Prefacio XXI Capitulo I. 1. Introducción a los Principios ...
INDICE
Prefacio
XXI
Capitulo I. 1. Introducci?n a los Principios de las M?quinas
1.1. Las m?quinas el?ctricas y los transformadores en la vida cotidiana
1
1.2. Nota sobre las unidades y notaci?n
Notaci?n
2
1.3. Movimiento giratorio, Ley de Newton y relaciones de potencia
Posici?n angular (0)
3
Velocidad angular (w)
Aceleraci?n angular (a)
Par (t)
4
Ley de rotaci?n de Newton
6
Trabajo (W)
Potencia (P)
7
1.4. El campo magn?tico
Producci?n de un campo magn?tico
8
Circuitos magn?ticos
11
Comportamiento magn?tico de los materiales ferromagn?ticos
21
Perdidas de energ?a en un circulo ferromagn?tico
26
1.5. Ley de Faraday: Voltaje inducido por un campo magn?tico variable 28
1.6. Producci?n de fuerza inducida en un alambre
32
1.7. Voltaje inducido en un conductor que se mueve en un campo
magn?tico
34
1.8. Ejemplo sencillo de una maquina lineal de corriente directa
36
Arranque de la maquina lineal de corriente directa
37
La maquina lineal de corriente directa como motor
39
La maquina lineal de corriente directa como generador
41
Problemas con el arranque en la maquina lineal de corriente directa
lineal
42
1.9. Potencias real, reactiva y aparente en los circuitos de corriente
alterna
47
Formas alternativas de las ecuaciones de potencia
Potencia compleja
50
Las relaciones entre el ?ngulo de impedancia, el ?ngulo de la corriente y
la potencia
El triangulo de potencia
51
1.10. Resumen
53
Preguntas
54
Problemas
55
Bibliograf?a
64
Capitulo 2. Transformadores
65
2.1. Por qu? son importantes los transformadores en la vida moderna
2.2. Tipos y construcci?n de transformadores
66
2.3. El transformador ideal
68
Potencia en el transformador ideal
70
Transformaci?n de impedancia a trav?s de un transformador
71
An?lisis de circuitos que contienen transformadores ideales
72
2.4. Teor?a de operaci?n de los transformadores monof?sicos reales
76
Relaci?n de voltaje en el transformador
78
Corriente de magnetizaci?n en un transformador real
80
Relaci?n de corriente en un transformador y la conversi?n de puntos
84
2.5. Circuitos equivalente de un transformador
Circuito equivalente exacto de un transformador real
86
Circuito equivalente aproximados de un transformador
89
Determinaci?n de los valores de los componentes en el modelo de
transformador
90
2.6. Sistema de medici?n por unidad
94
2.7. Regulaci?n de voltaje y eficiencia en un transformador
Diagrama fasorial del transformador
100
Eficiencia del transformador
102
2.8. Tomas (taps) y regulaci?n de voltaje en los transformadores
108
2.9. El autotransformador
109
Relaciones entre el voltaje y la corriente en un autotransformador
111
La ventaja del valor nominal de la potencia aparente de los
autotransformadores
112
La impedancia interna de un transformador
115
2.10. Transformadores trif?sicos
116
Conexiones de transformadores trif?sicos
118
El sistema por unidad para los transformadores trif?sicos
123
2.11. Transformaci?n trif?sica con el uso de dos transformadores
La conexi?n A abierta (o V-V)
126
La conexi?n ye abierta-delta abierta
130
La conexi?n Scott-T
La conexi?n T trif?sica
131
2.12. Valores denominados y problemas relacionados con los
transformadores
134
Valores nominales de voltaje y frecuencia de un transformador
El valor nominal de la potencia aparente de un transformador
138
El problema de la corriente de irrupci?n
139
Placa de caracter?sticas del transformador
2.13. Transformadores para instrumentos
140
2.14. Resumen
142
Preguntas
143
Problemas
