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• Docente: Ing. Ricardo Abriega Juárez
Saltillo, Coahuila a 10 de septiembre de 2017
INSTITUTO TECNÓLOGICO DE SALTILLO
ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
Unidad 2
2.2 Motores de corriente directa y alterna.
2.3 Transformadores monofásicos y trifásicos.
Equipo:
DE LA CRUZ ALVARADO JUAN JOSÉ
GARZA MONITA LUIS ALEJANDRO
PEREZ CABELLO JOSE LUIS
ROSALES MALDONADO RAUL ANDRES
RUIZ VILLA FERNANDO
SALAZAR CANO EDGAR AMADOR
Motores de corriente directa
El motor de corriente continua (denominado también motor de corriente directa, motor
CC o motor DC) es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica,
provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción que se genera del campo
magnético.
Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de
dos partes. El estator da soporte mecánico al aparato y contiene los devanados
principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de
imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre un núcleo de hierro. El rotor es
generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con
corriente directa mediante carbones
LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA PUEDEN SER DE TRES
TIPOS:
1.-SERIE
2.-PARALELO
3.-COMPOUND
MOTOR SERIE:
Es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el devanado de
campo (campo magnético principal) se conecta en serie con la armadura. Este
devanado está hecho con un alambre grueso porque tendrá que soportar la
corriente total de la armadura.
Debido a esto se produce un flujo magnético proporcional a la corriente de
armadura (carga del motor). Cuando el motor tiene mucha carga, el campo de
serie produce un campo magnético mucho mayor, lo cual permite un esfuerzo
de torsión mucho mayor. Sin embargo, la velocidad de giro varía dependiendo del
tipo de carga que se tenga (sin carga o con carga completa). Estos motores
desarrollan un par de arranque muy elevado y pueden acelerar cargas pesadas
rápidamente.
MOTOR SHUNT O MOTOR PARALELO:
Es un motor de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en
derivación con el circuito formado por los bobinados inducidos e inductor auxiliar.
Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas por muchas
espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal
es muy grande.
MOTOR COMPOUND:
Es un motor de corriente continua cuya excitación es originada por dos bobinados
inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro
conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados inducido, inductor
serie e inductor auxiliar.
Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del campo
shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de un alambre grueso, es
conectado en serie con la armadura y lleva la corriente de armadura.
El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente de armadura
varía, y es directamente proporcional a la carga. El campo serie se conecta de
manera tal que su flujo se añade al flujo del campo principal shunt. Los motores
compound se conectan normalmente de esta manera y se denominan como
compound acumulativo.
El principal inconveniente de estas máquinas es el mantenimiento, muy caro y
laborioso, debido principalmente al desgaste que sufren las escobillas al entrar en
contacto con las delgas.
Algunas aplicaciones especiales de estos motores son los motores lineales, cuando
ejercen tracción sobre un riel, o bien los motores de imanes permanentes. Los
motores de corriente continua (CC) también se utilizan en la construcción
de servomotores y motores paso a paso. Además existen motores de DC sin
escobillas llamados brushless utilizados en el aeromodelismo por su bajo torque y
su gran velocidad.
Es posible controlar la velocidad y el par de estos motores utilizando técnicas
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  • 1. • Docente: Ing. Ricardo Abriega Juárez Saltillo, Coahuila a 10 de septiembre de 2017 INSTITUTO TECNÓLOGICO DE SALTILLO ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Unidad 2 2.2 Motores de corriente directa y alterna. 2.3 Transformadores monofásicos y trifásicos. Equipo: DE LA CRUZ ALVARADO JUAN JOSÉ GARZA MONITA LUIS ALEJANDRO PEREZ CABELLO JOSE LUIS ROSALES MALDONADO RAUL ANDRES RUIZ VILLA FERNANDO SALAZAR CANO EDGAR AMADOR
  • 2. Motores de corriente directa El motor de corriente continua (denominado también motor de corriente directa, motor CC o motor DC) es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción que se genera del campo magnético. Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes. El estator da soporte mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre un núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante carbones
  • 3. LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA PUEDEN SER DE TRES TIPOS: 1.-SERIE 2.-PARALELO 3.-COMPOUND MOTOR SERIE: Es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el devanado de campo (campo magnético principal) se conecta en serie con la armadura. Este devanado está hecho con un alambre grueso porque tendrá que soportar la corriente total de la armadura. Debido a esto se produce un flujo magnético proporcional a la corriente de armadura (carga del motor). Cuando el motor tiene mucha carga, el campo de serie produce un campo magnético mucho mayor, lo cual permite un esfuerzo de torsión mucho mayor. Sin embargo, la velocidad de giro varía dependiendo del tipo de carga que se tenga (sin carga o con carga completa). Estos motores desarrollan un par de arranque muy elevado y pueden acelerar cargas pesadas rápidamente.
