENCIA SECUNDARIA ............................................................................................................................................................8 8.6 CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MOTOR DE INDUCCIN ....................................................................................................................8 8.6.2 Circuito equivalente aproximado reducido al arrollamiento primario.................................................................................8 8.7 POTENCIA .....................................................................................................................................................................................8 8.8 CUPLA ..........................................................................................................................................................................................9 8.9 DIAGRAMA CIRCULAR LUGARES GEOMTRICOS ......................................................................................................................10 8.10 ARRANQUE DE MOTORES ASINCRNICOS TRIFSICOS ...............................................................................................................12 8.10.4 Condiciones de arranque ..................................................................................................................................................12 8.10.5 Arranque directo ...............................................................................................................................................................12 8.10.6 Arranque estrella tringulo...............................................................................................................................................13 8.10.9 Arranque con autotransformador......................................................................................................................................14 8.10.10 Arranque con rotor doble jaula de ardilla ......................................................................................................................14 8.10.11 Arranque con rotor bobinado..........................................................................................................................................15 CAPTULO 12 MQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA......................................................................................................16 12.1 PRINCIPIOS GENERALES ............................................................................................................................................................16 12.3 EXCITACIN DEL CAMPO MAGNTICO. CIRCUITOS ESQUEMTICOS. .........................................................................................16 12.4 REACCIN DE ARMADURA ........................................................................................................................................................17 12.6 GENERADORES DE CC ..............................................................................................................................................................19 12.6.1 Fuerza electromotriz generada .........................................................................................................................................19 12.6.2 Caractersticas ..................................................................................................................................................................19 12.7 MOTORES DE CC ......................................................................................................................................................................20 12.7.1 Par electromagntico cupla torque .............................................................................................................................20 12.7.4 Velocidad de rotacin .......................................................................................................................................................20 12.7.8 - Caractersticas ...................................................................................................................................................................21 CAPTULO 13 SECCIONADORES, INTERRUPTORES Y CONTACTORES........................................................................22 13.1 SECCIONADOR ..........................................................................................................................................................................22 13.2 INTERRUPTOR TERMOMAGNTICO ............................................................................................................................................22 13.2.1 Proteccin trmica (sobrecargas).....................................................................................................................................22 13.2.2 Proteccin magntica (cortocircuitos)..............................................................................................................................22 13.3 INTERRUPTOR DIFERENCIAL DISYUNTOR ...............................................................................................................................23 13.6 TABLERO PRINCIPAL .................................................................................................................................................................23 13.7 TABLERO SECCIONAL................................................................................................................................................................23 CAPTULO 14 MOTORES PASO A PASO...................................................................................................................................24 14.2 DEFINICIN...............................................................................................................................................................................24 14.7 CARACTERSTICAS DE SALIDA ..................................................................................................................................................24 14.7.3 Cupla de retencin (HT)....................................................................................................................................................24 14.7.4 Caracterstica cupla-velocidad .........................................................................................................................................25 14.7.5 Resonancia ........................................................................................................................................................................25 CAPTULO 15 MOTORES MONOFSICOS DE INDUCCIN................................................................................................26 15.4 FRECUENCIAS SECUNDARIAS ....................................................................................................................................................261


15.6 MOTOR MONOFSICO DE INDUCCIN REAL ...............................................................................................................................27 15.6.1 Motor de polos apantallados polo partido espira de sombra polos desvanecidos...................................................27 CAPTULO 16 SERVOMOTORES................................................................................................................................................28 16.1 SISTEMA DE SEGUIMIENTO ........................................................................................................................................................28 16.2 SERVOMOTORES DE CA............................................................................................................................................................29 16.3 SERVOMOTORES DE CC ............................................................................................................................................................29 16.4 COMPARACIN DE SERVOMOTORES DE CA Y CC.....................................................................................................................30 CAPTULO 17 CORRECCIN DEL FACTOR DE POTENCIA ...............................................................................................31 17.1 POTENCIAS ACTIVA, REACTIVA Y APARENTE ............................................................................................................................31 17.2 FACTOR DE POTENCIA ...............................................................................................................................................................31 17.3 EJEMPLO ...................................................................................................................................................................................32 CAPTULO 18 - DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTORES .................................................................................................33 CAPTULO 19 SISTEMA DE PROTECCIONES CONTRA SOBRECORRIENTES..............................................................34 19.1 - SELECTIVIDAD...........................................................................................................................................................................34 19.1.1 - Definicin...........................................................................................................................................................................34 19.1.3 Verificacin de la selectividad ..........................................................................................................................................34

