Download Estructura de la Máquina de Corriente Continua

Máquinas Eléctricas Rotativas
La energía eléctrica
GENERACIÓN
• Centrales
hidraúlicas
• Centrales
termoeléctricas
• Centrales de
Energías
alternativas
• Generación de
tensión (12 kV)
aprox.
TRANSPORTE
• Centros de
distribución:
subestaciones
• Líneas de baja
tensión (trafos)
• Elevación
(trafos) tensión
380 kV, 220 Kv
DISTRIBUCIÓN
• Líneas de alta
tensión
• Subestaciones
Las máquinas eléctricas están presentes en
todas las etapas del proceso (rotativas en la
generación y consumo. Transformadores en
transporte y distribución)
CONSUMO
• Pequeños
consumidores:
baja tensión
• Industria: alta
tensión
La red eléctrica
Centro de
transformación
Fuente
primaria Turbina
Parque de
transformación
de La central
Consumo
doméstico
Estación
transformadora
primaria
Subestación
Grandes
consumidores
Muy grandes
consumidores
Generador
GENERACIÓN
(CENTRALES)
TRANSPORTE
DISTRIBUCIÓN 1º
(Subtransporte)
DISTRIBUCIÓN
CONSUMO
100 – 1000 MVA
100 –1000 MVA
30 – 100 MVA
3 – 15 MVA
0,4 – 2 MVA
100 – 500 Km
20 – 100 Km
5 – 15 Km
100 – 500m
730, 380, 220 KV
132, 66, 45 KV
11, 20, 30 KV
380, 220 V
10 – 30 KV
La red eléctrica
 Tecnología eléctrica – J. Roger et. Al
Esquema
simplificado de
una parte de la
red nacional de
400 kV
Se puede observar la existencia
de caminos alternativos para el
suministro
La red eléctrica
Avería
Centros de
transformación
SUBESTACIÓN
SUBESTACIÓN
Red radial de
distribución
SUBESTACIÓN
Red de distribución
en anillo
Las centrales eléctricas
HIDRAÚLICAS

• Transformación de la energía potencial
acumulada por una masa de agua.
• Utilización turbina hidráulica.

• Gran rapidez de respuesta.
TERMOELÉCTRICAS
NO
CONVENCIONALES

Utilización de carbón, fuel, o combustible nuclear para producir vapor.

Utilización de turbinas de vapor.

Elevada inercia, especialmente en las
nucleares. Producción constante.

Eólicas
 Con turbinas de gas
Solares
 De ciclo combinado
Mareomotrices



DE BOMBEO



Utilizan agua previamente bombeada
Son idénticas a las hidraúlicas
Las centrales eléctricas
Curva de demanda de energía eléctrica
Otras
Hidraúlicas
Carbón y
fósiles
 Tecnología eléctrica – J. Roger et. Al
Nucleares
0
8
16
24
Hora
Porcentaje de uso de las centrales eléctricas según su tipo
Hidraúlicas
Nucleares
Carbón y fósiles
Otros
28%
36%
30%
6%
Las máquinas eléctricas
MÁQUINAS
ELÉCTRICAS



Estáticas
Rotativas




Transformadores
Motores
Generadores
Transformador
SISTEMA
ELÉCTRICO
MEDIO DE
ACOPLAMIENTO
SISTEMA
ELÉCTRICO
Transformador
Motor
SISTEMA
ELÉCTRICO
MEDIO DE
ACOPLAMIENTO
Generador
SISTEMA
MECÁNICO
Los Transformadores
Transformadores

De potencia
Monofásicos o
trifásicos
De medida
Monofásicos o
trifásicos
Especiales
Monofásicos o
trifásicos
Existen distintos tipos de transformadores de potencia
Los de medida pueden medir tensiones o corrientes
Las Máquinas Eléctricas
Rotativas
Corriente Continua
Motores
Monofásicos
Asíncronos
Monofásicos o
trifásicos
Síncronos
Monofásicos o
trifásicos
Especiales
Imanes
permanentes
Monofásicos o
trifásicos
Las Máquinas Eléctricas
Rotativas
Gran potencia: velocidad cte.
Síncronos
Turboalternadores (térmicas) y alternadores de centrales hidraúlicas
Potencia media y baja: velocidad variable
Generadores
Corriente
continua
Asíncronos
Generadores eólicos.
Alternadores micentrales
hidraúlicas
Máquinas muy poco
frecuentes: aplicaciones
especiales
El Principio de Reversibilidad
Todas las máquinas
eléctricas rotativas
son reversibles
Motor
Generador
Pueden funcionar
como motor o como
generador
Conversión de Energía Eléctrica
en Energía Mecánica
Conversión de Energía Mecánica
en Energía Eléctrica
Balance Energético de una
Máquina Rotativa
ROTOR
ESTATOR
Potencia
eléctrica
consumida
Potencia
mecánica
útil del
motor
(Pu)
(Pe)
Pu