  • 4. MOTOR SHUNT O MOTOR PARALELO: Es un motor de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados inducidos e inductor auxiliar. Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande.
  • 5. MOTOR COMPOUND: Es un motor de corriente continua cuya excitación es originada por dos bobinados inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados inducido, inductor serie e inductor auxiliar. Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de un alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corriente de armadura. El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente de armadura varía, y es directamente proporcional a la carga. El campo serie se conecta de manera tal que su flujo se añade al flujo del campo principal shunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y se denominan como compound acumulativo.
  • 6. El principal inconveniente de estas máquinas es el mantenimiento, muy caro y laborioso, debido principalmente al desgaste que sufren las escobillas al entrar en contacto con las delgas. Algunas aplicaciones especiales de estos motores son los motores lineales, cuando ejercen tracción sobre un riel, o bien los motores de imanes permanentes. Los motores de corriente continua (CC) también se utilizan en la construcción de servomotores y motores paso a paso. Además existen motores de DC sin escobillas llamados brushless utilizados en el aeromodelismo por su bajo torque y su gran velocidad. Es posible controlar la velocidad y el par de estos motores utilizando técnicas de control de motores CD.
  • 7. Un motor de corriente directa produce torque gracias a la conmutación mecánica de la corriente. En esta imagen, existe un campo magnético permanente producido por imanes en el estator. El flujo de corriente en el devanado del rotor produce una fuerza de Lorentz sobre el devanado, representada por las flechas verdes. Debido a que en este caso el motor tiene dos polos, la conmutación se hace por medio de un anillo partido a la mitad, donde el flujo de corriente se invierte cada media vuelta (180 grados).
  • 8. Principio de funcionamiento Según la ley de Fuerza simplificada, cuando un conductor por el que pasa una corriente eléctrica se sumerge en un campo magnético, el conductor sufre una fuerza perpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente, siguiendo la regla de la mano derecha. Es importante recordar que para un generador se usará la regla de la mano derecha mientras que para un motor se usará la regla de la mano izquierda para calcular el sentido de la fuerza. F= B.L.I.sen(0) F: Fuerza en newtons I: Intensidad que recorre el conductor en amperios L: Longitud del conductor en metros B: Densidad de campo magnético o densidad de flujo teslas Φ: Angulo que forma I con B
  • 9. Las partes fundamentales de un motor de corriente continua ESTATOR: Es el que crea el campo magnético fijo, al que le llamamos Excitación. En los motores pequeños se consigue con imanes permanentes. Cada vez se construyen imanes más potentes, y como consecuencia aparecen en el mercado motores de excitación permanente, mayores.
  • 10. ROTOR: También llamado armadura. Lleva las bobinas cuyo campo crea, junto al del estator, el par de fuerzas que le hace girar.
  • 11. ESCOBILLAS: Normalmente son dos tacos de grafito que hacen contacto con las bobinas del rotor. A medida que éste gira, la conexión se conmuta entre unas y otras bobinas, y debido a ello se producen chispas que generan calor. Las escobillas se fabrican normalmente de grafito, y su nombre se debe a que los primeros motores llevaban en su lugar unos paquetes hechos con alambres de cobre dispuestos de manera que al girar el rotor "barrían", como pequeñas escobas, la superficie sobre la que tenían que hacer contacto.
  • 12. COLECTOR: Los contactos entre escobillas y bobinas del rotor se llevan a cabo intercalando una corona de cobre partida en sectores. El colector consta a su vez de dos partes básicas: DELGAS: Son los sectores circulares, aislados entre sí, que tocan con las escobillas y a su vez están soldados a los extremos de los conductores que conforman las bobinas del rotor. MICAS: Son láminas delgadas del mismo material, intercaladas entre las delgas de manera que el conjunto forma una masa compacta y mecánicamente robusta.
