MÁQUINAS ELÉCTRICAS [PDF]
Técnicas Modernas de Control
Autor: Pedro Ponce Cruz
Segunda Edición
Alfaomega
PRESENTACIÓN
Esta obra cubre los temas esenciales de los cursos de máquinas eléctricas en donde se revisan los conceptos de circuitos magnéticos, transformadores y máquinas eléctricas rotatorias. En este sentido el objetivo central del libro es dar al lector información clara de los modelos que gobiernan las máquinas eléctricas y los sistemas de control empleados, para poder usarlos de manera exitosa en aplicaciones industriales.
Además de conservarse los capítulos y ejemplos expuestos en la edición anterior, esta nueva edición está reforzada en temas que son muy importantes desde el punto de vista de las máquinas eléctricas y las técnicas de control modernas: se profundiza en el tema de transformadores eléctricos monofásicos y trifásicos; se muestran de manera clara las prácticas de laboratorio que se realizan con cada una de las máquinas eléctricas, además de experimentos de controladores de máquinas eléctricas rotatorias y estacionarias. En particular en el capítulo 16 se abordan temas como energías alternas, entre las que se encuentran la energía nuclear y la mareomotriz, que permitirán al estudiante poder lograr una comprensión clara de las nuevas tendencias tecnológicas en la energía eléctrica.
Esta nueva edición de Máquinas Eléctricas es una obra que ayudará no sólo a los profesionistas y estudiantes de ingeniería a actualizar sus conocimientos, sino también a adquirir conocimientos básicos
de ingeniería eléctrica.
CONTENIDO
Capítulo 1. Circuitos magnéticos
1.1. Problema de diseño
1.2. Introducción
1.3. Flujo magnético y ley de Ampére
1.4. Circuitos magnéticos
1.5. Materiales ferromagnéticos
1.6. Ley de inducción de Faraday
1.7. Inductancia magnética
1.8. Excitación senoidal en circuitos magnéticos
1.9. Aplicaciones de los circuitos magnéticos
1.10. Solución del problema de diseño
Capítulo 2. Balance de energía electromecánica
2.1. Problema de diseño
2.2. Introducción
2.3. Transformación de la energía electromecánica
2.4. Mecánica de los motores y de los generadores de corriente continua
2.5. Relación de fuerza de Biot y Savat
2.6. Otras leyes relacionadas
2.7. Máquinas de corriente alterna
2.8. Máquinas de inducción
2.9. Balance de energía
2.10. Determinación de la fuerza magnética (coenergía)
2.11. Solución del problema de diseño
2.12. Problemas resueltos
SEGUNDA PARTE
Capítulo 3. Teoría del transformador
3.1. Problema de diseño
3.2. Introducción
3.3. El transformador eléctrico
3.4. Deducción del circuito equivalente
3.5. Análisis de comportamiento bajo distintas cargas
3.6. Por ciento y por unidad de impedencia
3.7. Autotransformadores
3.8. Solución del problema de diseño
3.9. Problemas resueltos
Capítulo 4. Operación del transformador en sistemas eléctricos
4.1. Problema de diseño inicial
4.1.1. Diseño de un transformador
4.2. Introducción
4.3. Conexión de transformadores
4.4. Transformador trifásico
4.5. Clasificación y selección de transformadores
4.6. Solución al problema de diseño
Capítulo 5. Transformadores de distribución
5.1. Problema de diseño
5.2. Introducción
5.3. Conexiones y funcionamientos de los transformadores
5.3.1. Polaridad
5.3.2. Conexiones de los transformadores en circuitos monofásicos
5.3.3. División de la carga entre transformadores en paralelo
5.4. Transformadores monofásicos en circuitos bifásicos
5.5. Tres transformadores en circuito trifásico
5.6. Características del funcionamiento de la conexión Y-Y
5.11. Conexión en T en los sistemas trifásicos
5.12. Protección de transformadores de distribución
5.13. Autotransformadores
5.14. Cálculo de pérdidas y su optimización
5.15. Normas de diseño, pruebas y puesta en servicio
5.16. Respuesta al problema de diseño
Capítulo 6. Transformadores de potencia
6.1. Introducción
6.2. Introducción a los transformadores de potencia
6.3. Tipo de transformadores de potencia
6.4. Tipos de aislamiento
6.5. Curvas teóricas de calentamiento y refrigeración
6.6. Tipos de refrigeración en los transformadores de potencia
6.7. Elevación de temperatura debido a cortocircuitos: esfuerzos mecánicos
6.8. Conexiones de bancos de transformadores monofásicos y trifásicos
6.9. Cálculo de pérdidas y su optimización
6.10. Normas de diseño, pruebas, y puesta en servicio
TERCERA PARTE
Capítulo 7. Motor de inducción polifásico
7.1. Introducción
7.2. Principios básicos del motor de inducción trifásico
7.3. Principio de funcionamiento del campo magnético rotatorio trifásico
7.4. Circuito equivalente para el motor de inducción
7.5. Circuito equivalente aproximado
7.6. Diagrama de potencias
7.7. Ecuación del par electromagnético empleando el circuito aproximado
7.8. Ecuación del par electromagnético empleando el circuito equivalente
7.9. Análisis del comportamiento dinámico de un motor de inducción