Pe
  90%
Pérdidas
en el cobre
del estator
Pérdidas
en el
hierro
Pérdidas en
el cobre del
rotor
Pérdidas
rotacionales
Clase de Aislamiento
Clase de
aislamiento
Y
A
E
B
F
H
200
220
250
Temperatura
máxima ºC
90
105
120
130
155
180
200
220
250
Temperatura máxima que el
material del que está construido
el aislamiento puede soportar
sin perder sus propiedades.
Se obtiene “ensayando el material
y comparando los resultados con
los de materiales patrón de eficacia conocida” (Norma UNE-CEI)
Grados de Protección
En la norma UNE 20-324 se establece un sistema de
especificación general en función del grado de protección
que se consigue en cualquier material eléctrico. El grado
de protección se designa con las letras IP seguidas de tres
cifras, de las cuales en las máquinas eléctricas sólo se
utilizan dos.

1ª cifra: indica la protección de las personas frente a
contactos bajo tensión y/o piezas en movimiento en el
interior, así como la protección de la máquina frente a la
penetración de cuerpos sólidos extraños.

2ª cifra: indica la protección contra la penetración de
agua.

3ª cifra: indicaría la protección contra daños mecánicos.
Primera
cifra
Grado de protección
característica
Descripción abreviada
Definición
0
No protegido
Ninguna protección especial
Protegido contra cuerpos sólidos
superiores a 50mm.
Una gran superficie del cuerpo
humano, por ejemplo la mano (pero
ninguna
protección
contra
una
penetración
deliberada).
Cuerpos
sólidos de más de 50mm de diámetro.
Protegido contra cuerpos sólidos
superiores a 12mm.
Los dedos u objetos de tamaños
similares que no excedan de 80 mm de
longitud. Cuerpos sólidos de más de
12 mm de diámetro.
1
2
3
Protegido contra cuerpos sólidos
superiores a 2.5mm.
4
Protegido contra cuerpos sólidos
superiores a 1mm.
5
Protegido contra el polvo
6
Totalmente protegido contra el
polvo
Herramientas, alambres, etc., de
diámetro o de espesores superiores a
2.5mm. Cuerpos sólidos de más de 2.5
mm de diámetro.
Alambres o bandas de espesor
superior a 1.0mm. Cuerpos sólidos de
más de 1.0mm de diámetro.
No se impide del todo la penetración
del polvo, pero este no puede penetrar
en cantidad suficiente como para
perjudicar el buen funcionamiento del
material.
No hay penetración de polvo
Protección
frente a la
penetración
de cuerpos
extraños:
Primera
cifra
Segunda
cifra
Grado de protección
característica
Descripción abreviada
Definición
0
No protegido.
Ninguna protección especial.
1
Protegido contra las caídas verticales de
gotas de agua.
Las gotas de agua (que caen
verticalmente) no deben producir
efectos perjudiciales.
2
Protegido contra las caídas de agua con
una inclinación máxima de 15º.
3
4
5
Protegido contra el agua en forma de
lluvia.
Protegido contra proyecciones de agua.
Protegido contra los chorros de agua.
Protegido contra los embates del mar.
6
7
8
Protegidos contra los efectos de la
inmersión.
Protegido contra la inmersión
prolongada.
La caída vertical de gotas de agua
no
debe
producir
efectos
perjudiciales cuando la envolvente
está inclinada hasta 15º de su
posición normal.
El agua que caiga en forma de
lluvia en una dirección que tenga
respecto a la vertical un ángulo
inferior o igual a 60º no debe
producir efectos perjudiciales.
El agua proyectada sobre el
envolvente
desde
cualquier
dirección, no debe producir efectos
perjudiciales.
El
agua
lanzada
sobre
el
envolvente por una boquilla desde
cualquier
dirección,
no
debe
producir efectos perjudiciales.
