Componentes y Consideraciones Clave en el Diseño y Operación de Máquinas Eléctricas

Barras de Roebel

Conductores cortocircuitados en los extremos, transpuestos en parte o en toda su longitud (L). Cada conductor está cubierto por capas de dacrón y fibra de vidrio. El aislamiento es de clase F, con capas de cinta de mica y resina epóxica. En su parte recta, las bobinas se recubren con cinta semiconductora para evitar descargas parciales en la ranura. En los extremos, las bobinas se recubren con cinta reguladora de potencial para evitar descargas superficiales a la salida del núcleo.

Escobillas

Consideraciones importantes: caída de tensión (U), densidad de corriente (i), coeficiente de rozamiento, presión admisible y velocidad tangencial.

Aislamiento

Aspectos clave: aislamiento de bobinas, fases, masas y paquete. También es crucial la refrigeración y la rigidez mecánica.

Clase Térmica

Valor de la temperatura máxima de utilización recomendada en °C. Este factor es principal en el envejecimiento del material.

Ferraris

La creación de campo en el entrehierro se demuestra como en una máquina trifásica donde tenemos 3 devanados y 3 corrientes trifásicas, creando un campo magnético giratorio en el que el vector fuerza va cambiando de posición.

Devanado Ondulado

Tiene 2 circuitos paralelos. Solo se necesita un par de escobillas, pero se instalan tantas como número de polos para disminuir la densidad de corriente en el paso delga-escobilla.

Rotor Jaula de Ardilla

Está compuesto por chapas de acero al silicio sobre un eje, formando un cilindro ranurado. En las ranuras se alojan barras conductoras que se sueldan a dos anillos laterales de cortocircuito.

Devanado

Cilindro ranurado con chapas de acero al silicio, donde se alojan bobinas de cobre formando un devanado trifásico. Los finales de las bobinas se unen y los principios se conectan a 3 anillos rozantes solidarios con el eje, pero aislados, sobre los que rozan 3 escobillas que se conectan en las bornas. Ventajas: menor corriente de arranque y mejor característica dinámica.

Reacción de Inducido

Es el efecto creado por el campo del estator. Cuando el alternador funciona en vacío, el único flujo existente es el producido por la corriente de excitación del rotor. Sin embargo, cuando suministra corriente a una carga, dicha corriente produce un campo giratorio al circular por los devanados del estator. Ambas ondas giran a la misma velocidad, pero desfasadas. El flujo total de la máquina se verá disminuido o aumentado dependiendo de si la carga es inductiva (desmagnetizante) o capacitiva (magnetizante).

Diseño de Máquinas Eléctricas

Consideraciones de diseño: potencia aparente (Pa), tensión en vacío o a plena carga (U), y eficiencia (w).

Motor

Aspectos importantes: ventilación y protección, acoplamiento, alimentación, arranque, conexión del arrollamiento y servicio.

Barnices Aislantes

Son diluciones de resinas sintéticas y solventes para impregnar los arrollamientos. Reducen la absorción de humedad, fijan mecánicamente los alambres/aislantes, reemplazan el aire en los intersticios del arrollamiento y aumentan la resistencia a agentes externos.

Sobrecarga de una Máquina

Si se sobrecarga una máquina, aumenta la corriente, lo que genera un aumento de temperatura. Teniendo en cuenta que los materiales aislantes con los que están construidas las máquinas (ej., papel en aceite) tienen una vida útil estimada que depende de la temperatura, si se hace trabajar la máquina a una temperatura mayor, su vida útil se reducirá. Las máquinas tienen una capacidad calorífica dada y una constante de disipación. Así, se puede sobrecargar una máquina por un tiempo dado si previamente está trabajando subcargada. De esta forma, podrá absorber el exceso de calor generado durante la sobrecarga sin pasarse de sus temperaturas límites y sin reducir su vida útil. Luego de ese tiempo de sobrecarga, deberá ser subcargada nuevamente para que pueda disipar el calor extra generado. Otra opción para esto es aumentar su constante de disipación, cambiando, por ejemplo, el método de refrigeración.