MÀQUINES ELÈCTRIQUES                Tecnologia Industrial                       2n Batxillerat
5.1 Què són les màquines elèctriques?Màquina elèctrica: conjunt de mecanismes i dispositius capaços de produir,transformar...
5.1 Què són les màquines elèctriques?    Classificació
5.1 Què són les màquines elèctriques?       Anàlisi       •Funcionament mecànic:       Màquines rotatives       Màquines ...
5.1 Què són les màquines elèctriques?       Anàlisi      •Constitució electromagnètica:      El funcionament de les màquin...
5.1 Què són les màquines elèctriques?       Pèrdues d’ energia    Les pèrdues d’ energia de les màquines elèctriques són r...
5.1 Què són les màquines elèctriques?       Potències i règim de funcionament    Potència: treball desenvolupat per unitat...
Potències i règim de funcionament (I)   Màquina           P abs            Pp             Pu                 Màquina      ...
5.2.Generadors elèctricsTransformen l’ energia mecànica que reben per l’ eix del rotor en energiaelèctrica que subministre...
5.2.Generadors elèctrics
5.2.Generadors elèctrics       Principi de funcionament   «Tot conductor que es mou dins d’un camp magnètic tallant les lí...
5.2.Generadors elèctrics       Dinamos: Constitució     Estator (Inductor) :     estructura fixe que conté el sistema ind...
5.2.Generadors elèctrics       Dinamos: Constitució    Estator : conjunt d’ elements que constitueixen l’ estructura on e...
5.2.Generadors elèctrics       Dinamos: Constitució    Rotor : part giratòria solidària a l’ eix de la màquina que conté ...
5.2.Generadors elèctrics       Dinamos: Constitució    Rotor : part giratòria solidària a l’ eix de la màquina que conté ...
5.2.Generadors elèctrics       Dinamos: Tipus d’excitació.
5.2.Generadors elèctrics       Dinamos: FEM generada en una dinamo.                                                       ...
5.2.Generadors elèctrics         Dinamos: FEM generada en una dinamo.                                                     ...
5.2.Generadors elèctrics         Dinamos: FEM generada en una dinamo.                                                     ...
5.2.Generadors elèctrics         Dinamos: FEM generada en una dinamo.                                                     ...
5.2.Generadors elèctrics       Dinamos: Exemple 1.
5.2.Generadors elèctrics       Alternadors: Introducció.     Els alternadors són generadors de corrent altern.    Els gene...
5.2.Generadors elèctrics        Alternadors: Constitució.     Estator (Induït) :     estructura fixe que conté al seu int...
5.2.Generadors elèctrics       Alternadors: Constitució.    L’estator és format per una carcassa metàl·lica que serveix d...
5.2.Generadors elèctrics       Alternadors: Vs dinamos.
5.2.Generadors elèctrics       Alternadors: FEM generada en un alternador.  Els alternadors industrials són generalment tr...
5.2.Generadors elèctrics       Alternadors: FEM generada en un alternador.  Els alternadors industrials són generalment tr...
5.2.Generadors elèctrics       Alternadors: FEM generada en un alternador.  Els alternadors industrials són generalment tr...
5.2.Generadors elèctrics       Alternadors: Exemple 2.
5.3 Motors elèctricsConvertidors electromecànics que transformen l’ energia elèctrica que rebena través dels seus borns en...
5.3 Motors elèctrics    Fonaments    Es fonamenten en el fenomen de la inducció, i més concretament en la seva    reversib...
5.3 Motors elèctrics        Motors de corrent continu (CC)    Transformen l’ energia elèctrica que reben a través dels seu...
5.3 Motors elèctrics        Motors de corrent continu (CC): Fonaments    Es fonamenten en la reversibilitat de les màquine...
5.3 Motors elèctrics        Motors de corrent continu (CC): Constitució.
5.3 Motors elèctrics        Motors de corrent continu (CC): Comportament    Sentit de gir. S’inverteix el sentit de gir ca...
5.3 Motors elèctrics        Motors de corrent continu (CC): Comportament    Intensitat d’arrencada. En el moment d’arrenca...
5.3 Motors elèctrics           Motors de corrent continu (CC): Comportament    Velocitat de gir.                  ε  VL − ...
5.3 Motors elèctrics        Motors de corrent continu (CC): Comportament    Rendiment del motor.         Pu    Pu         ...
