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MÁQUINAS ELÉCTRICAS
ONDA SENOIDAL
• REPRESENTA EL VALOR DE LA TENSIÓN DE LA CORRIENTE ALTERNA A TRAVÉS DE UN
TIEMPO CONTINUAMENTE VARIABLE, EN UN PAR DE EJES CARTESIANOS MARCADOS EN
AMPLITUD Y TIEMPO.
• LA CORRIENTE ALTERNA SE GENERA POR DIFERENTES MÉTODOS. LOS MÁS UTILIZADOS SON
LOS MECÁNICOS ROTATIVOS, O ALTERNADORES DE LAS BOBINAS ELÉCTRICAS, PARA
GRANDES POTENCIAS, Y LOS ELECTRÓNICOS CUANDO LAS MISMAS SON PEQUEÑAS.
• SI REPRESENTAMOS ESTA LEY DE VARIACIÓN EN UN PAR DE EJES CARTESIANOS
MARCADOS EN AMPLITUD Y TIEMPO, SE PRODUCIRÁN GRÁFICAS CON
DIFERENTES FORMAS GEOMÉTRICAS QUE IDENTIFIQUEN LA CORRIENTE. LAS
FORMAS DE ONDAS MÁS COMUNES SON:
• LA SENOIDAL,
• LA CUADRADA,
• LA TRIANGULAR,
• LA DIENTE DE SIERRA
• TODAS SE PRESENTAN EN DISTINTOS TIPOS MUY VARIADOS.
VALOR EFICAZ
• SE LLAMA VALOR EFICAZ DE UNA CORRIENTE ALTERNA, AL VALOR QUE TENDRÍA UNA CORRIENTE CONTINUA
QUE PRODUJERA LA MISMA POTENCIA QUE DICHA CORRIENTE ALTERNA, AL APLICARLA SOBRE UNA MISMA
RESISTENCIA.
ES DECIR, SE CONOCE EL VALOR MÁXIMO DE UNA CORRIENTE ALTERNA (I0).
SE APLICA ÉSTA SOBRE UNA CIERTA RESISTENCIA Y SE MIDE LA POTENCIA PRODUCIDA SOBRE ELLA.
• PARA UNA SEÑAL SINUSOIDAL, EL VALOR EFICAZ DE LA TENSIÓN ES:
• Y DEL MISMO MODO PARA LA CORRIENTE
LA POTENCIA EFICAZ RESULTARÁ SER:______________
• ES DECIR QUE ES LA MITAD DE LA POTENCIA MÁXIMA (O POTENCIA DE PICO)
• LA TENSIÓN O LA POTENCIA EFICAZ, SE NOMBRAN MUCHAS VECES POR LAS LETRAS RMS.
O SEA, EL DECIR 10 VRMS Ó 15 WRMS SIFNIFICARÁN 10 VOLTIOS EFICACES Ó 15 WATIOS EFICACES,
RESPECTIVAMENTE.
VALOR RMS:
• UN VALOR EN RMS DE UNA CORRIENTE ES EL VALOR, QUE PRODUCE LA MISMA DISIPACIÓN DE CALOR
QUE UNA CORRIENTE CONTINUA DE LA MISMA MAGNITUD.
EN OTRAS PALABRAS: EL VALOR RMS ES EL VALOR DEL VOLTAJE O CORRIENTE EN C.A. QUE PRODUCE EL
MISMO EFECTO DE DISIPACIÓN DE CALOR QUE SU EQUIVALENTE DE VOLTAJE O CORRIENTE DIRECTA.
• EJEMPLO:
1 AMPERIO (AMPERE) DE CORRIENTE ALTERNA (C.A.) PRODUCE EL MISMO EFECTO TÉRMICO QUE UN
AMPERIO (AMPERE) DE CORRIENTE DIRECTA (C.D.) POR ESTA RAZÓN SE UTILIZA EL TERMINO “EFECTIVO”
EL VALOR EFECTIVO DE UNA ONDA ALTERNA SE OBTIENE MULTIPLICANDO SU VALOR MÁXIMO POR 0.707.
