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Índice:

I. INTRODUCCIÓN A LOS ACCIONAMIENTOS Y MOTORES ELÉCTRICOS

1.1. DEFINICIÓN DE ACCIONAMIENTO
1.1.1. Accionamiento multimotor
1.1.2. Estado actual de los accionamientos eléctricos
1.1.3. Los accionamientos en la automatización de procesos

1.2. MOTORES ELÉCTRICOS
1.2.1. Movimiento de giro de un motor eléctrico
A) Fuerza electromagnética
1.2.2. Circuito magnético
A) Fuerza magneto-motriz (F.m.m.)
B) Analogía con el circuito eléctrico y noción de reluctancia
C) Entrehierro y valores de "B" en el mismo
D) Saturación
E) Circuito magnético en los motores
1.2.3. Producción de par
A) Valor del par
B) Ranuras
1.2.4. Cargas y potencias específicas
A) Par y volumen del motor
B) Potencia específica. Importancia de la velocidad
1.2.5. F.E.M. rotacionales
A) Valor de la potencia en condiciones estacionarias
B) Valor de la potencia cuando el conductor se desplaza a velocidad constante
C) Circuito eléctrico equivalente
D) Trabajo como motor
D1) Comportamiento en vacío
D2) Comportamiento en carga
E) Valores relativos o unitarios de "V" y de "E"
1.2.6. El circuito magnético en corriente alterna
A) Fenómeno de histéresis. Ciclo de histéresis
B) Pérdidas por histéresis
C) Pérdidas por corrientes de Foucault
1.2.7. Energía almacenada en el campo magnético
A) Fuerza portante de un electroimán
1.3. PROPIEDADES GENERALES DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS
1.3.1. Temperatura de trabajo y refrigeración
A) Transitorio de calentamiento de una máquina
B) Disipación del calor generado en la máquina
C) Ecuación básica simplificada
1.3.2. Par por unidad de volumen
1.3.3. Potencia por unidad de volumen. Importancia de la velocidad
1.3.4. Efecto de escala. Par y rendimiento específicos
1.3.5. Sobrecarga durante ciertos períodos de tiempo
1.3.6. Parámetros característicos y restricciones de los motores eléctricos

Cuestiones y problemas resueltos

II. CONVERTIDORES DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA PARA LOS ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS

2.1. INTRODUCCIÓN. DISPOSICIÓN GENERAL DE UN ACCIONAMIENTO

2.2. COMPONENTES UTILIZADOS
2.2.1. Salida de dc. variable, a partir de una tensión constante de dc.
2.2.2. Elementos unidireccionales utilizados
A) Diodo o elemento no controlado
B) Tiristor. Elemento controlado al encendido
C) Tiristor GTO (gate turn off). Elemento controlado al encendido y a la extinción
D) Transistor de potencia "BJT" (bipolar junction transistor)
E) "MOSFET" de potencia
F) "IGBT". Transistores bipolares con puerta aislada
G) Triacs
H) Resumen del apartado 2.2.2.

2.3. CONVERTIDORES DC-DC
2.3.1. Troceadores o "choppers"
A) Montajes
B) Tipos de troceadores
C) Troceador con carga inductiva. Protección contra sobretensiones
D) Conclusiones aplicables, en general, a convertidores electrónicos

2.4. CONVERTIDORES AC-DC
2.4.1. Rectificadores controlados
A) Rectificadores monofásicos realizados con diodos
B) Rectificadores monofásicos realizados con tiristores
C) Rectificadores trifásicos: de diodos y controlados

2.5. CONVERTIDORES DC-AC
A) Inversores monofásicos y trifásicos
B) Circuitos de conmutación
C) Control de la tensión de salida
D) Modulación "PWM" sinusoidal
E) Conmutación natural y forzada

2.6. CONVERTIDORES AC-DC
A) Ciclo-convertidores
B) Cicloconvertidor trifásico
2.7. FORMAS DE ONDA DE LOS CONVERTIDORES Y RUÍDO ACÚSTICO

