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Motores, Generadores y Transformadores

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Dario Garza Lpz

on 2 December 2013

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Motores, Generadores y Transformadores
1750
Actualidad
Revolución Industrial
La Revolución industrial fue un periodo histórico comprendido entre la segunda mitad del siglo XVIII y principios del XIX, en el que Gran Bretaña en primer lugar, y el resto de Europa continental después, sufren el mayor conjunto de transformaciones socio económicas, tecnológicas y culturales de la historia de la humanidad, desde el neolítico.
Primer Motor Eléctrico
El principio de la conversión de la energía eléctrica en energía mecánica por medios electromagnéticos fue demostrado por el científico británico Michael Faraday en 1821 y consistido en un alambre libre-que cuelga que sumerge en una piscina de mercurio
Motores Eléctricos
El motor eléctrico es aquel motor que transforma la energía eléctrica en energía mecánica, por medio de la repulsión que presenta un objeto metálico cargado eléctricamente ante un imán permanente. Son máquinas eléctricas rotatorias.
Un poco de Historia
La Revolución comenzó con la mecanización de las industrias textiles y el desarrollo de los procesos del hierro. La expansión del comercio fue favorecida por la mejora de las rutas de transportes y posteriormente por el nacimiento del ferrocarril
1821
¿Que es un Generador?
Transforma la energía mecánica en energía eléctrica, y es capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos llamados polos, terminales o bornes
La construcción de un generador eléctrico es muy parecida a la de un motor eléctrico y ambos dependen de los mismos principios electromagnéticos
La transformación de la energía mecánica en eléctrica se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos en la armadura.
Cuando se produce un movimiento mecánico entre los conductores se genera un fuerza electromotriz
Historia
Entre 1845 y 1870 se hicieron diversas modificaciones a los generadores y motores eléctricos,
En 1881, por medio de una ingeniosa combinación, Charles Brush logró que el voltaje del generador tuviese siempre un valor constante, sin importar cuánta corriente proporcionara el aparato.
Hacia principios de la década de 1890 se empezaron a utilizar conjuntos de generadores conectados en paralelo, con lo que se logró producir grandes cantidades de electricidad. Para mover los generadores se usaban máquinas de vapor, y ocasionalmente fuentes hidráulicas.
Esta constituido por un núcleo de material magnético que forma un circuito magnético cerrado y sobre cuyas columnas o piernas se localizan dos bobinas:
Una denominada primaria, que recibe la energía ( conectada a un circuito de corriente alterna)
La otra secundaria, donde la corriente es inducida. Los dos devanados se encuentran eléctricamente aislados entre si.
Historia
El primer transformador fue, de hecho, construido por Faraday cuando realizó los experimentos en los que descubrió la inducción electromagnética. El aparato que usó fueron dos bobinas enrolladas una encima de la otra . Al variar la corriente que circulaba por una de ellas, cerrando o abriendo el interruptor, el flujo magnético a través de la otra bobina variaba y se inducía una corriente eléctrica en la segunda bobina. Pues bien, este dispositivo es precisamente un transformador.
Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores.
Todo motor se basa en la idea de que el magnetismo produce una fuerza física que mueve los objetos. En dependencia de cómo uno alinee los polos de un imán, así podrá atraer o rechazar otro imán.
En los motores se utiliza la electricidad para crear campos magnéticos que se opongan entre sí, de tal modo que hagan moverse su parte giratoria, llamado rotor.
En el rotor se encuentra un cableado, llamado bobina, cuyo campo magnético es opuesto al de la parte estática del motor.

El campo magnético de esta parte lo generan imanes permanentes, precisamente la acción repelente a dichos polos opuestos es la que hace que el rotor comience a girar dentro del estator.
Si el mecanismo terminara allí, cuando los polos se alinearan el motor se detendría. Por ello, para que el rotor continúe moviéndose es necesario invertir la polaridad del electroimán.

