1. Andrés González Hernández.
FUNDAMENTOS DE MAQUINAS
ELECTRICAS

2. Onda Senoidal
*Llamamos onda senoidal a la
señal de corriente alterna
que varia a través del
tiempo. Es decir, que tiene
un semiciclo positivo y un
semiciclo negativo.
*Las ondas senoidales pueden
ser modificadas o pueden ser
retardadas.
*Están comprendidas entre un
valor pico negativo(punto
mas bajo) y un valor pico
positivo(punto mas alto).

3. Valor Eficaz.
 Se define como el valor de
una corriente rigurosamente
constante que al circular por
una determinada resistencia
óhmica pura produce los
mismos efectos caloríficos que
dicha corriente
variable(corriente alterna).
 En el caso de la corriente
sinusoidal con una amplitud o
de pico, el valor eficaz es el
siguiente:

4. Valor RMS.
 El valor RMS es el valor
del voltaje o corriente en
C.A. que produce el mismo
efecto de disipación de
calor que su equivalente
de voltaje o corriente
directa.
 El valor efectivo de una
onda alterna se obtiene
multiplicando su valor
máximo por 0.707.

5. Armónico o Armónica.
 En mecánica ondulatoria, un armónico es el resultado de una serie
de variaciones adecuadamente acomodadas en un rango o frecuencia de
emisión, denominado paquete de información o fundamental. Dichos
paquetes configuran un ciclo que, adecuadamente recibido,
suministra a su receptor la información de cómo su sistema puede
ofrecer un orden capaz de dotar al medio en el cual expresa sus
propiedades de una armonía. El armónico, por lo tanto es
dependiente de una variación u onda portadora.
 En acústica y telecomunicaciones, un armónico de una onda es un
componente sinusoidal de una señal.
 En sistemas eléctricos de corriente alterna los armónicos son
frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental de trabajo del
sistema y cuya amplitud va decreciendo conforme aumenta el
múltiplo.

6. Impedancia.
 La impedancia (Z) es la medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se
aplica una tensión. La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de
corriente alterna (CA), y posee tanto magnitud como fase, a diferencia de la resistencia, que
sólo tiene magnitud. Cuando un circuito es alimentado con corriente continua (CC), su impedancia
es igual a la resistencia; esto último puede ser pensado como la impedancia con ángulo de fase
cero.
 Por definición, la impedancia es la relación (cociente) entre el fasor tensión y el fasor
intensidad de corriente:
 Z= frac{V}{I}
 Donde Z es la impedancia, V es el fasor tensión e I corresponde al fasor corriente.
 El concepto de impedancia tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo
caso las magnitudes se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su
módulo (a veces inadecuadamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores
máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es
la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia.
 El concepto de impedancia permite generalizar la ley de Ohm en el estudio de circuitos en
corriente alterna (CA), dando lugar a la llamada ley de Ohm de corriente alterna que indica:
 I= frac{V}{Z}

7. Reactancia Capacitiva y Reactancia
Inductiva.
 En electrónica se denomina reactancia a la oposición ofrecida al paso de la
corriente alterna por inductores (bobinas) o condensadores y se mide en Ohmios.
Los otros dos tipos básicos de componentes de los circuitos, transistores y
resistores, no presentan reactancia.
 Cuando circula corriente alterna por alguno de estos dos elementos que contienen
reactancia la energía es alternativamente almacenada y liberada en forma de campo
magnético, en el caso de las bobinas, o de campo eléctrico, en el caso de los
condensadores. Esto produce un adelanto o atraso entre la onda de corriente y la
onda de tensión. Este desfasaje hace disminuir la potencia entregada a una carga
resistiva conectada luego de la reactancia sin consumir energía.
 la reactancia capacitiva es el tipo de reactancia que se opone al cambio del
voltaje por lo cual se dice que la corriente (i) adelanta al voltaje (v) por 90°,
por lo cual al representar este defasamiento en un diagrama de onda senoidal y/o
de fasores la corriente irá 90° adelante del voltaje
 en la reactancia inductiva es lo contrario a la capacitiva, en este caso la
corriente será la que sea adelantada por el voltaje puesto que la reactancia
inductiva se opone a los cambios de voltaje.