ENTONCES VRMS = VPICO X 0.707
LA CORRIENTE ALTERNA Y LOS VOLTAJES (CUANDO SON ALTERNOS) SE EXPRESAN DE FORMA COMÚN POR SU
VALOR EFECTIVO O RMS (ROOT MEAN SQUARE – RAÍZ MEDIA CUADRÁTICA). CUANDO SE DICE QUE EN
NUESTRAS CASAS TENEMOS 120 O 220 VOLTIOS, ÉSTOS SON VALORES RMS O EFICACES
ARMÓNICO O ARMÓNICA
• LOS ARMÓNICOS SON DISTORSIONES DE LAS ONDAS SENOSOIDALES DE TENSIÓN Y/O CORRIENTE DE
LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, DEBIDO AL USO DE CARGAS CON IMPEDANCIA NO LINEAL, A MATERIALES
FERROMAGNÉTICOS, Y EN GENERAL AL USO DE EQUIPOS QUE NECESITEN REALIZAR CONMUTACIONES
EN SU OPERACIÓN NORMAL.
• LA APARICIÓN DE CORRIENTES Y/O TENSIONES ARMÓNICAS EN EL SISTEMA ELÉCTRICO CREA
PROBLEMAS TALES COMO, EL AUMENTO DE PÉRDIDAS DE POTENCIA ACTIVA, SOBRETENSIONES EN LOS
CONDENSADORES, ERRORES DE MEDICIÓN, MAL FUNCIONAMIENTO DE PROTECCIONES, DAÑO EN LOS
AISLAMIENTOS, DETERIORO DE DIELÉCTRICOS, DISMINUCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LOS EQUIPOS, ENTRE
OTROS.
• LOS ARMÓNICOS SE DEFINEN HABITUALMENTE CON LOS DOS DATOS MÁS IMPORTANTES QUE LES
CARACTERIZAN, QUE SON:
• SU AMPLITUD: HACE REFERENCIA AL VALOR DE LA TENSIÓN O INTENSIDAD DEL ARMÓNICO,
• SU ORDEN: HACE REFERENCIA AL VALOR DE SU FRECUENCIA REFERIDO A LA FUNDAMENTAL (60 HZ).
ASÍ, UN ARMÓNICO DE ORDEN 3 TIENE UNA FRECUENCIA 3 VECES SUPERIOR A LA FUNDAMENTAL, ES
DECIR 3 * 60 HZ = 180 HZ.
• EL ORDEN EL ARMÓNICO, TAMBIÉN REFERIDO COMO EL RANGO DEL ARMÓNICO, ES LA RAZÓN ENTRE
LA FRECUENCIA DE UN ARMÓNICO FN Y LA FRECUENCIA DEL FUNDAMENTAL (60 HZ).
• IMPEDANCIA:
EN LOS CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA (AC) LOS RECEPTORES PRESENTAN UNA OPOSICIÓN A
LA CORRIENTE QUE NO DEPENDE ÚNICAMENTE DE LA RESISTENCIA ÓHMICA DEL MISMO, PUESTO
QUE LOS EFECTOS DE LOS CAMPOS MAGNÉTICOS VARIABLES (BOBINAS) TIENEN UNA INFLUENCIA
IMPORTANTE. EN AC, LA OPOSICIÓN A LA CORRIENTE RECIBE EL NOMBRE DE IMPEDANCIA (Z),
QUE OBVIAMENTE SE MIDE EN Ω. LA RELACIÓN ENTRE V, I, Z, SE DETERMINA MEDIANTE LA "LEY DE
OHM GENERALIZADA".
• REACTANCIA CAPACITIVA:
LA REACTANCIA CAPACITIVA ES EL TIPO DE REACTANCIA QUE SE OPONE AL CAMBIO DEL VOLTAJE
POR LO CUAL SE DICE QUE LA CORRIENTE (I) ADELANTA AL VOLTAJE (V) POR 90°, POR LO CUAL AL
REPRESENTAR ESTE DESFASAMIENTO EN UN DIAGRAMA DE ONDA SENOIDAL Y/O DE FASORES LA
CORRIENTE IRÁ 90° ADELANTE DEL VOLTAJE.
