maquinas

1. MEDIDA DE POTENCIA
Método de los dos vatímetros

2. METODO DE LOS DOS VATIMETROS
P = W1 +W2

3. MAQUINAS
ELÉCTRICAS
Principios generales

4. DEFINICIONES
• MAQUINA:
• Una máquina es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo
funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar
energía o realizar un trabajo con un fin determinado.
• MOTOR Es el mecanismo que transforma una fuente de energía
en trabajo requerido. Un motor es una maquina destinada a
transformar la energía original (eléctrica, química, potencial,
cinética)
• GENERADOR.
• Aquellas máquinas que realizan la transformación inversa.
• Generadores de energía eléctrica, también deben incluirse en esta
categoría otro tipos de máquinas como, por ejemplo, las bombas o
compresores.

5. ENERGÍA
DIFERENTES FORMAS
• ENERGÍA QUIMICA:
• Almacenada dentro de los productos Químicos
• La madera, el carbón, el Petróleo, la pólvora.
• Energía Térmica:
• Choque de articulas en movimiento y desprende calor
• Reacciones nucleares
• Efecto JOULE al paso dela corriente eléctrica.
• Aprovechamiento de la energía geotérmica.
• Aprovechamiento del sol “ËNRGIA SOLAR”
• Energía BIOMASA.
• Energía Mecánica:
• Energía potencial gravitacional (Energía Cinética y la Energía Potencial)
• Movimiento del viento (Energía Eólica), (Offshore)

6. ENERGÍA
DIFERENTES FORMAS
• ENERGÍA LUMINOSA O LUMINICA
• Se manifiesta y es transportada por Ondas Luminosas. Sin ella no habría
vida en la Tierra.
• Mediante el efecto Fotoeléctrico se puede transformar en energía
eléctrica, y esta es la energía eléctrica FOTOVOLTAICA
• No debe confundirse con la energía radiante, que es otra forma de energía
electromagnética.
• ENERGÍA ELECTROMAGNETICA
• Presencia de campo eléctrico y campo magnético
SU APROVECHAMIENTO SE CONOCE
COMO MAQUINA ELECTRICA

7. ENERGÍA
•ES LA CAPACIDAD PARA REALIZAR
UN TRABAJO.
•LA ENERGÍA NI SE CREA NI SE
DESTRUYE SOLO SE TRANSFORMA.
•SU APROVECHAMIENTO SE
CONOCE COMO MAQUINA
ELECTRICA

8. CLASIFICACIÓN
FUENTE DE ENERGÍA MOVIMIENTO
PRINCIPAL
TIPO DE BASTIDOR
Química. Térmica.
Motor de Combustión.
Fusión y Fisión nuclear
Maquinas
Rotativas.
Bastidor Fijo
Mecánica.
Molinos movidos por agua.
Generadores.
Maquinas
alternativas
Bastidor Móvil
Máquinas térmicas. Maquinas de
reacción
Electromagnética.
MAQUINAS ELECTRICAS

11. MAQUINA ELÉCTRICA
• Una máquina eléctrica es un dispositivo en el cual existe un a transformación de energía a E.
ELECTROMAGNETICA o a E. ELECTROMECANICA.
• Los generadores transforman energía mecánica en eléctrica, mientras que los motores transforman
la energía eléctrica en mecánica haciendo girar un eje.
• El motor se puede clasificar en motor de corriente continua o motor de corriente alterna. Los
transformadores y convertidores conservan la forma de la energía pero transforman sus
características.
• Una máquina eléctrica tiene un circuito magnético y dos circuitos eléctricos. Normalmente uno de
los circuitos eléctricos se llama excitación, porque al ser recorrido por una corriente eléctrica
produce los amperivueltas necesarios para crear el CAMPO MAGNETICO (Energía
Electromagnética), que rota (Energía Mecánica), dando origen a la energía eléctrica. Todo ese
conjunto se llama la máquina. El nombre lo toma del producido por las energías que interactúan
predominando la producción de energía eléctrica. GENERADOR ELECTRICO.
• Desde una visión mecánica, las máquinas eléctricas se pueden clasificar en rotativas y estáticas.
Las máquinas rotativas están provistas de partes giratorias, como las dinamos, alternadores,
motores. Las máquinas estáticas no disponen de partes móviles, como los transformadores.
• En las máquinas rotativas hay una parte fija llamada estator y una parte móvil llamada rotor.
• Normalmente el rotor gira en el interior del estator. Al espacio de aire existente entre ambos se le denomina
entrehierro. Los motores y generadores eléctricos son el ejemplo más simple de una máquina rotativa.