2.8. REFRIGERACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA

2.9. APLICACIONES DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA
A) Contactores
B) Control de una resistencia de caldeo
C) Regulación de tensión
D) Fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS)
E) Aplicaciones electroquímicas
F) Transmisión de energía en alta tensión, en corriente continua (H.V.D.C.)
G) Fuentes conmutadas
H) Armónicos

Cuestiones y problemas resueltos

III. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
3.1. INTRODUCCIÓN

3.2. MODOS DE EXCITACIÓN

3.3. ECUACIONES BÁSICAS QUE DESCRIBEN EL COMPORTAMIENTO ESTÁTICO DE LA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA CON COLECTOR

3.4. MISIÓN DEL COLECTOR

3.5. F.E.M. ROTACIONAL (PROVOCADA POR EL GIRO DEL ROTOR)

3.6. LA MÁQUINA CONECTADA A UNA FUENTE DE TENSIÓN CONSTANTE
3.6.1. Ecuación de la velocidad y del par
3.6.2. Comportamiento en carga
3.6.3. Velocidad de base y regulación del flujo inductor
3.6.4. Motores de excitación derivación (shunt), serie o compuesta (compound)

3.7. TRABAJO EN LOS 4 CUADRANTES. FRENADO REGENERATIVO
3.7.1. Frenado regenerativo a plena velocidad

3.8. FRENADO DINÁMICO

3.9. ANÁLISIS DE PÉRDIDAS EN UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA
A)Control de velocidad y consideraciones sobre las pérdidas

3.10. COMPORTAMIENTO EN RÉGIMEN TRANSITORIO
A) Ejemplo 1º: Cambio brusco del flujo inductor
B) Análisis de condiciones variables con el tiempo
C) Ecualización de la carga
D) Conclusiones sobre el régimen transitorio

Cuestiones y problemas resueltos

IV. ACCIONAMIENTOS BASADOS EN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

4.1. INTRODUCCIÓN

4.2. FUNCIONAMIENTO CON ALIMENTACIÓN A TENSIÓN VARIABLE
4.2.1. Formas de onda de la corriente
A) Trabajo en los 4 cuadrantes e inversión del sentido de rotación
A1) Accionamientos con capacidad de inversión y convertidor simple
A2) Accionamientos con capacidad de inversión y convertidor doble
B) Factor de potencia y efecto de la calidad de la tensión de alimentación

4.3. DISPOSITIVOS DE CONTROL PARA ACCIONAMIENTOS DC.
A) Control de la corriente
B) Control de par
C) Control de velocidad
D) Conjunto de la zona de trabajo
E) Realimentación de la tensión de inducido y compensación de la caída de tensión "IR"
F) Accionamientos sin control de corriente

4.4. ACCIONAMIENTOS DC ALIMENTADOS A PARTIR DE CIRCUITOS TROCEADORES
4.4.1. Característica de funcionamiento de un motor dc., alimentado por un troceador

4.5. APLICACIONES INDUSTRIALES DE LOS ACCIONAMIENTOS DC
4.5.1. Tracción eléctrica en ferrocarriles
4.5.2. Servomotores de continua. Accionamientos para servos dc.
A) Servomotores
B) Control de posición
C) Controles digitales de velocidad y posición
4.5.3. Aplicaciones . Ejemplo 1º: Accionamiento para automóvil eléctrico
A) Control de las marcas de espacio
B) Cálculos del circuito de control
C) Disipación de calor
D) Resultados prácticos

Cuestiones y problemas resueltos

V. MOTORES DE INDUCCIÓN O ASÍNCRONOS

5.1. INTRODUCCIÓN

5.2. ACCIÓN BÁSICA DEL MOTOR DE INDUCCIÓN

5.3. CAMPOS GIRATORIOS Y CAMPOS ALTERNOS ESTACIONARIOS
5.3.1. El campo giratorio
5.3.2. Parámetros operativos
A) Deslizamiento
B) Frecuencia de las corrientes rotóricas
C) Par
5.3.3. Campos alternos estacionarios

5.4. EL CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE
5.4.1. Pérdidas y potencia bruta
5.4.2. Par
5.4.3. Par máximo
5.4.4. Extensión del campo de utilización del parámetro "s"
5.4.5. Frenado
5.4.6. Influencia de la tensión de alimentación

