martes, 28 de febrero de 2017
NEMA
NEMA
(National Electrical Manufacturers Association).
La National Electrical
Manufacturers Association (NEMA) (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos)
es una asociación industrial estadounidense, creada el 1
de septiembre de
1926 tras la
fusión de la
Associated Manufacturers of Electrical
Supplies (Fabricantes de
Suministros Eléctricos
Asociados) y la Electric Power Club (Club de Potencia
Eléctrica). Su sede principal está en Rosslyn, en Arlington (Virginia), y
cuenta con más de 400 miembros asociados.
Este organismo es el
responsable de numerosos estándares industriales comunes
usados en el campo de la electricidad.
Entre otros,
la NEMA ha
establecido una amplia
gama de estándares
para encapsulados de equipamientos eléctricos, publicados como NEMA
Standards Publication 250. Además de su sede en Rosslyn, Virginia, NEMA también
tiene oficinas en Beijing y Ciudad de México.
El objetivo
fundamental de NEMA
es promover la
competitividad de sus compañías socias,
proporcionando servicios de
calidad que impactarán positivamente en
las normas, regulaciones
gubernamentales, y economía
de mercado.
Una norma
de la NEMA
define un producto,
proceso o procedimiento
con referencia a las siguientes características:
·
Nomenclatura
·
Composición
·
Construcción
·
Dimensiones
·
Tolerancias
·
Seguridad
·
Características operacionales
·
Performance
·
Alcances
·
Prueba
·
Servicio para el cual es diseñado
La NEMA
establece una clasificación
para describir las
características de los tipos de motores y generadores desde el
punto de vista mecánico, o sea de su construcción, así como desde el punto de
vista eléctrico.
DISEÑO
MECÁNICO.
Al hablar de diseño
mecánico nos referimos al tipo de construcción que posee el motor para hacerlo
capaz de trabajar en condiciones satisfactorias para que sus partes internas no
se vean afectadas perjudicialmente por las condiciones ambientales en las que
va a operar el motor. Los diferentes tipos de carcasa, tal como los define la
NEMA, se encuentra en la siguiente lista (el número entre paréntesis es el
número de la NEMA):
Hermético.
Hermético al agua, al polvo, etc., cuando está construido de forma que la
carcasa excluya el material especificado. (IC50-18)
A
prueba de. A prueba de salpicaduras, de polvo, etc., cuando
esté construida, protegida o tratada de
manera que su funcionamiento correcto
no sea interferido
cuando esté sujeto
al material o
condición especificados. (IC50-20)
Resistente. Resistente
a la humedad,
al humo, etc.,
cuando esté construida, protegida
de tal forma que no se vea dañado
cuando esté sujeto al material especificado.(IC50-23)
Máquina con
ventilación propia. Máquina
cuyo aire de
ventilación circula por medios integrados en la máquina. (MG50-41)
Máquina con
ventilación independiente. Máquina
cuyo aire de ventilación está proporcionado por un
ventilador independiente o externo a la máquina. (MG50-41)
Máquina abierta. Máquina
con ventilación propia
que no tiene
otra restricción a la
ventilación que la
necesaria para su
construcción mecánica. (MG50-40)
Máquina a
prueba de goteo. Máquina
en la cual
las aberturas de ventilación están construidas de
forma que los
líquidos vertidos o las
partículas sólidas caen
sobre la máquina con
un ángulo no
mayor de 150º de la vertical y no
pueden entrar a la máquina, ya sea directamente o golpeando
y corriendo a lo largo
de una superficie
horizontal o inclinada hacia
dentro. (MG50-14)
Máquina a
prueba de salpicaduras. Máquina
en la cual
las aberturas de ventilación de
forma que las gotas de líquido o las partículas sólidas que caen sobre la
máquina en línea recta con cualquier ángulo no mayor de 1000º
de la vertical,
no pueden entrar
en la máquina
de ninguna forma. (MG50-16)
Máquina totalmente
cerrada.
Máquina cerrada de
tal forma que se
impida el cambio de aire entre el interior y el exterior de la carcasa, pero no
tan cerrada como para considerarse herméticamente al aire.
Máquina
totalmente cerrada y refrigerada por un ventilador.