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Captulo 05 Transformadores5.7 Circuito equivalente5.7.3 Circuito equivalente aproximado reducido al arrollamiento primarioLa cada de potencial de alimentacin

I 0 Z1

es pequea frente a la cada de potencial

I1 Z1

que resulta ser a su vez despreciable frente a la tensin

V1 . En consecuencia, no se modifican apreciablemente los resultados transponiendo la admitancia de excitacin Y0

a la posicin que ocupa en la figura siguiente.

Este pequeo cambio simplifica notablemente el tratamiento analtico del transformador, ya que la impedancia equivalente del mismo, en estas circunstancias, resulta ser:

Z=

V1 = (R1 + R2 ) + j ( X 1 + X 2 ) + Z C = (Req + jX eq ) + Z C = Z eq + Z C I1

5.8 Tringulo de KappSi se analiza el circuito equivalente aproximado de un transformador reducido al arrollamiento primario y se grafica el diagrama fasorial que lo interpreta, puede obtenerse el grfico de la siguiente figura.

3

UTN FRBA Mquinas e Instalaciones Elctricas Christian Korec El tringulo rayado de la figura anterior constituye el llamado tringulo de Kapp tringulo de las cadas de potencial internas totales del transformador. Si se fija como constante la corriente

I 1 , los lados del tringulo de Kapp permanecern constantes y el extremo del vector V1 estar sobre una circunferencia de radio V1 y centro en el punto C .

O1 hasta la posicin O2 , se observa que la tensin del arrollamiento secundario sobre la carga referida al arrollamiento primario V2 es mayor que la propia tensin de alimentacin del arrollamiento primario V1 , lo cual indica que cuando un transformador se carga con una impedancia capacitiva, la tensin en los bornes delSi el punto de funcionamiento se desplaza desde la posicin arrollamiento secundario crece, es decir que pueden aparecer sobretensiones. En el punto de funcionamiento

O3

se observa que

V2 = V1 , es decir que en este caso el transformador se comporta como si

careciese de cadas de potencial internas.

5.10 RegulacinSe llama regulacin a la diferencia entre la tensin secundaria en vaco y la tensin secundaria en un cierto estado de carga, bajo un cierto factor de potencia, con referencia a la tensin secundaria en vaco.

r=

V20 V2 V20

;

r% =

V20 V2 100 V20

carga inductiva carga capacitiva

regulacin positiva regulacin negativa

5.13 Conexin en paralelo de transformadores monofsicos

Condiciones indispensables: 1) 2) Los transformadores deben tener la misma relacin de transformacin, la misma alimentacin y la misma carga. Los transformadores deben tener unidos sus bornes homlogos.

Condiciones convenientes: 3) Los transformadores deben tener la misma tensin de cortocircuito

VCC .

VCC1 = VCC 24) Los transformadores deben tener la misma relacin

R X

.

RA R = B XA XB

4


Captulo 06 Autotransformadores6.1 IntroduccinA partir de la estructura del transformador, todas las espiras se yuxtaponen para formar una estructura que es la esencia del autotransformador. En el autotransformador se considera que posee N1 espiras primarias y N2 espiras secundarias, siendo comn a ambos arrollamientos la totalidad del arrollamiento de menor tensin.

6.2 Autotransformador reductor

autotransformador reductor

V2 < V1 I 3 + I1 = I 2

a partir de la segunda ecuacin de equilibrio del transformador aplicando la primera regla de Kirchhoff

N 2 I 3 = (N 1 N 2 )I 1 I 3 = (a 1)I 1

potencia aparente suministrada a la carga

P2 = V2 I 2 = V2 I 1 + V2 I 3

Pc = V2 I 1 : potencia transferida a la carga conductivamente por medio del arrollamiento BC Pi = V2 I 3 : potencia transferida a la carga inductivamente por medio del arrollamiento AB Pc V2 I 1 I 1 1 V2 = = = = proporcin en que la potencia aparente es transferida a la carga conductivamente P2 V2 I 2 I 2 a V1 Pi V2 I 3 I 2 I 1 1 V V2 = = = 1 = 1 proporcin en que la potencia aparente es transferida a la carga inductivamente P2 V2 I 2 I2 a V1 6.3 Autotransformador elevador

