Introducción a las máquinas eléctricas y transformadores / George McPherson.

CONTENIDO
Capítulo 1. Lo que las máquinas y los transformadores tienen en común 17
1.1 Utilidad de las máquinas eléctricas y de los transformadores 17
1.2 Par y potencia mecánicos 19
1.3 El papel desempeñado por el campo magnético 21
1.4 Tipos de máquinas 23
1.5 Terminología aplicable a las máquinas 24
1.6 Polos magnéticos en las máquinas 31
1.7 Desarrollo del par en las tres máquinas básicas 35
1.8 Pérdidas y eficiencia 37
1.9 Eficiencia máxima 41
1.10 La placa de especificaciones 42
1.11 Regulación 43
Problemas 46
Capítulo 2. Máquinas síncronas 49
2.1 Características de las máquinas síncronas 49
2.2 Construcción de una máquina síncrona 50
2.3 Teoría del rotor cilíndrico frente a la teoría de los polos salientes 62
2.4 Campo de fuerza magnetomotriz del rotor 62
2.5 La FMM giratoria del devanado de la armadura del estator 67
2.6 Campo magnético del entrehierro y flujo por polo 77
2.7 Voltaje inducido en el devanado de la armadura de una máquina síncrona 83
2.8 Impedancia de fuga y circuito equivalente 99
2.9 Modelo del circuito de la máquina síncrona 104
2.10 Magnitudes relativas de las impedancias de la máquina síncrona: El sistema unitario 112
2.11 Relación de la potencia y del par con el ángulo de potencia 113
2.12 Amortiguamiento y Arranque del motor síncrono 117
2.13 Cómo se reflejan los cambios en la corriente de campo sobre el modelo del circuito 118
2.14 Operación con motor 120
2.15 Operación como capacitor síncrono 127
2.16 La máquina síncrona como generador 129
2.17 La medición de xd 133
2.18 La razón de cortocircuito 139
2.19 Cálculo de las necesidades de excitación para determinadas condiciones de operación 141
2.20 La curva de límites de capacidad 152
2.21 Transitorios de corriente en cortocircuito en los alternadores síncronos 156
Problemas 160
Capítulo 3. Transformadores 167
3.1 Por qué los transformadores son indispensables en los sistemas de energía 167
3.2 Tipos de transformadores para sistemas de energía 168
3.3 Elementos de un transformador 171
3.4 Ley de Faraday y Ley de Lenz 173
3.5 Flujos magnéticos de un transformador 176
3.6 Detalles de operación de un transformador 177
3.7 El transformador ideal 186
3.8 Modelo de circuito del transformador de núcleos de hierro 189
3.9 Los modelos de circuito aproximado de un transformador 201
3.10 Magnitudes relativas de las constantes del modelo de circuito: El sistema unitario 203
3.11 Cómo determinar el voltaje primario necesario para producir un voltaje secundario deseado 209
3.12 Regulación de voltaje de un transformador 211
3.13 Transformación trifásica 216
3.14 Transformación trifásica con dos transformadores 223
3.15 Cálculo de la eficiencia de transformadores 229
3.16 Medición de las cantidades de un transformador 232
3.17 Mediciones en los transformadores trifásicos 236
3.18 Autotransformadores 240
3.19 Transformadores para instrumentos 245
Problemas 246
Capítulo 4. Máquinas de inducción o asíncronas 251
4.1 Historia y aplicación de las máquinas de inducción 251
4.2 Construcción de las máquinas de inducción 252
4.3 Cómo trabaja el motor de inducción 255
4.4 Concepto de deslizamiento 258
4.5 Frecuencia de los voltajes y corrientes del rotor 259
4.6 Motor de inducción bajo carga 260
4.7 Modelo de circuito de la máquina de inducción 261
4.8 Pérdidas, flujo de potencia y eficiencia de los motores de inducción 271
4.9 Potencia del entrehierro: La cantidad mágica 273
4.10 Separación de la carga mecánica de la pérdida en el cobre del rotor en el modelo de circuito 275
4.11 Cálculos de eficiencia por medio del modelo de circuito 276
4.12 Características de par-velocidad de la máquina de inducción 280
4.13 Algunas relaciones útiles exactas y aproximadas 286
4.14 Control de las características de eficiencia por diseño del rotor 288
4.15 Pruebas para determinar las impedancias del modelo de circuito 295
4.16 El arranque de los motores de inducción 304
4.17 Control de velocidad de los motores de inducción 308
Problemas 328
Capítulo 5. Máquinas de corriente directa 333
5.1 Importancia de las máquinas c-d 333
5.2 Construcción de las máquinas c-d 334
5.3 Como funcionan las máquinas c-d 337
5.4 Voltaje generado por una máquina c-d 341
5.5 Modelo de circuito de una máquina c-d 345
5.6 Par desarrollado 347
5.7 Excitación de campo, máquinas de polos devanados 350
5.8 Determinación de Ka 353
5.9 Control de velocidad de los motores en derivación y de imán permanente 360
5.10 Valores unitarios de las resistencias y pérdidas en las máquinas c-d 367
5.11 Arranque y freno dinámico del motor c-d 372
5.12 Reacción y conmutación de la armadura 380
5.13 Características de los motores c-d devanados en serie y combinados 390
5.14 Máquinas c-d de magneto permanente CDMP 392
5.15 Generadores c-d autoexcitados 401
5.16 Devanados de armadura para máquinas conmutadoras 411
5.17 Metadinas 416
Problemas 422
Capítulo 6. Máquinas monofásicas 427
6.1 Por qué los motores monofásicos son diferentes 427
6.2 Motor universal 427
6.3 Motor de polos sombreados 430
6.4 Motores monofásicos de inducción-introducción 435
6.5 Motor de fase dividida 438
6.6 Motores capacitores 441
6.7 Motores de repulsión 444
6.8 Modelo de circuito en los motores monofásicos de inducción 445
6.9 Uso del modelo del motor monofásico de inducción 451
Problemas 455
Apéndice A. Repaso de circuitos magnéticos 457
A.1 Conceptos magnéticos 457
A.2 Circuitos magnéticos 459
A.3 Dos tipos de problemas de los circuitos magnéticos 462
A.4 Curva de magnetización 469
A.5 Superposición en los circuitos magnéticos no lineales 470
Apéndice B. Circuitos trifásicos balanceados 475
B.1 ¿Por qué se estudian los circuitos trifásicos balanceados? 475
B.2 Potencia monofásica 475
B.3 Descripción de los circuitos trifásicos balanceados 478
B.4 Definición de una fase 479
B.5 Relaciones entre los voltajes de línea y de fase 481
B.6 Conexiones de la impedancia de carga 482
B.7 Solución para una carga en ti 485
B.8 Solución para una carga en Y 489
B.9 Problemas trifásicos que requieren notación de fasores 489
Problemas 499
Apéndice C. Teoría de los polos salientes de las máquinas síncronas 503
C.1 Derivación del modelo d-q 509
C.2 Determinación de Xd Y xq 511
C.3 Procedimiento para determinar If 512
C.4 Características de la potencia ó de una máquina síncrona de polos salientes 514
C.5 La máquina de polos salientes como motor 514
Problemas 521
Apéndice D. Bibliografía 523
Glosario de símbolos 525
Indice 541