5.3 Motors elèctrics        Motors de corrent continu (CC): Corbes    El funcionament d’un motor de CC depèn de cinc varia...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CC: Motor d’excitació independent(I)                              El reòstat RRa en ...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CC: Motor d’excitació independent(II)                              La velocitat del ...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CC: Motor en sèrie.                            L’equació del circuit elèctric de la ...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CC: Motor en derivació o shunt.                            L’equació del circuit elè...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CC: Motor compound.                                          El camp magnètic result...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CC: Motor sèrie. EXEMPLE 5
5.3 Motors elèctrics        Motors de CC: Motor compound. EXEMPLE 6
5.3 Motors elèctrics        Motors de CC: Motor derivació. EXEMPLE 7
5.3 Motors elèctrics        Motors de corrent altern (CA)    Transformen l’ energia elèctrica que reben a través dels seus...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.    Constitució   L’estator conté el sistema inducto...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.    Constitució   El rotor constitueix el sistema in...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.    Principi de funcionament   Si disposem d’un iman...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.    Principi de funcionament (I)    Creació d’un cam...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.    Característiques   Velocitat de sincronisme (ns)...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.    Característiques   Potència nominal : és la que ...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.    Característiques   Parell motor (Nm):      Pu   ...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.    Placa de característiques
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.  Exemple 9  Exemple 10
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.  Corba de  característica  mecànica   Qualsevol aug...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA monofàsics   Els motors monofàsics són motors de poca potència,   d’aplicació és ...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA monofàsics    Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar   Són molt semblants als m...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA monofàsics    Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar: De fase partida   En l’es...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA monofàsics    Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar: De condensador   És igual...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA monofàsics    Motor universal   Pot funcionar tant amb corrent continu com amb co...
5.3 Motors elèctrics        Motors de CA monofàsics    Motor pas a pas   Els motors pas a pas es un tipus de motor síncron...
5.4 TransformadorsEl transformador és una màquina estàtica que permetvariar el voltatge i la intensitat del corrent altern...
5.4 Transformadors  Principi de funcionament           En connectar el primari a una xarxa de CA, s’estableix un flux vari...
5.4 Transformadors  El transformador ideal    Funcionament en buit                         Funcionament en càrrega        ...
5.4 Transformadors  El transformador real     S’han de tenir en compte les resistències òhmiques dels enrotllaments, Rp i ...
5.4 Transformadors  Exemple 11
5.4 Transformadors  Exemple 12
3.Transformadors elèctrics
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Ti 2. t-5.maquines electriques

763 visualizaciones

Publicado el

0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
763
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
2
Acciones
Compartido
0
Descargas
38
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Ti 2. t-5.maquines electriques

  1. 1. MÀQUINES ELÈCTRIQUES Tecnologia Industrial 2n Batxillerat
  2. 2. 5.1 Què són les màquines elèctriques?Màquina elèctrica: conjunt de mecanismes i dispositius capaços de produir,transformar o aprofitar l’ energia elèctrica Classificació•Generador:Màquina elèctrica que transforma l’ energia mecànica en energia elèctrica•Motor:Màquina elèctrica que transforma l’ energia elèctrica en mecànica de rotació•Transformador:•Màquina elèctrica que varia les característiques de l’energia elèctrica per tal defacilitar-ne el transport i utilització
  3. 3. 5.1 Què són les màquines elèctriques? Classificació
  4. 4. 5.1 Què són les màquines elèctriques? Anàlisi •Funcionament mecànic: Màquines rotatives Màquines que tenen una part que gira sobre si mateixa ( motors, generadors) Màquines estàtiques Màquines sense parts mòbils (transformadors)
  5. 5. 5.1 Què són les màquines elèctriques? Anàlisi •Constitució electromagnètica: El funcionament de les màquines elèctriques es fonamenta en el fenòmen d’inducció electromagnètica: els corrents elèctrics creen camps magnètics i els camps magnètics poden generar corrents elèctrics Totes les màquines disposen de: Un circuit magnètic heterogeni Dos circuits elèctrics : • Excitació o Inducció : creat pel camp magnètic principal •Induït: sotmés al camp magnètic creat per l’ inductor
  6. 6. 5.1 Què són les màquines elèctriques? Pèrdues d’ energia Les pèrdues d’ energia de les màquines elèctriques són relativament petites comparades amb les de les màquines tèrmiques. S’obtenen rendiments elevats del 90% i superiors Fregament peces / efectes ventilació, refrigeració Efecte Joule: pèrdues en el coure Cicles d’histèresi /corrents paràsits de Focault. Pèrdues en el Ferro
  7. 7. 5.1 Què són les màquines elèctriques? Potències i règim de funcionament Potència: treball desenvolupat per unitat de temps (W: Watts)  Potència absorbida o consumida ( Pabs ): Potència subministrada a la màquina per al seu funcionament  Potència perduda ( Pp): Potència provocada per les pèrdues d’ energia  Potència útil ( Pu): Potència proporcionada per la màquina  Potència nominal ( Pn): Màxima potència útil que pot proporcionar la màquina de manera permanent sense que es sobreescalfi o deteriori. Determinada pel fabricant. Quan una màquina treballa a a potència nominal funciona en règim nominal i treballa a plena càrrega (PC)
  8. 8. Potències i règim de funcionament (I) Màquina P abs Pp Pu Màquina Magnètiques Generador motriu que el Elèctriques Xarxa elèctrica fa girar Mecàniques Motor Xarxa Magnètiques Eix de rotació elèctrica Elèctriques Mecàniques Transformador Xarxa Magnètiques Xarxa elèctrica elèctrica Elèctriques
  9. 9. 5.2.Generadors elèctricsTransformen l’ energia mecànica que reben per l’ eix del rotor en energiaelèctrica que subministren a la xarxa per mitjà dels seus borns Dinamos : generadors de C.C. Alternadors: generadors de C.A.