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autotransformador elevador

V2 > V1 I1 = I 2 + I 3

a partir de la segunda ecuacin de equilibrio del transformador aplicando la primera regla de Kirchhoff

N 1 I 3 = ( N 2 N 1 )I 2 I 3 = (1 a 1)I 2 P1 = V1 I 1 = V1 I 2 + V1 I 3

potencia aparente suministrada por la fuente de alimentacin

Pc = V1 I 2 : potencia transferida por la fuente de alimentacin conductivamente por medio del arrollamiento BC Pi = V1 I 3 : potencia transferida por la fuente de alimentacin inductivamente por medio del arrollamiento AB Pc V1 I 2 I 2 V = = =a= 1 proporcin en que la pot. aparente es transf. por la fuente de alim. conductivamente P1 V1 I 1 I 1 V2 Pi V1 I 3 I 1 I 2 V V1 = = = 1 a = 2 proporcin en que la pot. aparente es transf. por la fuente de alim. inductivamente P1 V1 I 1 I1 V2 6.4 Consideraciones para el autotransformador en general Ptransferida inductivamente Ptotal = V ALTA VBAJA V = 1 BAJA V ALTA V ALTA

Siendo el transformador una estructura tpica para transferir energa inductivamente, la relacin anterior caracteriza la proporcin en que el autotransformador es requerido para transferir energa inductivamente, quedando el resto de la energa para ser transferida conductivamente, en la que el autotransformador no desempea en realidad ninguna funcin. Esto quiere decir que para una transferencia de potencia total transferida inductivamente

Pi , que es una fraccin de

Pt , hace falta un ncleo dimensionado slo por la cantidad de potencia Pt , siendo el resto de Pt energa transferida conductivamente Pc .a , ms pequea ser la estructura del autotransformador. En

Cuanto ms prxima a la unidad sea la relacin de transformacin

el lmite, cuando a = 1 , la transferencia de energa es puramente conductiva, prescindiendo del proceso electromagntico. Cuanto ms prxima a la nulidad sea la relacin de transformacin a , ms se asemeja la estructura del autotransformador a la estructura del transformador.

Las anteriores son las causas por las cuales el campo de aplicacin del autotransformador se limita a las relaciones de transformacin prximas a la unidad. Caractersticas del autotransformador respecto al transformador: Menor cantidad de componentes (ventaja). No aisla circuitos conductivamente (desventaja). Menor impedancia interna, la cual produce corriente de cortocircuito mucho mayor (desventaja). No es posible conectar autotransformadores en paralelo (desventaja). Ejemplo :

V ALTA = 220V

;

V BAJA = 110V Pt = 100VA

;

Pt = 100VA

Pi 110 = 1 = 0,5 Pi = 50VA 220 Pt

Entonces, para una

se necesita un ncleo para el autotransformador de slo

Pi = 50VA

ya que los otros

Pc = 50VAmagntico.

se transfieren conductivamente, es decir que, respecto al transformador, ahorro un arrollamiento y la mitad de material

6


Captulo 07 Transformadores trifsicos7.1 IntroduccinImportante : Para aumentar la potencia, pueden conectarse transformadores monofsicos en paralelo, los cuales deben cumplir las condiciones de conexin en paralelo de transformadores monofsicos (ver : 5.13) y adems debe cumplirse que el desfasaje entre el primario y el secundario sea el mismo. Al conectarse tres transformadores monofsicos a un sistema trifsico de tensiones, pueden disponerse los arrollamientos entre s segn las conexiones estrella tringulo, pudiendo darse entonces las siguientes situaciones llamadas grupo de conexin. La conexin ms usada es la estrella-tringulo, para la cual la cifra de hora preferida es 5 y 11. Importante : No se puede conectar un tipo de grupo de conexin con otro tipo de grupo de conexin.