  • 13. Fuerza contraelectromotriz inducida en un motor Es la tensión que se crea en los conductores de un motor como consecuencia del corte de las líneas de fuerza, es el efecto generador de pines. La polaridad de la tensión en los generadores es inversa a la aplicada en bornes del motor. Las fuertes puntas de corriente de un motor en el arranque son debidas a que con la máquina parada no hay fuerza contraelectromotriz y el bobinado se comporta como una resistencia pura del circuito. La fuerza contraelectromotriz en el motor depende directamente de la velocidad de giro del motor y del flujo magnético del sistema inductor.
  • 14. Número de escobillas Las escobillas deben poner en cortocircuito todas las bobinas situadas en la zona neutra. Si la máquina tiene dos polos, tenemos también dos zonas neutras. En consecuencia, el número total de delgas ha de ser igual al número de polos de la máquina. En cuanto a su posición, será coincidente con las líneas neutras de los polos. En realidad, si un motor de corriente continua en su inducido lleva un bobinado imbricado, se deberán poner tantas escobillas como polos tiene la máquina, pero si en su inducido lleva un bobinado ondulado, como solo existen dos trayectos de corriente paralela dentro de la máquina, en un principio es suficiente colocar dos escobillas, aunque si se desea se pueden colocar tantas escobillas como polos.
  • 15. Sentido de giro En máquinas de corriente directa de mediana y gran potencia, es común la fabricación de rotores con láminas de acero eléctrico para disminuir las pérdidas asociadas a los campos magnéticos variables, como las corrientes de Foucault y las producidas por el fenómeno llamado histéresis.
  • 16. Reversibilidad Los motores y los generadores de corriente continua están constituidos esencialmente por los mismos elementos, diferenciándose únicamente en la forma de utilización. Por reversibilidad entre el motor y el generador se entiende que si se hace girar al rotor, se produce en el devanado inducido una fuerza electromotriz capaz de transformarse en energía en el circuito de carga. En cambio, si se aplica una tensión continua al devanado inducido del generador a través del colector delga, el comportamiento de la máquina ahora es de motor, capaz de transformar la fuerza contraelectromotriz en energía mecánica.
  • 17. Lo referente a los motores de corriente alterna Un motor eléctrico convierte energía eléctrica en energía mecánica. Su principio típicamente reside en la producción de un campo magnético en rotación a partir de tres bobinas fijas alimentadas por una tensión sinusoidal trifásica. Nikola Tesla fue el que perfeccionó este dispositivo hasta inventar, en 1888, el primer motor eléctrico trifásico, estos motores se encuentran hoy en día en todo tipo de máquinas: locomotoras, lavadoras, máquinas industriales, etc. retendremos finalmente que estas máquinas son totalmente reversibles: podemos así convertir energía mecánica en energía eléctrica, esto es lo que sucede en una central eléctrica, les llamamos entonces generadores o alternadores.
  • 18. Características particulares de los motores eléctricos de corriente alterna Los parámetros de operación de un motor designan sus características, es importante determinarlas, ya que con ellas conoceremos los parámetros determinantes para la operación del motor. Las principales características de los motores de corriente alterna son:
  • 19. 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
  • 20. 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: E = Voltaje o Tensión VA = Potencial del punto A VB = Potencial del punto B E = [VA -VB] La diferencia de tensión es importante en la operación de un motor, ya que de esto dependerá la obtención de un mejor aprovechamiento de la operación. Los voltajes empleados más comúnmente son: 127V, 220V, 380V, 440V, 2300V y 6000V.
  • 21. 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 Dónde: 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. Los motores eléctricos esgrimen distintos tipos de corriente, que fundamentalmente son: corriente nominal, corriente de vacío, corriente de arranque y corriente a rotor bloqueado.