8. Campo Magnético.
 Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética
de las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo
magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección
y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial. Específicamente, el
campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos y los
campos rotacionales. El campo magnético es más comúnmente definido en
términos de la fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo
magnético puede referirse a dos separados pero muy relacionados símbolos B y
H.
 Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en
movimiento y el momento magnético intrínseco de las partículas elementales
asociadas con una propiedad cuántica fundamental, su espín. En la
relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son dos aspectos
interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagnético. Las
fuerzas magnéticas dan información sobre la carga que lleva un material a
través del efecto Hall. La interacción de los campos magnéticos en
dispositivos eléctricos tales como transformadores es estudiada en la
disciplina de circuitos magnéticos.

9. Intensidad De Campo Magnética.
 Esto demuestra que cuando un conductor es atravesado por
 una corriente eléctrica, a su alrededor aparece un campo
 magnético. Observando el espectro del campo magnético se
 puede apreciar que las líneas de fuerza toman la forma de círculos
 concéntricos que se cierran a lo largo de todo el conductor.
 Si situamos varias agujas imantadas alrededor del conductor,
 podremos observar que su orientación depende del sentido de la
 corriente. Para determinar el sentido de las líneas de fuerza de
 una forma sencilla, se aplica la regla del sacacorchos o de
 Maxwell que dice así: El sentido de las líneas de fuerza,
 concéntricas al conductor, es el que indicaría el giro de un
 sacacorchos que avanzase en el mismo sentido que la corriente

10. Flujo De Campo Magnético.
 El flujo magnético (representado por la letra griega fi
Φ), es una medida de la cantidad de magnetismo, y se
calcula a partir del campo magnético, la superficie
sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado
entre las líneas de campo magnético y los diferentes
elementos de dicha superficie. La unidad de flujo
magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el
weber y se designa por Wb (motivo por el cual se
conocen como weberímetros los aparatos empleados para
medir el flujo magnético). En el sistema cegesimal se
utiliza el maxwell (1 weber =108 maxwells).
 [Wb]=[V]·[s]1

11. Voltaje Inducido En Un Conductor.
 El voltaje inducido (mas llamado fuerza electromotriz:
FEM) (representado Vε) es toda causa capaz de mantener
una diferencia de potencial entre dos puntos de un
circuito abierto o de producir una corriente eléctrica
en un circuito cerrado. Es una característica de cada
generador eléctrico. Con carácter general puede
explicarse por la existencia de un campo electromotor
Vε cuya circulación, int_S Vε ds ,, define el
voltaje inducido del generador.

12. Potencia.
 La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es
decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo
determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).
 Cuando una corriente eléctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir energía al hacer un
trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas
maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido
(altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente
por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células
fotoeléctricas. Por último, se puede almacenar químicamente en baterías.
 La energía consumida por un dispositivo eléctrico se mide en vatios-hora (Wh), o en
kilovatios-hora (kWh). Normalmente las empresas que suministran energía eléctrica a la
industria y los hogares, en lugar de facturar el consumo en vatios-hora, lo hacen en kilovatios-
hora (kWh). La potencia en vatios (W) o kilovatios (kW) de todos los aparatos eléctricos debe
figurar junto con la tensión de alimentación en una placa metálica ubicada, generalmente, en
la parte trasera de dichos equipos. En los motores, esa placa se halla colocada en uno de sus
costados y en el caso de las bombillas de alumbrado el dato viene impreso en el cristal o en
su base.