7.2 Ejemplos7.2.3 Ejemplo 3

7.2.5 Ejemplo 5

7


Captulo 08 Mquina asincrnica polifsica8.5 Frecuencia secundariaS= ns n nsvelocidad sincrnica velocidad del motor

resbalamiento (slide) cuando el circuito secundario est abierto cuando el circuito secundario est cerrado y el rotor est bloqueado

ns : n: S :

f1 = f 2 = f ; n = 0 S = 1 cuando el circuito secundario est cerrado y el rotor est desbloqueado y ayudado por una cupla exterior no ocurrir ningn efecto inductivo

f1 = f

y

f2 = 0

;

n = ns S = 0

entonces, en general, se puede escribir

f 2 = S f1

8.6 Circuito equivalente del motor de induccin8.6.2 Circuito equivalente aproximado reducido al arrollamiento primarioLa cada de potencial de alimentacin

I 0 Z1

es pequea frente a la cada de potencial

I1 Z1

que resulta ser a su vez despreciable frente a la tensin

V1 . En consecuencia, no se modifican apreciablemente los resultados transponiendo la admitancia de excitacin Y0

a la posicin que ocupa en la figura siguiente.

Este pequeo cambio simplifica notablemente el tratamiento analtico de la mquina, ya que la corriente del arrollamiento secundario referida al arrollamiento primario, en estas circunstancias, resulta ser :

I 2 = I1 =

V1 (R1 + R2 S ) + j ( X 1 + X 2 )

8.7 Potencia

Pm = I 2 2 R2

1 S S

I2

potencia mecnica en el eje por fase

a partir de la expresin de

hallada en el anlisis del circuito equivalente aproximado reducido al arrollamiento primario

V12 1 S V1 R2 I2 = Pm = 2 2 S (R1 + R2 S ) + j ( X 1 + X 2 ) (R1 + R2 S ) + ( X 1 + X 2 )si hay

m1

fases y siendo

V1

la tensin de alimentacin aplicada a cada fase

1 S S

Pm Total = m1 Pm

Pm Total =

(R1 + R2 S )

m1 V122

+ (X 1 + X 2 )

2

R2

8


8.8 CuplaC = 0,975 PS ns

aplicando al caso del motor asincrnico y a partir del anlisis de la potencia

y

m1 V12 R 0,975 2 C= n s (R1 + R2 S )2 + ( X 1 + X 2 )2 S 2 A = (R1 + R2 S ) + X eq S 2

;

Req = R1 + R2S

X eq = X 1 + X 2

[

]

; para hallar

C mx

en funcin de

resbalamiento para el cual se produce la cupla mxima

R2 R2 dA 2 = R12 + X eq 22 = 0 S = 2 dS S R12 + X eq m1 V12 0,975 ns 2 (X eq R1 )0,975 m1 V12 2 R2 2 ns Req + X eq;

C mx =

para

S = 1 C arr =

I arr 6 a 8 I nom

Observaciones : 1) La potencia y la cupla son proporcionales al cuadrado de la tensin de alimentacin (por lo que, al entregar una cupla determinada, si

V1

se reduce a la mitad, para seguir entregando la misma cupla, entonces

I 2 = I1

aumentar ms all de la

I arr2) 3) 4)

y los devanados se sobrecalientan hasta quemarse).

La cupla mxima es independiente de la resistencia del circuito secundario. Variar la resistencia del circuito secundario provoca una variacin del resbalamiento para el cual se produce la cupla mxima la cual alcanzar siempre el mismo valor. El resbalamiento para el cual se alcanza la potencia mxima es menor que el resbalamiento para el cual se alcanza la cupla mxima, es decir que, partiendo desde el arranque, funcionando como motor, primero se alcanza la cupla mxima y luego se alcanza la potencia mxima.

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8.9 Diagrama circular Lugares geomtricos

Este diagrama circular es vlido para tensin de alimentacin

U 1 V1 = cte y C entre 0 e . El extremo del vector I 2 describe un crculo. Al sumar I 2 a I 0 se obtiene el lugar geomtrico de I 1 , el cual tambin describe un crculo, pero con el origen del diagrama trasladado del punto A al punto O .Para el trazado del crculo slo es necesario determinar las coordenadas de los puntos

determinan realizando un ensayo del motor en vaco, es decir que

A y S . Las coordenadas del punto A se A S = 0 (mxima velocidad). Las coordenadas del punto S se determinan realizando un ensayo de rotor bloqueado, es decir que S S = 1 (velocidad cero). A , sobre la cual se ubica el centro del crculo, y el punto S , son suficientes para determinar el lugar geomtrico de las corrientes antedichas, siendo AS una cuerda del crculo y AB el dimetro del crculo.La horizontal que pasa por el punto Sea

C

un punto cualquiera de funcionamiento de la mquina.

