Introducción a las máquinas eléctricas.

1. Máquinas Eléctricas – Clase 02
Introducción a las Máquinas eléctricas
Ing. Michael Maza
au.maza22@gmail.com

2. Máquinas Eléctricas
Las máquinas
eléctricas se pueden
definir como
convertidores de
energía.

3. Principios de
funcionamiento
Las máquinas eléctricas son el resultado de una
aplicación inteligente de los principios del
electromagnetismo y en particular de la ley de
inducción de Faraday.

4. Magnetismo
Se denomina magnetismo a la propiedad que tienen determinados materiales, en estado natural o artificial
(forzado mediante la aplicación de alguna técnica externa), para atraer el hierro.
A los elementos que tienen esa propiedad de atracción se les denomina imanes, pudiendo clasificarse en
permanentes y temporales según su capacidad de mantener el magnetismo.
Imanes permanentes.
Son aquellos en los que los efectos de imanación se mantienen de forma continuada. Pueden estar magnetizados
de forma natural o artificial.

5. Magnetismo
Imanes temporales.
Son aquellos que mantienen el magnetismo solamente mientras se produce un fenómeno físico de magnetización
sobre ellos. Este es el caso de los electroimanes, que solamente mantienen el magnetismo si se aplica corriente a
un circuito eléctrico de excitación.

6. Ley de Faraday
En 1831 Michael Faraday realizó importantes descubrimientos que probaban que efectivamente un campo
magnético puede producir una corriente eléctrica, pero siempre que algo estuviera variando en el tiempo. Así
descubrió:
• Si se mueve un imán en las proximidades de una espira, aparece una corriente en ésta, circulando la corriente
en un sentido cuando el imán se acerca y en el opuesto cuando se aleja.
• El mismo resultado se obtiene si se deja el imán quieto y lo que se mueve es la espira.

7. Ley de Faraday
• En lugar de un imán pueden usarse dos bobinas y se obtiene el mismo resultado. De nuevo, es indiferente cuál
de las dos se mueva con tal de que haya un movimiento relativo.

8. Ley de Faraday
• No es imprescindible que haya movimiento. Faraday mostró que si arrollan dos bobinas alrededor de un núcleo
de hierro, si por una de ellas (el “primario”) circula una corriente continua, en la otra (el “secundario”) no hay
corriente alguna. Sin embargo, justo tras el cierre del interruptor, cuando la corriente del primario cambia en el
tiempo, se induce una corriente en el secundario. Asimismo, tras la apertura del interruptor también aparece
una corriente en el secundario, pero de sentido contrario a la anterior.

9. Campo magnético
Es la región del espacio en la que se perciben las fuerzas magnéticas de un imán o de un elemento magnetizado.
En él se produce un desplazamiento de cargas cuyo sentido se ha establecido por convención, del polo norte al
polo sur.
Se representan de forma gráfica mediante las de nominadas líneas de fuerza o de inducción magnética. Así, si se
pudieran visualizar las líneas de fuerza que se producen cuando dos imanes se acercan entre sí, se observaría
algo similar a lo representado en las siguientes figuras:
Figura 1.7. Cuando se unen dos polos del mismo signo, las líneas se enfrentan y por tanto se repelen.

10. Campo magnético
Figura 1.8. Por el contrario, si se unen dos polos del diferente signo, las líneas de fuerza se suman y los imanes
se atraen.

11. Campo magnético
Los campos magnéticos son el mecanismo fundamental para convertir la energía de una forma a otra en motores,
generadores y transformadores. Existen cuatro principios básicos que describen cómo se utilizan los campos
magnéticos en estos aparatos:
1. Un conductor que porta corriente produce un campo magnético a su alrededor.
2. Un campo magnético variable en el tiempo induce un voltaje en una bobina de alambre si pasa a través de ella
(este principio es la base del funcionamiento del transformador).
3. Un conductor que porta corriente en presencia de un campo magnético experimenta una fuerza inducida sobre
él (ésta es la base del funcionamiento del motor).
4. Un conductor eléctrico que se mueva en presencia de un campo magnético tendrá un voltaje inducido en él
(ésta es la base del funcionamiento del generador).
Producción de un campo magnético
La ley básica que gobierna la producción de un campo magnético por medio de una corriente es la ley de Ampere:

12. Clasificación General de las máquinas
Eléctricas
Desde el punto de vista de conversión de energía, se clasifican en tres tipos fundamentales:
• Convierten energía mecánica en energía eléctrica.
• Convierten energía eléctrica en energía mecánica.
• convierten energía eléctrica (ca) a un nivel de voltaje, a energía eléctrica (ca) a otro nivel de voltaje.
Generadores Motores Transformadores

13. Características Generales de las Máquinas
eléctricas
¬ Presentan entrada y salida
¬ Cada máquina en particular cumple el principio de reciprocidad electromagnética, lo cual quiere decir
que son reversibles, pudiendo funcionar como generador o como motor
¬ Para los transformadores las corrientes son inversamente proporcional a los voltajes (La potencia se
mantiene constante)
¬ Solo convierten energía mecánica y energía eléctrica
¬ Pueden ser usadas en ac o dc
¬ Generalmente son cilíndricas

14. LEY DE FARADAY: VOLTAJE INDUCIDO POR UN CAMPO
MAGNÉTICO VARIABLE
La ley de Faraday establece que si un flujo atraviesa una espira de alambre conductor, se
inducirá en ésta un voltaje directamente proporcional a la tasa de cambio del flujo con
respecto al tiempo.