  10. 10. 5.2.Generadors elèctrics
  11. 11. 5.2.Generadors elèctrics Principi de funcionament «Tot conductor que es mou dins d’un camp magnètic tallant les línies de força engendra una FEM induïda.»
  12. 12. 5.2.Generadors elèctrics Dinamos: Constitució  Estator (Inductor) : estructura fixe que conté el sistema inductor destinat a produir el camp magnètic  Rotor (Induït) : part giratòria de la màquina que conté el sistema induït destinat a generar la FEM Entreferro : espai que queda entre Estator i Rotor
  13. 13. 5.2.Generadors elèctrics Dinamos: Constitució  Estator : conjunt d’ elements que constitueixen l’ estructura on es sustenten els diferents òrgans de la màquina que conté el sistema inductor destinat a produïr el camp magnètic Pols inductors : electroimants que reparteixen uniformement el camp magnètic (nº parell) Bobinatge: bobines de Cu o Al recobertes de vernís aïllant elèctric que exciten els pols Culata: carcassa de material ferromagnètic que tanca el circuit i subjecta els pols
  14. 14. 5.2.Generadors elèctrics Dinamos: Constitució  Rotor : part giratòria solidària a l’ eix de la màquina que conté el sistema induït destinat a generar la FEM induïda. Nucli de l´induït: cilindre amb ranures on es col.loquen les espires enrotllades Bobinatge: paquets d’ espires i/o bobines de fil conductor de Cu distribuïdes unides al circuit exterior per mitjà de col.lectors i escombretes
  15. 15. 5.2.Generadors elèctrics Dinamos: Constitució  Rotor : part giratòria solidària a l’ eix de la màquina que conté el sistema induït destinat a generar la FEM induïda. Col.lector: cilindre solidari a l’ eix de rotació format per lamel.les on es connecten el final d’ una bobina i el principi de la consecutiva Escombretes: peces metàl.liques encarregades que transformen el corrent induït en C.C. (dinamo) o C.A. (alternador)  Coixinets: serveixen de suport i permeten el gir de l’ eix de la màquina
  16. 16. 5.2.Generadors elèctrics Dinamos: Tipus d’excitació.
  17. 17. 5.2.Generadors elèctrics Dinamos: FEM generada en una dinamo. Np ε = K •Φ•n on K= 60a Ф Flux creat per cada pol de l’ inductor (Wb) N Nombre de conductors actius de l’ enrotllament induït (2 per espira) n Freqüència de rotació del rotor (min-1) p Nombre de parell de pols de l’ inductor a Nombre de parells de branques en paral.lel del circuit induït La FEM induïda d’ una dinamo depèn de les característiques de construcció (K) i és d.p. al flux que crea l’ inductor (estator) i a la velocitat de gir del rotor.
  18. 18. 5.2.Generadors elèctrics Dinamos: FEM generada en una dinamo. Np K= ε = K •Φ•n on 60a p Nombre de conductors actius de l’ enrotllament induït (2 per espira)
  19. 19. 5.2.Generadors elèctrics Dinamos: FEM generada en una dinamo. Np K= ε = K •Φ•n on 60a N nombre de parell de pols de l’ inductor
  20. 20. 5.2.Generadors elèctrics Dinamos: FEM generada en una dinamo. Np K= ε = K •Φ•n on 60a a nombre de parells de branques en paral.lel de branques del circuit
  21. 21. 5.2.Generadors elèctrics Dinamos: Exemple 1.