Máquina cerrada totalmente y equipada
para su refrigeración
exterior con un ventilador o ventiladores, integrados en
la máquina, pero externos a las partes encerradas por la carcasa. (MG50-44)
Máquina a
prueba de explosión. Máquina
en una caja
cerrada que está diseñada y
construida para resistir una explosión de un gas o polvo especificado, que pueda
ocurrir dentro de ella y para evitar la ignición del gas o
polvo, que por
chispas, descargas o
explosiones pueda ocurrir dentro de la carcasa de la máquina.
(MG50-18)
Máquina
a prueba de agua. Máquina totalmente cerrada construida
de forma que expulse el agua aplicada sobre ella en forma de chorro.
Máquina totalmente
cerrada construida de tal forma
que un chorro
de agua (de diámetro no inferior a 1 pulgada) bajo una cabeza de 35 pies
y desde una distancia
aproximada de 10
pies se pueda arrojar sobre
la máquina sin pérdida
alguna, excepto la
pérdida que pueda producirse alrededor del
eje y que
se considera admisible,
dado que no puede entrar
en el depósito de
aceite y que
existe un mecanismo
para el secado automático de la
máquina. (MG50-20)
Máquina hermética
al polvo. Máquina
construida de tal
forma que la carcasa excluya el polvo. (MG50-22)
DISEÑO
ELÉCTRICO.
Por lo que a diseño
eléctrico se refiere existen los siguientes diseños NEMA:
DISEÑO NEMA
B. El diseño NEMA “B” corresponde a aquellos motores
cuya corriente y pares de arranque son normales. Corriente de
arranque normal se considera aquella
cuyo valor se
encuentra entre 5 y
6 veces la
corriente de plena
carga de un
motor y las
cifras de los pares
de arranque están
tabuladas por las
normas NEMA, así
como por las normas nacionales (NOM
y CDONNIE), reconocidas
oficialmente por la Secretaría de Comercio y elaboradas por
los principales fabricantes de motores del país.
Además, el
deslizamiento de estos motores a plena carga debe ser de 1 a 5%.
Obviamente, se
comprende que este motor es
el de mayor
consumo y aplicación en la industria,
ya que por propia conveniencia de los fabricantes de maquinaria llevan a cabo
sus diseños de tal manera que los motores que vayan a requerir sean los más
apegados a lo que se conoce como motor normalizado (standard), desde el punto
de vista de diseño eléctrico.
DISEÑO NEMA C. El
diseño NEMA “C” se
refiere a aquellos
motores que teniendo una
corriente normal de
arranque, desarrolla pares
de arranque superiores a los que
desarrolla un motor de diseño “B”. Los valores para par de arranque del diseño
NEMA “C” también están tabulados tanto en las normas NEMA como en las
nacionales.
Las características de
este diseño hacen
fácil de definir
y comprender su campo
de aplicación, ya que
se refiere a
todos aquellos casos
en que por la
naturaleza de la
carga se requiere
un par con
valor absoluto elevado,
par a vencer la inercia y una vez iniciado el movimiento, el
comportamiento que se le solicita al motor es idéntico al del Diseño NEMA “B”.
Un caso
típico de aplicación
para estos motores
se refiere transportadores, que por cualquier causa
prevista tenga que iniciar un ciclo de trabajo
con la carga
específica.
El deslizamiento
de estos motores
a plena carga debe ser de 2 a 5%.
DISEÑO
NEMA D. El diseño NEMA “D” se refiere a motores que
desarrollan un par de arranque
nunca menor que
el 275% del
par a plena carga
con una corriente de arranque
normal y con un deslizamiento que nos permite hacer 3 grupos: el primero con un
deslizamiento de 5 a 8%, el segundo requiere de un deslizamiento de 8 a 13% y
el tercero de equipo viene dotado
de un volante cuya
función es almacenar
energía para “sacar a flote” al
motor, durante los
lapsos en que se
presenta la demanda máxima de potencia.
Por consiguiente,
al especificar un
motor, entre otras
características, es
necesario mencionar su
tipo de diseño
mecánico (protección contra
el medio ambiente) y el tipo de
diseño eléctrico.
El deslizamiento se
define como la diferencia entre la velocidad síncrona Ns.
Se expresa generalmente
por medio de la siguiente expresión:
Dónde: NS =
velocidad síncrona del
campo giratorio.
Nr= velocidad
del rotor, que depende
principalmente de la carga.
El deslizamiento máximo
es del 18% en motores de alto deslizamiento.
Maquina Lineal de CC
MAQUINA LINEAL
DE CORRIENTE CONTINUA
FUNDAMENTOS DE LAS MAQUINAS DE C.C.
