MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA corriente alterna.pptx

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1. MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA

2. CIRCUITO ELEMENTAL

3. CIRCUITO DE FUERZA O DE ALIMENTACIÓN En estos circuitos el voltaje se obtiene de un tablero o panel de alimentación y se lleva por medio de conductores alimentadores hasta el motor, que representa la carga.

4. RELACIÓN VECTORIAL ENTRE VOLTAJES Y CORRIENTES Cuando un voltaje de corriente alterna se aplica a un circuito que contiene resistencia únicamente , la onda de corriente pasa por su valor máximo y mínimo al mismo tiempo y en la misma dirección; en estas condiciones se dice que la corriente esta en “fase” con el voltaje.

5. En los circuitos que contienen otros elementos como inductancias o capacitancias , las corrientes y voltajes no coinciden en sus valores máximos y mínimos, entonces se dice que están “fuera de fase”. Dependiendo de las condiciones particulares de un circuito, la corriente se puede atrasar o adelantar con respecto al voltaje por un valor de hasta 90 ˚ , a esta diferencia se le llama Angulo de fase. Debido a que matemáticamente el coseno de un ángulo positivo y el coseno de un ángulo negativo dan el mismo valor (cos (+θ) = cos (-θ)), no se puede distinguir con el valor del factor de potencia si la corriente va atrás o adelante del voltaje. Por esto, el valor del factor de potencia siempre se da acompañado de las palabras adelantado o atrasado dependiendo de si la corriente va adelante o atrás del voltaje.

6. ANGULO DE DESFASAMIENTO

7. CIRCUITO INDUCTIVO

8. REACTANCIA INDUCTIVA. Es la oposición que la inductancia presenta al flujo de la corriente alterna y se designa por la letra y se conoce como: = 2∏ F L (ohmios) F = frecuencia L = valor de la inductancia en Henry ∏= 3.1416  

9. REACTANCIA INDUCTIVA. CALCULAR: Calcular el valor efectivo de la corriente que circula a través de una bobina de 30 miliHenrey, se alimenta a 127 volts y a una frecuencia de 60 Hertz Solución: = 2π F L (ohmios) ; L = 30 mili Henry = 2*3.1416*60*0.03 = 11.03 ohms La corriente es : I = = = 11.24 Amps  

10. Nota: Es importante resaltar que los principales responsables de que el factor de potencia sea menor a uno en una industria, son los motores existentes en ella , ya que por los embobinados con que están hechos generan un gran efecto inductivo causando que la señal de corriente se atrase de la señal de voltaje.

11. CIRCUITO CAPACITIVO

12. En algunos circuitos eléctricos se tiene elementos que tienen la capacidad para almacenar una cierta cantidad de electrones, a esta capacidad de almacenar carga eléctrica se le llama “CAPACITANCIA” , y sus unidades se expresan en farad. Algunos capacitores se construyen de placas en paralelo, o bien en forma cilíndrica (mediante capas formando un rollo). La capacitancia es directamente proporcional al área de las placas del capacitor e inversamente proporcional a la distancia que separa las placas.

13. La capacitancia del condensador también depende del material dieléctrico que se use en la separación de las placas, por ejemplo, cuando se usa el aire como dieléctrico , pero con el mismo arreglo de placas , se tendrá un valor mas alto de capacitancia si se usa de mica, cerámica o vidrio.

14. RECTANCIA CAPACITIVA. El capacitor ofrece una cierta oposición al flujo de corriente , esta oposición depende de dos factores: el valor de la capacitancia y el índice con el cual el voltaje aplicado cambia , que es, la frecuencia del voltaje de la fuente de corriente alterna. La oposición a la circulación o flujo de corriente se conoce como REACTANCIA CAPACITIVA y su valor es inversamente proporcional a la capacitancia y frecuencia. = cuando la capacitancia esta dada en microfarads la formula anterior se describe como : =  

15. Ejemplo: Calcular las corrientes de I1, I2, I en el siguiente circuito, si los valores de las capacitancias son: C1= 200 microfarads, C2= 100 microfarads y F= 60 Hertz, Tensión: 220 v