CD Esc I = OC Esc I cos 1 = I 1 cos 1

PActiva = PAparente cos Z = V I cos ZSi hay

;

PRe activa = PAparente sen Z = V I sen Z

m1

fases y siendo

V1

la tensin de alimentacin aplicada a cada fase.

m1 V1 CD Esc I = m1 V1 OC Esc I cos 1 = m1 V1 I 1 cos 1 = PActiva

PActiva = m1 V1 CD Esc IEn el punto de funcionamiento

;

PRe activa = m1 V1 OD Esc I

;

PAparente = m1 V1 OC Esc I

funcionamiento prdidas de vaco constantes, pues la aparicin de las prdidas mecnicas al aumentar la velocidad se compensan con la disminucin de las prdidas magnticas. En el punto de funcionamiento S , las prdidas magnticas alcanzan sus valores mximos y desaparecen las prdidas mecnicas. Las pequeas diferencias se desprecian. En el punto de funcionamiento

A , la potencia activa corresponde a las llamadas prdidas de vaco. En un punto cualquiera de C , el segmento GD representa esas mismas prdidas de vaco, considerando entonces que se trabaja con

S , el segmento LM = GD SK

representa esas mismas prdidas de vaco y el segmento

SL

representa la potencia de prdidas en el cobre del total de la mquina. Dividiendo el segmento

SL

en partes tales que

SK KL = R2 R1

se cumplir que el segmento

representa la potencia de prdidas en el cobre de los devanados del circuito

secundario y el segmento

KL

representa la potencia de prdidas en el cobre de los devanados del circuito primario.

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Trazando el segmento funcionamiento

AS

y comparando los tringulos

AEG

y

ASL , se puede decir que en un punto cualquiera de

C

se cumple lo siguiente :

CD = CE + EF + FG + GDdonde

CD : CE : EF : FG : GD :

potencia activa total potencia mecnica en el eje (va de

0

en el pto. de functo.

A

hasta

0

en el pto. de functo.

S)

potencia de prdidas en el cobre de los devanados del circuito secundario potencia de prdidas en el cobre de los devanados del circuito primario potencia de prdidas de vaco

La recta que contiene al segmento AS se denomina entonces Recta de Potencia indicando que las ordenadas entre el crculo y dicha recta miden en la escala de potencia el valor de la potencia mecnica en el eje para cualquier punto de funcionamiento. En un punto de funcionamiento cualquiera

C , el segmento CF

representa entonces la potencia transmitida al rotor a travs del

entrehierro tambin la llamada potencia del campo sincrnico

PS .

C = 0,975

0,975 PS 0,975 Esc P = CF Esc P Esc C = ns ns ns

La recta que contiene al segmento AK se denomina entonces Recta de Cupla indicando que las ordenadas entre el crculo y dicha recta miden en la escala de cupla el valor de la cupla del motor para cualquier punto de funcionamiento. Por otra parte, haciendo un estudio de las tangentes trazadas al crculo, se puede afirmar que : 1) 2) 3) La tangente paralela a la recta de potencia permite definir el pto. de funcionamiento para mxima potencia mecnica en el eje. La tangente paralela a la recta de cupla permite definir el punto de funcionamiento para mxima cupla. La tangente que pasa por el origen permite definir el punto de funcionamiento para mximo factor de potencia.

A continuacin, se definen dos importantes coeficientes de la mquina :

coeficiente de sobrecargabilidad

CS = C arr C nom

C mx C nom;

;

C S 3 a 3,5

coeficiente de arranque

C AR =

C AR 1,5

De

S

a

B

funciona como freno.

Para invertir la marcha de un motor trifsico asincrnico, debe invertirse la secuencia de las tensiones del sistema polifsico estatrico para producir un campo magntico que gire en sentido contrario. En el caso de un sistema trifsico, bastar con permutar dos fases cualesquiera de las tres que componen el sistema.

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8.10 Arranque de motores asincrnicos trifsicosArrancar un motor significa suministrarle energa elctrica desde una red para que pase del estado de reposo al estado de movimiento hasta alcanzar la velocidad de rgimen, teniendo lugar durante un tiempo que la cupla resistente

ta

en el cual la cupla motora

Cm

es mayor

C r . La diferencia C m C r

constituye el par acelerador cupla aceleradora

Ca .