12. CONVERSIÓN DE ENERGÍA EN LA MAQUINAS ELÉCTRICAS
LEY DE
AMPERE
LEY DE
FARADAY
ENERGÍA ELECTRICA
ENERGÍA ELECTROMAGNETICA
ENERGÍA MECÁNICA
Ni= ∫H. dl
E = N dФ/dt
𝑭 = 𝑰. (𝒍 𝑥 𝑩)
Ley de Laplace
Motor
Generador
Transformador

13. CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
ESTÁTICAS
Transformador
Potencia
Monofásicos
Transformadores.
Auto….
Trifásicos
Transformadores
Auto…
Especiales
Protección
Medida

14. CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS

15. CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS
ELÉCTRICAS ROTATIVAS

16. CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS
ELÉCTRICAS ROTATIVAS

18. Rotativas de
C.A
Motores
Inducción
(Asíncronos)
1Ф
De
Condensador
De fase
partida
De espira
Sombra
3Ф
Jaula de
Ardilla
Rotor
Bobinado
Universales Síncronos
1Ф
De histéresis
De
reluctancia
3Ф
Generadores
1Ф
Rotor Liso
Pollos
Salientes
3Ф
Rotor Liso
Polos
salientes
MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS
CORRIENTE ALTERNA

19. Rotativas de
C.C
Motores
De excitación
Shunt
De excitación
serie
De excitación
Compound
De excitación
Independiente
Generadores
De excitación
Shunt
De excitación
serie
De excitación
Compound
De excitación
Independiente
MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS
CORRIENTE CONTINUA

20. ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS BÁSICOS
• EL HIERRO
Material Ferromagnético, con el cual se construye el
circuito magnético.

21. ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS BÁSICOS
• EL COBRE
Material conductor arrollados alrededor del núcleo.
Devanados, bobinas
Devanado inducido Devanado inductor

22. ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS BÁSICOS

23. EL TRANSFORMADOR
• UNIDAD MONOFÁSICA
ACORAZADO
DE COLUMNAS

25. EL TRANSFORMADOR
• UNIDAD TRIFÁSICA
DE TRES COLUMNAS

27. EL TRANSFORMADOR DE CORRIENTE

28. REPASO DE CONCEPTOS
VECTOR
MAGNITUD
DIRECCIÓN
SENTIDO
EJEMPLO: La velocidad, La aceleración, La fuerza, El Trabajo,
𝑪𝒂𝒎𝒑𝒐 𝒆𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒐 (𝑬), 𝑪𝒂𝒎𝒑𝒐 𝒎𝒂𝒈𝒏𝒆𝒕𝒊𝒄𝒐 (𝑩)
ELECTROMAGNETISMO

31. Parámetros de la curva de Histéresis para diferentes Materiales
Nombre Composición
%
µr
Máxima
Hc
A.v/m
Br
Teslas
Resistividad
Ω-m x10-8
Hierro 99,9 Fe 5.000 80 2,15 10
Hierro al Silicio 4 Si: 96 FE 7.000 48 1,97 59
Hierro al Silicio 3,3 Si; 96,7 Fe 10.000 16 2 50
Permalloy 45 Ni; 54 Fe 25.000 24 1,6 50
Mumetal 75 Ni; 2 Cr; 5 Mn: 18 Fe 110.000 2,4 0,72 60

32. LEY DE FARADAY
EL VOLTAJE INDUCIDO EN UNA ESPIRA O BOBINA DE UN CONDUCTOR
ES PROPORCIONAL AL INDICE DE CAMBIO DE LAS LINEAS DE FUERZA
QUE PASAN A TRAVÉS DE LA BOBINA.