5.5. MOTORES MONOFÁSICOS DE INDUCCIÓN
5.5.1. Par de este tipo de motores
5.5.2. Circuito equivalente del motor monofásico
5.5.3. Arranque
5.5.4. Características y aplicaciones típicas

5.6. MOTORES MONOFÁSICOS DOTADOS DE COLECTOR
5.6.1. Motores universales
5.6.2. Motores monofásicos de repulsión

5.7. MOTORES SÍNCRONOS MONOFÁSICOS
5.7.1. Motores de reluctancia
5.7.2. Motores de histéresis

Cuestiones y problemas resueltos

VI. CARACTERÍSTICAS DE TRABAJO DE LOS MOTRES DE INDUCCIÓN
6.1. PROCEDIMIENTOS PARA EL ARRANQUE DE MOTORES DE JAULA (ROTOR EN CORTO-CIRCUITO)
A) Arranque estrella-triángulo
B) Arranque por autotransformador
C) Arranque a través de resistencia o reactancia
D) Arranque suave con control electrónico
E) Arranque a través de inversor de frecuencia variable

6.2. ACELERACIÓN Y ZONAS DE FUNCIONAMIENTO ESTABLE
6.2.1. Cargas de inercia elevada. Sobrecalentamiento:
A) Arranque en vacío
B) Arranque en carga
C) Energía perdida en el motor durante el frenado
6.2.2. Cálculo del tiempo de arranque
6.2.3. Pérdidas en el rotor durante el funcionamiento en régimen permanente. Rendimiento
6.2.4. Estabilidad. Par máximo o de pérdida del motor

6.3. CURVAS PAR VELOCIDAD. INFLUENCIA DE LOS PARÁMETROS DEL ROTOR
6.3.1. Rotor de "jaula" o rotor en cortocircuito
6.3.2. Rotor de doble jaula
6.3.3. Rotor de ranuras profundas
6.3.4. Arranque y funcionamiento de los motores de anillos rozantes o rotor devanado
6.3.5. Influencia de la tensión de alimentación en las curvas par-velocidad

6.4. TRABAJO COMO GENERADOR Y FRENADO DE LA MÁQUINA DE INDUCCIÓN
6.4.1. Limitaciones del trabajo como generador. Cargas que llegan a arrastrar el rotor
6.4.2. Inversión en marcha del sentido de giro
6.4.3. Frenado por inversión del sentido de giro del campo del estator
6.4.4. Frenado por inyección de corriente continua

6.5. REGULACIÓN DE VELOCIDAD
6.5.1. Regulación por cambio del número de polos
6.5.2. Regulación por control de la tensión de alimentación en motores con jaula de alta resistencia
6.5.3. Control de la velocidad de los motores de rotor bobinado por variación de la resistencia rotórica
6.5.4. Regulación por recuperación de la energía disipada en el rotor

6.6. MISCELANEA
6.6.1. Regulación del factor de potencia y optimización energética
6.6.2. Acoplamiento subsíncrono del rotor ("crawling")
6.6.3. Efecto "ranuras" y posicionamientos oblicuo de las mismas
6.6.4. Máquinas de inducción con conexión invertida
6.6.5. Motor lineal
6.6.6. Eje eléctrico
A) Eje mecánico y eléctrico de compensación
B) Eje mecánico y eléctrico de transmisión

Cuestiones y problemas resueltos

VII. ACCIONAMIENTOS BASADOS EN MOTOR DE INDUCCIÓN ALIMENTADO A TRAVÉS DE CONVERTIDOR

7.1. INTRODUCCIÓN
7.1.1. Comparación con los accionamientos de corriente continua
7.1.2. Respuesta del motor de inducción aliemtado por un inversor
7.1.3. Trabajo en régimen permanente. Importancia de mantener el flujo constante

7.2. CARACTERÍSTICAS PAR-VELOCIDAD MANTENIENDO V/F CONSTANTE
7.2.1. Rango de velocidades pra un trabajo en régimen permanente
7.2.2. Limitaciones impuestas por el inversor cuando se trabaja en las regiones de par constante o de potencia constante
7.2.3. Limitaciones impuestas por el propio motor

