Maquines CA

Máquinas rotativas de corriente alterna


1. Principio de funcionamiento de las máquinas rotativas de corriente alterna 1.1.

Frecuencia

1.2.

Ángulo eléctrico

1.3.

Sistemas de fases

1.4.

Campo magnético giratorio

2. Clasificación de máquinas de corriente alterna 3. Máquinas síncronas

3.1.

Circuito magnético de las máquinas síncronas

3.2.

Circuitos eléctricos de una máquina síncrona

3.3.

Funcionamiento como generador generador.. Alternador

3.4.

Funcionamiento como motor. Motor síncrono

4. Máquinas asíncronas 4.1.

Circuito magnético

4.2.

Circuitos eléctricos en máquinas asíncronas

4.3.

Funcionamiento del motor asíncrono


5. Devanados de máquinas de corriente alterna 5.1.

Conceptos previos para el diseño y ejecución de devanados en corriente alterna

5.2.

Devanados concéntricos

5.3.

Devanados excéntricos

PRÁCTICA PROFESIONAL 1 Puesta en marcha de un alternador PRÁCTICA PROFESIONAL 2 Bobinado del devanado del estator de una máquina de corriente alterna

PRÁCTICA PROFESIONAL 3 Bobinado del inductor de un alternador al ternador MUNDO TÉCNICO Variación de velocidad en motores de inducción EN RESUMEN

Máquinas rotativas de corriente alterna 1. Principio de funcionamiento de las máquinas rotativas de corriente alterna

Figura 5.1. Generador elemental en CC.

Figura 5.2. Señal de salida de un generador en CC.


Figura 5.3. Generador elemental en CA.

Figura 5.4. Señal de salida de un generador en CA.


Figura 5.5. Alternador elemental elemental con inducido fijo e inductor móvil. móvil.

Máquinas rotativas de corriente alterna 1. Principio de funcionamiento de las máquinas rotativas de corriente alterna 1.1. Frecuencia

Figura 5.6. Variación del número de ciclos en función del número de pares de polos.

Máquinas rotativas de corriente alterna 1. Principio de funcionamiento de las máquinas rotativas de corriente alterna 1.2. Ángulo eléctrico

Figura 5.7. Grados eléctricos.

Máquinas rotativas de corriente alterna 1. Principio de funcionamiento de las máquinas rotativas de corriente alterna 1.3. Sistemas de fases

Figura 5.8. Desfase de 120º entre los devanados del estator.

Máquinas rotativas de corriente alterna 1. Principio de funcionamiento de las máquinas rotativas de corriente alterna 1.3. Sistemas de fases

Figura 5.9. Formas de onda de un sistema trifásico y ubicación simbólica de los devanados en el estator.

Máquinas rotativas de corriente alterna 1. Principio de funcionamiento de las máquinas rotativas de corriente alterna 1.4. Campo magnético giratorio

Figura 5.10. Campo giratorio en sentido horario.

Máquinas rotativas de corriente alterna 1. Principio de funcionamiento de las máquinas rotativas de corriente alterna 1.4. Campo magnético giratorio

Figura 5.11. Campo giratorio en sentido antihorario.

Máquinas rotativas de corriente alterna 2. Clasificación de máquinas de corriente alterna

Figura 5.12. Clasificación de máquinas de corriente alterna.

Máquinas rotativas de corriente alterna 2. Clasificación de máquinas de corriente alterna

Figura 5.13. Máquina síncrona.

Figura 5.14. Máquina asíncrona.

Máquinas rotativas de corriente alterna 3. Máquinas síncronas 3.1. Circuito magnético de las máquinas síncronas

Figura 5.15. Detalle del estator de una máquina síncrona.


Figura 5.16. Circuito magnético de una máquina síncrona.


Figura 5.17. Posibles tipos de ranuras de la armadura.


Figura 5.18. Rotor de polos salientes (Cortesía de Stator Systems).


Figura 5.19. Rotor ranurado de diente ancho.

Máquinas rotativas de corriente alterna 3. Máquinas síncronas 3.2. Circuitos eléctricos de una máquina síncrona

Circuito inductor

Figura 5.20. Entrehierro de una máquina síncrona.


Circuito inductor

Figura 5.21. Inductor de una máquina síncrona.


El colector de anillos

Figura 5.22. Símbolos de una máquina síncrona.


El colector de anillos

Figura 5.23. Anillos rozantes.

Figura 5.24. Escobillas.


El circuito inducido

Figura 5.25. Inducido o armadura de una máquina síncrona.


La caja de bornes

Figura 5.26. Bornes y conexiones internas de las bobinas de una máquina síncrona.


La caja de bornes

Figura 5.27. Conexión triángulo.