Maquina lineal de C.C. es la
versión más simple y fácil de entender de una máquina de c.c. aunque funciona
con los mismo principios y tiene el mismo comportamiento que los motores y
generadores reales.
El comportamiento de esta máquina
está determinada por la aplicación de 4 ecuaciones básicas:
1.- La ecuación del voltaje
inducido en un conductor que se mueve en un campo magnético.
E ind = (VxB)*I
Se genera una fem E mientras el conductor se mueve,
Cortando las
líneas de fuerza del campo magnético:
E=BLV
2.- La ecuación de fuerza sobre un
conductor que se encuentra en un campo
en un campo magnético.
F=i(lxB)
Donde:
F: Fuerza sobre el conductor
i: Corriente que circula por el
conductor
B: Vector de densidad de flujo magnético
El conductor se mueve a causa de una fuerza F cuando
por el circula una intensidad I:
F=ILB
3.- Ley de Kirchhoff de los voltajes
aplicados a la máquina.
Vb - iR - E ind = 0
Vb = E ind + iR
4. Ley de Newton aplicada a la barra
atravesada sobre los rieles.
Fnet = ma
Arranque
de la máquina de c.c
1.- Al cerrar el interruptor se produce
un flujo de corriente:
i = (Vb - E ind)/R
E ind = 0 i = Vb/R
2.- El flujo de corriente produce una
fuerza sobre la barra dada por:
F = ilB
3.- La barra se acelera hacia la
derecha, produciendo un voltaje inducido E ind con su positivo hacia arriba.
4.- Este voltaje inducido reduce el
flujo de corriente:
i = (Vb - E ind)/ R
5.- La fuerza sobre el conductor se
disminuye (F=iLb) hasta alcanzar Fnet=0 en ese punto E ind = Vb i = 0 y la barra se mueve a velocidad constante de
vacio Vss = Vb/Bi la barra seguirá
a esta velocidad a menos que alguna fuerza exterior lo perturbe.
Estudio Energético del Motor Elemental
1.- Se aplica una fuerza F carga en
dirección opuesta al movimiento, resultado una fuerza neta Fnet. Opuesta a la dirección del movimiento.
2.- La aceleración resultante a= Fnet /m es (-), de tal manera que la barra se frena
(V↓)
3.- El voltaje inducido Eind = v y por lo tanto la corriente i = (Vb - Eind)/R
4.- La Fuerza inducida F ind = iLBhasta que |Find|= |Fcarga| a una velocidad menor v.
5.- Una cantidad de potencia eléctrica
igual a Eind x i se convierte en potencia mecánica igual a find x v y la maquina
actúa como motor.
Enlace de Flujo o Enlace Concatenado
Enlaces De Flujo
Cuando una corriente circula por un conductor embobinado con N vueltas, produce un flujo magnético f, el cual forma trayectorias cerradas.
Entonces si hay N vueltas y el flujo f pasa a través de cada vuelta el flujo concatenado total (enlace de flujo) está dado por la expresión:
l=Nf
Inductancia
Magnética
Las corrientes y fem se induce en
un circuito cundo el flujo magnético a
través del área encerrada por el circuito
cambia con el tiempo. Esta
inducción electromagnética tiene algunas consecuencias prácticas,
las cuales describiremos a continuación. En primer
lugar se describe un efecto conocido como autoinducción,
en el cual una corriente que varía en el
tiempo en un circuito produce en este una fem
inducida que se opone a la fem que al inicio
establece la corriente que varía con el
tiempo. La auto inducción es la base del
inductor un elemento eléctrico que
desempeña un importante papel en
circuitos que utilizan corrientes que batían con el tiempo.
Se analiza la energía almacenada en
un campo magnético de un inductor y la densidad de la
energía asociada con el campo
magnético. Después se estudia como se
induce una fem en un circuito como
resultado de un flujo magnético
variable producido por un circuito: este es el
principio básico de la inducción mutua. Se
examinaran las características de los
circuitos que contienen inductores,
resistores y capacitores en diversas combinaciones.
Definición
de Auto inductancia
Es
necesario distinguir cuidadosamente entre fem
y corrientes que son causadas por baterías u
otras fuentes y aquellas que
son inducidas por campos magnéticos variables. Se
usa el adjetivo de la fuente para
describir los parámetros asociados con
una fuente física y se
usa el adjetivo para describir aquella fem
y corrientes causadas por un campo magnético variable.
