Máquinas eléctricas : tomo 1 /
A. V. Ivanov-Smolenski
- Moscú : Mir, 1984
- 472 p. : il., fig. ; 21 cm
INTRODUCCION I-1. Definiciones fundamentales I-2. Transformación de la energía eléctrica en un transformador I-3. Transformación electromecánica de la energía en una máquina eléctrica I-4. Clasificación de los convertidores inductivos de la energía (transformadores, máquinas eléctricas y convertidores electromecánicos) 1 TRANSFORMADORES CAPÍTULO 1. CONSIDERACIONES GENERALES ACERCA DE LOS TRANSFORMADORES 1-1. Destinación, campo de aplicación y datos nominales de los transformadores 1-2. Breves nociones históricas sobre los transformadores 1-3. Estructura de los transformadores CAPÍTULO 2. PROCESOS ELECTROMAGNETICOS EN EL TRANSFORMADOR EN VACIO 2-1. Régimen de marcha en vacío 2-2. Ecuaciones de las tensiones 2-3. Variación de la f.e.m. en función del tiempo. Fórmula para la f.e.m. 2-4. Curva de imantación del transformador 2-5. Forma de la curva de corriente en vacío 2-6. Representación de las ecuaciones del transformador en vacío en forma compleja 2-7. Pérdidas en vacío 2-8. Influencia de las pérdidas magnéticas en los procesos de la marcha en vacío CAPÍTULO 3. PROCESOS ELECTROMAGNETICOS EN EL TRANSFORMADOR CON CARGA 3-1. Campo magnético en el transformador con carga 3-2. Ecuaciones de las tensiones de los devanados 3-3. Reducción de las magnitudes secundarias al devanado primario 3-4. Diagrama vectorial del transformador 3-5. Circuito eléctrico equivalente del transformador 3-6. Expresión de las magnitudes eléctricas y de los parámetros del transformador en unidades relativas 3-7. Influencia de la variación de la carga en los procesos del transformador 3-8. Transformación de la energía en un transformador cargado CAPÍTULO 4. TRANSFORMACIÓN DE LAS CORRIENTES TRIFÁSICAS 4-1. Métodos de transformación de tensiones y corrientes trifásicas (esquemas, designaciones, relaciones fundamentales) 4-2. Descripción de los procesos en los transformadores trifásicos con carga simétrica 4-3. Esquemas y grupos de conexión de los transformadores 4-4. Fenómenos que surgen en los transformadores trifásicos durante la formación del campo magnético CAPÍTULO 5. DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LOS PARÁMETROS Y PÉRDIDAS DEL TRANSFORMADOR 5-1. Determinación de los parámetros y pérdidas por el ensayo en régimen de marcha en vacío 5-2. Determinación de los parámetros y pérdidas por ensayo en cortocircuito CAPÍTULO 6. CARÁCTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSFORMADOR CON CARGA 6-1. Simplificación de las ecuaciones y del circuito equivalente del transformador 6-2. Variación de la tensión del transformador durante la carga 6-3. Variación del rendimiento del transformador durante la carga CAPÍTULO 7. REGULACIÓN DE LA TENSIÓN DE LOS TRANSFORMADORES 7-1. Regulación de la tensión con la desconexión de las redes primaria y secundaria 7-2. Regulación de la tensión bajo carga CAPÍTULO 8. CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS DE LOS TRANSFORMADORES 8-1. Corriente en vacío y resistencia de inducción mutua 8-2. Resistencia en cortocircuito CAPÍTULO 9. RELACIÓN ENTRE LAS MAGNITUDES QUE CARACTERIZAN LOS PROCESOS ELECTROMAGNÉTICOS EN EL TRANSFORMADOR Y LAS DIMENSIONES DEL MISMO 9-1. Variación de la tensión, corrientes, potencia y masa del transformador en función de las dimensiones del mismo 9-2. Variación de las pérdidas y los parámetros del transformador en función de las dimensiones del mismo CAPÍTULO 10 TRANSFORMADORES DE DEVANADOS MÚLTIPLES Y AUTOTRANSFORMADORES 10-1. Transformadores de devanados múltiples 10-2. Autotransformadores CAPÍTULO 