MAQUINAS ELECTRICAS

Contenido

Capítulo 1 Introducción a los principios de las máquinas 1

1.1 Las máquinas eléctricas, los transformadores y la vida diaria 1

1.2 Nota referente a las unidades y notación 2

Notación

1.3 Movimiento rotatorio, ley de Newton y Relaciones de potencia 2

Position angular (6)/ Velocidad angular (co) /Aceleración angular (a)

Par (T)/Ley de rotación de Newton / Trabajo (W) /Potencia (P)

1.4 El campo magnético 6

Producción de un campo magnético / Circuitos magnéticos /

Comportamiento magnético de los materiales ferromagnéticos / Pérdidas de energía en un núcleo ferromagnético

1.5 Ley de Faraday: voltaje inducido por un campo magnético variable 22

1.6 Producción de fuerza inducida en un alambre 25

1.7 Voltaje inducido en un conductor que se mueve en un campo magnético 26

1.8 Ejemplo sencillo de una máquina lineal de corriente directa 28

Arranque de la máquina lineal de corriente directa/La máquina lineal corriente directa como motor/La máquina lineal de corriente directa como generador / Problemas con el arranque en la máquina de corriente directa lineal

1.9 Potencias real, reactiva y aparente en los circuitos de corriente alterna 36

Formas alternativas de las ecuaciones de potencia / Potencia compleja / Relaciones entre el ángulo de impedancia, el ángulo de la corriente y la potencia / Triángulo de potencia.

1.10 Resumen 41

Preguntas 42

Problemas 42

Bibliografía 48

Capítulo 2 Transformadores 49

2.1 ¿Por qué son importantes los transformadores en la vida moderna? 49

2.2 Tipos y Construcción de transformadores 50

2.3 El transformador ideal 51

Potencia en el transformador ideal / Transformación de impedancia a través de un transformador / Análisis de circuitos que contienen transformadores ideales

2.4 Teoría de operación de los transformadores monofásicos reales 58

Relación de voltaje en el transformador / Corriente de magnetización en un transformador real / Relación de corriente en un transformador y la convención de puntos

2.5 El circuito equivalente de un transformador 64

Circuito equivalente exacto de un transformador real / Circuitos equivalentes aproximados de un transformador / Determinación de los valores de los componentes en el modelo de transformador.

2.6 Sistema de medidas por unidad

2.7 Regulación de voltaje y eficiencia de un transformador Diagrama fasorial del transformador / Eficiencia del transformador

2.8 Tomas (taps) y Regulación de voltaje en los transformadores

2.9 El auto transformador

Relaciones entre el voltaje y la corriente en un autotransformador /

La ventaja del valor nominal de la potencia aparente de los autotransformadores / La impedancia interna de un autotransformador

2.10 Transformadores trifásicos

Conexiones de transformadores trifásicos / El sistema por unidad para los transformadores trifásicos

2.11 Transformación trifásica utilizando dos transformadores

La conexión A abierta (oV-V) /La conexión ye abierta-delta abierta /La conexión Scott-T/La conexión T trifásica.

Capítulo 3 Principios básicos de las máquinas de corriente alterna (ca) 119

3.1 Espira sencilla en un campo magnético uniforme 119

Voltaje inducido en una espira rotativa sencilla / Par inducido en una espira que porta corriente

3.2 Campo magnético giratorio 124

Demostración del concepto de campo magnético giratorio / Relación entre la frecuencia eléctrica y la velocidad de rotación del campo magnético /

2.12 Valores nominales y problemas relacionados con los transformadores

Valores nominales de voltaje y frecuencia de un transformador / Valor nominal de la potencia aparente de un transformador / El problema de la corriente de irrupción / Placa de características del transformador

2.13 Transformadores para instrumentos

2.14 Resumen

Preguntas

Problemas

Bibliografía

Inversión de la dirección de rotación del campo magnético

3.3 Fuerza magnetomotriz y distribución de flujo en máquinas de ca 132

3.4 Voltaje inducido en máquinas de ca 134

Voltaje inducido en la bobina de un estator bipolar / Voltaje inducido en un grupo de bobinas trifásico / Voltaje RMS en un estator trifásico

3.5 Par inducido en una máquina de ca 138

3.6 Aislamiento del devanado en una máquina de ca 140

3.7 Flujo de potencia y pérdidas en máquinas de ca 141

Pérdidas en máquinas de ca /Diagrama de flujo de potencia

3.8 Regulación de voltaje y Regulación de velocidad 143

3.9 Resumen 144

Preguntas 145

Problemas 145

Bibliografía 146

Capítulo 4 Generadores síncronos 147

4.1 Construcción de generadores síncronos 147

4.2 La velocidad de rotación de un generador síncrono 150

4.3 Voltaje interno generado por un generador síncronos 151

4.4 Circuito equivalente de un generador síncronos 152

4.5 Diagrama fasorial de un generador síncronos 156

4.6 Potencia y par en los generadores síncronos 157

4.7 Medición de los parámetros del modelo de generador síncronos 159

Relación de cortocircuito

4.8 Generador síncronos que opera solo 163

Efecto de los cambios en la carga en un generador síncronos que opera solo / Problemas de ejemplo

4.9 Operación en paralelo de generadores de ca 173

En esta quinta edición, se usa MATLAB® en los ejemplos y problemas, donde resulta más apropiado. Continúan presentes los problemas que han resultado más estimulantes para profesores y alumnos.

Características principales de la quinta edición:

• Los objetivos aparecen al principio de cada capítulo, para mejorar el aprendizaje del estudiante.

• La flexibilidad del texto permite abordar, independientemente, los temas de CA o CD.

• Se incluyen una gran cantidad de problemas al final de capítulo, 70% son nuevos o han sido revisados. Estas revisiones incluyen problemas de motor de inducción basados en datos de Máquinas reales.

• Se abordan los temas de manera actualizada, incluyendo una mayor cobertura de las nuevas tendencias en la industria, tales como el uso de generadores de inducción para las torres de telefonía celular.

• Sitio en Internet: www.mhhe.com/uni/chapme5e