7.3. DISPOSITIVOS DE CONTROL CON ESTA SOLUCIÓN
7.3.1. Control de la velocidad en lazo abierto
7.3.2. Control de velocidad en lazo cerrado

7.4. CONTROL VECTORIAL
7.4.1. Introducción
7.4.2. Comportamiento de un motor dc.
7.4.3. Diferencias entre el motor dc. y el ac. trifásico
7.4.4. Regulación del motor de corriente alterna trifásico
7.4.5. Nueva generación de métodos de control, del motor de inducción

7.5. ACCONAMIENTOS QUE UTILIZAN UN CICLO-CONVERTIDOR
7.5.1. Control de velocidad, con cicloconvertidor en el circuito rotórico

7.6. CONVERTIDORES DE FRECUENCIA ROTATIVOS

Cuestiones y problemas resueltos

VIII. SISTEMAS CON MOTOR PASO A PASO

8.1. INTRODUCCIÓN
8.1.1. Control de posición en lazo abierto
8.1.2. Generación de impulsos de "paso" y respuesta del motor
8.1.3. Rotación a alta velocidad. Aumento progresivo de la velocidad

8.2. MOTORES PASO A PASO UTILIZANDO UN MOTOR DE RELUCTANCIA, UN MOTOR HÓBRIDO U OTROS
8.2.1. Motor de reluctancia variable (VR)
8.2.2. Motor híbrido
8.2.3. Motores paso a paso con imán permanente
8.2.4. Morores paso a paso con "apilamientos" múltiples
8.2.5. Control paso a paso de un motor trifásico asíncrono

8.3. CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR
8.3.1. Curvas estáticas par-desplazamiento
A) Avance de un paso
8.3.2. Error de posición en un paso. Par de mantenimiento
8.3.3. Avance de medio paso
8.3.4. División de los pasos. "Mini-pasos"

8.4. ACCIONAMIENTOS BASADOS EN MOTORES PASO PASO
8.4.1. Características en régimen permanente
8.4.2. Características del elemento accionado
8.4.3. Par de pérdidas trabajando con un montaje de corriente constante
8.4.4. Curvas par máximo-velocidad, según el tipo de alimentación utilizado
A) Accionamiento a tensión cte.
B) Accionamiento con corriente forzada
C) Accionamiento con troceador
8.4.5. Resonancias e inestabilidad

8.5. RESPUESTA TRANSITORIA
8.5.1. Respuesta a un paso
8.5.2. Arranque partiendo del reposo
8.5.3. Aceleración óptima y control en lazo cerrado

Cuestiones y problemas resueltos

IX. ACCIONAMIENTOS BASADOS EN MOTORES SÍNCRONOS, MOTORES DE RELUCTANCIA CONMUTADA (SR) Y MOTORES DC. SIN ESCOBILLAS

9.1. INTRODUCCIÓN

9.2. MOTORES SÍNCRONOS
9.2.1. Motores con excitación rotórica
A) Motores de f.e.m. "E"
B) Efecto magnético del inducido (reacción de inducido)
C) Modelado por un circuito equivalente
D) Determinación experimental en la reactancia síncrona
E) Diagrama vectorial
F) Arranque del mtor síncrono
G) Control del factor de potencia
9.2.2. Motores síncronos de imanes permanentes (PM)
9.2.3. Motores de reluctancia y de histéresis
9.2.4. Motores híbridos, de síncrono de PM y de reluctancia

9.3. CONTROL DE VELOCIDAD DE LOS ACCIONAMIENTOS CON MOTOR SÍNCRONO
9.3.1. Accionamientos con motor síncrono alimentados a través de inversor y control en lazo abierto
9.3.2. Id.Id. en lazo cerrado (auto-síncronos)
9.3.3. Características de funcionamiento y regulación del motor síncrono.