11. CONEXIÓN EN PARALELO DE LOS TRANSFORMADORES 11-1. Utilización de la conexión en paralelo de los transformadores 11-2. Condiciones para conectar los transformadores para el funcionamiento en paralelo 11-3. Corrientes igualadoras con relaciones de transformación desiguales 11-4. Distribución de la carga entre los transformadores conectados en paralelo CAPÍTULO 12. CARGA DISIMÉTRICA DE LOS TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS 12-1. Causas del surgimiento de la carga disimétrica 12-2. Transformación de corrientes disimétricas 12-3. Campos magnéticos y f.e.m. con carga disimétrica 12-4. Distorsión de la simetría de las tensiones primarias de fase con carga disimétrica 12-5. Distorsión de la simetría de las tensiones secundarias con carga disimétrica 12-6. Determinación experimental de la resistencia de secuencia de cero del devanado secundario 12-7. Regímenes disimétricos monofásicos y bifásicos CAPÍTULO 13. PROCESOS TRANSITORIOS EN EL TRANSFORMADOR 13-1. Proceso transitorio al conectar el transformador a la red 13-2. Proceso transitorio durante el cortocircuito en los terminales del devanado secundario CAPÍTULO 14. PROCESOS TRANSITORIOS DE LOS TRANSFORMADORES DURANTE LAS SOBRETENSIONES 14-1. Causas del surgimiento de las sobretensiones 14-2. Ecuación diferencial para la distribución inicial de la tensión por el devanado 14-3. Distribución de las tensiones por el devanado y métodos para su igualación CAPÍTULO 15. TRANSFORMADORES DE DESTINO ESPECIAL 15-1. Particularidades de los transformadores de destino especial 15-2. Transformadores para transformar el sistema trifásico en bifásico 15-3. Transformadores para transformar la frecuencia 15-4. Transformadores con regulación suave de la tensión 15-5. Transformadores para la soldadura eléctrica al arco 15-6. Transformadores para el ensayo de construcciones aislantes 15-7. Picotransformadores 15-8. Transformadores de tensión 15-9. Transformadores de corriente CAPÍTULO 16. CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DE LOS TRANSFORMADORES 16-1. Temperaturas admisibles en los elementos de un transformador en los regímenes estables y en los procesos transitorios 16-2. Sistemas de refrigeración de los transformadores CAPÍTULO 17. REQUERIMIENTOS TÉCNICOS PLANTEADOS ANTE LOS TRANSFORMADORES Y DATOS TÉCNICOS DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA QUE SE FABRICAN EN LA URSS 17-1. Estandarización en la fabricación de transformadores 17-2. Datos técnicos de los transformadores de alimentación y de transformadores de baja potencia 2. NOCIONES GENERALES DE LA TEORÍA DE LA TRANSFORMACIÓN ELECTROMECÁNICA DE LA ENERGÍA EN LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS CAPÍTULO 18. PROCESOS ELECTROMECÁNICOS DE LA TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA EN LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS 18-1. Tipos de máquinas eléctricas por el carácter del desplazamiento y por la forma de sus partes móviles 18-2. Descripción matemática de los procesos electromecánicos de transformación de la energía en las máquinas eléctricas CAPÍTULO 19. MÉTODOS PARA OBTENER LA VARIACIÓN PERIÓDICA DEL CAMPO MAGNÉTICO EN UNA MÁQUINA ELÉCTRICA 19-1. Condición necesaria para obtener la transformación electromecánica de energía 19-2. Devanado cilíndrico (de tambor) de polos de signos contrarios 19-3. Devanado toroidal de polos de signos contrarios 19-4. Devanado anular y circuito magnético de garras 19-5. Devanado anular de polos del mismo signo (unipolar) y circuito magnético dentado CAPÍTULO 20. POSIBLES TIPOS PRINCIPALES DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS 