Màquines Elèctriques: Pèrdues, Generadors, Motors i Transformadors

Pèrdues d'Energia en Màquines Elèctriques

Les màquines elèctriques experimenten diverses pèrdues d'energia que redueixen la seva eficiència. Aquestes es classifiquen principalment en:

Tipus de Pèrdues

• Pèrdues Magnètiques

  Es produeixen al circuit magnètic, causades pel cicle d'histèresi i els corrents de Foucault.

• Pèrdues Elèctriques

  Es produeixen en els circuits elèctrics i en les seves connexions, principalment per l'efecte Joule.

• Pèrdues Mecàniques

  Provocades pel fregament en coixinets i escombretes, i per la ventilació interior de la màquina.

Generadors Elèctrics

Principi de Funcionament

El principi fonamental dels generadors elèctrics es basa en la llei de Faraday de la inducció electromagnètica:

"Tot conductor que es mou dins d'un camp magnètic, tallant les línies de força, engendra una Força Electromotriu (FEM) induïda."

Dínamos

Les dínamos són generadors de corrent continu. La seva constitució es divideix en dues parts principals:

Constitució d'una Dínamo

• Estator

  És el conjunt d'elements fixos que constitueixen l'estructura on hi ha els òrgans de la màquina. L'estator està format per:

  • Pols Inductors (Principals): Reparteixen uniformement el camp magnètic.
  • Bobinatge Inductor: Són les bobines d'excitació dels pols principals, situades al voltant del nucli.
  • Culata: Tanca el circuit magnètic i subjecta els pols.

• Rotor

  És la part giratòria de la màquina, sotmesa a la variació del flux magnètic i que genera la FEM induïda. Està format per:

  • Nucli de l'Induït: Cilindre fet de xapa magnètica.
  • Bobinatge Induït: Format per espires on s'indueix la FEM.
  • Col·lector: Cilindre solidari amb el rotor que rectifica el corrent altern induït a corrent continu.
  • Escombretes: Mantenen contacte elèctric per fregament amb el col·lector per extreure el corrent.
  • Coixinets: Faciliten el gir suau de la màquina.

Tipus d'Excitació

L'excitació en màquines elèctriques pot ser de diferents tipus:

• Màquines d'Excitació Independent

  No hi ha connexió elèctrica entre l'inductor i l'induït; l'excitació prové d'una font externa.

• Màquines Autoexcitades

  L'inductor i l'induït estan connectats elèctricament, i l'excitació es genera per la pròpia màquina. Poden ser:

  • Excitació en Sèrie: L'induït i l'inductor estan connectats en sèrie.
  • Excitació en Derivació: L'induït i l'inductor estan connectats en paral·lel.
  • Excitació Composta: Una part de l'inductor està connectada en sèrie amb l'induït i l'altra en derivació.

Motors Elèctrics

Motors de Corrent Continu

Els motors de corrent continu presenten les següents característiques:

• Sentit de Gir

  S'inverteix el sentit de gir canviant el sentit del corrent a l'induït o a l'inductor.

• Força Contraelectromotriu (FCEM) del Motor

  És una FEM induïda en sentit contrari al gir del motor, que s'oposa al corrent aplicat.

• Parell Motor

  És la força exercida sobre cada conductor de l'induït, que provoca el moviment de rotació.

• Intensitat del Motor

  És la intensitat de corrent que absorbeix el motor de la xarxa.

• Intensitat d'Arrencada

  Al començament, la velocitat és 0 i, per tant, la FCEM és 0, resultant en una alta intensitat d'arrencada.

Motors de Corrent Altern

Els motors de corrent altern poden ser de dos tipus principals:

• Motors Síncrons

  Es fonamenten en la reversibilitat de l'alternador, on el rotor gira a la mateixa velocitat que el camp magnètic giratori de l'estator (velocitat de sincronisme).

• Motors Asíncrons

  També coneguts com a motors d'inducció, el rotor gira a una velocitat menor que la velocitat de sincronisme del camp magnètic de l'estator.

Transformadors

Els transformadors són dispositius que permeten modificar els valors de tensió i corrent alterns. Estan formats per:

• Circuit Magnètic

  Encarregat d'acoblar magnèticament els enrotllaments primari i secundari.

• Enrotllaments

  Es fan amb fils i platines de coure, i són els encarregats de la transformació de l'energia elèctrica.