  • 22. Corriente nominal: En un motor, el valor de la corriente nominal es la cantidad de corriente que consumirá el motor en condiciones normales de operación. Corriente de vacío: Es la corriente que consumirá el motor cuando no se encuentre operando con carga y es aproximadamente del 20% al 30% de su corriente nominal. 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. Corriente a rotor bloqueado: Es la corriente máxima que soportara el motor cuando su rotor esté totalmente detenido. Eficiencia: La eficiencia de un motor de Corriente Alterna mide la conversión de la energía eléctrica en trabajo útil, la energía que se pierde se convierte en calor, para aumentar la eficiencia es preciso reducir estas pérdidas.
  • 23. Clasificación de los motores de corriente alterna Por su velocidad de giro 1. Asíncrono: Son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. 2. Motores Síncronos: Son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. Este motor tiene la característica de que su velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. Otra particularidad del motor síncrono es que al operar de forma sobreexcitado consume potencia reactiva y mejora el factor de potencia. Los motores síncronos se subdividen a su vez, de acuerdo al tipo del rotor que utilizan, siendo estos: rotor de polos lisos (polos no salientes) y de polos salientes
  • 24. Diagramas de conexión de los motores de corriente alterna Todos los motores trifásicos están construidos internamente con un cierto número de bobinas eléctricas que están devanadas siempre juntas, para que conectadas constituyan las fases que se conectan entre sí, en cualquiera de las formas de conexión trifásicas, que pueden ser:
  • 25. Delta Los devanados conectados en delta son cerrados y forman una configuración en triangulo. Se pueden diseñar con seis o nueve terminales para ser conectados a la líneo de alimentación trifásica. Cada devanado de un motor de inducción trifásico tiene sus terminales marcadas con un número para su fácil conexión. Los terminales o puntas de los devanados se conectan de modo que A y B cierren un extremo de la delta (triángulo), también B y C, así como C y A, para de esta manera formar la delta de los devanados del motor. Los motores de inducción de jaula de ardilla son también devanados con nueve terminales para conectar los devanados internos para operación en delta. Se conectan seis devanados internos para formar una delta cerrada, tres devanados están marcados como 1-4-9, 2-5-7 y 3-6-8, en éstos. Los devanados se pueden bobinar para operar a uno o dos voltajes
  • 26. Estrella Los devanados de la mayoría de los motores de inducción de jaula de ardilla están conectados en estrella. La conexión estrella se forma uniendo una terminal de cada devanado, las tres terminales restantes se conectan a las líneas de alimentación L1, L2 Y L3. Los devanados conectados en estrella forman una configuración en Y. Un motor conectado en estrella con nueve (9) terminales, tiene tres puntas en sus devanados conectadas para formar una estrella (7-8-9). Los tres pares de puntas de los devanados restantes, son los números: 1-4, 2-5 y 3-6. Los devanados se pueden conectar para operar en bajo o alto voltaje. Para la operación en bajo voltaje, éstos se conectan en paralelo; para la operación en alto voltaje, se conectan en serie.
  • 27. CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS Transformador eléctrico monofásico de núcleo cerrado de acero al silicio, donde se muestran dos devanados o enrollados de alambre de cobre desnudo, protegido con barniz aislante. Uno de esos corresponde al “enrollado primario” o de ENTRADA de la corriente alterna y el otro al “enrollado secundario” o de SALIDA de la propia corriente, una vez que el valor de la tensión ha sido aumentado o disminuido, de acuerdo con el tipo de transformador que se utilice, decir, si es “reductor de tensión” o si, por el contrario, es “elevador de tensión”. Pequeño transformador reductor de voltaje sin la cubierta plástica de protección. Se pueden apreciar las espiras de alambre de cobre desnudo de uno de sus devanados o enrollados. El alambre de cobre utilizado, tanto en el. enrollado primario como en el secundario, se encuentra protegido por una capa de barniz aislante para evitar que se produzcan cortos circuitos entre las espiras. Desde el punto de vista constructivo la mayoría de los transformadores eléctricos, independientemente de su tamaño, poseen como mínimo dos devanados o enrollados de alambre de cobre desnudo protegido por una fina capa de barniz aislante. El grosor o diámetro del alambre utilizado para cada enrollado dependerá del flujo máximo de corriente eléctrica en amperes (A) que debe soportar el transformador sin llegar a quemarse cuando le conectamos una resistencia, carga o consumidor eléctrico, de acuerdo con el cálculo que previamente realizó el fabricante cuando determinó su capacidad de trabajo. Ambos enrollados van colocados alrededor de un núcleo de acero al silicio que forma parte del cuerpo del transformador. En la mayoría de los transformadores, el devanado que posee mayor número de vueltas generalmente corresponde al “enrollado primario” o de entrada “E” de la