La caja de bornes

Figura 5.28. Conexión estrella.

Máquinas rotativas de corriente alterna 3. Máquinas síncronas 3.3. Funcionamiento como generador. Alternador

Figura 5.29. Alternador.


Figura 5.30. Minicentral hidroeléctrica.


Regulación de la tensión y frecuencia de salida

Figura 5.31. Aerogenerador.


Regulación de la tensión y frecuencia de salida

Figura 5.32. Curva que relaciona la corriente de excitación con la tensión generada.

Máquinas rotativas de corriente alterna 4. Máquinas asíncronas

Figura 5.33. Constitución de un motor asíncrono trifásico.

Máquinas rotativas de corriente alterna 4. Máquinas asíncronas 4.1. Circuito magnético

El rotor

Figura 5.34. Partes de una máquina asíncrona con rotor en cortocircuito.

Máquinas rotativas de corriente alterna 4. Máquinas asíncronas 4.1. Circuito magnético

El rotor

Figura 5.35. Rotor en cortocircuito.

Figura 5.36. Rotor ranurado.

Máquinas rotativas de corriente alterna 4. Máquinas asíncronas 4.2. Circuitos eléctricos en máquinas asíncronas

Inductor

Figura 5.37. Estator de una máquina asíncrona.


Inducido

Figura 5.38. Símbolos de un motor asíncrono trifásico con rotor en cortocircuito.


Inducido

Figura 5.39. Barras de un rotor en jaula de ardilla.


Inducido

Figura 5.40. Rotores de doble jaula (izquierda) y de ranura profunda (derecha).


Inducido

Figura 5.41. Símbolos de un motor asíncrono trifásico con rotor bobinado.


Inducido

Figura 5.42. Conexión de la caja de bornes de un motor trifásico de inducción.


Inducido

Figura 5.43. Partes de un motor de rotor bobinado.


Inducido

Figura 5.44. Detalle del colector de anillos y de las escobillas de un motor asíncrono de rotor bobinado.

Máquinas rotativas de corriente alterna 4. Máquinas asíncronas 4.3. Funcionamiento del motor asíncrono

Figura 5.45. Velocidades del motor síncrono.

Máquinas rotativas de corriente alterna 4. Máquinas asíncronas 4.3. Funcionamiento del motor asíncrono El momento del arranque

Figura 5.46. Curva par-velocidad.

Figura 5.47. Curva de corriente sobre la curva par-velocidad.

Máquinas rotativas de corriente alterna 5. Devanados de máquinas de corriente alterna 5.1. Conceptos previos para el diseño y ejecución de devanados en corriente alterna

Bobinas y grupos de bobinas

Figura 5.48. Grupo de bobinas.

Máquinas rotativas de corriente alterna 5. Devanados de máquinas de corriente alterna 5.1. Conceptos previos para el diseño y ejecución de devanados en corriente alterna Bobinas y grupos de bobinas

Figura 5.49. Grupo de tres bobinas.


Bobinas y grupos de bobinas

Figura 5.50. Representación de un grupo de tres bobinas.


Tipos de devanados

Figura 5.51. Devanado concentrado de dos polos y su aplicación al inductor de una máquina síncrona.


Tipos de devanados

Figura 5.52. Ejemplo de un devanado distribuido.


Tipos de devanados

Figura 5.53. Grupos de bobinas para devanados concéntricos y excéntricos.


Conexiones entre grupos de bobinas

Figura 5.54. Conexión por polos en una máquina de 4 polos.


Conexiones entre grupos de bobinas

Figura 5.55. Conexión por polos consecuentes en una máquina de 6 polos.

Máquinas rotativas de corriente alterna 5. Devanados de máquinas de corriente alterna 5.2. Devanados concéntricos

Condición de ejecución

Figura 5.56. Moldes para grupos de bobinas concéntricas.


Condición de ejecución

Figura 5.57. Coincidencia de bobinas en una misma ranura.

Figura 5.58. Grupos asimétricos de una misma fase.


Amplitud

Figura 5.59. Amplitud de bobina.


Número de fases del devanado

Figura 5.60. Devanado trifásico.


Número de fases del devanado

Figura 5.61. Devanado bifásico.


Conexión de los grupos de bobinas

Figura 5.62. Aislamiento de las ranuras del rotor

Figura 5.63. Aislamiento de las ranuras del estator.


Conexión de los grupos de bobinas

Figura 5.64. Elección del tipo de conexión de grupos.


Proceso de diseño de devanados concéntricos

Figura 5.65. Fases del devanado.


Figura 5.66. Conexión por polos consecuentes entre grupos de la misma fase.


Figura 5.67. Representación del devanado de la fase V1 – V2.


Figura 5.68. Devanado completo.