13. Permeabilidad.
 En física se denomina permeabilidad magnética a la capacidad de una
sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de ella campos
magnéticos, la cual está dada por la relación entre la inducción
magnética existente y la intensidad de campo magnético que aparece
en el interior de dicho material.
 La magnitud así definida, el grado de magnetización de un material
en respuesta a un campo magnético, se denomina permeabilidad
absoluta y se suele representar por el símbolo μ:
 mu = frac {B} {H},
 donde B es la inducción magnética (también llamada densidad de
flujo magnético) en el material, y H es intensidad de campo
magnético.

14. Fuerza De Lorenz.
 En física, la fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida
por el campo electromagnético que recibe una partícula
cargada o una corriente eléctrica.

15. Dirección De Fuerza Del Campo Magnético En
Un Conductor Recto.
 Toda carga en movimiento crea en el espacio que la rodea un campo magnético. Una
segunda carga móvil que se encontrara en las cercanías de la primera sufriría la
acción de una fuerza que sería la suma de las fuerzas eléctricas y magnéticas.
 Las primeras observaciones que se realizaron sobre campos magnéticos creados por las
corrientes eléctricas fueron realizadas por Oersted al observar como una aguja
imantada se orientaba perpendicularmente a un conductor que era atravesado por una
intensidad de corriente i.
 Posteriormente fueron Biot y Savart y también Ampère quienes establecieron el valor de
la inducción del campo magnético en un punto situado en las cercanías de un conductor
recorrido por una intensidad de corriente.
 Para ello consideramos al conductor dividido en partes de longitud diferencial (dl),
en cada uno de estos elementos del conductor hay cargas móviles que originan un campo
magnético. El vector inducción total en un punto será la suma de todos los vectores
diferenciales inducción de campo originados por cada elemento del conductor.


16. Histéresis.
 La histéresis es la tendencia de un material a
conservar una de sus propiedades, en ausencia
del estímulo que la ha generado. Podemos
encontrar diferentes manifestaciones de este
fenómeno. Por extensión se aplica a fenómenos
que no dependen sólo de las circunstancias
actuales, sino también de cómo se ha llegado a
esas circunstancias.

17. Trabajo Mecánico.
 En mecánica clásica, se dice que una fuerza realiza
trabajo cuando altera el estado de movimiento de un
cuerpo. El trabajo de la fuerza sobre ese cuerpo será
equivalente a la energía necesaria para desplazarlo1 de
manera acelerada. El trabajo es una magnitud física
escalar que se representa con la letra W (del inglés
Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en
julios o joules (J) en el Sistema Internacional de
Unidades.
 Ya que por definición el trabajo es un tránsito de
energía,2 nunca se refiere a él como incremento de
trabajo, ni se simboliza como ΔW.

18. Corrientes Parasitas O De Foucault.
 La corriente de Foucault (corriente parásita también conocida como "corrientes torbellino", o Eddy currents en inglés) es
un fenómeno eléctrico descubierto por el físico francés León Foucault en 1851. Se produce cuando un conductor atraviesa
un campo magnético variable, o viceversa. El movimiento relativo causa una circulación de electrones, o corriente
inducida dentro del conductor. Estas corrientes circulares de Foucault crean electroimanes con campos magnéticos que se
oponen al efecto del campo magnético aplicado (ver Ley de Lenz). Cuanto más fuerte sea el campo magnético aplicado, o
mayor la conductividad del conductor, o mayor la velocidad relativa de movimiento, mayores serán las corrientes de
Foucault y los campos opositores generados.
 En los núcleos de bobinas y transformadores se generan tensiones inducidas debido a las variaciones de flujo magnético a
que se someten aquellos núcleos. Estas tensiones inducidas son causa de que se produzcan corrientes parásitas en el
núcleo (llamadas corrientes de Foucault), que no son óptimas para la buena eficiencia eléctrica de éste.
 Las corrientes de Foucault crean pérdidas de energía a través del efecto Joule. Más concretamente, dichas corrientes
transforman formas útiles de energía, como la cinética, en calor no deseado, por lo que generalmente es un efecto inútil,
cuando no perjudicial. A su vez disminuyen la eficiencia de muchos dispositivos que usan campos magnéticos variables,
como los transformadores de núcleo de hierro y los motores eléctricos. Estas pérdidas son minimizadas utilizando núcleos
con materiales magnéticos que tengan baja conductividad eléctrica (como por ejemplo ferrita) o utilizando delgadas hojas
de acero eléctrico, apiladas pero separadas entre sí mediante un barniz aislante u oxidadas tal que queden mutuamente
aisladas eléctricamente. Los electrones no pueden atravesar la capa aislante entre los laminados y, por lo tanto, no
pueden circular en arcos abiertos. Se acumulan cargas en los extremos del laminado, en un proceso análogo al efecto Hall,
produciendo campos eléctricos que se oponen a una mayor acumulación de cargas y a su vez eliminando las corrientes de
Foucault. Cuanto más corta sea la distancia entre laminados adyacentes (por ejemplo, cuanto mayor sea el número de
laminados por unidad de área, perpendicular al campo aplicado), mayor será la eliminación de las corrientes de Foucault
y, por lo tanto, menor el calentamiento del núcleo.

