La energía eléctrica GENERACIÓN TRANSPORTE DISTRIBUCIÓN CONSUMO Centrales hidraúlicas Centrales termoeléctricas Centrales de Energías alternativas Generación de tensión (12 kV) aprox. Elevación (trafos) tensión 380 kV, 220 Kv Líneas de alta tensión Subestaciones Centros de distribución: subestaciones Líneas de baja tensión (trafos) Pequeños consumidores: baja tensión Industria: alta tensión Las máquinas eléctricas están presentes en todas las etapas del proceso (rotativas en la generación y consumo. Transformadores en transporte y distribución)
La red eléctrica Fuente primaria Turbina Generador Parque de transformación de La central Estación transformadora primaria Subestación Centro de transformación Consumo doméstico Muy grandes consumidores Grandes consumidores
La red eléctrica Esquema simplificado de una parte de la red nacional de 400 kV Se puede observar la existencia de caminos alternativos para el suministro ? Tecnología eléctrica – J. Roger et. Al
La red eléctrica (Gp:) SUBESTACIÓN (Gp:) Centros de transformación (Gp:) Red radial de distribución Red de distribución en anillo (Gp:) SUBESTACIÓN SUBESTACIÓN (Gp:) Avería
Las centrales eléctricas HIDRAÚLICAS Transformación de la energía potencial acumulada por una masa de agua. Utilización turbina hidráulica. Gran rapidez de respuesta. TERMOELÉCTRICAS Utilización de carbón, fuel, o combus-tible nuclear para producir vapor. Utilización de turbinas de vapor. Elevada inercia, especialmente en las nucleares. Producción constante. NO CONVENCIONALES Eólicas Solares Mareomotrices DE BOMBEO Utilizan agua previamente bombeada Son idénticas a las hidraúlicas Con turbinas de gas De ciclo combinado
Las centrales eléctricas (Gp:) (Gp:) Carbón y (Gp:) fósiles (Gp:) (Gp:) (Gp:) Otras (Gp:) Hidraúlicas (Gp:) (Gp:) Nucleares Curva de demanda de energía eléctrica Hora 24 16 8 0 ? Tecnología eléctrica – J. Roger et. Al
Las máquinas eléctricas Estáticas Rotativas Transformadores Motores Generadores (Gp:) SISTEMA ELÉCTRICO (Gp:) SISTEMA ELÉCTRICO (Gp:) MEDIO DE ACOPLAMIENTO (Gp:) SISTEMA ELÉCTRICO (Gp:) SISTEMA MECÁNICO (Gp:) MEDIO DE ACOPLAMIENTO MÁQUINAS ELÉCTRICAS Transformador Transformador Generador Motor
Los Transformadores Transformadores De potencia De medida Especiales Monofásicos o trifásicos Monofásicos o trifásicos Monofásicos o trifásicos Existen distintos tipos de transformadores de potencia Los de medida pueden medir tensiones o corrientes
Las Máquinas Eléctricas Rotativas Motores Corriente Continua Asíncronos Síncronos Especiales Imanes permanentes Monofásicos o trifásicos Monofásicos Monofásicos o trifásicos Monofásicos o trifásicos
Las Máquinas Eléctricas Rotativas Generadores Síncronos Asíncronos Corriente continua Turboalternadores (térmicas) y alterna-dores de centrales hidraúlicas Generadores eólicos. Alternadores micentrales hidraúlicas Máquinas muy poco frecuentes: aplicaciones especiales Gran potencia: velocidad cte. Potencia media y baja: velocidad variable
El Principio de Reversibilidad Todas las máquinas eléctricas rotativas son reversibles Pueden funcionar como motor o como generador Motor Conversión de Energía Eléctrica en Energía Mecánica Generador Conversión de Energía Mecánica en Energía Eléctrica
Balance Energético de una Máquina Rotativa (Gp:) Pérdidas rotacionales (Gp:) Pérdidas en el cobre del rotor (Gp:) Pérdidas en el hierro (Gp:) Pérdidas en el cobre del estator Potencia eléctrica consumida (Pe) ESTATOR ROTOR Potencia mecánica útil del motor (Pu)
Clase de Aislamiento Temperatura máxima que el material del que está construido el aislamiento puede soportar sin perder sus propiedades. Se obtiene “ensayando el material y comparando los resultados con los de materiales patrón de efica- cia conocida” (Norma UNE-CEI)
Grados de Protección En la norma UNE 20-324 se establece un sistema de especificación general en función del grado de protección que se consigue en cualquier material eléctrico. El grado de protección se designa con las letras IP seguidas de tres cifras, de las cuales en las máquinas eléctricas sólo se utilizan dos. 1ª cifra: indica la protección de las personas frente a contactos bajo tensión y/o piezas en movimiento en el interior, así como la protección de la máquina frente a la penetración de cuerpos sólidos extraños. 2ª cifra: indica la protección contra la penetración de agua. 3ª cifra: indicaría la protección contra daños mecánicos.