Figura 5.69. Aislamiento entre bobinas de diferentes fases (Cortesía de Pinellas Electric Motor Repair).


Devanados concéntricos bifásicos

Figura 5.70. Devanado bifásico de 32 ranuras y 4 polos.


Figura 5.71. Fases del devanado.

Máquinas rotativas de corriente alterna 5. Devanados de máquinas de corriente alterna 5.3. Devanados excéntricos

Figura 5.72. Detalle de un devanado de una capa.

Figura 5.73. Detalle de un devanado de doble capa.

Máquinas rotativas de corriente alterna 5. Devanados de máquinas de corriente alterna 5.3. Devanados excéntricos Devanados excéntricos imbricados

Figura 5.74. Ranuras a contar parael paso de ranura YK.


Figura 5.75. Moldes para bobinas excéntricas.


Figura 5.76. Representación de los grupos impares de la fase U.


Figura 5.77. Representación de las conexiones de la fase U.


Figura 5.78. Devanados completos.


Figura 5.79. Inserción de bobinas en un estator (Cortesía de Pinellas Electric Motor Repair).


Figura 5.80. Cuñas para cerrar ranuras.


Figura 5.81. Representación de los grupos impares de la fase U.


Figura 5.82. Conexiones entre grupos del devanado de la fase U.


Figura 5.83. Devanado completo de doble capa.

Máquinas rotativas de corriente alterna 5. Devanados de máquinas de corriente alterna 5.3. Devanados excéntricos Devanados ondulados

Figura 5.84. Pasos de un devanado ondulado.


Devanados ondulados

Figura 5.85. Ejemplo de las bobinas de una fase en un devanado ondulado.


Figura 5.86. Representación de los grupos en avance de la fase U.


Figura 5.87. Representación de los grupos en retroceso de la fase U.


Figura 5.88. Puente entre grupos de bobinas.


Figura 5.89. Devanado ondulado completo.

Máquinas rotativas de corriente alterna PRÁCTICA PROFESIONAL 1 Puesta en marcha de un alternador


Figura 5.90. Esquema de conexiones del conjunto.


Figura 5.91. Máquina en bancada de pruebas.


Figura 5.92. Detalle de uso del tacómetro para medir la velocidad de giro.

Máquinas rotativas de corriente alterna PRÁCTICA PROFESIONAL 2 Bobinado del devanado del estator de una máquina de corriente alterna


Figura 5.93. Motor desmontado.

Figura 5.94. Alternador desmontado.


Figura 5.95. Útiles de limpieza de ranuras.

Figura 5 .96. Detalle del proceso de limpieza.


Figura 5.97. Preparación de los aislantes de ranura.


Figura 5.98. Aislamiento de las ranuras del estator.


Figura 5.99. Ejemplo de técnica para tomar la medida del tamaño de una bobina.


Figura 5.100. Apertura de los moldes en la bobinadora para el tamaño de la bobina.

Figura 5.101. Ejemplo de construcción de bobinas para un devanado concéntrico.

Figura 5.102. Ejemplo de grupo concéntrico de tres bobinas.


Figura 5.103. Inserción y colocación de las bobinas en el interior del estator.

Figura 5.104. Detalle de la colocación de los hilos para su mejor inserción.


Figura 5.105. Inserción correcta de bobinas.

Figura 5.106. Inserción incorrecta de bobinas.


Figura 5.107. Ejemplo de un devanado concéntrico trifásico de 24 ranuras 4 polos.


Figura 5.108. Proceso de ejecución del bobinado de tipo concéntrico.


Figura 5.109. Devanado imbricado de una capa trifásico de 24 ranuras y 4 polos.


Figura 5.110. Ejecución del devanado imbricado de una capa.


Figura 5.111. Conexiones de devanado concéntrico.

Figura 5.112. Conexiones de devanado imbricado de una capa.


Figura 5.113. Ejecución del devanado.

Figura 5.114. Encintado del conjunto.

Figura 5.115. Devanado montado y barnizado.

Máquinas rotativas de corriente alterna PRÁCTICA PROFESIONAL 3 Bobinado del inductor de un alternador


Figura 5.116. Comprobación del aislamiento.

Figura 5.117. Aislamiento de ranuras.


Figura 5.118. Esquema del devanado inductor para un alternador de 4 polos.


Figura 5.119. Toma la medida de la bobina más pequeña del grupo.


Figura 5.120. Inserción de un grupo de bobinas.

Máquinas rotativas de corriente alterna MUNDO TÉCNICO Variación de velocidad en motores de inducción

Figura 5.121. Variador de velocidad para un motor de inducción.

Máquinas rotativas de corriente alterna EN RESÚMEN

Maquines CA

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