Transformadores Trifásicos (T3 y T4)

Generadores Trifásicos (T3)

Los generadores trifásicos constan de 3 devanados/bobinas y disponen de 6 bornas. La tensión normalizada es de 230/400V. El orden en que las tensiones adquieren sus valores máximos se denomina secuencia de fases: directa (123) e inversa (321).

Transformadores (T4)

Un transformador es una máquina eléctrica que funciona con corriente alterna (CA), constituida por dos arrollamientos (primario y secundario) que permiten variar la intensidad/voltaje manteniendo la frecuencia y la potencia.

Formación de un Transformador

• Circuito Magnético: Formado por un núcleo magnético, constituido por chapas aisladas entre sí. Está compuesto por columnas, que es donde se montan los devanados, y la culata, que realiza la unión entre las columnas. Tipos de circuitos magnéticos:
  • Acorazados: Los devanados están abrazados por el núcleo magnético.
  • Columnas: Los devanados rodean por completo el núcleo.
  • Anulares: El núcleo es un anillo, donde se enrolla el primario y el secundario.

  Las columnas y culatas son siempre iguales porque la inducción es la misma. Las uniones pueden ser a tope o a solapa. El núcleo está formado por chapas para evitar el calentamiento (corrientes de Foucault).

• Circuito Eléctrico: Compuesto por los devanados del transformador, realizados con conductores de cobre. Pueden ser de tipo conductor de hilo o de sección rectangular.

Principio de Funcionamiento

El transformador funciona según el principio de inducción mutua. El bobinado primario se conecta a una corriente alterna que suministra energía, la cual crea un campo magnético y la corriente que fluye a través de la bobina según la ley de Faraday. El campo magnético aumenta cuando la corriente aumenta, construyendo líneas de fuerzas magnéticas que crean el flujo magnético. La relación de vueltas entre el primario y el secundario determina la intensidad del campo magnético. Un aumento de la corriente aumenta el flujo magnético.

Tipos de Transformadores

• Autotransformador: Es una máquina eléctrica similar a un transformador. Tiene un único devanado alrededor de un núcleo ferromagnético. El devanado debe tener 3 puntos de conexión eléctrica. La carga y la tensión se conectan a dos tomas, mientras que una es común a ambos circuitos eléctricos.
• Transformador Trifásico: Se construyen devanando en un mismo núcleo las tres fases del transformador. Podemos colocar cada arrollamiento en una columna de un núcleo magnético común de manera que las pérdidas de flujo se minimizan y la estructura gana resistencia.

Motores de Corriente Alterna (T5)

Partes de un Motor de CA

• Devanado
• Rodamientos para el eje
• Eje
• Chaveta
• Bornero
• Placa de características
• Carcasa
• Ventilador
• Protector del ventilador

Estator

Es la parte fija, formada por chapas magnéticas aisladas entre sí. Sobre las chapas está alojado el bobinado estatórico, que alberga 3 grupos de bobinas encargadas de generar el campo magnético (U1 V1 W1 (U, V, W), U2 V2 W2 (X, Y, Z)).

Rotor

Constituido por un bloque cilíndrico ferromagnético con ranuras en su periferia, donde se aloja el bobinado inducido.

Tipos de Rotor en Motores Asíncronos (Influyen en el Par de Arranque)

• Jaula de Ardilla Simple: Formado por una serie de barras de cobre, situadas en la periferia de las chapas. Estas barras se unen entre sí, por ambos extremos, con anillos del mismo material. Se utiliza para motores pequeños y con un arranque poco exigente.
• Rotor Bobinado/Anillos Rozantes: Se utiliza para variaciones de velocidad o para arranques progresivos requeridos por máquinas de gran potencia y arranques difíciles. En las ranuras del rotor se aloja un bobinado de hilo o pletina de cobre. Son trifásicos e irán conectados en estrella (Y) o triángulo (Δ), luego los extremos se conectan cada uno a un anillo o aro. Las fases del rotor se sacan al exterior por medio de escobillas.

Principio de Funcionamiento

Los motores asíncronos trifásicos se basan en la producción de un campo magnético giratorio. La corriente que circula por uno de los devanados se debe a la fuerza electromotriz (FEM) inducida por la acción del flujo magnético. Recibe el nombre de asíncrono debido a que la velocidad de giro del rotor no está en sincronía con la frecuencia de la red.

Deslizamiento

Aunque el valor de la frecuencia sea constante, el número de revoluciones no lo es. Así mismo, la velocidad del rotor es menor que la del campo magnético. Esa diferencia es el deslizamiento, que depende de la potencia que entrega el motor.

Balance Energético

Los motores absorben una potencia activa (P). Cuando se absorbe esta potencia, hay pérdidas hasta ser potencia mecánica. En el estator, se producen pérdidas en el hierro y en los bobinados del estator por efecto Joule, y el resto pasa al rotor, donde también se pierde en el hierro y en los bobinados, y después en el rozamiento.

Medición y Características

• Megometro: Sirve para medir la resistencia de aislamiento de cables, motores y transformadores. Su principio de funcionamiento se basa en la aplicación de un alto voltaje (un megaohmio) de corriente continua (CC) para medir el aislamiento, asegurando que no haya fugas que perjudiquen el sistema.
• Motor Monofásico: Funciona solo con una fase de corriente alterna y se basa en la interacción del campo magnético giratorio generado por el estator y la corriente inducida en el rotor, que produce el movimiento rotatorio.
• Factor de Potencia (FP): FP = cos φ = P (W) / S (VA)
• Protección: IP
• Refrigeración: IC-416
• Posición: IMB-V Δ
• Aislamiento: Clase A/E/B/F/H/N
• Tipo de Servicio: S1, S2
• Eficiencia: IE1 o IE4
• Potencia Absorbida (Pab) = Potencia Eléctrica (Pe): √3 * U * I * cos φ
• Potencia Aparente (S): √3 * U * I
• Potencia Reactiva (Q): √(P² + S²) (reactiva)
• Velocidad Síncrona (n1): 60 * f / p
• Deslizamiento (s): (n1 – n2) / n1
• Par Motor (M): 9,55 * Pmec / n2 (Nm)
• Rendimiento: Pu / Pab * 100
• Relación de Transformación (rt): V1 / V2
• Ley de Ohm: V = I * R
• Equivalencia Caballos de Vapor – Vatios: 1 CV = 735 W