Ca = Cm Cr = J

w t

8.10.4 Condiciones de arranqueLas dos magnitudes ms importantes a tener en cuenta en el arranque del motor asincrnico trifsico son la cupla de arranque y la corriente de arranque. Para que durante el arranque del motor asincrnico trifsico ste pueda acelerarse, la cupla motora debe ser mayor que la cupla resistente. Por otro lado, la magnitud de la corriente de arranque no debe sobrepasar ciertos lmites determinados, que dependen de la potencia de la red de alimentacin, ya que un elevado valor de la corriente de arranque puede perturbar la red de alimentacin, provocando importantes cadas de tensin en las lneas que pueden impedir el correcto funcionamiento de otros aparatos conectados a dichas lneas. Es por ello (para proteger la red de alimentacin) que debe intentarse reducir el valor de la corriente de arranque de este tipo de motores. Para ello, se presenta a continuacin distintos mtodos de arranque.

8.10.5 Arranque directoSe conecta el estator directamente a la red trifsica de alimentacin. Se usa en motores pequeos y que arrancan prcticamente sin carga en el eje.

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8.10.6 Arranque estrella tringuloEl motor a utilizar debe estar preparado para trabajar normalmente en conexin tringulo. Por ejemplo, un motor para red arranque indicar en su chapa

3 380

y

380 660

bien

380

. , recibiendo por fase

Para el arranque, se conecta el conmutador hacia abajo, el motor queda en as la corriente

U f = Ul

3 , reducindose

1

3

veces y la potencia y la cupla

13

veces. Una vez que el motor alcanz una velocidad estable, se conecta el

conmutador hacia arriba, y el motor que en

. El rotor es tipo jaula.

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8.10.9 Arranque con autotransformadorCuando se presentan condiciones muy severas en la cupla resistente, siempre con rotor tipo jaula, y se requiere un arranque ms preciso con ms etapas, se emplea el autotransformador con tres ms derivaciones, pudindose elegir la primera derivacin tan baja como sea necesario para limitar el pico de corriente de arranque sin sacrificar excesivamente la cupla de arranque. Con la llave 3 cerrada, el autotransformador est en estrella y listo para trabajar. Al cerrar luego la llave 1, se alimenta al motor con tensin reducida. Si se aplica

U = 0,8 U nom , entonces I = 0,8 I nom , y entonces C arr = 0,64 C arr nom . Luego se abre la llave

3, quedando las fases del autotransformador en serie y actuando como reactancias. Luego se abre la llave 1, y luego rpidamente se cierra la llave 2, quedando conectado directamente el motor a la red de alimentacin.

8.10.10 Arranque con rotor doble jaula de ardillaEl rotor doble jaula de ardilla consta de dos jaulas concntricas, la exterior (muy resistiva) es de arranque y la interior (muy inductiva) es de trabajo. La resistencia de la jaula exterior resulta de 4 a 5 veces mayor que la resistencia de la jaula interior, mientras que la induccin en la jaula exterior es sensiblemente menor que la induccin en la jaula interior. La caracterstica de la cupla motora en funcin de la velocidad angular del motor con rotor doble jaula de ardilla puede ser considerada como la suma de las caractersticas de dos motores: uno con rotor de resistencia efectiva relativamente reducida (curva 2) y otro con rotor de resistencia efectiva relativamente elevada (curva 1). De esta manera, el motor con rotor doble jaula de ardilla, en comparacin con el motor con rotor jaula de ardilla simple, desarrolla una cupla de arranque elevada conservando al mismo tiempo una corriente de arranque reducida.

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8.10.11 Arranque con rotor bobinadoDe acuerdo al anlisis hecho en el punto 8.8 Cupla, en la caracterstica de puede llevar a que la Para un valor resbalamiento resbalamiento

C mx

coincida con el arranque, es decir que

C mx

C = f (S ) , la resistencia total del circuito secundario se d cuando S = 1 .