  22. 22. 5.2.Generadors elèctrics Alternadors: Introducció. Els alternadors són generadors de corrent altern. Els generadors industrials són trifàsics. La majoria d’alternadors són màquines de CA síncrones, que són les que giren a la velocitat de sincronisme, que està relacionada amb el nombre de pols que té la màquina i la freqüència de la FEM generada per l’equació següent:
  23. 23. 5.2.Generadors elèctrics Alternadors: Constitució.  Estator (Induït) : estructura fixe que conté al seu interior el sistema induït destinat a generar la FEM  Rotor (Inductor) : part giratòria de la màquina que conté el sistema inductor destinat a crear el camp magnètic Entreferro : espai que queda entre Estator i Rotor
  24. 24. 5.2.Generadors elèctrics Alternadors: Constitució. L’estator és format per una carcassa metàl·lica que serveix de suport als diferents òrgans, i constitueix l’estructura de la màquina. Al seu interior s’hi fi xa el nucli de l’induït, format per un paquet de xapes magnètiques, en forma de corona i amb ranures longitudinals, on s’allotgen els conductors de l’enrotllament induït. El rotor o part mòbil està situat a l’interior de l’estator, conté el sistema inductor i els anells de fregament, solidaris a l’eix de la màquina, mitjançant els quals s’alimenta el sistema inductor. Tipus: de pols sortits i de pols llisos. Els alternadors necessiten una font de CC exterior per alimentar el sistema inductor. Per això, en el mateix eix del rotor s’hi acobla l’excitatriu, que és un generador de CC on s’obté el corrent que alimenta el sistema inductor a través dels anells de fregament. En els alternadors de gran potència més moderns s’han eliminat les escombretes i els anells, ja que la funció d’excitatriu la fa un generador trifàsic d’induït mòbil i el CA que genera es rectifica mitjançant semiconductors muntats directament a l’eix.
  25. 25. 5.2.Generadors elèctrics Alternadors: Vs dinamos.
  26. 26. 5.2.Generadors elèctrics Alternadors: FEM generada en un alternador. Els alternadors industrials són generalment trifàsics ε f = K • 4,44 • Ns • f • Φ K Coeficient que depèn de les característiques de construció de l’ induït Ns Nombre d’ espires sèrie per·I fase −R f f f Freqüència de la FEM induïda (Hz) Ф Flux creat per cada pol de l’ inductor (Wb) La FEM eficaç induïda en buit en cada fase per un alternador depèn de les característiques de construcció (K , Ns ) i és d.p. al flux que crea l’ inductor (estator) i a la freqüència. En càrrega, la tensió per fase de l’alternador és: V f = ε f − R f ·I f − X f ·I f
  27. 27. 5.2.Generadors elèctrics Alternadors: FEM generada en un alternador. Els alternadors industrials són generalment trifàsics
  28. 28. 5.2.Generadors elèctrics Alternadors: FEM generada en un alternador. Els alternadors industrials són generalment trifàsics Magnitud Connexió Connexió Y ∆ Intensitats IF = IL IL = 3· IF Tensions VL = 3 · VF VF = VL On VL : Tensió en borns de l’ alternador Potència aparent S T = 3 · VL · I L
  29. 29. 5.2.Generadors elèctrics Alternadors: Exemple 2.
  30. 30. 5.3 Motors elèctricsConvertidors electromecànics que transformen l’ energia elèctrica que rebena través dels seus borns en energia mecànica que subministren a través de l’eix del motor Motors de C.C. Motors de C.A.
  31. 31. 5.3 Motors elèctrics Fonaments Es fonamenten en el fenomen de la inducció, i més concretament en la seva reversibilitat: Un conductor situat en un camp magnètic, si és recorregut per un corrent, és sotmés a una força que l’intenta desplaçar, acció que es quantifica en la llei de Laplace: F=B·I·L
  32. 32. 5.3 Motors elèctrics Motors de corrent continu (CC) Transformen l’ energia elèctrica que reben a través dels seus borns, en forma de CC, en energia mecànica que subministren a través de l’ eix del motor
  33. 33. 5.3 Motors elèctrics Motors de corrent continu (CC): Fonaments Es fonamenten en la reversibilitat de les màquines de CC, que funcionen com a generadors quan se’ls subministra energia mecànica i com a motors quan se’ls subministra energia elèctrica. Si apliquem una tensió a les escombretes, circularà un corrent per l’espira i el camp magnètic exercirà una força sobre ella.Es genera una força d’igual i de sentit contrari a cada costat, és a dir, un parell de forces que fan girar l’espira sobre el seu eix. Amb l’espira en posició horitzontal no hi circula corrent, però continuarà girant a causa de la inèrcia. A continuació, el col·lector invertirà el sentit del corrent a l’espira, de manera que davant de cada pol el sentit del corrent és el que tenia abans; en conseqüència, el parell actuarà sempre en el mateix sentit i l’espira seguirà girant.