Los Motores de Corriente Directa o Corriente Continua Se utilizan en casos en los que es importante el poder regular continuamente la velocidad del motor, además, se utilizan en aquellos casos en los que es imprescindible utilizar corriente directa,
DATO IMPORTANTE
Un motor funciona con carga cuando está arrastrando cualquier objeto o soportando cualquier resistencia externa (la carga) que lo obliga a absorber energía mecánica. Por ejemplo: una batidora encuentra resistencia cuando bate mayonesa; el motor de una grúa soporta las cargas que eleva, el propio cable, los elementos mecánicos de la grúa
Motor de excitación independiente
: Son aquellos que obtienen la alimentación del rotor y del estator de dos fuentes de tensión independientes. Con ello, el campo del estator es constante al no depender de la carga del motor, y el par de fuerza es entonces prácticamente constante.
Motor serie:
Los devanados de inducido y el inductor están colocados en serie y alimentados por una misma fuente de tensión. En este tipo de motores existe dependencia entre el par y la velocidad; son motores en los que, al aumentar la corriente de excitación, se hace disminuir la velocidad, con un aumento del par.
Motor de derivación:
El devanado inducido e inductor están conectados en paralelo y alimentados por una fuente común. También se denominan máquinas shunt, y en ellas un aumento de la tensión en el inducido hace aumentar la velocidad de la máquina.
Motor compuesto:
También llamados compound, en este caso el devanado de excitación tiene una parte de él en serie con el inducido y otra parte en paralelo.
Existen dos tipos de excitación compuesta. En la llamada compuesta adicional el sentido de la corriente que recorre los arrollamientos serie y paralelo es el mismo, por lo que sus efectos se suman, a diferencia de la compuesta diferencial, donde el sentido de la corriente que recorre los arrollamientos tiene sentido contrario y por lo tanto los efectos de ambos devanados se restan.
En la actualidad, el motor de corriente alterna es el que más se utiliza para la mayor parte de las aplicaciones, debido fundamentalmente a que consiguen un buen rendimiento, bajo mantenimiento y sencillez, en su construcción, sobre todo en los motores asíncronos.
Los Motores de Corriente Alterna: Son los tipos de motores más usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los sistemas de distribución de energías "normales".
Características particulares de los motores eléctricos de corriente alterna
Potencia:
Es la rapidez con la que se realiza un trabajo.
Voltaje:
También llamada tensión eléctrica o diferencia de potencial, existe entre dos puntos, y es el trabajo necesario para desplazar una carga positiva de un punto a otro:
E = [VA -VB]
Dónde:
E = Voltaje o Tensión
VA = Potencial del punto A
VB = Potencial del punto B
La diferencia de tensión es importante en la operación de un motor, ya que de esto dependerá la obtención de un mejor aprovechamiento de la operación.

1.-
2.-
3.-
Corriente:
La corriente eléctrica [I], es la rapidez del flujo de carga [Q] que pasa por un punto dado [P] en un conductor eléctrico en un tiempo [t] determinado.

Dónde:
I = Corriente eléctrica
Q = Flujo de carga que pasa por el punto P
t = Tiempo