• REACTANCIA INDUCTIVA:
• CAMPO MAGNÉTICO:
EL CAMPO MAGNÉTICO B ES UNA MAGNITUD VECTORIAL. PUEDE ESTAR PRODUCIDO
POR UNA CARGA PUNTUAL EN MOVIMIENTO O POR UN CONJUNTO DE CARGAS EN
MOVIMIENTO, ES DECIR, POR UNA CORRIENTE ELÉCTRICA.
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ES EL FLUJO MAGNÉTICO POR UNIDAD DE ÁREA DE UNA SECCIÓN NORMAL A LA
DIRECCIÓN DEL FLUJO, Y ES IGUAL A LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO; LA
UNIDAD DE LA DENSIDAD EN EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES ES EL
TESLA.
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• POTENCIA DE UN MOTOR
LA POTENCIA ES LA RAPIDEZ CON QUE PUEDE TRABAJAR EL MOTOR, ES DECIR, ES LA
VELOCIDAD CON QUE SE PUEDE REALIZAR UNA LABOR. AHORA, MATEMÁTICAMENTE, SE REFIERE
A LA CANTIDAD DE TRABAJO REALIZADO EN UNA UNIDAD DE TIEMPO (POTENCIA= TRABAJO /
TIEMPO). SE MIDEN EN CV (CABALLO DE VAPOR), KW (KILOVATIOS).
• TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA EN UNA MÁQUINA
• EN UNA MÁQUINA SE PUEDEN DAR VARIAS TRANSFORMACIONES TALES COMO: LA ENERGÍA
MECÁNICA (ENERGÍA POTENCIAL ACUMULADA EN UN RESORTE O ENERGÍA CINÉTICA DE UN
AUTO EN MOVIMIENTO.
ENERGÍA TÉRMICA (CALOR LIBERADO POR UNA ESTUFA POR FRICCIÓN O POR EL SOL)
ENERGÍA QUÍMICA (ENERGÍA CONTENIDA EN LA DINAMITA, EN EL CARBÓN O EN UNA BATERÍA
DE ALMACENAMIENTO ELÉCTRICO)
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  • 2. ONDA SENOIDAL • REPRESENTA EL VALOR DE LA TENSIÓN DE LA CORRIENTE ALTERNA A TRAVÉS DE UN TIEMPO CONTINUAMENTE VARIABLE, EN UN PAR DE EJES CARTESIANOS MARCADOS EN AMPLITUD Y TIEMPO. • LA CORRIENTE ALTERNA SE GENERA POR DIFERENTES MÉTODOS. LOS MÁS UTILIZADOS SON LOS MECÁNICOS ROTATIVOS, O ALTERNADORES DE LAS BOBINAS ELÉCTRICAS, PARA GRANDES POTENCIAS, Y LOS ELECTRÓNICOS CUANDO LAS MISMAS SON PEQUEÑAS. • SI REPRESENTAMOS ESTA LEY DE VARIACIÓN EN UN PAR DE EJES CARTESIANOS MARCADOS EN AMPLITUD Y TIEMPO, SE PRODUCIRÁN GRÁFICAS CON DIFERENTES FORMAS GEOMÉTRICAS QUE IDENTIFIQUEN LA CORRIENTE. LAS FORMAS DE ONDAS MÁS COMUNES SON: • LA SENOIDAL, • LA CUADRADA, • LA TRIANGULAR, • LA DIENTE DE SIERRA • TODAS SE PRESENTAN EN DISTINTOS TIPOS MUY VARIADOS.
  • 3. VALOR EFICAZ • SE LLAMA VALOR EFICAZ DE UNA CORRIENTE ALTERNA, AL VALOR QUE TENDRÍA UNA CORRIENTE CONTINUA QUE PRODUJERA LA MISMA POTENCIA QUE DICHA CORRIENTE ALTERNA, AL APLICARLA SOBRE UNA MISMA RESISTENCIA. ES DECIR, SE CONOCE EL VALOR MÁXIMO DE UNA CORRIENTE ALTERNA (I0). SE APLICA ÉSTA SOBRE UNA CIERTA RESISTENCIA Y SE MIDE LA POTENCIA PRODUCIDA SOBRE ELLA. • PARA UNA SEÑAL SINUSOIDAL, EL VALOR EFICAZ DE LA TENSIÓN ES: • Y DEL MISMO MODO PARA LA CORRIENTE LA POTENCIA EFICAZ RESULTARÁ SER:______________ • ES DECIR QUE ES LA MITAD DE LA POTENCIA MÁXIMA (O POTENCIA DE PICO) • LA TENSIÓN O LA POTENCIA EFICAZ, SE NOMBRAN MUCHAS VECES POR LAS LETRAS RMS. O SEA, EL DECIR 10 VRMS Ó 15 WRMS SIFNIFICARÁN 10 VOLTIOS EFICACES Ó 15 WATIOS EFICACES, RESPECTIVAMENTE.
