Lab Maquinas Reporte 2final

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

ENSAYO N°1 ENSAYO EN VACIO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO DE ANILLOS ROZANTES 1.1. OBJETIVOS  Determinar los parámetros de resistencia en el núcleo.  Determinar los parámetros de reactancia en el núcleo. 1.2. DESARROLLO 1.2.1. Resistencia inicial por fase de los devanados  Resistencia promedio 1.616 Ω  A temperatura de 19°C 1.2.2. Datos Obtenidos Tabla N°1 Relación de tensión de fase, corriente de fase, potencia de fase, factor de potencia y velocidad de rotor V FASE

I FASE

P

( VOLTIOS ) ( AMPERIOS ) ( VATIOS ) 42 1.6 35 88.6 2.9 48 130.9 4.08 60 174.8 5.71 98 218 7.77 155

Q ( VARS ) 57.3671 252.41 530.696 993.28 1686.75

Página 1

S (VOLT– AMP) 67.2 256.94 534.02 998.11 1693.86

COS q

Angulo

0.5208 0.1868 0.1123 0.0982 0.0915

58.61 79.23 83.55 84.36 84.749

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Voltaje vs Corriente 250

Voltaje de linea

200 150 100

V FASE ( VOLTIOS )

50 0 0

2

4

6

8

10

Corriente

Figura N°1.1

Perdidas en el nucleo

Perdidas en el nucleo vs Corriente 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

P ( VATIOS )

0

2

4

6

8

Corriente

Figura N°1.2

1.2.3. Resistencia por fase de los devanados después del ensayo Resistencia promedio:

Página 2

10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

A una temperatura de: )

[(

] )

[(

]

1.2.4. Perdidas en el cobre

Tabla N°2 Perdidas en el cobre para los diferentes niveles de tensión.

42 88.6 130.9 174.8 218

2.56 8.41 16.6464 32.6041 60.3729

1.69 1.69 1.69 1.69 1.69

4.33 14.21 28.13 55.10 102.03

1.2.5. Perdida Rotacional

Tabla N°3 Perdidas rotacionales para los niveles de tensión.

42 88.6 130.9 174.8 218

35 48 60 98 155

4.33 14.21 28.13 55.1 102.03

Página 3

30.67 33.79 31.87 42.9 52.97

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Pérdidas Mecánicas Perdidas Rotacionales

60 50 40 30 Series1

20 10 0 0

50

100

150

200

250

Tension de fase

Figura N° 1.3 1.2.6. Perdidas mecánicas La encontraremos mediante u porcentaje de la potencia rotacional. Voltaje

1.2.7. Perdidas en el núcleo

1.2.8. Circuito Equivalente

Hallamos el

Página 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Hallamos las componentes de la corriente de vacío

Con la

Con la

hallamos

hallamos

Página 5

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Figura N°1.4 Circuito Equivalente del motor en vacío

ENSAYO N°2 ENSAYO DE ROTOR BLOQUEADO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO DE ANILLOS ROZANTES 2.1. OBJETIVO  Determinar el par nominal y el par de arranque del motor asíncrono mediante el ensayo de rotor.  Determinar los parámetros de resistencia en el estator y rotor.  Determinar los parámetros de reactancia en el estator y rotor. 2.2. MATERIALES  Se utilizó una pinza amperimetrica, multímetro digital, puente de wheatstone, Megómetro, etc. 2.3. DESARROLLO 2.3.1. Resistencia inicial por fase de los devanados Resistencia promedio de 1.616 ohm A una temperatura de 19°C

Página 6

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

2.3.2. Datos Obtenidos Tabla N°4 Relación de tensión de fase, corriente de fase, potencia de fase y factor de potencia. I FASE V FASE P ( AMPERIOS ) ( VOLTIOS ) ( VATIOS ) 2.1 13 10 3.97 23.8 45 6.1 36.2 110 8.33 48.4 215 9.95 57.4 310 12.05 69.3 460

