Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

142 CAPÍTULO 3 Principios básicos de las máquinas de corriente alterna (ca)
3. Pérdidas mecánicas.
4. Pérdidas dispersas o adicionales.
PÉRDIDAS ELÉCTRICAS O PÉRDIDAS EN EL COBRE Las pérdidas en el cobre son producidas por el
calentamiento resistivo que se presenta en los devanados del estator (inducido) y del rotor (campo)
de la máquina. Las pérdidas de cobre en el estator (PCE) en una máquina de ca trifásica están dadas
por la ecuación
P PCE 3I 2 AR A (3-64)
donde I A es la corriente que fluye en cada fase del inducido y R A es la resistencia de cada fase del
inducido.
Las pérdidas de cobre en el rotor (PCR) de una máquina de ca síncrona (las máquinas de inducción
se estudiarán por separado en el capítulo 6) están dadas por
P PCR I 2 FR F
(3-65)
donde I F es la corriente que fluye en el devanado de campo en el rotor y R F es la resistencia del devanado
de campo. Normalmente, la resistencia que se utiliza en estos cálculos es la resistencia del
devanado a una temperatura normal de operación.
PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO Las pérdidas en el núcleo son las pérdidas por histéresis y por corrientes
parásitas que se presentan en el material magnético del motor. Estas pérdidas, que se describieron en
el capítulo 1, varían conforme al cuadrado de la densidad de flujo (B 2 ) y, en el estator, conforme a la
1.5ava potencia de la velocidad de rotación de los campos magnéticos (n 1.5 ).
PÉRDIDAS MECÁNICAS Las pérdidas mecánicas en una máquina de ca son las pérdidas asociadas
con los efectos mecánicos. Hay dos tipos básicos de pérdidas mecánicas: fricción y rozamiento
con el aire. Las pérdidas por fricción son causadas por la fricción en los cojinetes de las máquinas,
mientras que las pérdidas por rozamiento con el aire son causadas por la fricción entre las partes
móviles de la máquina y el aire dentro de la caja del motor. Estas pérdidas varían conforme al cubo
de la velocidad de rotación de la máquina.
A menudo, las pérdidas mecánicas y las pérdidas en el núcleo de una máquina se agrupan bajo
el nombre de pérdidas rotacionales sin carga de la máquina. En vacío toda la potencia de entrada
se debe utilizar para superar estas pérdidas. Por lo tanto, la medida de la potencia de entrada al estator
de una máquina de ca que actúa como motor en vacío representa el valor aproximado de estas
pérdidas.
PÉRDIDAS DISPERSAS (O PÉRDIDAS MISCELÁNEAS) Las pérdidas dispersas son aquellas que no
se pueden ubicar en ninguna de las categorías anteriores. Sin importar qué tanta precisión se tenga
para considerar las pérdidas, siempre hay algunas que se escapan de las categorías anteriores. Todas
estas pérdidas se agrupan en las pérdidas dispersas. Convencionalmente, en la mayoría de las máquinas,
las pérdidas dispersas se toman como 1% de la plena carga.
Diagrama de flujo de potencia
Una de las técnicas más convenientes para considerar las pérdidas de potencia en una máquina es el
diagrama de fl ujo de potencia. En la figura 3-21a) se muestra el diagrama de flujo de potencia de un
generador de ca. En esta figura se suministra potencia mecánica a la máquina y luego se restan las
pérdidas dispersas, las pérdidas mecánicas y las pérdidas en el núcleo. Una vez que se han restado
estas pérdidas, en situaciones ideales, la potencia restante se convierte de potencia mecánica a eléctrica
en el punto llamado P conv . La potencia mecánica que se convierte es igual a
P conv 5 t ind v m (3-66)