19. Momento De Torsión.
 El módulo de torsión o momento de torsión (o inercia torsional) es una propiedad geométrica de la
sección transversal de una viga o prisma mecánico que relaciona la magnitud del momento torsor con
las tensiones tangenciales sobre la sección transversal. Dicho módulo se designa por J y aparece en
las ecuaciones que relacionan las tensiones tangenciales asociadas, el momento torsor (Mx) y la
función del alabeo unitario (ω), esa relación viene dada aproximadamente por las dos ecuaciones
siguientes:
 tildetau_{xy} = left[cfrac{part omega}{part y}-(z-z)right]cfrac{Mx}{J} qquad qquad
tildetau_{xz} = left[cfrac{part omega}{part z}+(y-y_right]cfrac{}{J}
 Y donde (y_C,z_C) son las coordenadas del centro de cortante de la sección.
 Pieza de sección rectangular torsionada.
 Para una pieza prismática recta de sección constante torsionada aplicando un momento torsor T
constante a través de sus extremos el módulo de torsión se relaciona con el ángulo girado theta y
la longitud total de la pieza mediante la expresión:
 J = frac{TL}{Gtheta}
 donde G es el módulo de elasticidad transversal del material de la pieza.

20. Potencia De Un Motor.
 La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de
energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de
Unidades es el vatio (watt).
 Cuando una corriente eléctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o
termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara
incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede
producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz
en las células fotoeléctricas. Por último, se puede almacenar químicamente en baterías.
 La energía consumida por un dispositivo eléctrico se mide en vatios-hora (Wh), o en kilovatios-hora (kWh).
Normalmente las empresas que suministran energía eléctrica a la industria y los hogares, en lugar de facturar el
consumo en vatios-hora, lo hacen en kilovatios-hora (kWh). La potencia en vatios (W) o kilovatios (kW) de todos los
aparatos eléctricos debe figurar junto con la tensión de alimentación en una placa metálica ubicada, generalmente,
en la parte trasera de dichos equipos. En los motores, esa placa se halla colocada en uno de sus costados y en el
caso de las bombillas de alumbrado el dato viene impreso en el cristal.
El par motor o torque es el momento de fuerza que ejerce un motor sobre el eje de transmisión de potencia. La potencia
desarrollada por el par motor es proporcional a la velocidad angular del eje de transmisión, viniendo dada por:
P = M ,omega ,!
donde:
P,! es la potencia (en W)
M,! es el par motor (en N·m)
omega ,! es la velocidad angular (en rad/s)

21. Transformacion De Energia En Una
Maquina.
 La electricidad se entiende como el movimiento de los
electrones. Para que los electrones se pongan en movimiento, es
necesario un aparato llamado generador. Los generadores
electromagnéticos son máquinas capaces de transformar la
energía mecánica en eléctrica. Los electrones circulan por
cables conectados al generador y llevan la electricidad desde
los generadores hasta tu casa.
 Los motores eléctricos son capaces de transformar la energía
eléctrica en mecánica. Son ampliamente utilizados en taladros,
ventiladores, máquinas de afeitar, máquinas de coser, etc.