Q S ( VARS ) (VOLT–AMP) 25.4025629 27.3 83.0799183 94.486 191.477349 220.82 341.053752 403.172 479.670378 571.13 696.92125 835.065

COS q

ángulo

0.3663 0.4763 0.4981 0.5333 0.5428 0.5509

68.512 61.56 60.13 57.77 57.13 56.57

2.3.3. Resistencia por fase de los devanados después del ensayo Resistencia promedio:

A una temperatura de: [( [(

)

] )

]

Tabla N°5 Relación de impedancias de rotor bloqueado para los diferentes niveles de tensión. I FASE V FASE ( AMPERIOS ) ( VOLTIOS ) 2.1 13 3.97 23.8 6.1 36.2 8.33 48.4 9.95 57.4 12.05 69.3

Página 7

Zcc (ohm) 6.19 5.99 5.93 5.81 5.77 5.75

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

6.3.3.4. Resistencia Equivalente

2.3.5. Reactancia Equivalente

2.3.6. Circuito Equivalente a 75°C ( (

(

)

(

)

)

(

) (

)

)

Hallamos las resistencias (

(

)

(

(

)

) (

) (

)

)

Hallamos la resistencia ( ( (

) )

(

)

(

)

(

)

(

)

)

Hallamos las reactancias

Página 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

La resistencia y reactancia de magnetización hallados anteriormente:

Figura N° 2.1. 2.3.7. Torque Máximo

√

√

2.3.8. Torque Nominal Asumiendo una relación de 3 entre el torque máximo y el nominal tenemos:

Página 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

2.3.9. Torque Nominal de Freno del Regulador El freno regulador que adapta a nuestro sistema es el de tipo tornillo y cremallera, el cual tendrá un torque de

3. Cuestionario: 3.1. Enumere y defina las características nominales de las máquinas rotativas de anillos Rozantes. Además tome las características de placa del motor utilizando su experiencia.  En las ranuras de las chapas del rotor hay unos devanados iguales que los del estator formados por un gran número de espiras  los extremos de las bobinas de este devanado esta conectadas a tres anillos que se conectan al exterior mediante el contacto de tres escobillas  E número de fases del rotor no tiene porqué ser el mismo que el del estator.  El número de polos debe de ser igual al del estator  Los devanados del rotor están conectados a anillos colectores montados sobre el mismo eje.

Página 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

3.2. ¿Cómo se invierte el sentido de giro de este motor asíncrono y cuantas posibilidades tengo de hacerlo. Haga las conexiones que usted ha realizado? El campo magnético del motor asíncrono es también un campo giratorio. En el caso de un motor trifásico está generado por las tres corrientes desfasadas que circulan por el arrollamiento estatórico. Para que se genere el campo giratorio es preciso que los arrollamientos estén uniformemente repartidos en la periferia del estator, como lo están en el tiempo (es decir, en el orden de sucesión) las 3 corrientes de fase. En máquinas bipolares el ángulo entre bobinas correspondientes de cada fase deberá ser, por consiguiente, de 120º. Las 3 corrientes estatóricas del lugar entonces a 3 campos alternos, también desfasados 120º entre sí, cuya resultante es un campo magnético giratorio. Como en el rotor los polos son fijos y en estator la polaridad de los campos varía (está alimentado por corriente alterna), los polos fijos del rotor, siguen las variaciones de polaridad de los devanados del estator. Habrá efectos de atracción y repulsión de campos magnéticos que causará la rotación del rotor. El tiempo correspondiente a cada posición puede deducirse a partir del ángulo girado por el campo (de 0 a 360º ). Invirtiendo dos fases se invierte el sentido de giro del campo.

3.3. Realice todos los cálculos necesarios que le conduzcan a construir el diagrama equivalente monofásico valorado, referido al estator con sus valores registrados y calculados en los ensayo de vuestros laboratorios. Ver capítulo 1 y 2 (Ensayos) - Figura N° 2.1.