33. LEY DE FARADAY. La regla de Fleming
SI EL CAMPO MAGNETICO SE CONSIDERA EN UN ESPACIO ESTACIONARIO, EL CONDUCTOR SE
CONSIDERA MOVIENDOSE EN FORMA ORTOGONAL A TRAVES DEL MISMO.
LA MANO DERECHA SE EXTIENDE CON EL DEDO PULGAR Y EL DEDO INDICE FORMANDO UN ANGULO
RECTO Y EL DEDO CENTRAL FORMANDO A SUVEZ UN ANGULO RECTO CON LOS OTROS DOS, DE MANERA
QUE SE FORMA UN ARREGLO ORTOGONAL.

34. LEY DE LENZ
EN TODOS LOS CASOS DE INDUCCION ELECTROMAGNETICA, UN VOLTAJE INDUCIDO PUEDE CAUSAR QUE
CIRCULE UNA CORRIENTE EN UN CIRCUITO CERRADO, DE MANERA TAL QUE LA DIRECCIÓN DEL CAMPO
MAGNETICO PRODUCIDO POR LA CORRIENTE, SE OPONDRA AL CAMBIO PRODUCIDO POR LA CORRIENTE.

35. LEY DE LENZ. FUERZAMAGNETICA SOBRE UN CONDUCTOR

36. LEY DE BIOT Y SAVART

37. LAREGLADE LA MANO IZQUIERDA
ACCIÓN DEL MOTOR

38. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO
ESQUEMATICAMENTE ESTA CONSTITUIDO POR UNA PARTE FIJA LLAMADA
ESTATOR, FORMADA POR TRES DEVANADOS , LOS CUALES ESTAN
DISPUESTOS ENTRE SÍ 120° EN LA PARTE INTERNA. AL CENTRO DE LOS
DEVANADOS, SE ENCUENTRA SITUADO EL ROTOR, CONSTITUIDO POR UN
CIRCUITO ELECTRICO CERRADO POR SI MISMO.

40. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO

41. MÁQUINASASÍNCRONAS DE INDUCCIÓN
BOBINADOS DEL ESTATOR

42. MÁQUINASASÍNCRONAS DE INDUCCIÓN
BOBINADOS DEL ESTATOR

43. MÁQUINASASÍNCRONAS DE INDUCCIÓN
JAULA
DE
ARDILLA

44. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO

45. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO
GENERACIÓN DE UN CAMPO MAGNETICO ROTATORIO

47. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO
GENERACIÓN DE UN CAMPO MAGNETICO ROTATORIO

48. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO
GENERACIÓN DE UN CAMPO MAGNETICO ROTATORIO

49. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO
GENERACIÓN DE UN CAMPO MAGNETICO ROTATORIO

50. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO
GENERACIÓN DE UN CAMPO MAGNETICO ROTATORIO

51. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO
GENERACIÓN DE UN CAMPO MAGNETICO ROTATORIO

52. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO
GENERACIÓN DE UN CAMPO MAGNETICO ROTATORIO

53. MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFASICO
GENERACIÓN DE UN CAMPO MAGNETICO ROTATORIO

54. MOTOR DE CAMPO ROTATORIO
1 Paquete de laminaciones
2 Devanado del rotor
3 Anillo de conexión eléctrica de las barras
Rotor: Circuito cerrado. Luego el campo giratorio
induce en los conductores del rotor una T (Fmm).

55. MOTOR DE CAMPO ROTATORIO

56. MOTOR DE CAMPO ROTATORIO

57. MOTOR DE CAMPO ROTATORIO

58. MOTOR DE CAMPO ROTATORIO

59. MOTOR DE INDUCCIÓN = MotorAsincrono
DESLIZAMIENTO
La velocidad del Rotor, no puede alcanzar la
velocidad del campo giratorio o velocidad síncrona.
Gira cerca pero no lo alcanza.
Síncrono indica una acción que se presenta en el
mismo momento y en el mismo intervalo de
tiempo.
La diferencia entre la velocidad síncrona (vs) y la velocidad efectiva de rotación
del rotor (vr) se define como el deslizamiento.
𝑆% =
𝑣𝑠 − 𝑣𝑟
𝑣𝑠
∗ 100
El deslizamiento aumenta al aumentar la carga, es decir con el aumento del par
resistente aplicado al motor. En vacío el motor el deslizamiento es casi nulo. A
potencia nominal dependiendo del tamaño del motor varia entre el 2% al 7%
𝑣𝑠 =
120 ∗(𝑓)
𝑃

