Tecnología e Ingeniería · 2° Bachillerato · Sistemas eléctricos y electrónicos · 2.º Período

Máquinas eléctricas

Principios de funcionamiento de transformadores, motores de corriente continua y alterna. Aplicaciones industriales y control de velocidad.

En resumen:Las máquinas eléctricas son los dispositivos que convierten energía eléctrica en mecánica y viceversa, o cambian los niveles de tensión. Este tema abarca el estudio de transformadores, motores de corriente continua y, especialmente, el motor asíncrono trifásico, el caballo de batalla de la industria española. Se analizan principios de electromagnetismo aplicados a dispositivos reales.

• Competencias Clave LOMLOE
• RD 243/2022, Saberes básicos C.3
• RD 243/2022, Competencia Específica 3

Sobre este tema

Las máquinas eléctricas son los dispositivos que convierten energía eléctrica en mecánica y viceversa, o cambian los niveles de tensión. Este tema abarca el estudio de transformadores, motores de corriente continua y, especialmente, el motor asíncrono trifásico, el caballo de batalla de la industria española. Se analizan principios de electromagnetismo aplicados a dispositivos reales.

En el contexto de la LOMLOE, este tema es clave para entender la movilidad eléctrica y la generación de energía renovable. Los alumnos deben comprender cómo el control de estas máquinas permite procesos industriales precisos y eficientes. El aprendizaje se enriquece cuando los estudiantes pueden observar el funcionamiento interno de las máquinas y experimentar con el control de su velocidad y par.

Preguntas clave

1. ¿Cómo transforma el voltaje un transformador ideal frente a uno real?
2. ¿Qué ventajas tiene el motor asíncrono trifásico?
3. ¿Cómo se controla la velocidad de un motor eléctrico?

Atención a estas ideas erróneas

Idea errónea común

Creer que un transformador puede funcionar con corriente continua.

Qué enseñar en su lugar

El transformador se basa en la ley de Faraday, que requiere un flujo magnético variable. Al no haber variación de corriente en CC, no hay inducción. Un experimento sencillo con una pila y una bobina ayuda a demostrar que solo hay voltaje en el secundario al conectar y desconectar.

Idea errónea común

Pensar que el rotor de un motor de inducción gira a la misma velocidad que el campo magnético.

Qué enseñar en su lugar

Si giraran a la misma velocidad, no habría variación de flujo y no se generaría par. Es esencial explicar el concepto de 'deslizamiento' como la diferencia necesaria para que el motor funcione.

Ideas de aprendizaje activo

Círculo de investigación

El coche eléctrico

Los alumnos investigan qué tipo de motor eléctrico usan los modelos más populares en España (síncronos de imanes permanentes vs. inducción). Deben comparar su eficiencia y costes de fabricación.

60 min·Grupos pequeños

Juego de simulación

El transformador real

Uso de software para simular un transformador y observar cómo afectan las pérdidas en el cobre y en el hierro al rendimiento. Los alumnos deben calcular la eficiencia para diferentes niveles de carga.

45 min·Individual

Piensa-pareja-comparte

Control de velocidad

Se plantea el problema de cómo variar la velocidad de un motor de inducción. Los alumnos discuten opciones (variar frecuencia, número de polos, voltaje) y concluyen por qué el variador de frecuencia es la solución estándar.

30 min·Parejas

Preguntas frecuentes

¿Cómo funciona un transformador?

Funciona mediante inducción electromagnética. Una corriente alterna en el devanado primario crea un campo magnético variable en el núcleo, el cual induce una corriente en el devanado secundario. La relación de vueltas entre ambos determina el cambio de voltaje.

¿Por qué el aprendizaje práctico es vital para entender las máquinas eléctricas?

Las máquinas eléctricas implican campos magnéticos invisibles y fuerzas abstractas. Al realizar prácticas de laboratorio o usar simuladores donde se visualicen las líneas de flujo y las curvas de par-velocidad, los alumnos pueden conectar la teoría física con el comportamiento mecánico real de la máquina, facilitando la retención de conceptos complejos.

¿Qué ventajas tiene el motor trifásico de inducción?

Es robusto, barato, fácil de mantener y no necesita escobillas. Además, genera un par de arranque elevado y su velocidad es relativamente constante, lo que lo hace ideal para la mayoría de aplicaciones industriales.

¿Qué es el deslizamiento en un motor asíncrono?

Es la diferencia relativa entre la velocidad del campo magnético giratorio (velocidad de sincronismo) y la velocidad real del rotor. Sin este deslizamiento, no habría inducción de corriente en el rotor y el motor no tendría fuerza.