  • 28. corriente que se va a transformar y corresponde al voltaje más alto. El devanado que posee menor número de vueltas es el “enrollado secundario” o de salida “S” de la corriente eléctrica ya transformada o modificada y corresponde al voltaje más bajo. En este caso el transformador trabajará como "reductor de tensión". En algunos transformadores los dos enrollados se encuentran situados uno junto al otro por separado, pero en la mayoría de los casos después que se ha colocado el primer enrollado alrededor del núcleo, se coloca el segundo encima de éste, manteniendo independientes las correspondientes conexiones exteriores de entrada y salida de la corriente eléctrica. Transformador eléctrico monofásico donde se muestran sus_ dos enrollados. Como se observa, ambos enrollados_ se encuentran separados uno del otro, pero formando_ parte del. mismo núcleo de acero al silicio. En el- enrollado primario o de entrada “E” se conecta la fuente. de suministro de. tensión de corriente alterna, mientras- que en el enrollado secundario o de salida “S” se conecta- la carga, en este. caso una resistencia (R). La carga o consumidor de energía eléctrica se conecta siempre al transformador en el circuito correspondiente al enrollado secundario o de salida “S”, ya sea éste reductor o elevador de tensión . La longitud y grosor del alambre de cobre del enrollado primario y secundario que utiliza, lo calcula el fabricante para que su salida “S” pueda entregar la tensión y capacidad que requiere la carga que se le va a conectar, siempre que los watt (W) o kilowatt (kW) de consumo no superen lo admitido. Cuando el consumo en watt o kilowatt de la carga instalada supera la que puede soportar el transformador, en el mejor de los casos se produce una caída de voltaje en el enrollado de salida, mientras que en el peor uno o los dos enrollados se queman si la temperatura que produce la circulación del flujo de la corriente en ampere (A) por dichos enrollados supera los límites de seguridad que permite el barniz aislante del alambre de cobre. En ese caso las espiras del alambre se ponen en corto circuito y el transformador queda inutilizado para continuar prestando servicio, por lo será necesario reponerlo por uno nuevo o sustituir en un taller los enrollados quemados. No obstante, esta última solución resulta a veces más costosa que comprar un transformador nuevo, sobre todo cuando son de pequeño tamaño.
  • 29. Por otra parte, el principio de funcionamiento de un transformador se basa en la inducción electromagnética que se produce en el enrollado secundario cuando por el primario circula una corriente alterna procedente de cualquier fuente de fuerza electromotriz. Esta figura muestra el núcleo cerrado de acero al silicio de un transformador eléctrico, así como las líneas de fuerza (Ø) que lo. recorren cuando el enrollado primario o de entrada “E” se conecta a. una fuente de fuerza electromotriz de corriente alterna. Esas líneas. de fuerza refuerzan el campo magnético que produce el enrollado . primario, induciendo, a su vez, otra corriente eléctrica en el. enrollado secundario. Esa tensión de salida “S” será menor o mayor. dependiendo del tipo de transformador, o sea, si es “reductor” o. “elevador”. El núcleo de acero cerrado provoca el reforzamiento de. las líneas de fuerza magnética que lo recorren, lo que influye en la. reducción del tamaño del transformador y en la disminución de su. peso total. Existe también otro tipo de transformador de fuerza o potencia monofásico de diferente construcción, que consta de un solo devanado o enrollado colocado en un simple núcleo abierto de acero al silicio. Esta variante se denomina “autotransformador” y su principal característica radica en que a partir de un punto determinado de su único enrollado (generalmente el punto medio) parte una derivación hacia el exterior para conectar la carga o consumidor en unos casos, o la fuente de suministro de corriente en otros, dependiendo si éste actúa como reductor o como elevador de tensión.