20-1. Métodos de obtención de variaciones periódicas en las inductancias de los devanados durante la rotación del rotor 20-2. Máquinas eléctricas ordinarias (con devanados de polos de signos contrarios en el estator y en el rotor) Máquinas con polos de garras 20-3. Máquinas de reacción (con un devanado en el estator) 20-4. Máquinas inductoras (con dos devanados en el estator) 20-5. Modificaciones de los tipos principales de máquinas eléctricas CAPÍTULO 21. CONDICIONES PARA OBTENER LA TRANSFORMACIÓN UNIDIRECCIONAL DE ENERGÍA EN UNA MÁQUINA ELÉCTRICA 21-1. Máquina con un devanado 21-2. Máquina con dos devanados CAPÍTULO 22. ESQUEMAS DE DEVANADOS DE MÁQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA 22-1. Observaciones de introducción 22-2. Estructura del devanado polifásico de dos capas 22-3. Esquema de conexión de las bobinas en un devanado imbricado. Números de ramas paralelas y de espiras de fase 22-4. Esquema de conexión de las bobinas en un devanado ondulado 22-5. Elección del tipo y de los parámetros de un devanado 22-6. Modelo del período del devanado. Ángulos eléctricos entre los elementos del devanado 22-7. Devanados no congruentes de dos capas 22-8. Devanados de excitación CAPÍTULO 23. ENFOQUE DEL CÁLCULO DEL CAMPO MAGNÉTICO EN UNA MÁQUINA ELÉCTRICA 23-1. Planteamiento del problema 23-2. Admisiones durante el cálculo del campo magnético y su representación en forma de la suma de los campos de los sistemas periódicos de bobinas 23-3. Estructura espacial del campo magnético de un devanado polifásico 23-4. Enfoque del cálculo del campo magnético de inducción mutua del devanado polifásico 23-5. Longitud calculada del circuito magnético CAPÍTULO 24. CAMPO MAGNÉTICO DE INDUCCIÓN MUTUA DE LA FASE DE DEVANADO Y DE SUS ELEMENTOS 24-1. Campo magnético y f.m.m. del sistema periódico de corrientes 24-2. Influencia del carácter dentado de los circuitos magnéticos. Factor de entrehierro 24-3. Fuerza magnetomotriz del sistema periódico de bobinas 24-4. Descomposición de las f.m.m. del sistema periódico de bobinas en serie Fourier. Coeficiente de reducción 24-5. Fuerza magnetomotriz de la fase. Factor de distribución 24-6. Armónicos pulsantes de la f.m.m. de fase CAPÍTULO 25. CAMPO MAGNÉTICO DE INDUCCIÓN MUTUA DE UN DEVANADO DE FASES MÚLTIPLES 25-1. Representación de las componentes armónicas de pulsación de las fuerzas magnetomotrices (f.m.m.) de la fase en forma de la suma de las f.m.m. giratorias 25-2. Representación de los armónicos de la f.m.m. de la fase en forma de funciones complejas del espacio y del tiempo 25-3. Complejos temporales y del espacio y del tiempo y funciones complejas de las magnitudes que caracterizan los fenómenos en una máquina polifásica 25-4. Fuerza magnetomotriz de un devanado polifásico, componentes armónicas giratorias de esta f.m.m. 25-5. Armónico fundamental de la inducción del campo magnético de un devanado polifásico (campo giratorio) 25-6. Armónicos superiores de la inducción del campo magnético giratorio de un devanado polifásico CAPÍTULO 26. CAMPO MAGNÉTICO DE UN DEVANADO DE EXITACIÓN GIRATORIO 26-1. Campo magnético de un devanado de excitación concentrado 26-2. Campo magnético de un devanado de excitación repartido 26-3. Componentes armónicas giratorias del campo de excitación CAPÍTULO 27. FLUJOS EMBRAGADOS DE LOS CAMPOS GIRATORIOS CON DEVANADOS. FUERZAS ELECTROMOTRICES, INDUCIDAS POR LOS CAMPOS GIRATORIOS 27-1. Observaciones de introducción 27-2. Flujo embragado y f.e.m. de la bobina del devanado 27-3. Flujo embragado y f.e.m. del grupo de bobinas 27-4. Flujo embragado y f.e.m. de la fase del devanado 