3.4. Graficar (Vlinea vs I1), (Pnucleo vs I1).

Página 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

 Ver la figura número 1.1 con la ayuda de la tabla N°1  Ver la figura número 1.2 con la ayuda de la tabla N°1 3.5. Determine las perdidas por fricción y rotacionales en los motores probados. En nuestro caso ver el capítulo 1: tabla N° 2 y 3 3.6. Graficar las curvas T, EF y PF vs Velocidad.

3.7. Elabore un formato del protocolo de pruebas que usted realizaría en las máquinas eléctricas tipo rotor bobinado.

3.8. Conclusiones y recomendaciones (muy importante).  La ventaja de esta máquina frente a otras es su elevado torque de arranque en comparación a las otras máquinas. Esta máquina posee la ventaja de poder manipular el circuito estatórica como el rotórica, cosa que un motor jaula de ardilla no permite.  La corriente de arranque es reducida. Todo esto se logra cuando en el momento del arranque; el proceso de arranque se logra con la inserción de resistencias en el devanado del rotor; un aumento de resistencias rotóricas incrementa el par de arranque y viceversa, estas resistencias se van extrayendo lentamente en el arranque hasta llegar a su torque nominal ósea sin resistencias rotóricas.  Si a esta máquina la alimenta a tensión nominal y los devanados del rotor en vez de estar en estrella se encuentran abiertos, trabaja como un transformador reductor.

Página 12

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Información anexa

Máquina asíncrona trifásica: Descripción general: También son conocidas como máquinas de inducción. Su estator esta formado por un paquete de chapas aisladas montado en una carcasa con una serie de ranuras en su periferia donde se encuentran los hilos conductores que forman el bobinado del estator, formando tres bobinas que se corresponden a cada una de las tres fases. El rotor lo forman un apilamiento de chapas que forman un cilindro junto con el eje del motor, pero según se distribuya el inducido se distinguen dos tipos: 

Rotor bobinado: En las ranuras de las chapas del rotor hay unos devanados iguales que los del estator formados por un gran número de espiras; los extremos de las bobinas de este devanado esta conectadas a tres anillos que se conectan al exterior mediante el contacto de tres escobillas



Rotor de jaula de ardilla: En las ranuras del exterior están colocados los conductores que forman una serie de barras formando un cilindro cortocircuitadas en cada extremo con forma de jaula de ardilla

El estator: Es la parte fija del motor. Esta constituido por una carcasa en la que esta fijada una corona de chapas de acero de calidad especial provistas de ranuras. Los bobinados están distribuidos en estas ranuras y forman un conjunto de bobinas desfasadas entre sí 120º. Cada una de las bobinas se conecta a una de las fases de un sistema trifásico y dan lugar a un campo magnético giratorio:

Página 13

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

El rotor: Él es la parte móvil del motor. Esta situado en el interior del estator y consiste en un acoplamiento de chapas de acero que forman un cilindro solidario con el árbol del motor. El rotor del motor trifásico es atravesado por el campo giratorio engendrado en el estator. El arrollamiento rotórico puede ejecutarse como el estatórico en forma repartida, con las bobinas unidas en serie (rotor bobinado o con anillos rozantes); o también a base de barras (rotor de jaula o en cortocircuito). Estas barras, de aluminio inyectado a presión (las aletas de refrigeración hechas en la misma operación hacen masa con el rotor) están conectadas en paralelo y al mismo tiempo puestas en cortocircuito por medio de dos aros extremos. En uno y otro caso queda el arrollamiento rotórico en cortocircuito una vez el motor está en servicio. Igual que en el secundario de un transformador, en el arrollamiento rotórico se induce también una f.e.m., la cual, por estar éste cerrado sobre sí mismo, da lugar a la circulación de una corriente rotórica. La acción conjunta del campo giratorio y del campo debido a la corriente rotórica determina, como en todos los motores, un par de giro. Éste par arrastra al rotor en el sentido de rotación del campo giratorio y le comunica una velocidad muy próxima a la de sincronismo. Una vez el motor puesto en marcha se induce en el rotor, además de la tensión de reposo, una contratensión producida por el movimiento de los conductores rotóricos en el campo giratorio. Con el motor en servicio, la tensión rotórica efectiva equivale pues solamente a la diferencia entre las dos anteriores. Si el rotor llegase a girar a la velocidad de sincronismo es evidente que ambas tensiones serían iguales (en magnitud), con lo cual la tensión rotórica efectiva resultaría nula. En tal caso no circularía tampoco corriente alguna por el rotor y desaparecería el par de giro. El motor trifásico funciona, pues, siempre algo rezagado con respecto a la velocidad de sincronismo: se dice que desliza. La diferencia entre esta última y la velocidad real del motor constituye la velocidad relativa de éste con respecto al campo. El motor trifásico es,