9.4. ACCIONAMIENTOS RESUELTOS CON MOTOR DE RELUCTANCIA CONMUTADA (SR)
9.4.1. Principio de funcionamiento
9.4.2. Convertidor de potencia.
9.4.3. Características y regulación

9.5. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA, SIN ESCOBILLAS
9.5.1. Características y control
A) Motor dc. sin escobilas, de onda cuadrada
B) Motor dc. sin escobillas, de onda sinusoidal
C) Aplicaciones
D) Potencia específica

Cuestiones y problemas resueltos

X. SELECCIÓN DE UN ACCIONAMIENTO

10.1. INTRODUCCIÓN

10.2. ASPECTOS CONTRUCTIVOS
10.2.1. Elementos comune y elementos específicos
10.2.2. Calentamiento y refrigeración
A) Calentamiento
B) Refrigeración
10.2.3. Condiciones ambientales
10.2.4. Utilización de motores en áreas peligrosas
10.2.5. Materiales aislantes
10.2.6. Formas constructivas y montajes
10.2.7. Esfuerzos mecánicos que actúan sobre el motor
10.2.8. Ruido
10.2.9. Compatibilidad electro-magnética (CEM)

10.3. ENSAYOS Y PROTECCIÓN DE ACCIONAMIENTOS
10.3.1. Ensayos. Su finalidad.
10.3.2. Protecciones

10.4. FACTORES PARA LA ELECCIÓN DE UN ACCIONAMIENTO
10.4.1. Solicitaciones básicas
10.4.2. Recordatario de algunos principios básicos de mecánica
10.4.3. Caracterísiticas en régimen permanente de diferentes tipos de motores y cargas
10.4.4. Rangos de potencia y de velocidad de motores y accionamientos

10.5. NECESIDADES DE LA CARGA. CARACTERÍSTICAS PAR-VELOCIDAD
10.6. PARÁMETROS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS QUE AFECTAN A LA SELECCIÓN DE UN ACCIONAMIENTO

Cuestiones y problemas resueltos

XI. CAMPOS DE APLICACIÓN DE LOS ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS. APLICACIONES A BORDO DE LOS BUQUES

11.1. INTRODUCCIÓN

11.2. SISTEMAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA A BORDO
11.2.1. Generalidades
11.2.2. Aspectos técnicos
11.2.3. Aspectos económicos

11.3. APLICACIONES DE LOS ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS A BORDO
11.3.1. Características generales

11.4. GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A BORDO
11.4.1. Generadores de cola
11.4.1.1. Generador de cola sistema "CONCYCLE"
11.4.2. Generadores en montaje "TANDEM"
11.4.3. Generadores convencioales
11.4.4. Hélices auxiliares
11.4.5. Tensión de generación y distribución eléctrica a bordo
11.4.6. Intercambio de energía entre la planta mecánica de propulsión y la planta de generación eléctrica

11.5. SISTEMA ELÉCTRICO DE PROPULSIÓN
11.5.1. Motor eléctrico
11.5.2. Electrónica de potencia asociada al motor
11.5.3. Criterios básicos de diseño
11.5.4. Diseño básico
11.5.5. Determinación de la potencia de propulsión
11.5.6. Sistema de propulsión eléctrica
11.5.7. Sistema de hélices propulsoras
11.5.8. Sistemas de control y automatismos
11.5.9. Otras soluciones
11.5.9.1. Accionador "AZIDOP"
11.5.9.2. Propulsión "SSP"
11.5.9.3. Accionamientos eléctricos tipo "BOOSTER"
11.5.10. El buque "todo eléctrico"
11.5.11. Calentamiento y compatibilidad electromagnética del sistema de propulsión
11.5.12. Resumen y conclusiones sobre la propulsión eléctrica

11.6. MAQUINARIA DE CUBIERTA. ACCIONAMIENTOS
11.6.1. Chigres o maquinillas de carga
11.6.2. Molinetes y cabrestantes
11.6.3. Servomotores de gobierno
11.6.4. Maquinillas de pesca

11.7. RESUMEN DEL CAPÍTULO

Cuestiones y problemas resueltos

APÉNDICES
A. Constantes físicas
B. Unidades
C. Energías
D. Máquinas eléctricas

BIBLIOGRAFÍA
Al final de cada capitulo se incluyen unos cuantos problemas, cuidadosamente seleccionados y resueltos con todo detalle.