  • 4. VALOR RMS: • UN VALOR EN RMS DE UNA CORRIENTE ES EL VALOR, QUE PRODUCE LA MISMA DISIPACIÓN DE CALOR QUE UNA CORRIENTE CONTINUA DE LA MISMA MAGNITUD. EN OTRAS PALABRAS: EL VALOR RMS ES EL VALOR DEL VOLTAJE O CORRIENTE EN C.A. QUE PRODUCE EL MISMO EFECTO DE DISIPACIÓN DE CALOR QUE SU EQUIVALENTE DE VOLTAJE O CORRIENTE DIRECTA. • EJEMPLO: 1 AMPERIO (AMPERE) DE CORRIENTE ALTERNA (C.A.) PRODUCE EL MISMO EFECTO TÉRMICO QUE UN AMPERIO (AMPERE) DE CORRIENTE DIRECTA (C.D.) POR ESTA RAZÓN SE UTILIZA EL TERMINO “EFECTIVO” EL VALOR EFECTIVO DE UNA ONDA ALTERNA SE OBTIENE MULTIPLICANDO SU VALOR MÁXIMO POR 0.707. ENTONCES VRMS = VPICO X 0.707 LA CORRIENTE ALTERNA Y LOS VOLTAJES (CUANDO SON ALTERNOS) SE EXPRESAN DE FORMA COMÚN POR SU VALOR EFECTIVO O RMS (ROOT MEAN SQUARE – RAÍZ MEDIA CUADRÁTICA). CUANDO SE DICE QUE EN NUESTRAS CASAS TENEMOS 120 O 220 VOLTIOS, ÉSTOS SON VALORES RMS O EFICACES
  • 5. ARMÓNICO O ARMÓNICA • LOS ARMÓNICOS SON DISTORSIONES DE LAS ONDAS SENOSOIDALES DE TENSIÓN Y/O CORRIENTE DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, DEBIDO AL USO DE CARGAS CON IMPEDANCIA NO LINEAL, A MATERIALES FERROMAGNÉTICOS, Y EN GENERAL AL USO DE EQUIPOS QUE NECESITEN REALIZAR CONMUTACIONES EN SU OPERACIÓN NORMAL. • LA APARICIÓN DE CORRIENTES Y/O TENSIONES ARMÓNICAS EN EL SISTEMA ELÉCTRICO CREA PROBLEMAS TALES COMO, EL AUMENTO DE PÉRDIDAS DE POTENCIA ACTIVA, SOBRETENSIONES EN LOS CONDENSADORES, ERRORES DE MEDICIÓN, MAL FUNCIONAMIENTO DE PROTECCIONES, DAÑO EN LOS AISLAMIENTOS, DETERIORO DE DIELÉCTRICOS, DISMINUCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LOS EQUIPOS, ENTRE OTROS. • LOS ARMÓNICOS SE DEFINEN HABITUALMENTE CON LOS DOS DATOS MÁS IMPORTANTES QUE LES CARACTERIZAN, QUE SON: • SU AMPLITUD: HACE REFERENCIA AL VALOR DE LA TENSIÓN O INTENSIDAD DEL ARMÓNICO, • SU ORDEN: HACE REFERENCIA AL VALOR DE SU FRECUENCIA REFERIDO A LA FUNDAMENTAL (60 HZ). ASÍ, UN ARMÓNICO DE ORDEN 3 TIENE UNA FRECUENCIA 3 VECES SUPERIOR A LA FUNDAMENTAL, ES DECIR 3 * 60 HZ = 180 HZ. • EL ORDEN EL ARMÓNICO, TAMBIÉN REFERIDO COMO EL RANGO DEL ARMÓNICO, ES LA RAZÓN ENTRE LA FRECUENCIA DE UN ARMÓNICO FN Y LA FRECUENCIA DEL FUNDAMENTAL (60 HZ).
