1 CARATULA DE LIBRO (Recuperado)

1. DATOS PRELIMINARES
Año académico: 2014- 2015
Fecha de presentación: Julio 2014
Nombre de la asignatura: MAQUINAS ELÉCTRICAS
Carrera en que se desarrolla: Electromecánica
Semestre: Quinto
2. FUNDAMENTOS DE LA ASIGNATURA
Esta asignatura se fundamenta en las leyes y principios del magnetismo y electromagnetismo, los cuales son de vital importancia para el estudio de las maquinas eléctricas.
Maquinas eléctricas tiene importancia significativa en el área de formación científico técnica, debida que permitirá demostrar la aplicación diaria de la física, química en la industria, lo cual permitirá vincularse con las demás áreas de estudio evitando repetir temas con la consecuente pérdida de tiempo, es por eso que en este plan de estudio está enfocado hacia la excelencia en las prácticas de elaboración y el aula.
3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar el mantenimiento y reparación de las maquinas eléctricas de corriente continua.
3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Conocer la distribución en el taller.
Estudiar el diferente tipo de máquinas herramientas y aparatos auxiliares y sus distribuciones en el taller.
Estudiar la simbología normalizada a estudiar.
Conocer las normas de seguridad e higiene a tener en cuenta.
Explicar las leyes y fundamentos y cálculos para el diseño de transformadores.











EJERCICIOS
Un transformador se desea de 1KVA, 220V en el primario 110Ven el secundario, que está conectado a una frecuencia de 400HZ, el mismo que se va reconectar a una red de frecuencia de 60 HZ. Calcular:
El valor de la tensión del primario de la nueva conexión.
El valor de la tensión del secundario en la nueva conexión.
La potencia nominal en la nueva conexión.
Datos
P=1KVA
E1=220V
E2=110V
F1=400HZ
F2=60HZ
Desarrollo
V1=V2*F2F1=110V*60HZ400HZ=16.5

V2=V1*F2F1=220*60HZ400HZ=33

I1=PV=1KVA220V=I1100VA220V=4.54 A

P=V*I=
P=220*4.54 A
P1=998.8








Un transformador de 2300V ,115V, 4.6KVA está proyectado para que tenga 2.5V/esp.
Calcular:

Numero de espiras en el primario
Numero de espiras en el secundario
La corriente en el primario
La corriente en el secundario
La relación de transformación.

DATOS:

V1=2300V
V2=115V
P=4.6*1000=4600
V/ESP=2.5

DESARROLLO:

N1=V1V/ESP=23002.5=920 ESP

N2=V2V/ESP=1152.5=46ESP

I1=PV1=4600VA2300V=2 A

I2=PV2=4600VA115V=40A

A=V1V2=2300115=20V


Un transformador monofásico la regulación de voltaje 1.7%el voltaje con carga media en el secundario fue de 115v.

FORMULA:

%RV=Vsc - VccVsc*100

DESARROLLO:

Vsc=Vcc1-R%100=115V1-1.7%100=115V1-0.017=115V0.983

Vsc=116.98V


Un transformador de 5KVA 240/120V tiene perdidas en el núcleo de 32vatios. La resistencia en el bobinado primario es de o.05 y de 0.0125 en el secundario
Calcular:
La eficiencia o rendimiento en el transformador, cuando el factor de la potencia es la unidad.

Formula:

ŋ = E2*I2*C0SE2*I2*COS+perdida de nucleo+perdida cobre*100

DESARROLLO:

ŋ = E2*I2*C0SE2*I2*COS+40w+I1*R1+I2*R2*100

I1=5000VA240V=20.83

I2=5000VA120V=41.6

= 20.83*0.05 +41.6*0.0125
21.69 + 21.69 =43.32

ŋ = 120*41.6*1120*41.6*1+40w+43.32*100

ŋ = 49924992+40w+43.32*100

ŋ = 49925075.32*100

=98.35


Diseño de un transformador
Datos:
V1=110V
V2=12V
I2=2 A
Rendimiento=85%
Formulas:
P2=V2*I2
P2=12V*2 A
P2=24VA
DESARROLLO:

