MÁQUINAS ELÉCTRICAS Técnicas Modernas de Control
Autor: PONCE CRUZ, Pedro
Páginas: 776
ISBN: 978-607-622-688-9
Editorial: Alfaomega

Esta obra cubre los temas esenciales de los cursos de máquinas eléctricas en donde se revisan los conceptos de circuitos magnéticos, transformadores y máquinas eléctricas rotatorias. En este sentido el objetivo central del libro es brindar al lector información clara de los modelos que gobiernan las máquinas eléctricas y los sistemas de control empleados para poder usarlos de manera exitosa en aplicaciones industriales. Esta segunda edición de Máquinas eléctricas. Técnicas modernas de control está organizada en cuatro partes fundamentales:

Primera parte (capítulos 1 a 2): presenta los conceptos fundamentales de los circuitos magnéticos y del balance de la energía electromecánica.
Segunda parte (capítulos 3 a 6): expone la teoría y operación del transformador, además de tratar los transformadores de potencia y distribución.
Tercera parte (capítulos 7 a 11): presenta el motor de inducción, las máquinas síncronas, el generador síncrono, así como la operación de generadores y motores síncronos.
Cuarta parte (capítulos 12 a 16): expone las máquinas de corriente directa, la teoría y aplicación de las técnicas modernas de control y la teoría y aplicación de las máquinas eléctricas especiales.

VENTAJAS

Además del contenido de la obra, en la página web de ésta se encuentran prácticas de laboratorio, presentaciones, lecturas complementarias, videos de aplicación, así como la exposición de la teoría de los temas avanzados más importantes de esta materia.
Cada capítulo inicia con el planteamiento de los objetivos del mismo y con una introducción en la que se plantean los antecedentes y una descripción de la estructura lógica de los temas expuestos.
A lo largo de la exposición se presentan ejemplos desarrollados con todo detalle y cada capítulo concluye con un resumen y una serie de ejercicios propuestos.

CONOZCA

La mecánica de los motores y de los generadores de corriente continua.? Los principios fundamentales de los circuitos magnéticos.
Las leyes que rigen los campos magnéticos constantes y variables.
La teoría de operación del transformador eléctrico.

APRENDA

A determinar el comportamiento del transformador eléctrico bajo distintas cargas.
A establecer el diseño de distribución eléctrica a través del uso de transformadores monofásicos y trifásicos.
A identificar las características operativas y aplicaciones de los transformadores de potencia.
A identificar la operación del generador síncrono con diferentes tipos de cargas.

DESARROLLE SUS HABILIDADES PARA

Aplicar el uso de transformadores monofásicos y trifásicos en proyectos de sistemas eléctricos de potencia.
Determinar los principales parámetros utilizados en la operación de los generadores síncronos en estado estable.
Identificar las aplicaciones prácticas de los motores y los condensadores síncronos.

A QUIÉN VA DIRIGIDO

Esta obra está dirigida a los profesionistas y estudiantes de ingeniería que deseen actualizar sus conocimientos, pero también a quienes estén interesados en adquirir conocimientos básicos de ingeniería eléctrica.

Introducción XIX
PRIMERA PARTE 1
Capítulo 1. Circuitos magnéticos 3
1.1. Problema de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3. Flujo magnético y ley de Ampére . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4. Circuitos magnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.1. Excitación de núcleos ferromagnéticos con corriente continua . . . . . . . . . . . . 9
1.4.2. Ley de Ohm para circuitos magnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.3. Curva de magnetización y saturación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4.4. Energía magnética almacenada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5. Materiales ferromagnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.5.1. Curva de histéresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.6. Ley de inducción de Faraday . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.6.1. Regla de la mano izquierda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.7. Inductancia magnética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.7.1. Diseño de bobinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.7.2. Formas de núcleos ferromagnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.8. Excitación senoidal en circuitos magnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.8.1. Pérdida de energía por corrientes de Foucault . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1.9. Aplicaciones de los circuitos magnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.10. Solución del problema de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
1.11. Problemas propuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
1.12. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.13. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
x Contenido
Capítulo 2. Balance de energía electromecánica 55
2.1. Problema de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
2.2. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.3. Transformación de la energía electromecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.4. Mecánica de los motores y de los generadores de corriente continua . . . . . . . . . . . . . 63
2.5. Relación de fuerza de Biot y Savat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.6. Otras leyes relacionadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
2.7. Máquinas de corriente alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.8. Máquinas de inducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.9. Balance de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.9.1. Energía y fuerza en sistemas de campos magnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.10. Determinación de la fuerza magnética (coenergía) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
2.11. Solución del problema de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
2.12. Problemas resueltos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
2.13. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
2.14. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
SEGUNDA PARTE 111
Capítulo 3. Teoría del transformador 113
3.1. Problema de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
3.2. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
3.3. El transformador eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.3.1. Estructura del transformador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
3.3.2. F.E.M inducida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
3.3.3. Relación de transformación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
3.3.4. Polaridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
3.4. Deducción del circuito equivalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.5. Análisis de comportamiento bajo distintas cargas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
3.5.1. Regulación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
3.5.2. Eficiencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
3.6. Por ciento y por unidad de impedencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
3.7. Autotransformadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
3.7.1. Características de los autotransformadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
3.8. Solución del problema de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
3.9. Problemas resueltos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
3.10. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
3.11. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Capítulo 4. Operación del transformador en sistemas eléctricos 171
4.1. Problema de diseño inicial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
4.1.1. Diseño de un transformador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
4.2. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
4.3. Conexión de transformadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
4.3.1. Requisitos de polaridad, transformación, impedancia, secuencia y desplazamiento
angular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
4.4. Transformador trifásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
4.4.1. Características y ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
4.4.2. Auxiliares: Tanque, boquilla, aceite, etcétera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
4.5. Clasificación y selección de transformadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
4.6. Solución al problema de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
4.7. Problemas resueltos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
4.8. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
4.9. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Capítulo 5. Transformadores de distribución 219
5.1. Problema de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
5.2. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
5.3. Conexiones y funcionamientos de los transformadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
5.3.1. Polaridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
5.3.2. Conexiones de los transformadores en circuitos monofásicos. . . . . . . . . . . . . . 256
5.3.3. División de la carga entre transformadores en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . 257
5.4. Transformadores monofásicos en circuitos bifásicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260