  • 30. En la ilustración superior, la figura representa el esquema de un autotransformador funcionando como “reductor de tensión”. Se puede observar que la entrada “E” de la corriente está conectada a una fuente suministradora de energía eléctrica, fuerza electromotriz (FEM) o corriente alterna de 220 volt, mientras que por la salida “S” se obtiene una corriente transformada de una tensión o voltaje más bajo, también alterno, de 110 volt. La figura (B) representa otro autotransformador en función de “elevador de tensión”. Como se puede apreciar, en su entrada tiene aplicada una tensión de 110 volt, mientras que en la salida se obtiene otra más alta de 220 volt. Por otra parte, en la figura (C) se puede observar también otra variante de autotransformador, cuya característica es la de recibir una tensión o voltaje determinada en el enrollado de entrada “E”, mientras que la salida proporciona varios valores de tensiones reducidas diferentes. Este autotransformador se denomina “variable” y en el caso del ejemplo recibe 220 volt en la entrada, mientras que en la salida se obtienen, indistintamente y por pasos, 6, 12, 36, 110, e incluso los mismos 220 volt aplicados en la entrada. Existe también otra variante de autotransformador con núcleo redondo muy utilizado en laboratorios de electricidad y electrónica, como el que se muestra en la figura (D). Este autotransformador permite variar la posición de un cursor central de forma manual, lo que permite seleccionar diferentes valores de tensión, tanto en orden ascendente como descendente, desde “0” a “220” V o viceversa. Si en la figura del ejemplo se hace girar el cursor en dirección al signo (+) el voltaje o tensión se incrementa hasta un máximo de 220 volt, mientras que en dirección inversa, o sea, girándolo en dirección al signo (–) se obtienen diferentes valores de voltajes en orden descendente a partir de 220 V, hasta llegar a “0”. TRANSFORMADOR MONOFASICO Un Transformador Monofásicos con arrollamientos únicos en el primario y el secundario En la figura(a) se puede observar las partes de un transformador monofásico
  • 31. Transformador monofásico ideal Para analizar un transformador, vamos a iniciar su estudio suponiendo que el mismo es ideal, por lo que debe presentar las siguientes características: • Las bobinas primaria y secundaria no tienen resistencia óhnmica. • Todo el flujo magnético se encuentra en el núcleo de láminas de acero. • El núcleo no tiene reluctancia. • El núcleo no tiene pérdidas por corrientes parásitas ni por histéresis. Transformador ideal en vacío Si al transformador en estudio lo alimentamos desde su bobinado primario, por medio de una fuente de tensión alterna sinusoidal de la forma: u1 = Umáx. sen ωt en el núcleo se originará un flujo magnético (Φ), en correspondencia con dicha tensión, de acuerdo a la siguiente expresión: U1 = 4,44 N1 f Φ Como en este análisis, en el secundario no se encuentra ninguna carga, por lo cual no habrá circulación de corriente y dado que la reluctancia del núcleo la consideramos de valor cero, por el bobinado primario no es necesario que circule corriente ó sea: N1 I1 = Φ . ℜ = 0 Fuerza magnetomotriz = Flujo x reluctancia Este flujo magnético, también variable en el tiempo, dará lugar a que se induzcan fuerzas electromotrices en los bobinados, cuyos valores, serán de acuerdo a la ley de Faraday, a la polaridad asignada a dicha fuerzas electromotrices como positivas, y en función del sentido en que se realizan los bobinados las siguientes: Estas fuerzas electromotrices deben tener un valor y una polaridad tal que se opongan a la causa que las originó. En la figura 7.3 Se pueden observar las convenciones utilizadas.
  • 32. Figura 7.3 Esquema de polaridades adoptadas en un transformador monofásico Figura 7.3 Esquema de polaridades adoptadas en un transformador monofásico De acuerdo a la polaridad adoptada por “e1”, si cortocircuitamos la misma, el sentido de la corriente que origina da lugar a un flujo magnético de sentido contrario al de la figura 7.3, tal como se observa en la figura 7.4. Figura 7.4 Flujo magnético originado por “e1” En forma análoga, lo mismo sucede para la fuerza electromotriz inducida “e2”, que se analiza en la figura 7.5. Figura 7.5 Flujo magnético originado por “e2”
  • 33. Dado que los bobinados los consideramos ideales, se cumple que: u1 = e1 u2 = e2 lo cual también es válido para los valores eficaces, o sea: U1 = E1 U2 = E2 Si efectuamos la relación entre las fuerzas electromotrices inducidas se llega a lo siguiente: A estas relaciones la llamaremos relación de transformación, la cual puede adoptar los siguientes valores: • a > 1 La tensión aplicada es superior a la tensión en el secundario, el tipo de transformador es reductor de tensión. • a < 1 La tensión aplicada es inferior a la tensión en el secundario, el tipo de transformador es elevador de tensión. • a = 1 Las dos tensiones son iguales, y se lo utiliza para aislar tensiones en sistemas de protección o medición.