P1=P2n=24VA0.85=28.23VA

ACORAZADO COLUNNA

E/V=32P1 E/V=41P1

E/V=3228.23=6021

N1=E/V =E1=602 *110V=66.2espiras=662espiras
N2=E/V=E2=602*12V =72.24 espiras=72 espiras
I1=P1E1
I1=28.23 VA110V
I1= 0.25 A











Características esenciales
100% material nuevo, no es necesario entregar equipo viejo
Medidas originales (altura de eje 38 mm) y en gran parte óptica copiada del original
Encendido electrónico de condensador de alta energía con regulación digital del punto de encendido
12V/60W potencia de luz (adicional a la potencia de encendido)
Regulador y bobina de encendido doble integrados en el dispositivo. La unidad de mando para el ajuste de la ignición, la cual está incluida en la entrega de piezas, tiene que ser montada afuera como Unidad extra.
Adecuado para rotación a la derecha y a la izquierda
Número de revoluciones de trabajo: desde 100 hasta 4.000 vueltas por minuto

Ignición de alta energía mediante una bobina doble de encendido de condensador doble (Por favor tenga en cuenta algunas particularidades de esta bobina).
Unidad de mando digital con curvas del desarrollo del encendido conmutables por medio de un interruptor de ó 20° ó 16° de ángulo de regulación en el árbol de la magneto (esto son 40° o bien 32° del ángulo del cigüeñal). Gráfico véase aquí
Además, se puede modificar el momento de encendido después de la instalación y la conexión fija con la cadena o el accionamiento de ruedas dentadas engranaje aproximadamente 10 grados a través de torcer el sensor.
Tensión inicial 12V, potencia de luz 60W de tensión de corriente continua regulada. Ya con 1.000 vueltas por minuto 35W (Diagrama).
Se puede accionar sin batería, pero en este caso se necesita el uso adicional de un condensador altamente capacitado para alcanzar una función del regulador normal.
Regulación del generador

Cuando cambia la carga en un generador de c-a, el voltaje de salida también tiende a cambiar, como ocurre en un generador de c-c. La principal razón de ello es el cambio de la caída de voltaje en el devanado de armadura, ocasionado por el cambio en la corriente de carga. Sin embargo, en tanto que en un generador de c-c la caída de voltaje en el devanado de armadura es simplemente una caída IR, en un generador de c-a existe una caída IR y una caída IX, producida por la corriente alterna que fluye a través de la inductancia del devanado. La caída IR depende sólo de la cantidad del cambio de carga; pero la caída IXL depende también del factor de potencia del circuito. Así pues, el voltaje de salida de generadores de c-a varía con los cambios en la corriente de carga lo mismo que con todo cambio en el factor pie potencia. Como resultado, un generador de c-a que tiene una regulación satisfactoria para un valor de factor de potencia puede tener una mala regulación con otro valor del factor de potencia.
Debido a su regulación inherentemente mala los generadores de c-a generalmente están provistos de algún medio auxiliar de regulación. Los reguladores auxiliares usados, independientemente de que sean operados manualmente o de que funcionen de manera automática cumplen su función básicamente de la misma manera; "sienten" el voltaje de salida del generador y, cuando éste cambia, ocasionan un cambio correspondiente en la corriente de cambio de la fuente excitadora que suministra la corriente de campo al generador. Así pues, si el voltaje de salida del generador se reduce, el regulador produce un aumento en la corriente de campo de la fuente excitadora. Por tanto, el voltaje de salida de la fuente excitadora, aumenta, haciendo que también aumente la corriente en el devanado de campo del generador. Como resultado, el campo magnético del generador aumenta en intensidad y eleva el voltaje del generador a
su amplitud original. Una secuencia de eventos similar pero opuesta ocurre cuando el regulador siente una disminución en el voltaje de salida del generador.
2.7. Clasificación de los generadores de C-A
Todo generador de c-c tiene una clasificación de potencia, expresada normalmente en kilowatts, que indica la máxima potencia que puede ser constantemente alimentada por el generador. Por otra parte, los generadores
de c-a no pueden generalmente clasificarse de la misma manera, ya que la potencia consumida en un circuito de c-a depende del factor de potencia del circuito, lo cual significa que un generador de c-a puede alimentar una cantidad moderada de potencia real para una carga y, sin embargo, si el factor de potencia de la carga fuese bajo, la potencia total o aparente que el generador produce realmente puede ser muy grande. En estas condiciones, el generador se puede quemar.
Por esta. razón, los generadores de c-a no deben clasificarse según la máxima potencia de' consumo permisible de la carga, sino de acuerdo con la potencia aparente máxima que pueden pasar. Esto se hace expresando la capacidad en voltamperes a kilovoltamperes. Así pues, para determinado voltaje de salida se sabe la máxima corriente que el generador puede producir, independientemente del factor de potencia de la carga. Por ejemplo, si un generador clasificado como de 100 kilovoltamperes tiene una salida de 50 kilovolts, o sea que la máxima corriente que puede producir sin peligro es de 100 kilovoltamperes dividido entre 50 kilovolts, es decir, 2 amperes.