Figura 1
Considere en un circuito que
se compone de un interruptor, un resistor y
una fuente de fem como se muestra en la figura 1. Cuándo
el interruptor se mueve a la posición cerrada,
la corriente de fuente no aumenta de inmediato de cero a
su máximo valor,
. La ley de
inducción electromagnética de faraday, se
puede usar para describir este efecto de
la manera siguiente; a mediada que
la corriente e fuente aumenta con el tiempo, el flujo
magnético a través de la espira de circuito debido
a esta corriente se incrementa con el tiempo.
Este flujo creciente induce una fem en el circuito. La
dirección de la fem inducida es
tal que causaría una corriente inducida
en la espira, lo cual establecería un campo magnético que
se opondría al cambio en el campo magnético de origen. En
consecuencia , la dirección de la fem inducida es opuesta a
la dirección de la fem de la fuente; des
esto resulta que la corriente de
fuente aumenta de manera gradual más que
instantánea a su valor de equilibrio final. Este
efecto se conoce como autoinducción debido
a que el flujo variable a
través del circuito y la fem inducida
resultante surgen del circuito. La fem
establecida en
este caso recibe el nombre de
fem auto inducido. También se
llama con frecuencia fem inversa.
Como un segundo ejemplo de
autoinducción considere la figura 2 la cual muestra
una bobina enrollada sobre un centro cilíndrico de
hierro. Suponga que la corriente de fuente en
la bobina o aumenta
o disminuye con el tiempo. Cuando la
corriente de fuente está en la
dirección mostrada, un campo magnético
dirigido de derecha a izquierda es establece dentro de la
bobina, como se muestra en la figura 2a.
Conforme la corriente de
fuente cambia con el tiempo, el flujo magnético a través
de la bobina también cambia a
induce una fem en la bobina. A partir de la ley de Lenz , la
polaridad de esta
fem inducida debe ser tal que se
oponga al cambio en el campo magnético de la
corriente de la fuente. Si la corriente de
fuente está aumentando, la polaridad de la fem
inducida esta dibujada en la figura 2b. y si la
corriente de fuente está disminuyendo la polaridad de la
fem inducida es como se muestra en la figura 2c.
Figura 2
Para obtener una descripción
cuantitativa de la auto inducción recuerde de
la ley de Faraday que la fem inducida es igual a la
rapidez negativa de cambio en
el tiempo de flujo magnético. El flujo
magnético es proporcional al campo magnético debido ala
corriente de fuente, el cual a su vez es proporcional a
la corriente de fuente en el circuito. Por tanto
una fem auto inducida siempre es proporcional a la rapidez de cambio
en el tiempo de la corriente de fuente. Para una
bobina de N vueltas muy próximas
entre sí, que conduce una corriente de
fuente I,
se encuentra que;
donde L es una constante de
proporcionalidad conocida como inductancia de
la bobina que
depende de la geometría del circuito y de
otras características físicas. A
partir de esta expresión se ve que
la inductancia de una bobina que
contiene N vueltas es;
donde se supone que
el mismo flujo pasa a través de cada
vuelta. Más tarde se
usara esta ecuación para calcular
la inductancia de algunas geometrías del circuito especiales.
también se puede
escribir la inductancia como la relación;
igual que la resistencia es
una medida de la oposición de la
corriente
la inductancia es una
medida de la oposición a
un cambio en la corriente.
La unidad de inductancia en el SI
es el Henry (H)
la cual como se puede ver es 1 volt-segundo por ampere:
miércoles, 22 de febrero de 2017
Portada del Blog
Instituto Tecnológico de Puebla
Ingeniería Eléctrica
Catedrático: Ruben Garcia Tlapaya
Maquinas Sincronas y de C.D.
Integrantes:
- Mario Elías Mendoza González
- Víctor Eduardo Segundo Jimémez
- Miguel Ángel Perez Flores
- Sergio Sánchez Mendez
- Fernando Meza
Misión:
Los integrantes del equipo puedan comprender como funciona, y como se interactúa con los motores C.D. y síncronos. Conocer sus características y su comportamiento en diferentes situaciones.
Visión:
Los integrantes podrán aplicar los conocimientos que fueron adquiridos en el semestre para manipular los motores, sus características y comportamientos, con el fin de solucionar problemas que puedan presentarse en su futuro como ingenieros.
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