CONTENIDO
Prólogo XI
Presentación XIII
Introducción histórica 1
Generalidades 1
Fundamentos básicos 1
Generadores eléctricos 4
Motores eléctricos 10
Transmisión de energía y centrales eléctricas 13
Capítulo 1. Máquinas rotativas clásicas: descripción básica, características funcionales principales, campos de aplicación específicos y estado de desarrollo actual 17
1.1. Planteamiento y resumen del capítulo 17
1.2. Definición e importancia de las máquinas eléctricas rotativas 18
1.3. Estudio de la máquina eléctrica rotativa elemental 21
1.3.1. Generalidades 21
1.3.2. Evolución de su circuito magnético 22
1.3.3. F.e.m. y par 24
1.3.4. Principio de reversibilidad 28
1.4. Máquinas rotativas clásicas: constitución, características funcionales principales, estado de desarrollo actual y campos industriales de aplicación 30
1.4.1. Máquinas síncronas 30
1.4.2. Máquinas de corriente continua 43
1.4.3. Máquinas asíncronas 51
1.4.4. Motores de colector 61
Anexo sobre magnetismo 64
l. Analogías entre circuitos eléctricos y circuitos magnéticos 64
2. Ordenes de magnitud usuales de la inducción y el flujo en algunos casos prácticos 66
3. Teorema de Ampere 66
Capítulo 1. Campo magnético en el entrehierro producido por un devanado monofásico de construcción simétrica 69
2.2. Campo magnético en la máquina eléctrica ideal producido por un devanado monofásico de constitución simétrica: descripción gráfica y fórmulas básicas 71
2.2.1. Concepto de máquina eléctrica ideal 71
2.2.2. Tensión magnética de entrehierro creada por una espira o una bobina simple de paso diametral 72
2.2.3. Tensión magnética de entrehierro producida por bobinas simples de paso acortado 75
2.2.4. Tensión magnética de entrehierro producida por una bobina múltiple diametral 78
2.3. Análisis armónico de la onda de tensión magnética de entrehierro producida por un devanado monofásico de constitución simétrica 81
2.3.1. Bobina diametral 81
2.3.2. Pareja de bobinas de paso acortado. Factor de paso 83
2.3.3. Bobinas diametrales distribuidas. Factor de distribución 85
2.3.4. Factor de devanado de un devanado simétrico cualquiera. Devanado eléctrico equivalente 91
2.4. Tensión magnética de entre hierro producida por una capa de corriente senoidal 94
2.5. Ondas de inducción y de tensión magnética de entrehierro creadas por la excitación en máquinas con polos salientes 97
2.6. Medida experimental de la inducción en el entrehierro. Teorema de semejanza 99
Anexo. Devanados de doble capa 109
Ejercicios y trabajos propuestos 114
Bibliografía del capítulo 116
Capítulo 3. Fasores espaciales 117
3.1. Planteamiento y resumen del capítulo 117
3.2. Fasores temporales 118
3.3. Concepto de fasor espacial 120
3.3.1. Fasor espacial de una onda bipolar 120
3.3.2. Fasor espacial de una onda multipolar 122
3.3.3. Determinación de la magnitud física asociada a un fasor espacial 124
3.4. Fasores espaciales en las máquinas eléctricas rotativas 128
3.4.1. Definición de los fasores espaciales de una máquina eléctrica rotativa 128
3.4.2. Expresión matemática del fasor espacial de corriente 129
3.4.3. Expresión matemática de los fasores espaciales de inducción y de tensión magnética de entrehierro 136 3.5. Sustitución, a efectos magnéticos, de un devanado arbitrario por una bobina anular equivalente 138
Anexo. Leyes matemáticas principales para el cálculo con fasores espaciales 139
Ejercicios y trabajos propuestos 140
Bibliografía del capítulo 140
Capítulo 4. Campos magnéticos giratorios 143
4.1. Planteamiento y resumen del capítulo 143
4.2. Campo giratorio obtenido mediante un órgano móvil 145
4.3. Obtención de un campo giratorio mediante sistemas polifásicos equilibrados de corrientes senoidales. Estudio de la componente fundamental del campo 145
4.3.1. Análisis mediante fasores espaciales 145
4.3.2. Análisis por métodos gráficos 148
4.4. Campo giratorio producido por sistemas polifásicos equilibrados de corrientes senoidales. Estudio de los armónicos 159