Leer más: http://www.monografias.com/trabajos72/generadores-electricos/generadores-electricos2.shtml#ixzz36z0u2pnZ
Leer más: http://www.monografias.com/trabajos72/generadores-electricos/generadores-electricos2.shtml#ixzz36z9HlxvZ




4. UNIDADES DIDACTICAS
Bibliografía.
Wikipedia Enciclopedia, http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinas_el%C3%A9ctricas.
.
Ref: Stephen J. Chapman, Máquinas Eléctricas (2° edición), McGraw-Hill,1993.
Jorge N. L. Sacchi, Alfredo Rifaldi. "Cálculo y diseño de máquinas eléctricas."



Leer más: http://www.monografias.com/trabajos36/maquinas-electricas/maquinas-electricas2.shtml#ixzz39MVo3xVA
http://www.monografias.com/trabajos36/maquinas-electricas/maquinas-electricas2.shtml
ttps://www.google.com.ec/search?q=elementos%20auxiliares%20de%20MAQUINAS%20ELECTRICAS%20PARA%20EL%20ENSAYO&tbm=isch&ei=yrK1U7PxNIvRsASVoIGIDw



Una máquina es un aparato que transforma una energía en otra del mismo o distinto tipo.
Las máquinas eléctricas son aquellas en las que interviene la energía eléctrica. Se puede hacer una primera clasificación de las mismas en:
Máquinas rotativas, son aquellas que transforman el movimiento en electricidad (generadores) o viceversa (motores).
Máquinas estáticas, son aquellas que transforman una energía eléctrica alterna en otra de distintas características, reciben el nombre de transformadores.
 
2 Constitución del transformador

El transformador es una máquina estática (sin partes móviles) de corriente alterna que transforma una señal alterna en otra señal alterna de distinta tensión o intensidad.
Se emplea de forma generalizada en los sistemas eléctricos por su reversibilidad (permite elevar y reducir la tensión) y por su alto rendimiento.
Su utilización permite el uso de Alta Tensión para el transporte de energía eléctrica a grandes distancias con pérdidas de energía reducidas y su posterior conversión a Bajas Tensiones para poder ser utilizada por los consumidores.
Está constituido por:
Núcleo de láminas de material ferromagnético, sirve para acoplar (conectar) magnéticamente el primario y el secundario
Devanados (primario y secundario), son bobinas de cobre o aluminio cubiertas de un barniz aislante que se arrollan sobre el núcleo. En estos se genera o recibe el flujo que atraviesa el núcleo.
 