R A1 , C mx

se da cuando

S = 1 . Si se fija un valor mnimo de cupla resistente C mn , el motor se estabiliza a un

S1 y dicha cupla mnima C mn . Variando la resistencia exterior, se pasa a un valor R A 2 , y el motor se estabiliza a un S 2 y dicha cupla mnima C mn . Finalmente excluyendo la resistencia exterior, se pasa a un valor R A3 , y el motor se

estabiliza a un resbalamiento

S3

y dicha cupla mnima

C mn .

Igual procedimiento puede hacerse para las corrientes siendo posible determinar las resistencias para que la corriente quede establecida entre ciertos lmites.

R A = R2

1 S0 S0

;

S0

es el resbalamiento para

RA = 0

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Captulo 12 Mquinas de corriente continua12.1 Principios generalesLa mquina de corriente continua es un alternador provisto de un rectificador mecnico sincrnico.

12.3 Excitacin del campo magntico. Circuitos esquemticos.Todas las posibilidades de excitacin del campo magntico dan lugar a los distintos tipos de mquinas que se ilustran esquemticamente en la siguiente figura. a) b) c) d) excitacin independiente autoexcitacin (la ms comn) ( excitacin derivacin) excitacin serie excitacin compuesta (compound) 1) conexin corta 2) conexin larga 3) diferencial 4) adicional

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12.4 Reaccin de armaduraEn la siguiente figura se muestra el campo magntico principal (excitacin principal) en el entrehierro en vaco. (Figura (a)) Estando ubicadas las escobillas en la lnea neutra magntica, resulta que la corriente de armadura, si actuara sola, producira un campo magntico de armadura (reaccin de armadura) cuyo eje pasa por la lnea de escobillas. (Figura (b))

Figura (a)

Figura (b)

Desarrollando la superficie de la armadura de una mquina de corriente continua, por ejemplo tetrapolar, se observa que la distribucin de la f.m.m. de armadura originada por la corriente de armadura es mxima en los puntos en que dicha corriente se invierte (en la lnea magntica neutra) y nula en correspondencia del centro de los polos.

Si el entrehierro fuera constante y no hubiera saturacin magntica, la induccin magntica debida a la f.m.m. de armadura sera proporcional a la f.m.m.. No siendo esta la condicin constructiva, la situacin que se trata resulta en una distribucin como la que se muestra en la siguiente figura.

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UTN FRBA Mquinas e Instalaciones Elctricas Christian Korec En la siguiente figura, la curva F+A representa la suma del campo magntico principal y el campo magntico de armadura. Por razones de saturacin del hierro del ncleo, el efecto resultante de la excitacin principal y de la reaccin de armadura no ser la suma directa sino otro representado por la curva R.

Se observan dos efectos: 1) 2) La lnea neutra se desplaza de la lnea interpolar (efecto de distorsin) en el sentido de la rotacin en el generador y contrario en el motor. El monto del flujo magntico por polo disminuye (efecto de desmagnetizacin) R 0,8 ), entonces se desprecia el valor del sen . A los 2 efectos prcticos, se considera el valor de la reactancia slo para conductores de seccin mayor a 25mm y el cos puede tomarse igual a 0,9 en primera aproximacin.Las cadas de tensin mximas admisibles son:

En caso de poseer una lnea con el factor de potencia adaptado ( cos

U = 3% . Circuitos de fuerza motriz : U = 5% (en rgimen). Circuitos de media tensin : U = 7% . En arranque : U = 15% , aunque se estima conveniente limitarlo a U = 10% .Circuitos de alumbrado :

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Captulo 19 Sistema de protecciones contra sobrecorrientes19.1 - Selectividad19.1.1 - Definicin Si en un sistema ocurre una falla, esta debe ser detectada por el sistema de proteccin (sensibilidad), el que despus de un tiempo t = rel debe dar la orden de disparo/apertura al los interruptores ms adecuados para aclarar despejar la falla (selectividad). La IEC 60947-2 define un valor de corriente lmite de selectividad I S , tal que:

I S > I cc ( D2 ) D2 se abre para cualquier valor de intensidad de defecto. Selectividad parcial I S < I cc ( D2 ) Hasta I S slo se abre D2 . Por encima de I S , se abren D1 y D2 .Selectividad total

19.1.3 Verificacin de la selectividad Tanto para la selectividad como para la filiacin, ambas deben ser verificadas por ensayos en los puntos crticos. La selectividad y la filiacin slo pueden ser garantizadas por el fabricante que recoja sus ensayos en tablas.

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