Página 14

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

por consiguiente, esencialmente asíncrono. A medida que la carga aumenta y con ella la corriente rotórica, va disminuyendo el numero de revoluciones. Generación del campo giratorio: El campo magnético del motor asíncrono es también un campo giratorio. En el caso de un motor trifásico está generado por las tres corrientes desfasadas que circulan por el arrollamiento estatórico. Para que se genere el campo giratorio es preciso que los arrollamientos estén uniformemente repartidos en la periferia del estator, como lo están en el tiempo (es decir, en el orden de sucesión) las 3 corrientes de fase. En máquinas bipolares el ángulo entre bobinas correspondientes de cada fase deberá ser, por consiguiente, de 120º. Las 3 corrientes estatóricas del lugar entonces a 3 campos alternos, también desfasados 120º entre sí, cuya resultante es un campo magnético giratorio. Como en el rotor los polos son fijos y en estator la polaridad de los campos varía (está alimentado por corriente alterna), los polos fijos del rotor, siguen las variaciones de polaridad de los devanados del estator. Habrá efectos de atracción y repulsión de campos magnéticos que causará la rotación del rotor. El tiempo correspondiente a cada posición puede deducirse a partir del ángulo girado por el campo (de 0 a 360º ). Invirtiendo dos fases se invierte el sentido de giro del campo. Maquina síncrona: Las máquinas síncronas están entre los tres tipos más comunes de máquinas eléctricas; las maquinas sincrónicas son máquinas de corriente alterna que se caracterizan por tener una velocidad dependiente directamente de la frecuencia de la red. Pueden ser monofásicas o trifásicas, especialmente en aplicaciones de potencia; se llaman así porque trabajan a velocidad constante y frecuencia constante en condiciones de operación estacionarias. Como la mayoría de las máquinas giratorias, una máquina síncrona es capaz de trabajar como motor o generador e incluso como reactor o como condensador. La operación de un generador síncrono o alternador se basa en la ley de Faraday de inducción electromagnética y un generador síncrono trabaja de manera muy semejante a un generador de corriente continua, en el que la generación de Fem. Se logra por medio del movimiento relativo de entre conductores y un flujo magnético. Al colocar una espira dentro de un campo magnético y hacerlo girar, sus lados cortaran las líneas de fuerzas de campo, induciéndose entonces una fuerza electromotriz (fem) que se puede verificar entre los extremos del conductor de forma de espira. Se comprueba que la fem es alterna. Las dos partes básicas de una máquina síncrona son la estructura del campo magnético, que lleva un devanado excitado por corriente continua y la armadura. La armadura tiene con frecuencia un devanado trifásico en el que se genera la Fem. de corriente alterna. Casi todas las máquinas síncronas modernas tienen armaduras estacionarias y estructuras de campo giratorias. El devanado de corriente continua sobre la estructura giratoria del campo se conecta a una fuente externa por medio de anillos deslizantes y escobillas. Algunas

Página 15

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

estructuras de campo no tienen escobillas, sino que tienen excitación sin escobillas por medio de diodos giratorios.

Página 16