7.10. NEMAS y tipos de arranque
7.11. Arranque estrella - delta
7.12. Motores de inducción con diferentes características en el rotor
7.13. Problemas del motor de inducción trifásico
Capítulo 8. Máquinas síncronas
8.1. Introducción
8.2. Clasificación y construcción física
8.3. Circuito equivalente de la máquina síncrona
8.4. Problemas
Capítulo 9. El generador síncrono
9.1. Introducción
9.2. Tipos de rotores
9.3. Sistemas de excitación
9.4. Devanado de estator y de rotor
9.5. Cálculo del factor de paso
9.6. Cálculo del factor de distribución
9.7. Velocidad síncrona
9.8. Flujo rotatorio de reacción de armadura
9.9. Pruebas a generadores: Curva de saturación y prueba de corto circuito
9.10. Diagrama fasorial
9.11. Relación de corto circuito y de reactancia síncrona
9.12. Operación con carga resistiva y su diagrama fasorial
9.13. Operación con carga inductiva y su diagrama fasorial
9.14. Operación con carga capacitiva y su diagrama fasorial
9.15. Prueba de excitación y de factor de potencia igual a cero (F.P. = 0), para la obtención de la reactancia de dispersión por el método del Triángulo de Potier
9.16. Diagrama fasorial con la reactancia síncrona
9.17. Límite de estabilidad estática del generador
9.18. Diagramas circulares y la construcción de la curva de capabilidad de un generador
9.19. Reactancias del generador en cortocircuito trifásico
9.20. Sistemas de regulación de voltaje
9.21. Diagrama fasorial
Capítulo 10. Operación de generadores síncronos en estado estable
10.1. Introducción
10.2. Operación de generadores
10.3. Especificaciones y normas
Capítulo 11. Operación de motores y condensadores síncronos
11.1. Introducción
11.2. Motores síncronos
11.3. Condensadores síncronos
CUARTA PARTE
Capítulo 12. Máquinas de corriente continua
12.1. Introducción
12.2. Partes principales de las máquinas de c.c.
12.3. Clasificación de las máquinas de c.c.
12.4. Motor serie
12.5. Motor paralelo
12.6. Motor compuesto
12.7. Generador serie
12.8. Generador paralelo
12.9. Generador compuesto
Capítulo 13.Accionamientos eléctricos de velocidad variable
13.1. Introducción
13.2. Característica mecánica de los accionamientos eléctricos
13.3. Accionamiento eléctrico de velocidad variable para motores de corriente continua
13.4. Función de transferencia experimental
13.5. Control en cascada en motores de corriente continua
13.6. Elementos básicos de electrónica de potencia que conforman el convertidor
13.7. Diagrama de bloques simplificado de control de posición de un motor
13.8. Observador lineal en motores de corriente continua
13.9. Retroalimentación de estados
13.10. Pasos básicos para la retroalimentación de estado
13.11. Accionamiento eléctrico de velocidad variable para motores de inducción
13.12. Control por variación de la resistencia del rotor
13.13. Control del voltaje de línea
13.14. Operación a frecuencia de deslizamiento constante
13.15. Esquema de control general
13.16. Operación voltaje/frecuencia en diferentes zonas de operación
13.17. Métodos de control del inversor
13.18. Inversor PWM senoidal
13.19. Medición de la distorsión armónica
13.20. Formas de corriente, voltaje y velocidad para un esquema v/f
13.21. Control en lazo cerrado de velocidad para un motor de inducción utilizando el control de voltaje-frecuencia
Capítulo 14. Control vectorial de los motores de inducción
14.1. Introducción
14.2. Principios de control vectorial con orientación del flujo del rotor
14.3. Localización del vector de flujo del rotor
14.4. Implementación del control vectorial
14.5. Método directo de campo orientado
14.6. Método indirecto de campo orientado
14.7. Cálculo de la corriente de magnetización modificada
14.8. Principios básicos para el desarrollo del control vectorial
14.9. Análisis del desempeño del PWM banda de histéresis
14.10.Estimación del flujo rotórico
14.11.Estimación de la resistencia del rotor
14.12.Estimación de la constante de tiempo del rotor mediante un modelo de flujo adaptable mdel sistema
14.13.Control de flujo y velocidad
14.14.Respuesta global del control vectorial
14.15.Eliminación de sensores de velocidad en accionamientos de motores de inducción
14.16.Redes neuronales artificiales (RNA) para la estimación de la velocidad
Capítulo 15. Control directo del par
15.1. Introducción
15.2. Principios básicos del control directo del par
15.3. Esquema convencional del control directo del par
15.4. Inversor fuente de voltaje (VSI) empleado en el DTC
15.5. Resultados del desempeño dinámico del control directo del par
15.6. Problema de la distorsión del flujo del estator cuando ocurre un cambio de sector durante la rotación del flujo magnético del estator en el DTC
15.7. Sectores variables en el control directo del par
15.8. Lazo cerrado de velocidad en el control directo del par
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Atentamente,
Admin de Hidro SM