Protección frente a la penetración de cuerpos extraños: Primera cifra
Protección frente a entrada de agua
Placa de características 3 Clase de corriente (alterna o continua). 4 Forma de trabajo (motor o generador). 5 Número de serie de la máquina. 6 Conexión del devanado estatórico ( o ). 7 Tensión nominal. 8 Corriente nominal. 9 Potencia nominal. 10 Abreviatura de unidad de potencia (kW). 11 Clase de servicio. 12 Factor de potencia nominal. 13 Velocidad nominal. 14 Frecuencia nominal. 15 Excitación en motores CC, Rotor en motores inducción de rotor bobinado. 16 Tensión de Exc. en máquinas de CC. Tensión rotorica en motores de rotor bobinado. 17 Corriente de excitación máquina CC. Corriente rotórica en motores de rotor bobinado. 18 Clase de aislamiento. 19 Grado de protección. 20 Peso. 21 Fabricante. Todas las magnitudes son NOMINALES: aquéllas para las que la máquina ha sido diseñada
Códigos refrigeración transformadores Según que la circulación del fluido refrigerante se deba a convección natural o forzada (impulsado por una bomba) se habla de refrigeración natural (N) o forzada (F) Las normas clasifican los sistemas de refrigeración de los transformadores según el refrigerante primario (en contacto con partes activas) y secundario ( el utilizado para enfriar al primario). Se utilizan aire, aceite natural, aceite sintético y agua.
Códigos refrigeración transformadores SE UTILIZAN 4 DÍGITOS COMO CÓDIGO (Gp:) X (Gp:) X (Gp:) X (Gp:) X Tipo de circulación del refrigerante secundario (N) o (F). Tipo de refrigerante secundario (A) aire, (W) agua. Tipo de circulación del refrigerante primario (N) o (F). Tipo de refrigerante primario (A) aire, (O) aceite mineral, (L) aceite sintético. Ejem OFAF
Códigos Refrigeración Motores X X X X X Tipo de circulación del refrigerante secundario: 0 Convección libre, 1 Autocirculación, 6 Com-ponente independiente, 8 Desplazamiento relativo Tipo de refrigerante secundario: A aire, W agua Tipo de circulación del refrigerante primario: 0 Convección libre, 1 Autocirculación, 6 Componente independiente Tipo de refrigerante primario: A aire Tipo de circuito de refrigeración: 0 circulación libre circuito abierto, 4 carcasa enfriada exterior SE UTILIZAN 5 DÍGITOS Ejem IC4A11 Ejem IC0A1 IC
Clase de Servicio en Maquinas Rotativas S1 – Servicio continuo: la máquina trabaja a carga constante, de modo que alcanza la temperatura de régimen permanente. S2 – Servicio temporal o de corta duración: la máquina trabaja en régimen de carga constante un tiempo breve, no se llega a alcanzar una temperatura estable. Permanece entonces para-da hasta alcanzar de nuevo la temperatura ambiente. S3, S4 y S5 – Servicios intermitentes: consisten en una serie continua de ciclos iguales, compuestos por periodos de carga constante (S3), incluyendo el tiempo de arranque (S4) o arran-ques y frenados (S5), seguidos de periodos de reposo sin que se alcance nunca una temperatura constante. S6, S7 y S8 – Servicios ininterrumpidos: similares respectiva-mente a S3, S4 y S5 pero sin periodos de reposo.