Con mar gruesa o mediante
chorros potentes, el agua no
deberá penetrar en la envolvente
en cantidad perjudicial.
No debe ser posible que el agua
penetre en cantidad perjudicial en
el interior de la envolvente
sumergida en agua, con una
presión y un tiempo determinado.
El material es adecuado para la
inmersión prolongada en agua en
las condiciones especificadas por
el fabricante.
Protección
frente a
entrada
de agua
Placa de características
1
Typ
3
2
Nr
4
6
7
V
9
10
11
13
/min
15
18
16
5
8
cos 
21
12
14 Hz
V
IP 19
A
17 A
20
t
3 Clase de corriente (alterna o continua).
4 Forma de trabajo (motor o generador).
5 Número de serie de la máquina.
6 Conexión del devanado estatórico ( o ).
7 Tensión nominal.
8 Corriente nominal.
9 Potencia nominal.
10 Abreviatura de unidad de potencia (kW).
11 Clase de servicio.
12 Factor de potencia nominal.
13 Velocidad nominal.
14 Frecuencia nominal.
15 Excitación en motores CC, Rotor en motores inducción de rotor bobinado.
16 Tensión de Exc. en máquinas de CC. Tensión rotorica en motores de rotor bobinado.
17 Corriente de excitación máquina CC. Corriente rotórica en motores de rotor bobinado.
18 Clase de aislamiento.
19 Grado de protección. Todas las magnitudes son NOMINALES: aquéllas
20 Peso.
para las que la máquina ha sido diseñada
21 Fabricante.
Códigos refrigeración
transformadores
Según que la circulación del fluido refrigerante se
deba a convección natural o forzada (impulsado por
una bomba) se habla de refrigeración natural (N) o
forzada (F)
Las normas clasifican los sistemas de refrigeración de
los transformadores según el refrigerante primario
(en contacto con partes activas) y secundario ( el
utilizado para enfriar al primario). Se utilizan aire,
aceite natural, aceite sintético y agua.
Códigos refrigeración
transformadores
X
X
X
X
SE UTILIZAN 4 DÍGITOS
COMO CÓDIGO
Tipo de circulación del refrigerante
secundario (N) o (F).
Tipo de refrigerante secundario (A)
aire, (W) agua.
Tipo de circulación del refrigerante Ejem OFAF
primario (N) o (F).
Tipo de refrigerante primario (A) aire, (O) aceite mineral,
(L) aceite sintético.
Códigos Refrigeración
Motores
IC
X
X
X
X
X
SE UTILIZAN 5 DÍGITOS
Tipo de circulación del refrigerante secundario:
0 Convección libre, 1 Autocirculación, 6 Componente independiente, 8 Desplazamiento
relativo
Tipo de refrigerante secundario: A aire, W agua
Tipo de circulación del refrigerante primario: 0
Convección libre, 1 Autocirculación, 6 Componente
independiente
Tipo de refrigerante primario: A aire
Ejem IC4A11
Ejem IC0A1
Tipo de circuito de refrigeración: 0 circulación libre circuito abierto,
4 carcasa enfriada exterior
Clase de Servicio en
Maquinas Rotativas
S1 - Servicio continuo: la máquina trabaja a carga constante,
de modo que alcanza la temperatura de régimen permanente.
S2 - Servicio temporal o de corta duración: la máquina trabaja
en régimen de carga constante un tiempo breve, no se llega a
alcanzar una temperatura estable. Permanece entonces parada hasta alcanzar de nuevo la temperatura ambiente.
S3, S4 y S5 - Servicios intermitentes: consisten en una serie
continua de ciclos iguales, compuestos por periodos de carga
constante (S3), incluyendo el tiempo de arranque (S4) o arranques y frenados (S5), seguidos de periodos de reposo sin que
se alcance nunca una temperatura constante.
S6, S7 y S8 - Servicios ininterrumpidos: similares respectivamente a S3, S4 y S5 pero sin periodos de reposo.