16. SOLUCIÓN: las reactancias capacitivas son: = = 26.52 ohms = = 13.26 ohms Las corrientes son: = = La corriente total es entonces: I = + = 8,295 + 16,591 = 24,886 Amperes  

17. Como verificación , se puede calcular la capacitancia total, que resulta de la combinación en paralelo de las dos, es decir; C= + = 100 +200 = 300 microfarads La reactancia capacitiva total es entonces: = = 8.84 ohms Las corrientes total es: I =  

18. IMPEDANCIA En los circuitos eléctricos , por lo general no aparecen en forma aislada los parámetros de resistencia, inductancia y capacitancia , mas bien aparecen combinados de alguna manera, ya que prácticamente es muy difícil encontrar circuitos que no tengan , por ejemplo, cualquier conductor de corriente que proporciona cierta inductancia en corriente alterna , tiene un cierto valor de resistencia , tal es el caso de los transformadores, los solenoides, los motores eléctricos, etc.

19. Cuando una resistencia y una inductancia se conectan en serie , se produce una caída de voltaje tanto en la resistencia como en la reactancia inductiva , si se designan por la caída de voltaje en la resistencia y la caída de voltaje en la reactancia inductiva , el volta je aplicado al circuito se calcula como: Como la caída de voltaje debido a al reactancia inductiva se encuentra desplazada 90°C con respecto a la resistencia, estas caídas de voltaje no se pueden tomar numéricamente , se tiene que sumar de manera vectorial: Z  

20. EJEMPLO: Para el siguiente circuito calcular; - La reactancia inductiva - La impedancia - El valor eficaz - El valor máximo de la corriente

21. La reactancia inductiva se calculo como; = 2π F L = 2*3.1416*60*0.1 = 37.7 ohms La impedancia se calcula como: Z Donde la resistencia total es la suma de las resistencias del circuito: R=14+0.004+0.004 = 14.008 ohms  

22. Por lo que: Z El valor eficaz de la corriente: I = = = 5.47 Amperes El valor máximo de la corriente se calcula como: I eficaz = 0.707 I max I max = = = = 7,737 Amperes  

23. FACTOR DE POTENCIA El factor de potencia determina que porción de la potencia aparente V*I es la potencia real. El valor del factor de potencia varía entre “0” y “1”, es “1” cuando la carga es puramente resistiva y “0” cuando la carga es puramente inductiva. Factor de potencia: ;  

24. FACTOR DE POTENCIA.

25. POTENCIA: P= V*I * COS (monofásico) P= (trifásico) Relaciones entre las potencias aparente, activa y reactiva. = ;  

26. CIRCUITO TRIFÁSICO Los circuitos trifásicos requieren menos peso en los conductores que los circuitos monofásicos al mismo valor de potencia. Los motores eléctricos trifásicos son por lo general de menor tamaño y menos pesados, así como mas eficientes que los motores monofásicos a igualdad de potencia. Existen dos conexiones básicas en los circuitos trifásicos, una es la llamada CONEXIÓN ESTRELLA y la otra es la CONEXIÓN DELTA .

27. CONEXIÓN ESTRELLA

28. CONEXIÓN TRIANGULO

29. EJEMPLO: Se tienen tres impedancias iguales conectadas en estrella a un sistema trifásico de 440V , 60 Hertz . La resistencia es de 6 ohm y la reactancia inductiva es de 8 ohm , calcular: La corriente de línea La potencia consumida.

30. SOLUCIÓN El sistema de que se trata es el mostrado en la figura:

31. La impedancia de cada fase es: = 10 ohmios El voltaje de Fase es = volts La corriente de fase es entonces = = 25.4 amperes La corriente de línea  

32. b) El factor de potencia se puede calcular como el coseno de la resistencia por fase entre la impedancia por fase, es decir: = = 0.6 La potencia consumida es entonces: P=11614.44 watts  

33. MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

34. GENERALIDADES Por cada circuito alimentador para un motor se requiere lo siguiente: Fuente de alimentación Medio de desconexión en la fuente Al alambrado a los circuitos derivados y su protección Un elemento controlador para arrancar y parar el motor Protección para sobre carga en el motor.