27-5. Flujos embragados y f.e.m. de un devanado polifásico. Diagrama espacial-temporal de los flujos embragados y las f.e.m. 27-6. Flujos embragados y f.e.m. creados por los armónicos superiores de campos magnéticos giratorios no sinusoidales CAPÍTULO 28. INDUCTANCIA DE LOS DEVANADOS POLIFÁSICOS 28-1. Campo fundamental y campo de dispersión 28-2. Inductancia principal de la fase 28-3. Inductancia mutua principal entre las fases del devanado 28-4. Inductancia mutua principal entre la fase del devanado primario y la fase del devanado secundario 28-5. Inductancia principal del devanado 28-6. Inductancia mutua principal entre la fase del devanado primario y el devanado secundario 28-7. Inductancia de dispersión del devanado CAPÍTULO 29. MOMENTO ELECTROMAGNÉTICO DE ROTACIÓN 29-1. Expresión del momento de rotación por medio de la variación de la energía del campo magnético 29-2. Expresión del momento de rotación por medio de las fuerzas electromagnéticas 29-3. Distribución de la fuerza electromagnética en la zona de la ranura con corriente CAPÍTULO 30. TRANSFORMACIÓN ELECTROMAGNÉTICA DE LA ENERGÍA CON AYUDA DE UN CAMPO MAGNÉTICO GIRATORIO 30-1. Potencias electromagnética, eléctrica y mecánica 30-2. Transformación electromecánica de la energía en la máquina y en su modelo CAPÍTULO 31. PÉRDIDAS DURANTE LA TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA. RENDIMIENTO 31-1. Observaciones de introducción 31-2. Pérdidas eléctricas 31-3. Pérdidas magnéticas 31-4. Pérdidas mecánicas 3. ESTRUCTURA DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS Y MÉTODOS DE LOS CÉLCULOS MECÁNICOS, HIDRÁULICOS Y TÉRMICOS DE SUS PIEZAS CAPÍTULO 32. PARTICULARIDADES PRINCIPALES DE LA ESTRUCTURA DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS 32-1. Clasificación de las piezas de la máquina por su destino 32-2. Exigencias técnicas planteadas ante la estructura de las máquinas eléctricas CAPÍTULO 33. VARIANTES CONSTRUCTIVAS DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS 33-1. Variantes constructivas por el método de montaje 33-2. Variantes constructivas según el método de protección contra las solicitaciones exteriores 33-3. Variantes constructivas según el método de enfriamiento 33-4. Variantes de máquinas según el nivel de ruido 33-5. Normas principales para las máquinas eléctricas CAPÍTULO 34. CÁLCULO MECÁNICO DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS 34-1. Cálculo mecánico de las piezas por intermedio de las cuales se transmite la potencia mecánica 34-2. Cálculo de la sujeción de los elementos en rotación del rotor 34-3. Cálculo del árbol al actuar las fuerzas del peso del rotor y de la atracción magnética CAPÍTULO 35. CÁLCULO TÉRMICO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO 35-1. Esquema principal del sistema de enfriamiento de una máquina eléctrica 35-2. Transmisión del calor del cuerpo caliente al medio ambiente 35-3. Calentamiento y enfriamiento de un cuerpo sólido 35-4. Cálculo de las temperaturas estables de las piezas activas CAPÍTULO 36. CÁLCULO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO 36-1. Elección del medio refrigerante. Determinación de su gasto 36-2. Cálculo de las resistencias de las secciones del circuito hidráulico conectadas en serie o en paralelo 36-3. Cálculo del circuito hidráulico derivado CAPÍTULO 37. ELECCIÓN DE LAS DIMENSIONES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS 37-1. Enfoque de la elección de las dimensiones óptimas de las máquinas 37-2. Relación entre las dimensiones principales y las cargas electromagnéticas 37-3. Potencia, pérdidas y masa de las máquinas geométricamente semejantes