Máquinas eléctricas
El dominio de máquinas eléctricas evalúa la conversión electromecánica de energía en transformadores, máquinas de inducción, síncronas y de CD. El examen pide calcular relaciones de transformación, deslizamiento, par, velocidad y parámetros equivalentes, e interpretar pruebas normalizadas.
Reglas centrales
- Transformador ideal: V1/V2 = N1/N2 = I2/I1. En un transformador real, la prueba de circuito abierto da las pérdidas de núcleo y la rama de magnetización; la de cortocircuito da R_eq y X_eq referidas a un lado.
- Motor de inducción: n_s = 120 f / p; s = (n_s − n_r)/n_s; frecuencia del rotor f_r = s f. El par máximo es proporcional a V² y se reduce si baja la tensión.
- Conexión Y: V_fase = V_L/√3 e I_L = I_fase. Conexión Δ: V_fase = V_L e I_L = √3 I_fase.
- Motor síncrono: gira a n_s; la excitación de campo controla el factor de potencia. El generador síncrono se sincroniza con secuencia, frecuencia, tensión y ángulo.
Ejemplo resuelto
Un motor de inducción de 4 polos se conecta a 60 Hz. n_s = 120×60/4 = 1800 r/min. Si s = 0.04, n_r = 1800(1−0.04) = 1728 r/min y f_r = 0.04×60 = 2.4 Hz. Al aumentar la carga, el motor desliza más hasta igualar el par demandado; no alcanza n_s porque no habría inducción en el rotor.
Errores que cuestan puntos
- Usar la frecuencia de línea como frecuencia del rotor.
- Confundir velocidad síncrona con velocidad nominal de placa.
- Invertir la relación de corrientes del transformador.
- Olvidar que en Y la tensión de fase es menor que la de línea y en Δ la corriente de línea es mayor.
- Suponer que el par máximo depende de la resistencia del rotor de forma lineal: cambia el deslizamiento de par máximo, no solo su magnitud.