35. ALIMENTADOR PARA DOS MOTORES.

36. Los motores pequeños arrancan directamente de la línea, pero los motores grandes , de cientos y miles de HP, requieren arranque indirecto de la línea, y en consecuencia, elementos de control mas complejos. Los motores que se arrancan directamente de la línea tienen una corriente relativamente alta . Para algunos motores, esta corriente alcanza hasta 8 veces el valor de la corriente nominal (a plena carga), este valor se presenta cuando el motor parte de reposos hasta alcanzar su velocidad nominal , en este punto decae al valor de su corriente nominal.

37. CORRIENTES DE ARRANQUE. Los motores de gran potencia demandan de la línea de alimentación valores de corriente de arranque elevados. Las compañías suministradoras han encontrado que además de afectar el alumbrado (por bajo voltaje) en el área en donde se encuentran instalados , tales corrientes de arranque producen disturbios en el voltaje que afectan al equipo de otro usuario e inclusive sus propios aparatos eléctricos. Debido a lo anterior, se deben limitar tales corrientes de arranque , y es asi que los motores grandes se arrancan por medio de autotransformadores, resistencias o reactores, que reducen el voltaje de arranque del motor.

38. CÁLCULO DE CONDUCTORES PARA MOTORES ELÉCTRICOS. Cuando se alimenta a un motor en forma individual , la capacidad de conducción de corriente (ampacidad) de los conductores del circuito derivado debe ser al menos 125% de la corriente a plana carga o nominal del motor.

39. Ejemplo: En la instalación eléctrica de un motor de inducción se usan conductores THW. Calcular calibre del conductor requerido para el alimentador del motor de 3HP Solución: Para un motor trifásico de jaula de ardilla con par de arranque normal, la corriente de arranque a plena carga (de tablas ) a 220 v y 3HP es 10 amperes, el conductor se calcula para: Consultando la tabla para CAPACIDAD DE CORRIENTE PARA CONDUCTORES , para tres conductores en tubo conduit con una corriente de 12.5 A, se requiere un conductor THW del No 14, sin embargo el mínimo permisible es el No 12 THW  

40. Cuando se alimenta mas de un motor , la capacidad de corriente( ampacidad ) del conductor es la suma 1.25 veces de la corriente a plena carga o nominal del motor mayor , mas la suma de las corrientes a plana carga del resto de los motores. mpc = corriente tota a plana carga en amperes = corriente a plena carga del motor mayor en amperes Ejemplo Al ejemplo anterior, se le agrega a su circuito derivado otro motor trifásico , similar de 2HP. = 19.6 AMPERES  

41. CORRECCIÓN DEL FACTOR POTENCIA.

42. ¿POR QUÉ SE DEBE CORREGIR EL FACTOR DE POTENCIA ? La corrección del factor de potencia tiene varios objetivos, lo mas importantes son los siguientes: Disminuir la penalización aplicada al consumo de energía Disminuir la caída de voltaje en conductores Reducir las perdidas en alimentadores y conductores Liberar capacidad en alimentación y transformadores.

43. Con relación a la penalización que se aplica al consumo de energía , cuando el factor de potencia es menor que 0.90, el recargo se calcula con la expresión: %recargo=3/5 *( -1) Por ejemplo, para un factor de potencia de 0.70 el porcentaje de recargo se calcula como sigue: %recargo=3/5 *( -1)) = 76.54 %  

44. Cuando el factor de potencia es mayor a 0.90, entonces se tiene que una bonificación se determina con la siguiente ecuación: %bonificación=1/4 *(1-(90/ cos )) *100 Por ejemplo, para un factor de potencia de 100% %bonificación=1/4 *(1-(90/ 100 )) *100 = 2.5 %  

45. CORRECCION FACTOR DE POTENCIA Se tiene un motor de 580 watts , alimentado a una fuente de 230 V a 50 Hertz y un factor de potencia (FDP) igual a 0.45 .Se requiere un factor de potencia igual a 0.95, calcular el valor del capacitor para aumentar el valor del factor de potencia y disminuir el Angulo . ; ;  

46. Solución:  

47. Solución: = = 1150.59 = 190.58 Donde; Donde; = 57 También QC = C=