  34. 34. 5.3 Motors elèctrics Motors de corrent continu (CC): Constitució.
  35. 35. 5.3 Motors elèctrics Motors de corrent continu (CC): Comportament Sentit de gir. S’inverteix el sentit de gir canviant el sentit del corrent a l’induït o a l’inductor. Força contraelectromotriu del motor (ε’). Quan el rotor gira està sotmès a una variació de flux; per tant, es genera una FEM en els conductors de l’induït que, segons la llei de Lenz, s’oposa a la causa que la provoca; serà, doncs, de sentit contrari a la tensió VL aplicada al motor, motiu pel qual s’anomena força contraelectromotriu (FCEM). El valor de la ε’ serà, en volts: ε = K • Φ • n Parell motor. Γ = K Φ Ii [N·m] Intensitat del motor. La intensitat que absorbeix el motor de la xarxa. VL − ε − 2VCO I = L Rt 2Vco= 2 v. aprox.
  36. 36. 5.3 Motors elèctrics Motors de corrent continu (CC): Comportament Intensitat d’arrencada. En el moment d’arrencar el motor, n=0 ε= 0 , per tant : VL − 2VCO I = a Rt Aquesta intensitat s’anomena de curtcircuit perquè és molt elevada respecte a IL. El REBT, prescriu que ha de ser entre 1,5 i 2,5 vegades la nominal, per la qual cosa s’ha de afegir un reòstat d’arrencada en sèrie amb l’induït: V − 2V Ia = L CO Rt + RRA Conforme el rotor va agafant velocitat, ε va creixent; s’ha de reduir la resistència del reòstat poc a poc per mantenir el parell del motor superior al parell resistent, fins a arribar a la velocitat nominal en què els dos parells s’igualen. Parell d’engegada. (Γ a) Ha de ser superior al nominal, ja que ha de vencer el moment d’inercia del rotor i portar-lo a la velocitat nominal. Γa= K Φa Ia [N·m] ; Γa= Γr + Γi
  37. 37. 5.3 Motors elèctrics Motors de corrent continu (CC): Comportament Velocitat de gir. ε VL − Rt ·I − 2VCO VL n= = ≅ K·φ K·φ K ·φ Estabilitat de funcionament. Es diu que un motor és estable quan: En augmentar la velocitat respon amb una disminució del parell motor que estableix l’equilibri. En reduir la velocitat respon amb un augment del parell motor. Potència interna (Pi). És tota l’energia que el camp magnètic transmet a l’induït: Pi = ε · Ii (W); Pi = Pabs – (pèrdues magnètiques + pèrdues elèctriques) Potència absorbida i potència útil (Pi). Pabs = VL · I (W); Pu= Pi – (pèrdues mecàniques) Parell intern i parell útil . Pi ε ·Ii Pu τi = = τu = ω ω ω
  38. 38. 5.3 Motors elèctrics Motors de corrent continu (CC): Comportament Rendiment del motor. Pu Pu η = = Pabs Pu + Pp Exemple
  39. 39. 5.3 Motors elèctrics Motors de corrent continu (CC): Corbes El funcionament d’un motor de CC depèn de cinc variables: El corrent d’excitació. La freqüència de rotació. La tensió en borns. El corrent induït. El parell motor Com que el parell motor Γ = K Φ Ii i el Φ és proporcional a Iex , per estudiar el seu comportament només en necessitarem quatre, f(VL, Ii , n, Γ )=0. Si prenem com a constant VL, ja que aquest valor és determinat per la xaraxa d’alimentació, obtindrem tres families de corbes que permeten estudiar el comportament del motor: Característica de velocitat n=f(I) amb Γ= ct. Característica del parell motor Γ=f(I) amb n=ct. Característica mecànica Γ=f(n) amb i=ct.
  40. 40. 5.3 Motors elèctrics Motors de CC: Motor d’excitació independent(I) El reòstat RRa en sèrie amb l’induït és per limitar la intensitat en el moment de l’arrencada, ja que ε’ = 0. I el reòstat RRe del circuit inductor serveix per regular la Iex i, per tant, la velocitat del motor:
  41. 41. 5.3 Motors elèctrics Motors de CC: Motor d’excitació independent(II) La velocitat del motor varia molt poc, per variable que sigui la càrrega i el parell motor. Malgrat això, com que alimenta per separat l’inductor de l’induït permet una bona regulació de la velocitat per a qualsevol càrrega, que el fa adequat per: Aplicacions en que la velocitat s’hagi de mantenir constant amb grans variacions de càrrega. Aplicacions que requereixin una regulació de velocitat i del parell amb marges amplis.