  • 6. • IMPEDANCIA: EN LOS CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA (AC) LOS RECEPTORES PRESENTAN UNA OPOSICIÓN A LA CORRIENTE QUE NO DEPENDE ÚNICAMENTE DE LA RESISTENCIA ÓHMICA DEL MISMO, PUESTO QUE LOS EFECTOS DE LOS CAMPOS MAGNÉTICOS VARIABLES (BOBINAS) TIENEN UNA INFLUENCIA IMPORTANTE. EN AC, LA OPOSICIÓN A LA CORRIENTE RECIBE EL NOMBRE DE IMPEDANCIA (Z), QUE OBVIAMENTE SE MIDE EN Ω. LA RELACIÓN ENTRE V, I, Z, SE DETERMINA MEDIANTE LA "LEY DE OHM GENERALIZADA". • REACTANCIA CAPACITIVA: LA REACTANCIA CAPACITIVA ES EL TIPO DE REACTANCIA QUE SE OPONE AL CAMBIO DEL VOLTAJE POR LO CUAL SE DICE QUE LA CORRIENTE (I) ADELANTA AL VOLTAJE (V) POR 90°, POR LO CUAL AL REPRESENTAR ESTE DESFASAMIENTO EN UN DIAGRAMA DE ONDA SENOIDAL Y/O DE FASORES LA CORRIENTE IRÁ 90° ADELANTE DEL VOLTAJE.
  • 7. • REACTANCIA INDUCTIVA: • CAMPO MAGNÉTICO: EL CAMPO MAGNÉTICO B ES UNA MAGNITUD VECTORIAL. PUEDE ESTAR PRODUCIDO POR UNA CARGA PUNTUAL EN MOVIMIENTO O POR UN CONJUNTO DE CARGAS EN MOVIMIENTO, ES DECIR, POR UNA CORRIENTE ELÉCTRICA. • DENSIDAD DE CAMPO MAGNÉTICO: ES EL FLUJO MAGNÉTICO POR UNIDAD DE ÁREA DE UNA SECCIÓN NORMAL A LA DIRECCIÓN DEL FLUJO, Y ES IGUAL A LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO; LA UNIDAD DE LA DENSIDAD EN EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES ES EL TESLA.
  • 9. • VOLTAJE INDUCIDO EN UN CONDUCTOR: •
  • 12. • POTENCIA DE UN MOTOR LA POTENCIA ES LA RAPIDEZ CON QUE PUEDE TRABAJAR EL MOTOR, ES DECIR, ES LA VELOCIDAD CON QUE SE PUEDE REALIZAR UNA LABOR. AHORA, MATEMÁTICAMENTE, SE REFIERE A LA CANTIDAD DE TRABAJO REALIZADO EN UNA UNIDAD DE TIEMPO (POTENCIA= TRABAJO / TIEMPO). SE MIDEN EN CV (CABALLO DE VAPOR), KW (KILOVATIOS). • TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA EN UNA MÁQUINA • EN UNA MÁQUINA SE PUEDEN DAR VARIAS TRANSFORMACIONES TALES COMO: LA ENERGÍA MECÁNICA (ENERGÍA POTENCIAL ACUMULADA EN UN RESORTE O ENERGÍA CINÉTICA DE UN AUTO EN MOVIMIENTO. ENERGÍA TÉRMICA (CALOR LIBERADO POR UNA ESTUFA POR FRICCIÓN O POR EL SOL) ENERGÍA QUÍMICA (ENERGÍA CONTENIDA EN LA DINAMITA, EN EL CARBÓN O EN UNA BATERÍA DE ALMACENAMIENTO ELÉCTRICO) ENERGÍA ELÉCTRICA (ENERGÍA PRODUCIDA POR UN GENERADOR O POR ILUMINACIÓN) ENERGÍA ATÓMICA (ENERGÍA LIBERADA CUANDO EL NÚCLEO DE UN ÁTOMO ES MODIFICADO)