144
Bibliograf?a
151
Capitulo 3. Introducci?n a la Electr?nica de Potencia
3.1. Componentes de la electr?nica de potencia
152
El diodo
153
El tiristor de dos hilos o diodo PNPN
154
El tiristor de tres hilos o SCR
155
El tiristor de interrupci?n por puerta
157
El DIAC
El TRIAC
158
El transistor de potencia
160
El transistor bipolar de puerta aislada
161
Comparaci?n de potencia y velocidad de los componentes de potencia
electr?nica
162
3.2. Circuitos rectificadores b?sicos
El rectificador de media onda
163
El rectificador de onda completa
167
El rectificador trif?sico de media onda
168
El rectificador trif?sico de onda completa
169
Filtrado de la salida del rectificador
170
3.3. Circuitos de pulso
171
Oscilador de relajaci?n con diodo PNPN
172
Sincronizaci?n de pulsos
3.4. Variaciones xe voltaje mediante control de fase de ca
177
Control de fase de ca para una carga de cd alimentada por una fuente de
ca
Control de ?ngulo de fase de ca para una carga de ca
180
El efecto de las cargas inductivas en el control de ?ngulo de fase
184
3.5. Control de potencia de cd a cd: recortadores
186
Conmutaci?n forzada en los circuitos recortadores
188
Circuitos de conmutaci?n con capacitor en serie
189
Circuitos de conmutaci?n con capacitor en paralelo
191
3.6. Inversores
El rectificador
193
Inversores de conmutaci?n externa
194
Inversores de autoconmutaci?n
Inversor monof?sico de fuente de corriente
195
Inversor trif?sico de fuente de corriente
197
Inversor trif?sico de fuente de voltaje
199
Inversor de modulaci?n de ancho de pulso
202
3.7. Cicloconvertidores
Conceptos b?sicos
209
Cicloconvertidor de corriente no circulante
214
Cicloconvertidor de corriente circulante
215
3.8. Problemas arm?nicas
218
3.9. Resumen
221
Preguntas
Problemas
223
Bibliograf?a
229
Capitulo 4. Principios b?sicos de las m?quinas de corriente alterna
(ca)
230
4.1. Espira sencilla en un campo magn?tico uniforme
Voltaje inducido en una espira rotativa sencilla
231
Par inducido en una espira que porta corriente
234
4.2. Campo magn?tico giratorio
238
Demostraci?n del concepto de campo magn?tico giratorio
241
Relaci?n entre la frecuencia el?ctrica y la velocidad de rotaci?n del
campo magn?tico
242
Inversi?n de la direcci?n de rotaci?n del campo magn?tico
244
4.3. Fuerza magnetomotriz y distribuci?n de flujo en m?quinas de ca
246
4.4. Voltaje inducido en las m?quinas de ca
Voltaje inducido en la bobina de un estator bipolar
250
Voltaje inducido en un grupo de boninas trif?sico
253
Voltaje rms en un estator trif?sico
255
4.5. Par incluido en una maquina de ca
258
4.6. Aislamiento del devanado en una maquina de ca
Perdidas en maquina de ca
261
Diagrama de flujo de potencia
4.8. Regulaci?n de voltaje y regulaci?n de velocidad
262
4.9. Resumen
264
Preguntas
Problemas
265
Bibliograf?a
266
5. Generadores S?ncronos
5.1. Construcci?n de generadores s?ncronos
267
5.2. La velocidad de rotaci?n de un generador s?ncrono
272
5.3. Voltaje interno generado de un generador s?ncrono
273
5.4. Circuito equivalente de un generador sincrono
274
5.5. Diagrama fasorial de un generador sincrono
279
5.6. Potencia y momento de torsi?n en los generadores sincr?nicos
280
5.7. Medici?n de los par?metros del modelo de generador sincrono
283
Relaci?n de cortocircuito
287
5.8. Generador sincrono que opera solo
288
Efecto de los cambios en la carga en un generador sincrono que opera
solo
289
Ejemplos
291
5.9. Funcionamiento en paralelo de los generadores de ca
299
Las condiciones requeridas para operar en paralelo
301