  42. 42. 5.3 Motors elèctrics Motors de CC: Motor en sèrie. L’equació del circuit elèctric de la màquina és: VL = ε’ + I (r + Rc + Rs) + 2 Vco La intensitat que circula per l’inductor és la mateixa que consumeix l’induït i val: Té un parell d’engegada de l’ordre de 2,5 a 4,5 vegades el parell nominal. ε Per tant, Γ = K Φ Ii = K’ Ii2 n= K·φ La velocitat del motor en sèrie és inversament proporcional a la càrrega. El motor no pot treballar en buit ja que el flux serà menyspreable i el motor s’embalarà perillosament.(inestable) Les seves característiques el fan molt adequat per a aquells casos en què és necessari arrencar amb càrrega, com passa en tramvies, trens elèctrics, etc.
  43. 43. 5.3 Motors elèctrics Motors de CC: Motor en derivació o shunt. L’equació del circuit elèctric de la màquina és: El reòstat en sèrie amb l’induït ens permet limitar i regular la intensitat en engegar el motor. V − 2V Ia = L CO r + Rc + RRA El parell d’engegada és de prop d’1,5 a 2,5 vegades el parell nominal, ja que en el moment d’engegar la intensitat d’excitació Id no varia i, per tant, tampoc el flux. Té una gran estabilitat de funcionament. Quan funciona en buit o a plena càrrega la velocitat varia molt poc, entre un 5 i un 10 %. Adequat per a l’accionament de maquinària sotmesa a variacions de càrrega constants, per exemple, les màquines eina.
  44. 44. 5.3 Motors elèctrics Motors de CC: Motor compound. El camp magnètic resultant és la suma del camp magnètic sèrie i shunt ΦT = Φs + Φd.. En aquest cas, les equacions del motor són: Reuneix propietats dels motors en sèrie i dels motors shunt. Presenta un parell d’engegada superior al del motor shunt, gràcies a l’enrotllament d’excitació en sèrie. Té un marge de variació de velocitat més gran que el motor shunt i la velocitat disminueix en augmentar la càrrega, peròÉs un motor adequat per a màquines de no té el perill d’embalar- se quan funciona en buit,parell d’engegada elevat i carrega moltvariable, com ara compressors ilaminadores.
  45. 45. 5.3 Motors elèctrics Motors de CC: Motor sèrie. EXEMPLE 5
  46. 46. 5.3 Motors elèctrics Motors de CC: Motor compound. EXEMPLE 6
  47. 47. 5.3 Motors elèctrics Motors de CC: Motor derivació. EXEMPLE 7
  48. 48. 5.3 Motors elèctrics Motors de corrent altern (CA) Transformen l’ energia elèctrica que reben a través dels seus borns, en forma de CA, en energia mecànica que subministren a través de l’ eix del motor D’acord amb el principi de funcionament es classifiquen en: Motors síncrons. El seu rotor gira a la velocitat de sincronisme Motors asíncrons. El seu rotor gira a una velocitat n inferior a la de sincronisme ns. Es fonamenten en l’acció que exerceix el camp magnètic giratori de l’estator sobre els corrents que indueix en el rotor, per aquest motiu s’anomenen motors d’inducció. Pel nombre de fases de l’enrotllament estatòric, tenim motors trifàsics, i monofàsics,
  49. 49. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics. Constitució L’estator conté el sistema inductor. És format per: La carcassa té la funció de servir de suport als diferents òrgans i constitueix l’estructuradel motor. El nucli magnètic va fi xat a la carcassa i està construït amb un paquet de xapa magnètica en forma de corona i amb ranures longitudinals per allotjar-hi el bobinatge inductor. El bobinatge inductor té la funció de produir el camp giratori. És format per tres enrotllaments de fil o platines de coure. La caixa de borns serveix per connectar el motor a la xarxa elèctrica. Disposa de sis borns on van connectats els principis i els fi nals de cada enrotllament.
  50. 50. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics. Constitució El rotor constitueix el sistema induït. Bàsicament és format per un eix, suportat per coixinets, i un paquet cilíndric de xapa magnètica, amb ranures longitudinals per allotjar-hi els conductors del bobinatge induït. D’acord amb el tipus de bobinatge, poden ser de gàbia d’esquirol o bobinats. Rotor de gàbia d’esquirol o en curtcircuit. Es construeix amb barres de coure o d’alumini, amb els extrems curtcircuitats amb anells del mateix material. Rotor bobinat. Porta un bobinatge trifàsic de fil de coure, connectat en estrella; els tres extrems lliures es connecten a tres anells de bronze o llautó, disposats sobre l’eix, i mitjançant les escombretes es tanca el circuit rotòric amb unes resistències que constitueixen el reòstat d’engegada del motor.