  • 34. Transformadores trifásicos  El transformador más utilizado actualmente es el trifásico. Esto se debe a que la producción, distribución y consumo de energía eléctrica se realizan en corriente alterna trifásica. Entendemos por transformador trifásico aquel que es utilizado para transformar un sistema trifásico equilibrado de tensiones en otro sistema equilibrado de tensiones trifásico pero con diferentes valores de tensiones e intensidades.  Para conseguir ese propósito, podemos utilizar tres transformadores monofásicos, de manera que tendremos tres núcleos magnéticos independientes y conexionados como indica la figura inferior. Cada núcleo tendrá sus pérdidas de flujo. El núcleo trifásico más utilizado es el de tres columnas, el núcleo tiene el yugo y las tres columnas de la misma sección y sobre cada una de ellas se colocan los arrollamientos de una misma fase, dejando el bobinado de mayor tensión en la parte exterior para facilitar su aislación. Estos son los núcleos trifásicos más utilizados porque son los que emplean menor cantidad de chapa magnética y consecuentemente tienen menos pérdidas en el hierro. Además tienen el mejor comportamiento frente cargas asimétricas y armónicos, lo que es muy deseable en las redes de distribución de energía eléctrica.
  • 35. Transformadores Herméticos de Llenado Integral  Se utilizan para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Datos Técnicos:  Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz. Transformadores Subterráneos Transformador de construcción adecuada para ser instalado en cámaras, en cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza. Datos Técnicos: Potencia: 150 a 2000KVA Alta Tensión: 15 o 24,2KV Baja Tensión: 216,5/125;220/127;380/220;400/231V
  • 36.  Transformador de corriente TT/CC  Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivel seguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida y control. Ciertos tipos de transformadores de corriente protegen a los instrumentos al ocurrir cortocircuitos.  Los valores de los transformadores de corriente son:  -Carga nominal: 2.5 a 200 VA, dependiendo su función.  -Corriente nominal: 5 y 1A en su lado secundario. Se definen como relaciones de corriente primaria a corriente secundaria. Unas relaciones típicas de un transformador de corriente podrían ser: 600/5, 800/5, 1000/5.  -Usualmente estos dispositivos vienen con un amperímetro adecuado con la razón de transformación de los transformadores de corriente, por ejemplo: un transformador de 600/5 está disponible con un amperímetro graduado de 0 - 600A. • Autotransformador El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento entre el primario y el secundario. Se usa principalmente para conectar dos sistemas de transmisión de tensiones diferentes, frecuentemente con un devanado terciario en triángulo.
  • 37. Transformador Toroidal  Pequeño transformador con núcleo toroidal.  El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo magnético queda confinado en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes de Foucault. Transformador de grano orientado El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales. Presenta pérdidas muy reducidas pero es caro. La chapa de hierro de grano orientado puede ser también utilizada en transformadores orientados (chapa en E), reduciendo sus perdidas.