 
3 Principio de funcionamiento de un transformador ideal

En vacío
Con el secundario abierto, al aplicar tensión al primario, aparece una intensidad senoidal de vacío I0, generando un flujo magnético en el núcleo que atraviesa a las dos bobinas. Al cruzar el flujo la bobina de primario provoca una fem de valor:

Como no existen resistencias en el circuito, la tensión V1=E1

En el secundario también se genera una fem E2, cumpliéndose que:

Este término se conoce con el nombre de relación de transformación , y es una de las características más importantes de un transformador. A E1 se le denomina fuerza contraelectromotriz (fcem) por oponerse a V1.
En carga
Al conectar una carga al secundario, se produce en el mismo una corriente I2 como consecuencia de la fem E2. Según la ley de Lenz, la corriente I2 tiende a debilitar el flujo que circula por el núcleo, disminuyendo la fcem E1 y aumentando I1 hasta que se restablezca el flujo total que circula por el núcleo a su valor inicial, es decir, el flujo resultante en el núcleo continua siendo el mismo que con el transformador en vacío y depende exclusivamente de la tensión V1 aplicada al primario.
Se cumple que:

sea, las intensidades que circulan por los devanados son inversamente proporcionales al número de espiras de los mismos.

Se comprueba que en un transformador ideal la potencia transferida al secundario es igual a la entregada al primario, es decir:


4 Principio de funcionamiento de un transformador real

En vacío
A diferencia del transformador ideal, el transformador real presenta una serie de pérdidas que podemos resumir en:
Dispersión del flujo en los devanados primario y secundario. Estas pérdidas tienen un valor equivalente a las provocadas por dos reactancias inductivas Xd1 y Xd2 en serie con los devanados.

Resistencia de los devanados, que provocan pérdidas por efecto Joule y caídas de tensión. Equivalen a dos resistencias en serie con el circuito.

Pérdidas en el hierro, son debidas a pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas o de Foulcault. Provocan pérdidas de potencia que se suman a las de Joule.

En un trasformador real, la tensión producida en el secundario disminuye al aumentar la carga , es decir, la intensidad que entrega (si aumenta la intensidad de carga es porque ha disminuido la impedancia del receptor o carga).
Al aumentar I2 con la carga, la corriente de primario I1 también aumenta y con ellas las caídas de tensión en las resistencias e inductancias (X d) de primario y secundario.
En el transformador real el flujo circula no solo por el núcleo ferromagnético; hay una parte que se dispersa en el aire atravesando sólo a la bobina que lo produce, y que provoca una fcem en la misma. El resultado de esta dispersión de flujo se puede representar en el esquema equivalente mediante las reactancias Xd1 y Xd2.
Al conectar el primario a V1 aparece una corriente de vacío I0 desfasada respecto al flujo debido a la existencia de las reactancias Xd1 y Xd2. Esa corriente de vacío está formada por dos componentes:
Ip, o componente de pérdidas que, multiplicada por V1 da la potencia de pérdidas en el hierro.
Im, o componente magnetizante, que es la parte de la corriente de vacío que genera el flujo.
En carga
El flujo común a ambas bobinas tiende a ser igual en carga y en vacío, es decir, la fuerza magnetomotriz producida por las bobinas del transformador debe ser igual en carga que en vacío.
Al conectar la carga en el secundario, aparece una fuerza magnetomotriz N2·I2 que cambia el valor del flujo común (aumenta o disminuye según el sentido de I2), esa variación del flujo hace que la fem e1 varíe también.

Como en el primario V1 es constante, al variar e1, aparece una corriente I1 que provoca otra fuerza contraelectromotriz que compensa a la del secundario.

A plena carga I0 es despreciable frente a I1 e I2, por lo que podemos considerar,, o lo que es lo mismo,

Expresión que es válida cuando el transformador trabaja a valores cercanos a los de plena carga.