4.4.1. Análisis mediante fasores espaciales 159
4.4.2. Análisis mediante razonamientos cualitativos 161
4.5. Campo giratorio producido por sistemas polifásicos de corrientes no senoidales 164
4.5.1. Actualidad de su estudio 165
4.5.2. Análisis mediante descomposición en serie de Fourier 166
4.5.3. Análisis mediante fasores espaciales 167
4.6. Campos giratorios deformables e indeformables 176
Ejercicios y trabajos propuestos 181
Bibliografía del capítulo 184
Capítulo 5. Fuerzas electromotrices inducidas en las máquinas de corriente alterna sin colector 185
5.1. Planteamiento y resumen del capítulo 185
5.2. F.e.m. en régimen permanente inducida en una espira diametral por un campo magnético de configuración senoidal 187
5.2.1. Campo senoidal oscilante 187
5.2.2. Campo senoidal giratorio 190
5.2.3. Análisis comparativo de los dos casos 192
5.3. Fasor espacial de flujo de corona 193
5.4. Fasor espacial de f.e.m. inducida. Relación con el fasor de flujo de corona 200
5.5. Expresión de la f.e.m. inducida en un devanado arbitrario en régimen dinámico. Particularización al caso de máquinas polifásicas de constitución simétrica en régimen permanente. Aplicaciones 203
5.6. Influencia de los campos armónicos en la f.e.m. inducida. Teorema de dualidad de un devanado 211
5.7. F.e.m. inducida en devanados simétricos con ranura inclinada 217
5.8. Análisis práctico de la forma de onda de la f.e.m. inducida en los alternadores polifásicos 219
5.9. Teorema de correlación fasorial. Aplicaciones 226
Ejercicios y trabajos propuestos 235
Bibliografía del capítulo 239
Capítulo 6. Fuerzas electromotrices inducidas en las máquinas de colector 241
6.1. Planteamiento y resumen del capítulo 241
6.2. F.e.m inducida en máquinas de colector de c.c 242
6.2.1 Máquinas con inducido de anillo 242
6.2.2 Máquinas con inducido de tambor 248
6.3. F.e.m inducida en las máquinas monofásicas de colector por un campo senoidal oscilante 261
6.3.1 F.e.m. de transformación 262
6.3.2 F.e.m de rotación 265
6.4. Los motores de colector y los accionamientos de velocidad variable 271
Anexo. Oscilogramas de tensiones inducidas en devanados con distribución continua 277
Ejercicios y trabajos propuestos 282
Bibliografía del capítulo 284
Capítulo 7. Pares electromecánicos 285
7.1. Planteamiento y resumen del capítulo 285
7.2. Cálculo del par interno en régimen permanente a partir del principio de conservación de la energía 286
7.2.1. Generalidades 286
7.2.2. Calculo del par en maquinas de continua 286
7.2.3. Calculo del par en maquinas de alterna 288
7.3. Cálculo del par interno instantáneo en régimen arbitrario mediante fasores espaciales 289
7.3.1. Generalidades 289
7.3.2. Par instantáneo debido a la componente fundamental 291
7.3.3. Pares instantáneos producidos por los campos armónicos 293
7.4. Interpretación física de la fórmula del par. Condiciones para obtener una máquina de par constante en régimen permanente 295
7.5. Cálculo del par interno instantáneo mediante la fórmula F 297
7.6. Deducción de las diferentes máquinas eléctricas rotativas de par constante en régimen permanente 306
7.7. La integración de convertidores electrónicos y electromecánicos en unidades funcionales nuevas convertomáquinas 311
Ejercicios y trabajos propuestos 315
Bibliografía del capítulo 316
Capítulo 8. Factores básicos que intervienen en el funcionamiento y caracterización industrial de una máquina eléctrica 317
8.1. Planteamiento y resumen del capítulo 317
8.2. Pérdidas en las máquinas eléctricas rotativas. Introducción al concepto de potencia 318
8.3. Calentamiento y enfriamiento en las máquinas eléctricas 321
8.4. Clases de servicio 328
8.5. Aislamiento en máquinas eléctricas 333
8.6. Grados de protección 339
8.7. Formas constructivas y de montaje 343
Bibliografía del capítulo 345
Apéndice I. Ventajas del método de los fasores espaciales en el análisis de las máquinas eléctricas rotativas 347
Apéndice II. Precisiones al concepto de energía eléctrica 353