Características particulares de los motores eléctricos de corriente alterna
Los parámetros de operación de una máquina designan sus características, es importante determinarlas, ya que con ellas conoceremos los parámetros determinantes para la operación de la máquina. Las principales características de los motores de C.A. son:
1. Potencia: Es la rapidez con la que se realiza un trabajo; en física la Potencia = Trabajo/tiempo, la unidad del Sistema Internacional para la potencia es el joule por segundo, y se denomina watt (W). Sin embargo estas unidades tienen el inconveniente de ser demasiado pequeñas para propósitos industriales. Por lo tanto, se usan el kilowatt (kW) y el caballo de fuerza (HP) que se definen como:
Los parámetros de operación de una máquina designan sus características, es importante determinarlas, ya que con ellas conoceremos los parámetros determinantes para la operación de la máquina. Las principales características de los motores de C.A. son:
1. Potencia: Es la rapidez con la que se realiza un trabajo; en física la Potencia = Trabajo/tiempo, la unidad del Sistema Internacional para la potencia es el joule por segundo, y se denomina watt (W). Sin embargo estas unidades tienen el inconveniente de ser demasiado pequeñas para propósitos industriales. Por lo tanto, se usan el kilowatt (kW) y el caballo de fuerza (HP) que se definen como:
1 kW | = | 1000 W |
1 HP | = | 747 W = 0.746 kW |
1kW | = | 1.34 HP |
2. Voltaje: También llamada tensión eléctrica o diferencia de potencial, existe entre dos puntos, y es el trabajo necesario para desplazar una carga positiva de un punto a otro:
Donde: | E | = | Voltaje o Tensión |
VA | = | Potencial del punto A | |
VB | = | Potencial del punto B |
La diferencia de tensión es importante en la operación de una máquina, ya que de esto dependerá la obtención de un mejor aprovechamiento de la operación. Los voltajes empleados más comúnmente son: 127 V, 220 V, 380 V, 440 V, 2300 V y 6000 V.
3. Corriente: La corriente eléctrica [I], es la rapidez del flujo de carga [Q] que pasa por un punto dado [P] en un conductor eléctrico en un tiempo [t] determinado.
3. Corriente: La corriente eléctrica [I], es la rapidez del flujo de carga [Q] que pasa por un punto dado [P] en un conductor eléctrico en un tiempo [t] determinado.
Donde: | I | = | Corriente eléctrica |
Q | = | Flujo de carga que pasa por el punto P | |
t | = | Tiempo |
La unidad de corriente eléctrica es el ampere. Un ampere [A] representa un flujo de carga con la rapidez de un coulomb por segundo, al pasar por cualquier punto.
Las máquinas eléctricas esgrimen distintos tipos de corriente, que fundamentalmente son: corriente nominal, corriente de vacío, corriente de arranque y corriente a rotor bloqueado.
4. Corriente nominal: En una máquina, el valor de la corriente nominal es la cantidad de corriente que consumirá en condiciones normales de operación.
5. Corriente de vacío: Es la corriente que consumirá la máquina cuando no se encuentre operando con carga y es aproximadamente del 20% al 30% de su corriente nominal.
6. Corriente de arranque: Todos los motores eléctricos para operar consumen un excedente de corriente, mayor que su corriente nominal, que es aproximadamente de dos a ocho veces superior.
7. Corriente a rotor bloqueado: Es la corriente máxima que soportara la máquina cuando su rotor esté totalmente detenido.
8. Revoluciones por minuto (R.P.M.) o velocidad angular: Se define como la cantidad de vueltas completas que da el rotor en el lapso de un minuto; el símbolo de la velocidad angular es omega [W], no obstante, el la industria se utilizan también para referirse, la letras: “N” o simplemente las siglas R.P.M.
Las máquinas eléctricas esgrimen distintos tipos de corriente, que fundamentalmente son: corriente nominal, corriente de vacío, corriente de arranque y corriente a rotor bloqueado.
4. Corriente nominal: En una máquina, el valor de la corriente nominal es la cantidad de corriente que consumirá en condiciones normales de operación.
5. Corriente de vacío: Es la corriente que consumirá la máquina cuando no se encuentre operando con carga y es aproximadamente del 20% al 30% de su corriente nominal.
6. Corriente de arranque: Todos los motores eléctricos para operar consumen un excedente de corriente, mayor que su corriente nominal, que es aproximadamente de dos a ocho veces superior.
7. Corriente a rotor bloqueado: Es la corriente máxima que soportara la máquina cuando su rotor esté totalmente detenido.
8. Revoluciones por minuto (R.P.M.) o velocidad angular: Se define como la cantidad de vueltas completas que da el rotor en el lapso de un minuto; el símbolo de la velocidad angular es omega [W], no obstante, el la industria se utilizan también para referirse, la letras: “N” o simplemente las siglas R.P.M.