5 Ensayos del transformador

Para determinar ciertos parámetros del transformador es necesario realizar una serie de ensayos, siendo los principales:
Ensayo en vacío
Con el secundario en vacío (es decir, sin carga conectada) se alimenta el primario con la tensión nominal de primario VN1. Se conectanlos siguientes aparatos de medida: un voltímetro, un watímetro y dos amperimetros como indica la figura,

Este ensayo sirve para determinar:
La relación de transformación (m)
La corriente de vacío (I0)
Las pérdidas en el hierro (PFe)
La intensidad medida en el amperímetro es la de la corriente de vacío I0.
Como I0 es muy inferior a la corriente de primario en carga I1, podemos considerar que V1=E1 por lo que la relación de transformación se obtiene dividiendo las tensiones medidas en los voltímetros.

El valor medido en el watímetro es la potencia de vacío, que es la suma de la potencia perdida por efecto Joule (despreciable por serlo I0) y las potencias perdidas en el hierro PFe, que dependen del flujo y, por lo tanto, son iguales en carga y en vacío.
Ensayo en cortocircuito
Sirve para determinar:
Las pérdidas en el cobre (PCu)
La tensión de cortocircuito porcentual (Ucc)
Los parámetros Rcc, Xcc y Zcc
Para hacer el ensayo en cortocircuito se realiza con el siguiente montaje:

Una vez montados todos los elementos se va subiendo la tensión V1 con el secundario en cortocircuito hasta que el amperímetro A1 indique que se ha alcanzado la intensidad nominal en el primario IN1, entonces la intensidad I2medida en el amperímetro A2 corresponderá a la intensidad nominal de secundario IN2.
Como la tensión de cortocircuito Vcc es menor que la tensión nominal, las pérdidas del hierro serán despreciables, pudiendo considerarse que la potencia medida en W1 son las pérdidas en el cobre PCu.
La impedancia en cortocircuito se calcula mediante la siguiente ecuación:

La resistencia de cortocircuito:

Y la caída de tensión porcentual de cortocircuito:

 
6 Rendimiento del transformador

El rendimiento de una máquina es la relación existente entre la potencia aprovechada por la máquina y la potencia total que se le entrega. Cuanto mayor es el rendimiento menores son


as pérdidas. En el caso del transmador es rendimiento es la potencia útil o de secundario dividida entre la tensión total entregada en el primario:

de donde

Resumen
El transformador es una máquina estática (sin partes móviles) de corriente alterna que transforma una señal alterna en otra señal alterna de distinta tensión o intensidad.
Un transformador está constituido por:
Núcleo de láminas de material ferromagnético, sirve para acoplar (conectar) magnéticamente el primario y el secundario
Devanados (primario y secundario), son bobinas de cobre o aluminio cubiertas de un barniz aislante que se arrollan sobre el núcleo. En estos se genera o recibe el flujo que atraviesa el núcleo.
En un transformador ideal en vacío se cumple la siguiente relación de transformación:
 
En un transformador ideal en carga las intensidades que circulan por los devanados son inversamente proporcionales al número de espiras de los mismos
Se comprueba que en un transformador ideal la potencia transferida al secundario es igual a la entregada al primario
El transformador real presenta una serie de pérdidas que podemos resumir en:
Dispersión del flujo en los devanados primario y secundario.
Resistencia de los devanados, que provocan pérdidas por efecto Joule y caídas de tensión.


Pérdidas en el hierro
En un trasformador real, la tensión producida en el secundario disminuye al aumentar la carga
El ensayo de vacío de un transformador sirve para determinar:
La relación de transformación (m)
La corriente de vacío (I0)
Las pérdidas en el hierro (PFe)
El ensayo de cortocircuito de un transformador sirve para determinar:
Las pérdidas en el cobre (PCu)
La tensión de cortocircuito porcentual (Ucc)
Los parámetros Rcc, Xcc y Zcc
El rendimiento de una máquina es la relación existente entre la potencia aprovechada por la máquina y la potencia total que se le entrega