  • 38. Transformador de núcleo de aire  En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin núcleo o con un pequeño cilindro de ferrita que se introduce más o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.  Transformador piezoeléctrico  Para ciertas aplicaciones han aparecido en el mercado transformadores que no están basados en el flujo magnético para transportar la energía entre el primario y el secundario, sino que se emplean vibraciones mecánicas en un cristal piezoeléctrico. Tienen la ventaja de ser muy planos y funcionar bien a frecuencias elevadas. Se usan en algunos convertidores de tensión para alimentar los fluorescentes del backlight de ordenadores portátiles.  Según el tipo de Núcleo  Los transformadores trifásicos pueden ser construidos mediante la unión de 3 transformadores monofásicos conocido como los bancos de transformadores. Este tipo de conexión seria muy útil en el caso de que se desee tener un transformador monofásico de repuesto para los casos de averías, pero la realidad es que los transformadores trifásicos resultan más económicos, es decir, un transformador trifásico es más barato que tres transformadores monofásicos. Además, esta la relación de tamaño, un único transformador trifásico siempre será más pequeño que un banco de transformadores monofásicos. Según el tipo de núcleo se mocionará los 3 siguiente transformadores. Transformador Trifásico de tipo Núcleo  Los devanados rodean al núcleo. Éste está constituido por láminas rectangulares o en forma de L que se ensamblan y solapan alternativamente en capas adyacentes. En este tipo de transformadores existen tres núcleos unidos por sus partes superior e inferior mediante un yugo y sobre cada núcleo se devanan el primario y el secundario de cada fase. Este dispositivo es posible porque, en todo momento, la suma de los flujos es nula.  Invirtiendo las conexiones de las bobinas centrales en el transformador trifásico acorazado, las secciones de los núcleos entre las ventanas es igual al valor que se obtendría sin invertir las conexiones, dividido por raiz de 3. El transformador trifásico es más compacto y ligero que los tres transformadores monofásicos equivalentes, pero disminuye la flexibilidad del sistema. En un auto transformador, parte del devanado es común a primario y secundario. Tan solo se transforma una parte de la potencia, yendo la restante de la carga por conducción. Transformador Trifásico de tipo Acorazado Al igual que en el transformador monofásico el núcleo rodea al devanado. La diferencia de un transformador trifásico de tipo núcleo y de otro de tipo acorazado, esta en que en un transformador trifásico de tipo acorazado las tensiones
  • 39.  Transformador de núcleo distribuido  Posee un núcleo central y cuatro ramas exteriores. Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos. Lla mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas.  Conexiones De Los Transformadores Trifásicos  En los sistemas polifásicos, se entiende por conexión la forma de enlazar entre sí los arrollamientos de las distintas fases. En transformadores trifásicos los arrollamientos pueden estar montados de las siguientes formas:  a) conexión abierta (III)  b) conexión en triángulo (D)  c) conexión en estrella (Y)  d) conexión en zigzag (Z)  El convenio sobre la utilización de letras para designar abreviadamente las diferentes conexiones es el siguiente:  Conexión en triángulo: D (en el primario) d (en el secundario)  Conexión en estrella: Y (en el primario) y (en el secundario)  Conexión en zigzag: Z (en el primario) z (en el secundario)
  • 40. Conclusión Los Motores de Corriente Alterna; Son los tipos de motores más usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los sistemas de distribución de energías "normales" y por último Los Motores Universales Tienen la forma de un motor de corriente continua, la principal diferencia es que está diseñado para funcionar con corriente continua y corriente alterna. El inconveniente de este tipo de motores es su eficiencia, ya que es baja. José Luis Pérez Cabello
  • 41. Conclusiones En esta unidad aprendí un poco mas sobre motores, aparte de complementar lo aprendido en las demás tareas de que los motores funcionan con un campo magnético. Los motores pueden funcionar tanto con corriente directa con alterna ya que de igual forma transforman la energía eléctrica en energía mecánica o movimiento de torsión En un motor de corriente continua un conmutador invierte la corriente cuando el rotor gira . En el motor de CA, el rotor recibe una corriente inducida alterna y el estator es un campo magnético. Aunque los motores de corriente directa suelen ser mucho mas caros, estos solo se utilizan en aparatos donde se necesite una entrada de potencia regulada Fernando Ruiz Villa 17050293
  • 44.  https://www4.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maquinas_ electricas_1/apuntes/11.pdf  http://www.monografias.com/trabajos78/tipos-aplicaciones- conexiones-transformadores-trifasicos/tipos-aplicaciones- conexiones-transformadores-trifasicos2.shtml  http://e- ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3015 /html/14_el_transformador_trifsico_y_su_conexionado.html  http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/bobi nas_trafos/trafos_trif.htm  http://www.tuveras.com/eltrafotrifasico/eltrafotrifasico.htm