22. Eficiencia De Las Maquinas.
 La idea de rendimiento va unida a la de trabajo, cuando una máquina se usa para transformar, energía
mecánica en energía eléctrica o energía térmica en energía mecánica, su rendimiento puede definirse
como la razón entre el trabajo que sale (trabajo útil) y el que entra(trabajo producido), o como la
razón entre la potencia que sale y la que entra, o como la razón entre la energía que sale y entra
 El rendimiento mecánico en una máquina ideal es 1 (u= 0 ) porque no existe rozamiento y el trabajo
útil es igual al trabajo producido.(potencia de salida igual a la potencia de entrada).
 El rendimiento mecánico en una “máquina real” (u>0) es siempre menor que 1, debido a las perdidas d
energía por el rozamiento interno que surge durante su funcionamiento de la máquina. Generalmente se
multiplica por 100, para que el rendimiento se exprese en porcentaje.
 El rendimiento total de un número de máquinas colocadas en serie es igual al producto de sus
rendimientos individuales.
 La eficiencia comprende el trabajo, la energía y/o la potencia . Las máquinas sencillas o complejas
que realizan trabajo tiene partes mecánicas que se mueven, de cómo que siempre se pierde algo de
energía debido a la fricción o alguna otra causa. Así, no toda la energía absorbida realiza trabajo
útil. La eficiencia mecánica es una medida de lo que se obtiene a partir de lo que se invierte ,
esto es, el trabajo útil generado por la energía suministrada .

23. ¿Qué es una maquina eléctrica?
 Una máquina eléctrica es un dispositivo capaz de transformar cualquier forma de energía en energía
eléctrica o a la inversa y también se incluyen en esta definición las máquinas que trasforman la
electricidad en la misma forma de energía pero con una presentación distinta más conveniente a su
transporte o utilización. Se clasifican en tres grandes grupos: generadores, motores y
transformadores.1
 Los generadores transforman energía mecánica en eléctrica, mientras que los motores transforman la
energía eléctrica en mecánica haciendo girar un eje. El motor se puede clasificar en motor de
corriente continua o motor de corriente alterna. Los transformadores y convertidores conservan la
forma de la energía pero transforman sus características.
 Una máquina eléctrica tiene un circuito magnético y dos circuitos eléctricos. Normalmente uno de los
circuitos eléctricos se llama excitación, porque al ser recorrido por una corriente eléctrica
produce los amperivueltas necesarios para crear el flujo establecido en el conjunto de la máquina.
 Desde una visión mecánica, las máquinas eléctricas se pueden clasificar en rotativas y estáticas.
Las máquinas rotativas están provistas de partes giratorias, como las dinamos, alternadores,
motores. Las máquinas estáticas no disponen de partes móviles, como los transformadores.
 En las máquinas rotativas hay una parte fija llamada estátor y una parte móvil llamada rotor.
Normalmente el rotor gira en el interior del estátor. Al espacio de aire existente entre ambos se le
denomina entrehierro. Los motores y generadores eléctricos son el ejemplo más simple de una máquina
rotativa.

24. Importancia De Las Maquinas Eléctricas.
 La importancia indiscutible de las máquinas
eléctricas en el mundo en que vivimos es
indiscutible. Desde el transformador que nos
permite disfrutar de electricidad en casi
cualquier rincón del planeta, hasta el motor
del coche eléctrico de última generación; las
máquinas eléctricas nos llevan acompañando y
facilitando la vida durante muchos años y las
perspectivas de futuro, con las estrategias de
electrificación de los países desarrollados,
apuntan a que serán todavía muchos más.