60. MOTOR DE INDUCCIÓN = Motor Asíncrono
FRECUENCIA Y VOLTAJE EN EL ROTOR
𝑓𝑟 = 𝑆 ∗ 𝑓 vs =
120 ∗ (𝑓)
𝑃
En el momento en que se alimenta el estator, el
rotor se encuentra aun parado. La frecuencia de
la tensión inducida en el rotor es igual a la de la
tensión de alimentación del estator. En este
momento el estator y el rotor se comportan como
el primario y el secundario de un transformador.
1. Momento de arranque.
Pero en cuanto el rotor comienza a girar y a tomar velocidad, el número de
revoluciones por segundo que el flujo del estator que corta a los conductores del
rotor disminuye hasta quedar en un valor muy pequeño. fr (Frecuencia del voltaje
inducido en el rotor)
𝐸𝑟 = 4,44Ф ∗ 𝑓𝑟 ∗ 𝑛𝑟
Cuando el rotor esta parado S=1, la
Er0= 4,44Ф ∗ 𝑓 ∗ 𝑛𝑟 y es máxima

61. MOTOR DE INDUCCIÓN = Motor Asíncrono
FRECUENCIA Y VOLTAJE EN EL ROTOR
1. Momento de arranque.
Donde :
E = Voltaje aplicado por fase en el devanado del estator
nr = Número de espiras del rotor
N = Número de espiras del estator
𝐸𝑟 = 𝐸𝑟𝑜 ∗ 𝑆
Luego
𝐸𝑟𝑜 = 𝐸 ∗
𝑛𝑟
𝑛

62. MOTOR DE INDUCCIÓN = Motor Asíncrono
LA CORRIENTE EN EL ROTOR
La corriente en el Rotor
Ir = 𝐸𝑟𝑜
𝑍𝑟 Ir =
𝐸𝑟𝑜
𝑅𝑟2 + 𝑥𝑙𝑟2
Rr = Resistencia del Rotor
Lr = La Inductancia del Rotor
Xlr = 2*πfr*Lr
Zr = 𝑅𝑟2 + 𝑥𝑙𝑟2
𝐸𝑟 = 𝐸𝑟𝑜 ∗ 𝑆

63. MOTOR DE INDUCCIÓN = Motor Asíncrono
ROTOR BOBINADO

64. MOTOR MONOFASICO

65. MOTOR MONOFASICOS

66. MOTOR MONOFASICOS

67. MOTOR MONOFASICOS

68. MOTOR MONOFASICOS
El motor con espira de arranque, o motor con espira en cortocircuito.
“Espira de Frager"
núcleo de
polos
salientes
aros de cobre en cortocircuito que cubren
una porción de cada polo, se llaman
espiras de arranque y están en oposición
de fase, a 180º una respecto de la otra .

69. Motor de Excitación Serie
La conexión del devanado de excitación se realiza en serie
con el devanado del inducido, como se puede observar.
El devanado de excitación llevará pocas espiras y serán de
una gran sección. La corriente de excitación es igual a la
corriente del inducido. Los motores de excitación en serie se
usan para situaciones en los que se necesita un gran par de
arranque como es el caso de tranvías, trenes, etc.
La velocidad es regulada con un reóstato regulable en
paralelo con el devanado de excitación. La velocidad
disminuye cuando aumenta la intensidad.

70. Motor de excitación en derivación o shunt.
Como podemos observar, el devanado de excitación está
conectado en paralelo al devanado del inducido. Se utiliza
en máquinas de gran carga, ya sea en la industria del
plástico, metal, etc. Las intensidades son constantes y la
regulación de velocidad se consigue con un reóstato
regulable en serie con el devanado de excitación.

71. Motor de excitación compuesta o compound.
El devanado es dividido en dos partes, una está conectada
en serie con el inducido y la otra en paralelo, como se
puede ver con el dibujo. Se utilizan en los casos de
elevación como pueden ser montacargas y ascensores.
Teniendo el devanado de excitación en serie conseguimos
evitar el embalamiento del motor al ser disminuido el flujo, el
comportamiento sería similar a una conexión en shunt
cuando está en vacío. Con carga, el devanado en serie
hace que el flujo aumente, de este modo la velocidad
disminuye, no de la misma manera que si hubiésemos
conectado solamente en serie.