Donde: | W=N | = | Revoluciones por minuto o velocidad angular |
 | = | Constante [3.14] | |
F | = | Frecuencia | |
t | = | Tiempo |
Las unidades de la velocidad son los radianes por segundo (rad/s), sin embargo la velocidad también se mide en metros por segundo (m/s) y en revoluciones por minuto [R.P.M.]. Para calcular las R.P.M. de un motor se utiliza la ecuación:
Donde: | R.P.M. | = | Revoluciones por minuto o velocidad angular |
F | = | Frecuencia |
9. Factor de potencia: El factor de potencia [cos Φ] se define como la razón que existe entre Potencia Real [P] y Potencia Aparente [S], siendo la potencia aparente el producto de los valores eficaces de la tensión y de la corriente:
Donde: | P | = | Potencia real |
S | = | Potencia aparente |
El factor de potencia nunca puede ser mayor que la unidad, regularmente oscila entre 0.8 y 0.85. En la práctica el factor de potencia se expresa, generalmente, en tanto por ciento, siendo el 100% el factor máximo de potencia posible. Un factor de potencia bajo es una característica desfavorable de cualquier carga.
10. Factor de servicio: El factor de servicio de un motor se obtiene considerando la aplicación del motor, para demandarle más, o menos potencia, y depende directamente del tipo de maquinaria impulsada:
Donde: | P | = | Potencia | η | = | Eficiencia |
#F | = | Número de fases | F.P. | = | Factor de potencia | |
E | = | Tensión | Pr | = | Potencia real | |
I | = | Corriente | F.S. | = | Factor de servicio |
NOTA: Para el numero de fase se utilizara 1 para sistemas monofásicos, 2 para sistemas bifásicos, y para sistemas trifásicos se utilizara = 1.732.
11. Número de fases: Depende directamente del motor y del lugar de instalación, por ejemplo: Para motores con potencia menor o igual a 1 HP (a nivel domestico), generalmente, se alimentan a corriente monofásica (127 V.); cuando la potencia del motor oscila entre 1 y 5 HP lo más recomendable es conectarlo a corriente bifásica o trifásica (220 V.); y para motores que demanden una potencia de 5 HP o más, se utilizan sistemas trifásicos o polifásicos.
12. Par: Un par de fuerzas es un conjunto de dos fuerzas de magnitudes iguales pero de sentido contrario. El momento del par de fuerzas o torque, se representa por un vector perpendicular al plano del par.
13. Par Nominal: Es el par que se produce en un motor eléctrico para que pueda desarrollar sus condiciones de diseño.
14. Par de arranque: Es el par que va a desarrollar el motor para romper sus condiciones iniciales de inercia y pueda comenzar a operar.
15. Par máximo: También llamado par pico, es el par que puede desarrollar el motor sin perder sus condiciones de diseño, es decir, que es el limite en el que trabaja el motor sin consumir más corriente y voltaje, asimismo de que sus revoluciones son constantes, y conjuntamente esta relacionado con el factor de servicio.
16. Par de aceleración: Es el par que desarrolla el motor hasta que alcanza su velocidad nominal.
17. Par de desaceleración: Es el par en sentido inverso que debe emplearse para que el motor se detenga.
18. Par a rotor bloqueado: Se considera como el par máximo que desarrolla un motor cuando se detiene su rotor.
19. Frecuencia: Es el número de ciclos o repeticiones del mismo movimiento durante un segundo, su unidad es el segundo-1 que corresponde a un Hertz [Hz] también se llama ciclo . La frecuencia y el periodo están relacionados inversamente:
Donde: | T | = | Tiempo o periodo |
F | = | Frecuencia |
20. Deslizamiento: El deslizamiento es la relación que existe entre la velocidad de los campos del estator y la velocidad de giro del rotor:
Donde: | z | = | Deslizamiento |
Vc | = | Velocidad de los campos del estator | |
Vr | = | Velocidad de giro del rotor |
En los motores de corriente alterna de inducción, específicamente de jaula de ardilla, el deslizamiento es fundamental para su operación, ya que de él depende que opere o no el motor.
21. Eficiencia: Es un factor que indica el grado de perdida de energía, trabajo o potencia de cualquier aparato eléctrico o mecánico, La eficiencia [η] de una maquina se define como la relación del trabajo de salida entre el trabajo de entrada, en términos de potencia, la eficiencia es igual a el cociente de la potencia de salida entre la potencia de entrada:
Donde: | η | = | Eficiencia | Ps | = | Potencia de salida |
Ts | = | Trabajo de salida | Pe | = | Potencia de entrada | |
Te | = | Trabajo de entrada |
La eficiencia se expresa en porcentaje, por lo tanto se le multiplicará por cien, pero al efectuar operaciones se deberá de expresar en decimales.
Máquinas de Corriente Directa (CD).
Las máquinas de corriente continua [2] transforman la energía mecánica en energía eléctrica (de corriente continua), o viceversa, se las llama generadores o motores respectivamente.
También estas máquinas están esencialmente constituidas por una parte fija, que produce el flujo de inducción, llamada inductor y otra parte giratoria, que contiene el arrollamiento en el cual se produce la f.em. inducida (o contra f.e.m.), llamada inducido o armadura.
La parte giratoria incluye el colector (rectificador u ondulador mecánico) componente esencial para el funcionamiento de la máquina.
Son aplicables a estas máquinas las condiciones normales de servicio vistas en general para las máquinas rotantes.
Los temas que corresponden a las máquinas de corriente continua están tratados por distintas normas generales, pero para algunas aplicaciones especiales, por ejemplo para las máquinas de tracción (utilizadas en vehículos ferroviarios y terrestres) existen normas particulares.
No hay comentarios:
Publicar un comentario