  51. 51. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics. Principi de funcionament Si disposem d’un imant permanent i entre els seus pols hi col·loquem una espira rectangular de coure que pot girar sobre el seu eix, en fer girar l’imant l’espira també es posa a girar, i tracta de seguir-lo. En girar l’imant i amb ell el camp magnètic, l’espira queda sotmesa a una variació de flux que crea una FEM i com a conseqüència un corrent induït, ja que l’espira és en curtcircuit. Per l’acció del camp sobre el corrent es genera un parell de forces que fa girar l’espira. D’acord amb la llei de Lenz, el corrent induït s’oposa a la causa que el provoca; per tant, l’espira girarà en el mateix sentit que l’imant. L’espira gira a una velocitat inferior a la de l’imant, ja que si girés a la mateixa velocitat no estaria sotmesa a una variació de flux i no s’engendraria una FEM induïda.
  52. 52. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics. Principi de funcionament (I) Creació d’un camp magnètic giratori. El camp magnètic giratori s’aconsegueix alimentant tres bobines equidistants amb tres corrents alterns desfasats 120°, és a dir, un CA trifàsic. Amb aquesta disposició s’obté un camp magnètic giratori d’amplitud constant que gira a una velocitat ns que depèn de la freqüència del corrent, anomenada velocitat de sincronisme.
  53. 53. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics. Característiques Velocitat de sincronisme (ns) Es la velocitat del camp giratori, que depèn de la freqüència f de la xarxa d’alimentació i dels parells de pols p de l’estator. ns = 60· f p [min ]−1 La velocitat del rotor n és inferior a ns, normalmententre l’1 i el 7%, la qual cosa depèn de si el motor treballa en buit o a plena càrrega. La velocitat de lliscament nr o lliscament del motor és: nr = ns – n El lliscament relatiu s n s − n nr s= = ns ns La potència activa (W) absorbida de la xarxa elèctrica del motor subministra l’energia mecànica que cedeix a l’eix, que és la potència útil, Pu, i les pèrdues magnètiques, PFe, elèctriques Pcu, i mecàniques del motor. El seu valor és calcula com el de qualsevol càrrega trifàsica. Pabs = 3 ⋅ VL ⋅ I L ⋅ cos ϕ
  54. 54. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics. Característiques Potència nominal : és la que caracteritza el motor i correspo a la potència útil quan funciona a plena càrrega. Potència reactiva (VAr) : és la potència que el motor absorbeix de la xarxa per crear el camp magnètic. Qabs = 3 · VL · I L ·sin ϕ Potència aparent (VA) que la xarxa subministra al motor S abs = Pabs 2 + Qabs 2 S abs = 3 · VL ·I L Rendiment : quocient entre potència útil i potència absorbida. Pu η= Pabs Intensitat (A) que el motor absorbeix de la xarxa : .. Pabs Pu I= = = 3 ⋅ VL ⋅ cos ϕ 3 ⋅ VL ⋅ cos ϕ ⋅η
  55. 55. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics. Característiques Parell motor (Nm): Pu Pu Γ= = ω 2 ⋅π ⋅ n 60 Exemple 8
  56. 56. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics. Placa de característiques
  57. 57. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics. Exemple 9 Exemple 10
  58. 58. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics. Corba de característica mecànica Qualsevol augment de càrrega que impliqui un parell motor superior a ΓK fa que el motor s’aturi. La intensitat en engegar el motor és molt superior a la In.
  59. 59. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA monofàsics Els motors monofàsics són motors de poca potència, d’aplicació és el sector dels electrodomèstics i el de les màquines eina portàtils. Els més utilitzats són: el motor d’inducció amb bobinatge auxiliar el motor universal.
  60. 60. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA monofàsics Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar Són molt semblants als motors d’inducció trifàsic, però tenen un única bobina a l’estator,alimentada per un CA monofàsic. En comptes d’un camp magnètic giratori, es crea un camp magnètic alternatiu d’amplitud variable. Per aquest motiu no es genera parell d’arrencada entre el rotor i l’estator i el motor no pot començar a girar per si sol. Però si impulsem el rotor manualment aquest començarà a girar. A la pràctica s’afegeix un bobinat auxiliar, desfasdat del principal, que només treballa en el moment de l’arrencada, produint un camp giratori i donat al motor el parell necessari per començar a girar.
  61. 61. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA monofàsics Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar: De fase partida En l’estator s’hi allotja el bobinatge inductor principal i el bobinatge auxiliar, desplaçats 90° sobre l’estator. Normalment disposa d’un sistema d’accionament centrífug que desconnecta automàticament el bobinatge auxiliar de la xarxa quan la velocitat del rotor arriba al 75 % de la velocitat de sincronisme. El parell d’engegada d’aquest motor està comprès entre Γa = 0,75 ÷ 2 Γn, per tant, s’utilitza en aplicacions en què el motor hagi d’arrencar en buit o amb càrregues moderades.
