8/19/2019 4 LEYES Y FEM

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA 

MECÁNICA Y ELÉCTRICA

LABORATORIOS PESADOS II DEL DEPARTAMENTO

DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA II

MAQUINA SINCRONA

EXPOSITOR :

M. en C. OBED ZARATE MEJIA

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EL ALTERNADOR Y LA FUERZA ELECTROMOTRIZINDUCIDA

• EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN.

El principio de operación de la máquina sincrona es el

mismo que rige el de la maquina de corriente directa yse basa en la aplicación de las siguientes leyes:.

LEY DE FARADAY Ó DE INDUCCION.LEY DE LENZ.LEY DE AMPERE.LEY DE BIOT-SAVART

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•   "Si el flujo eslabonado por un circuito eléctricocerrado varía con respecto al tiempo, se induce en éluna fuerza electromotriz inducida (fem)."

• Si λ  es el flujo eslabonado por un circuito de Nespiras, dλ el cambio de flujo durante un tiempo dt lafem es :

e = dλ /dt =d(NΦ)/dt.

•   Donde Φ se expresa en líneas de flujo o maxwellsy t en segundos.

LEY DE FARADAY.

A. GARDUÑO GARCÍA.

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LEY DE FARADAY.

• Donde si   esta dado en maxwells ólineas de flujo magnetico y t ensegundos entonces

• Se puede expresar:

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•Hay que hacer notar que d  en dt puede obtenersede dos maneras que son: una por movimiento

mecánico  que es el que se tiene en casi todas lasmaquinar rotatorias y otra cuando la excitación esvariable con el tiempo que es la que ocurre en elcaso del transformador.

LEY DE FARADAY (cont).

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LEY DE LENZ.

• “la FEM inducida es de tal sentido quela corriente inducida se opone alcambio de flujo”.

• La combinación de las dos leyesanteriores se expresa mediante lasiguiente ecuación:

•  

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"La integral de línea cerrada de la intensidadmagnética H, alrededor de un contorno cerradoes igual a la suma de los ampere-vueltas de cada

parte de la trayectoria a la cual esta eslabona."

LEY DE AMPERE.

 NI dl  H      .

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LEY DE AMPERE.

• Suponiendo el circuito magnético dedos polos como se muestra en lasiguiente figura

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LEY DE AMPERE.

• Se tiene:

      estator  yugorotor  yugod  pe dl  H dl  H dl  H dl  H dl  H  NI dl  H    222

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LEY DE AMPERE

NI, excitación ó bien en función de la densidadde flujo B así:

2 * 2 * 2 * 2 * 2 * Entrehierro Polos Dientes YugoArmadura Yugo Estator  B B B B B NI L L L L L Mp Mc Mc Mya Mye

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"Todo conductor por el cual circula una corriente, bajo la acción

de un campo magnético esta sometido a una fuerza que lodesplaza a través del campo “. 

LEY DE BIOT SAVART.

10/ BlI  f      BlISen x  f    8

1085.8

 

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ECUACIÓN DE LA FEM INDUCIDA

• De acuerdo con la ley de inducción de Faraday para inducir unaFEM es necesario que exista un movimiento relativo entre losconductores y el campo magnético.

• Considerando una máquina bipolar con una bobina de unaespira cuya posición para diferentes instantes de tiempo semuestra en las siguientes figuras.

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 FUERZA ELECTROMOTRÍZ .

• La bobina tiene N espiras, y es de pasocompleto.

• Φpolar  se expresa en Webbers, si tiene unidadesen líneas o maxwells, multiplicar por 8

10

Posiciones de la bobina define una variación del flujoeslabonado , λ= Φpolar Cosα.

λ= Φpolar λ= 0

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 polar eficaz 

máxeficaz 

 polar 

 polar 

 polar 

 po lar 

 polar oentrelazad 

 Nf  e

valor e

 Nf  e

Sen fN e

 f  dt d 

dt 

d Sen N e

dt 

Cosd  N e

Cos

 

  

   

   

   

  

   

44.4

2

2

2

2

)(

)(

.

.max

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e = 4.44 N f φ (volts).Donde:

f = Frecuencia en Hz.

N = No. de espiras.

Φ = Flujo polar en Webers.

FUERZA ELECTROMOTRÍZ (cont.).

Consideraciones:

Distribución de densidad de flujo senoidal.

Bobinas de paso completo.

Devanado concentrado.