72. Motor de excitación Independiente
Como podemos observar en el dibujo, los dos devanados
son alimentados con fuentes diferentes. Tiene las mismas
ventajas que un motor conectado en shunt, pero con más
posibilidades de regular su velocidad.
Conexión de bornes.
En la caja de bornes del motor disponemos de unas bornas numeradas
alfabéticamente, que corresponden con los diferentes conexionados que
podemos hacer en el motor.
Para el inducido serán la A-B.
Para el devanado de excitación en shunt o derivación serán C-D.
Para el devanado de excitación en serie serán E-F.
Para el devanado de excitación independiente serán J-K.
Para el devanado de compensación y de conmutación serán G-H.

73. Transformador

74. Cto. Equivalente visto desde el primario

76. Circuito Equivalente

77. Circuito equivalente de un Motor de Inducción

78. Circuito equivalente de un Motor de Inducción

79. Circuito equivalente de un Motor de Inducción

80. Circuito equivalente de un Motor de Inducción

81. MOTOR DE INDUCCIÓN = MotorAsincrono
DESLIZAMIENTO
La velocidad del Rotor, no puede alcanzar la
velocidad del campo giratorio o velocidad síncrona.
Gira cerca pero no lo alcanza.
Síncrono indica una acción que se presenta en el
mismo momento y en el mismo intervalo de
tiempo.
La diferencia entre la velocidad síncrona (vs) y la velocidad efectiva de rotación
del rotor (vr) se define como el deslizamiento.
𝑆% =
𝑣𝑠 − 𝑣𝑟
𝑣𝑠
∗ 100
El deslizamiento aumenta al aumentar la carga, es decir con el aumento del par
resistente aplicado al motor. En vacío el motor el deslizamiento es casi nulo. A
potencia nominal dependiendo del tamaño del motor varia entre el 2% al 7%
𝑣𝑠 =
120 ∗(𝑓)
𝑃

82. MOTOR DE INDUCCIÓN = Motor Asíncrono
FRECUENCIA Y VOLTAJE EN EL ROTOR
𝑓𝑟 = 𝑆 ∗ 𝑓 vs =
120 ∗ (𝑓)
𝑃
En el momento en que se alimenta el estator, el
rotor se encuentra aun parado. La frecuencia de
la tensión inducida en el rotor es igual a la de la
tensión de alimentación del estator. En este
momento el estator y el rotor se comportan como
el primario y el secundario de un transformador.
1. Momento de arranque.
Pero en cuanto el rotor comienza a girar y a tomar velocidad, el número de
revoluciones por segundo que el flujo del estator que corta a los conductores del
rotor disminuye hasta quedar en un valor muy pequeño. fr (Frecuencia del voltaje
inducido en el rotor)
𝐸𝑟 = 4,44Ф ∗ 𝑓𝑟 ∗ 𝑛𝑟
Cuando el rotor esta parado S=1, la
Er0= 4,44Ф ∗ 𝑓 ∗ 𝑛𝑟 y es máxima

83. MOTOR DE INDUCCIÓN = Motor Asíncrono
FRECUENCIA Y VOLTAJE EN EL ROTOR
1. Momento de arranque.
Donde :
E = Voltaje aplicado por fase en el devanado del estator
nr = Número de espiras del rotor
N = Número de espiras del estator
𝐸𝑟 = 𝐸𝑟𝑜 ∗ 𝑆
Luego
𝐸𝑟𝑜 = 𝐸 ∗
𝑛𝑟
𝑛

84. MOTOR DE INDUCCIÓN = Motor Asíncrono
LA CORRIENTE EN EL ROTOR
La corriente en el Rotor
Ir = 𝐸𝑟𝑜
𝑍𝑟 Ir =
𝐸𝑟𝑜
𝑅𝑟2 + 𝑥𝑙𝑟2
Rr = Resistencia del Rotor
Lr = La Inductancia del Rotor
Xlr = 2*πfr*Lr
Zr = 𝑅𝑟2 + 𝑥𝑙𝑟2
𝐸𝑟 = 𝐸𝑟𝑜 ∗ 𝑆