  62. 62. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA monofàsics Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar: De condensador És igual que el de fase partida, però amb un condensador en sèrie amb el bobinatge auxiliar. D’aquesta manera s’aconsegueix que el desfasament entre I1 i I2 sigui pràcticament de 90° i s’obté un parell d’engegada d’aproximadament Γa = 3,5 Γn, que fa que aquest motor sigui molt adequat per a aplicacions en què és necessari arrencar amb càrrega, com ara en una rentadora. En aquest motor també s’utilitza la desconnexió automàtica del bobinatge auxiliar.
  63. 63. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA monofàsics Motor universal Pot funcionar tant amb corrent continu com amb corrent altern, sense que les seves característiques de funcionament, com ara velocitat, parell, potència, etc., pateixin variacions sensibles. Es tracta d’un motor de CC amb excitació en sèrie amb l’estator construït amb xapa laminada, per reduir les pèrdues magnètiques. La característica parell-velocitat del motor universal és igual que la del motor de CC en sèrie, per la qual cosa no és adequat per operar a velocitat constant, però són màquines de dimensions petites i ofereixen un parell motor més alt que qualsevol altre motor monofàsic. Aquest tipus de motor el trobem a les aspiradores, als trepants portàtils i a altres eines portàtils.
  64. 64. 5.3 Motors elèctrics Motors de CA monofàsics Motor pas a pas Els motors pas a pas es un tipus de motor síncron dissenyat per girar un nombre determinat de graus α, anomenat pas, cada vegada que s’aplica un impuls elèctric adequat a les bobines de l’estator. Formats per una part fixa, l’estator, constituït per bobines que excitades adequadament crearan un camp magnètic giratori, i una part mòbil, el rotor, que és un imant permanent que seguirà el camp giratori de l’estator. Aquest pas pot variar des de 90º fins a tan sols 0,72º. En el primer cas, només es necessitarien 4 passos perquè el rotor fes una volta completa, i en canvi 500 passos en el segon. S’alimenten per mitjà d’una font de CC i un circuit electrònic, que és el que controla els impulsos i el sentit del corrent a les bobines de l’estato
  65. 65. 5.4 TransformadorsEl transformador és una màquina estàtica que permetvariar el voltatge i la intensitat del corrent altern, mantenint-ne la freqüència.ConstitucióEls transformadors són constituïts bàsicament per un circuitmagnètic i pels enrotllaments primari i secundari.El circuit magnètic és l’encarregat d’acoblarmagnèticament els enrotllaments. És format per columneso nuclis on es col·loquen els enrotllaments i les culates quetanquen el circuit magnètic.Els enrotllaments es fan amb fils i platines de coure,d’acord amb la intensitat que han de suportar.
  66. 66. 5.4 Transformadors Principi de funcionament En connectar el primari a una xarxa de CA, s’estableix un flux variable en el circuit magnètic, que indueix una FEM εp en el primari i una FEM εs en el secundari de manera que el primari es comporta com un receptor, ja que rep l’energia de la xarxa elèctrica i el secundari com un generador, ja que alimenta el circuit d’utilització. La relació que hi ha entre el nombre d’espires de l’enrotllament primari Np i les del secundari Ns s’anomena relació de transformació rt
  67. 67. 5.4 Transformadors El transformador ideal Funcionament en buit Funcionament en càrrega dφ dφ P = P2 ε p = V p 1 ε s = Vs ε p = −N p ε s = −Ns dt dt ε p ·I P = ε s ·I s V p ·I P = Vs ·I s ε s = 4,44·φmàx · f · N s ε p = 4,44·φmàx · f · N p ε p Vp I s N p εp Np rt = = = = rt = = ε s Vs I p N s ε s Ns
  68. 68. 5.4 Transformadors El transformador real S’han de tenir en compte les resistències òhmiques dels enrotllaments, Rp i Rs. Hi ha flux dispers al primari i al secundari. φ1 = φ + φdp φ2 = φ − φds En el circuit magnètic hi ha pèrdues per histèresi i per corrents de Foucault. Malgrat això, com que el transformador és una màquina de rendiment elevat, s’accepta que: El rendiment d’un transformador valdrà Com que no té pèrdues mecàniques, perquè és una màquina estàtica, el rendiment del transformador és molt elevat.
  69. 69. 5.4 Transformadors Exemple 11
  70. 70. 5.4 Transformadors Exemple 12
  71. 71. 3.Transformadors elèctrics

×