Procedimiento general para conectar generadores en paralelo
303
Caracter?sticas de frecuencia-potencia y de voltaje-potencia reactiva en
un generador sincrono
304
Operaci?n de generadores en paralelo con grandes sistemas de
potencia
308
Operaci?n de generadores en paralelo con otros generadores del mismo
tama?o
312
5.10. Transitorios (oscilaciones moment?neas) en los generadores
s?ncronos
319
Estabilidad transitoria en los generadores s?ncronos
320
Transitorios en cortocircuito en generadores s?ncronos
321
5.11. Valores nominales en los generadores s?ncronos
Valores nominales del voltaje, y la frecuencia
326
Valores nominales de la potencia aparente y del factor de potencia
327
Curvas de capacidad de los generadores s?ncronos
329
Operaci?n de corta duraci?n y factor de servicio
335
5.12. Resumen
336
Preguntas
337
Problemas
338
Bibliograf?a
345
Capitulo 6. Motores S?ncronos
6.1. Principios b?sicos de la operaci?n de los motores
346
Circuito equivalente de un motor sincrono
Motores s?ncronos desde la perspectiva del campo magn?tico
347
6.2. Operaci?n de motor sincrono en estado estacionario
Curva caracter?sticas par-velocidad de los motores s?ncronos
350
Efectos de los cambios de carga en los motores s?ncronos
351
Efecto de cambios en la corriente de campo en los motores s?ncronos 355
Los motores s?ncronos y la correcci?n del factor de potencia
360
Capacitor o condensador sincrono
363
6.3. Arranque de los motores s?ncronos
364
Arranque del motor por medio de la reducci?n de la frecuencia el?ctrica 366
Arranque del motor con un motor primario externo
Arranque del motor con devanados de amortiguamiento
367
Efectos de los devanados de amortiguaci?n en la estabilidad del motor
6.4. Generadores y motores sincr?nicos
371
6.5. Valores nominales en los motores s?ncronos
372
6.6. Resumen
373
Preguntas
Problemas
374
Bibliograf?a
379
Capitulo 7. Motores de Inducci?n
380
7.1. Construcci?n del motor de inducci?n
7.2. Conceptos b?sicos sobre el motor de inducci?n
Desarrollo del par inducido en un motor de inducci?n
384
Concepto del deslizamiento del rotor
Frecuencia el?ctrica en el rotor
386
7.3. Circuito equivalente de un motor de inducci?n
388
Modelo de un transformador de un motor de inducci?n
389
Modelo del circuito del motor
390
Circuito equivalente final
393
7.4. Potencia y par en los motores de inducci?n
Perdidas y diagramas de flujo de potencia
394
Potencia y par en un motor de inducci?n
396
Reparaci?n de las perdidas en el cobre del rotor y la potencia convertida
en el circuito equivalente de un motor de inducci?n
398
7.5. Caracter?sticas momento de torsi?n ? velocidad en los motores de
Inducci?n
401
Para inducido desde el punto de vista f?sico
Deducci?n de la ecuaci?n del par inducido en el motor de inducido
405
Por m?ximo (par de desviaci?n) en un motor de inducci?n
408
7.6. Variaciones en las caracter?sticas par-velocidad del motor de
inducci?n
416
Control de las caracter?sticas del motor mediante el dise?o del rotor de
jaula de ardilla
417
Dise?o de rotores de barra profunda y de doble jaula
419
Clases de dise?o de los motores de inducci?n
421
7.7. Tendencias en el dise?o de motores de inducci?n
426
7.8. Arranque de los motores de inducci?n
430
Circuitos de arranque de los motores de inducci?n
432
7.9. Control de velocidad en los motores de inducci?n
434
Control de velocidad del motor de inducci?n mediante el cambio de polos 436
Control de velocidad mediante el cambio en la frecuencia de la l?nea
438
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