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¿Por qué el rendimiento de una máquina es siempre inferior al 100 por cien? brainly
El sistema de distribución del suministro eléctrico debe suministrar la tensión correcta y tener la capacidad suficiente para arrancar y hacer funcionar la carga del motor. La tabla 7 1 ofrece una comparación cruzada de la tensión nominal del sistema para mostrar lo que se puede encontrar en la placa de características de un motor típico.
El límite de la tensión de alimentación depende de la corriente necesaria para el funcionamiento del motor. Por ejemplo, un motor de 50 CV necesitará 150 amperios para funcionar a 208/120 voltios, pero sólo necesita 50 amperios a 600/347 voltios. Por lo tanto, no sería práctico desde el punto de vista económico suministrar motores más allá de un determinado valor de HP para un voltaje dado cuando el tamaño del conductor se vuelve demasiado grande tanto en el suministro como dentro del motor.
Los motores pueden especificarse para funcionar con tensiones y frecuencias distintas de las estándar. Un ejemplo de ello son los motores de baja tensión de 400 Hz que se utilizan en la industria aeronáutica, así como en algunas aplicaciones de herramientas mineras.
La tensión nominal de alimentación de la red eléctrica y la tensión de utilización o de la placa de características del motor suelen ser diferentes. La siguiente tabla (Tabla 7-1) muestra la relación entre la tensión nominal del motor y la tensión de alimentación correcta para ese motor.
Razones por las que el rendimiento de un motor eléctrico es inferior al 100
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. La mayoría de los motores eléctricos funcionan a través de la interacción entre el campo magnético del motor y la corriente eléctrica en un bobinado de alambre para generar fuerza en forma de par aplicado en el eje del motor. Un generador eléctrico es mecánicamente idéntico a un motor eléctrico, pero funciona con un flujo de potencia inverso, convirtiendo la energía mecánica en energía eléctrica.
Los motores eléctricos pueden ser alimentados por fuentes de corriente continua (CC), como las baterías o los rectificadores, o por fuentes de corriente alterna (CA), como una red eléctrica, inversores o generadores eléctricos.
Los motores eléctricos pueden clasificarse por consideraciones como el tipo de fuente de energía, la construcción, la aplicación y el tipo de salida de movimiento. Pueden alimentarse con CA o CC, ser de escobillas o sin escobillas, monofásicos, bifásicos o trifásicos, de flujo axial o radial, y pueden estar refrigerados por aire o por líquido.
Los motores normalizados proporcionan una potencia mecánica conveniente para el uso industrial. Los más grandes se utilizan para la propulsión de barcos, la compresión de tuberías y las aplicaciones de almacenamiento por bombeo, con una potencia superior a los 100 megavatios.
Eficiencia del motor eléctrico
El primer motor eléctrico industrial se consideró probablemente un avance en su día, aunque había mucho margen de mejora. A medida que la tecnología ha ido avanzando, los fabricantes de motores han desarrollado mejores motores que consumen menos energía y reducen los costes. Aunque es natural que los fabricantes empleen la última tecnología en la creación de motores eléctricos, el margen de mejora de los métodos de producción ha sido fundamental para mejorar la eficiencia de estos motores.
Un simple motor de corriente continua convierte la energía eléctrica de corriente continua en energía mecánica. Suele estar equipado con un elevado número de bobinas, lo que lo hace eficiente. Sin embargo, todavía puede producirse un gran desperdicio de energía debido a la fricción entre el conmutador y las escobillas, así como a la pérdida de par en determinados ángulos. Además, si el motor se atasca al intentar levantar una carga pesada, las bobinas del rotor pueden sobrecalentarse fácilmente y fundirse. Por eso, muchos aparatos industriales y domésticos pesados utilizan motores eléctricos.
¿Por qué el rendimiento de una máquina es siempre inferior al 100%?
Las máquinas térmicas transforman el calor en trabajo. El rendimiento térmico expresa la fracción de calor que se convierte en trabajo útil. El rendimiento térmico se representa con el símbolo [math]\eta[/math], y puede calcularse mediante la ecuación:
Los motores térmicos suelen funcionar con un rendimiento de entre el 30% y el 50%, debido a las limitaciones prácticas. Es imposible que los motores térmicos alcancen un rendimiento térmico del 100% ([math]\eta = 1[/math]) según la Segunda Ley de la Termodinámica. Esto es imposible porque en un motor térmico siempre se produce algo de calor residual, mostrado en la figura 1 por el término [math]Q_L[/math]. Aunque la eficiencia completa en un motor térmico es imposible, hay muchas maneras de aumentar la eficiencia global de un sistema.
Este mismo resultado puede obtenerse midiendo el calor residual del motor. Por ejemplo, si se introducen 200 J en el motor y se observan 120 J de calor residual, se habrán realizado 80 J de trabajo, lo que supone una eficiencia del 40%.
Esto describe la eficiencia de un motor idealizado, que en la realidad es imposible de alcanzar[3] A partir de esta ecuación, cuanto más baja sea la temperatura del sumidero [math]T_L[/math] o más alta la temperatura de la fuente [math]T_H[/math], más trabajo estará disponible en el motor térmico. La energía para el trabajo proviene de una disminución de la energía total del fluido utilizado en el sistema. Por lo tanto, cuanto mayor sea el cambio de temperatura, mayor será esta disminución en el fluido y, por lo tanto, mayor será la energía disponible para realizar trabajo[4].