1. Motores de anillos rozantes: Es similar al motor trifásico jaula de ardilla, su estator contiene los bobinados que generan el campo magnético giratorio.
2. Motores con colector: Los colectores también son llamados anillos rotatorios, son comúnmente hallados en máquinas eléctricas de corriente alterna como generadores
3. Motores de jaula de ardilla: un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama "motor de jaula de ardilla".
MOTORES TRIFASICOS
Estrella
Los devanados de la mayoría de los motores de inducción de jaula de ardilla están conectados en estrella.
Los motores de inducción de jaula de ardilla son también devanados con nueve terminales para conectar los devanados internos para operación en delta.
Los devanados conectados en delta son cerrados y forman una configuración en triangulo. Se pueden diseñar con seis o nueve terminales para ser conectados a la líneo de alimentación trifásica.
DE
GENERADORES
TIPOS
1-GENERADORES ELECTROMECÁNICOS
En los que un motor de cualquier tipo (térmico alternativo, turbinas de vapor, o gas , hidráulico, eólico ) mueve el eje de una maquina eléctrica basada en la ley de Lenz, o sea en las corrientes inducidas en los bobinados de la maquina , por los campos magnéticos que ella misma crea o existen en su interior.
La mayoría son ALTERNADORES TRIFÁSICOS, que producen tensiones normalizadas en corriente alterna que pueden inyectarse a la red general por medio de transformadores, y su energía puede ser consumida incluso a miles de kilómetros.
Existen también generadores electromecánicos de corriente continua, llamados DINAMOS, pero su importancia actual es mínima , debido a la mayor eficiencia de la producción y sobre todo del transporte de la corriente alterna.
Recordemos que la energía eólica, es energía cinética del viento que mueve un generador mecánico, la energía nuclear produce calor en los reactores, calor que vaporiza el agua que mueve las turbinas de vapor que a su vez mueven generadores electromecánicos. Análogamente con las centrales hidráulicas y mareo motrices, también mueven generadores electromecánicos.
2-GENERADORES ELECTROQUÍMICOS
Son pilas o baterías recargables de acumuladores. Se basan en fenómenos electroquímicos, producidos por intercambios y trasiegos iónicos entre metales sumergidos en electrolitos. Las pilas desechables se usan en pequeñas aplicaciones eléctricas.
Los acumuladores eléctricos se utilizan para almacenar la corriente eléctrica producida por otros medios y utilizarla cuando sea preciso. Se utilizan cada vez mas en tracción eléctrica, (carretillas, automoción)
Actualmente hay una corriente de investigación mundial tendente al almacenamiento de energía eléctrica vía producción de H2, pero aun está en fase de I+D
FASE DE DESCARGA FASE DE CARGA
ACUMULADOR DE PLOMO
3-GENERADORES FOTOVOLTAICOS
Por su creciente importancia como energía renovable y de bajo impacto ambiental y visual, ausencia de piezas móviles, y casi nulo mantenimiento, , los paneles fotovoltaicos de silicio amorfo o mono cristalino, constituyen un medio de producción en constante desarrollo y creciente uso, sobre todo en zonas remotas, (ya que su coste de fabricación es aun relativamente alto, y no puede competir con la red eléctrica convencional donde ésta esté implantada).
Generan corriente eléctrica continua directamente de la energía radiante solar, por fenómenos fotovoltaicos en el silicio, que no son explicables intuitivamente y requieren modelos cuánticos para una mejor comprensión. Las energías renovables son dispersas (de baja concentración), y de flujo no constante, y requieren captadores relativamente extensos respecto a la potencia suministrada
Es una invento de Faraday, el cual funciona por inducción magnética. Su principio se basa en la inducción mutua, no tiene partes móviles y transfiere la energía eléctrica de un circuito a otro por inducción electromagnética
TIPOS DE TRANSFORMADORES
TRANSFORMADOR DE POTENCIA
Se utilizan para substransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios
TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION
Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos
Transformadores Herméticos de Llenado Integral
Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.
Los auto transformadores se usan normalmente para conectar dos sistemas de transmisión de tensiones diferentes, frecuentemente con un devanado terciario en triángulo. De manera parecida, los auto transformadores son adecuados como transformadores elevadores de centrales cuando sé desea alimentar dos sistemas de transporte diferentes.
Transformadores de corriente constante
es un transformador que automáticamente mantiene una corriente aproximadamente constante en su circuito secundario, bajo condiciones variables de impedancia de carga, cuando su primario se alimenta de una fuente de tensión aproximadamente constante.
Transformadores móviles y subestaciones móviles. Los transformadores o autotransformadores móviles están montados normalmente sobre semirremolques y llevan incorporados pararrayos y seccionadores separadores. Una subestación móvil tiene, además, aparamenta y equipo de medida y de protección. La unidad se desplaza por carretera arrastrada por tractores. Los reglamentos estatales y federales sobre transporte por carretera limitan el peso y tamaño máximos. Las unidades móviles se usan para restablecer el servicio eléctrico en emergencias, para permitir el mantenimiento sin interrupción de servicio, para proporcionar servicio durante las construcciones importantes y para reducir las inversiones en el sistema.
Transformadores para rectificadores

Los transformadores para rectificadores suministran energía a los rectificadores a la tensión de entrada de c.a. requerida para la tensión de salida de c.c. deseada. Están construidos en tamaños que llegan hasta los 15 000 kVA y a veces superiores. La tensión del secundario generalmente es baja, variando desde menos de 50 V, para algunos procesos electrolíticos, hasta 1000 V para otras aplicaciones. La corriente secundaria generalmente es elevada y puede alcanzar muchos miles de amperes.
PREGUNTA!
por un mamut .... quien demostró por medios electromagnéticos la conversión de la energía mecanica a energía eléctrica
QUE EL PROFE ELIJA

por dos mamuts.... ¿CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE UN MOTOR ELECTRÌCO Y UN GENERADOR ?
X2
EL MOTOR TRANSFORMA LA ENERGIA ELECTRICA EN MECANICA Y EL GENERADOR LO CONTRARIO
POR 3 MAMUTSOTES... ES PARA EL ULTIMO QUE LLEGO AL SALON: ¿DIME UN DATO SOBRE LOS TRANSFORMADORES?
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