INFORME No 3 DE LABORATORIO LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS EE-240 N GRUPO 3 CICLO 2013-II-------FECHA 2013-II---- ---FECHA 25-9-13
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA U.N.I. INFORME DEL LABORATORIO Nº3
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA y ELECTRÓNICA F.I.E.E. CURSO EE 240-M ROFESORES
: LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS : I!". A"#$%&! G#%'())*+ . : I!". M'"#*, #,'! V.
TEMA
: F/)1'! * C1/$ M1"!(%'/$ *! M15#'!1$ R/%1%'61$ ALUMNOS GRUO 3: • • • • • •
UNI FIEE EE 240 N
Mic!" M#$%&'!( F"o$!) !.i' A',!"i'o /#"!'(!"# Mi,!" T!#+# B!c!$$# #' G(6' D!",#+o o' M#$&' R#&$!( R#&$!( #i! To$$!) To$$!) H!$%o H!$%o
C*+i,o 20090044 G C*+i,o 201003 C C*+i,o 200920 20092 0 H C*+i,o 19731090 G C*+i,o 20094035 B C*+i,o 2003102 F
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EXPERI MENTO N 03 FORMACI ONDECAMPOSMAGNETI COSENMAQUI NASROTATI VAS 1.OBJETI VOS: Anal i z arl ascar act er í s t i casdeuncampomagné t i cof or madoenel ent r ehi er r odeunamaqui nar ot at i vacuandosusdevanadosson e x c i t ado sc o nc o r r i e nt ec ont i nuaoc ont e ns i o ne sal t e r nast r i f ás i c as DATOSDE LAMAQUI NADEEXPERI MENTACI ON
Tensi óndeFase Numer ode
100/110V. 24
STATOR 200/220V. 24
230/250V. 24
ROTOR 100/110V. 36
200/250V. 36
ranuras
BOBI NADOS
A
B
C
D
E
PRI NCI PLAES
Númer ode
12
12
12
36
36
Bobi nas Númer ode
30
60
63
16
36
30
60
63
9
18
conduct ore spor r anur a Numer odeespi r as porbobi na Di ámet r odel conduct ordecobr e Numer odepol os Ti podebobi nado po rv ue l t a Pasodebobi na Longi t uddel a
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2x0. 044”
0. 044”
0. 044”
2x0. 040”
0. 040”
2 Unacapa
2 Unac apa
2 Unacapa
2 Dobl ecapa
2 Dobl ec apa
112 35”
112
112
119 27. 5”
119 27. 5”
35”
35”
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INFORME No 3 DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS EE-240 N GRUPO 3 CICLO 2013-II-------FECHA 25-9-13 vuel t apr ome di o Re s i s t e nc i adel a
0. 245Ω
1. 17Ω
1. 22Ω
0. 018Ω
0. 31Ω
bobi naa60º C
Informe Final N° 3 Formación de Campos Magnéticos en Máquinas Eléctricas
CUESTIONARIO
4.1 Graficar en el papel milimetrado y a escala conveniente 4.1.1 !a distri"#ci$n de f.m.m prod#cido en el estator. !as caracter%sticas de ma&neti'aci$n e indicar las 'onas caracter%sticas. (atos tomados en el la"oratorio
V (ol! 14) +1,.+)-., */.+-./ 4*.+ )+./ -*.0 --.+
I (amp! *.4* *.,+ 1.** 1.4* 1., +.* +.4* +., .1*
Se toma los valores de la corriente en el estator y el voltae en el rotor2 manteniendo siempre la velocidad constante a -**R3.
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INFORME No 3 DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS EE-240 N GRUPO 3 CICLO 2013-II-------FECHA 25-9-13 En consec#encia E es directamente proporcional al fl#o en la m56#ina y a la velocidad de rotaci$n de ella.
E=KΦw
!a corriente de campo en #na ma6#ina el7ctrica prod#ce #na f#er'a ma&neto motri' dada por 89NI. 3#esto 6#e la corriente de campo es directamente proporcional a la f#er'a ma&neto motri' y E es directamente proporcional al fl#o2 se presenta la c#rva de ma&neti'aci$n como la &r5fica de E contra la corriente de campo a #na velocidad dada.
Cura de Magneti"ación
400 350 3289
34082
35289
3087
382
3098
300 258
250 218 200 150
145
100 50 0 0
085
1
185
2
285
3
#$%$& 'a caracterstica de la magneti"ación e indicar las "onas caractersticas
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INFORME No 3 DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS EE-240 N GRUPO 3 CICLO 2013-II-------FECHA 25-9-13 Se p#ede distin&#ir #na 'ona lineal para valores de : "aos2 #na 'ona de codo para valores de : intermedios y #na 'ona de sat#raci$n donde el valor de : tiende a mantenerse constante d#rante el crecimiento de If. En la presente e;periencia se tra"a$ con dos fases 2 con 1+ "o"inas en el estator y con -* espiras por "o"ina. Esta informaci$n se sac$ de la ?oa t7cnica de la ma6#ina St#dent. !a distri"#ci$n de f#er'a ma&neto motri' en el estator se constr#ir%a s#mando -*If ?asta #n m5;imo valor de **If
D'$%)'7#-'/! 3* F#*)+1 M1"!*%/0/%)'+ 3*, E$%1%/) 4 2
N/ :C ; I<
0 0
50 100 150 200 250 300 350 400
-2 -4 -
89
#$&$ A partir de las mediciones efect#adas en el apartado .1.1.4. (ed#cir la ma&nit#d m5;ima de la ind#cci$n ma&n7tica en el entre?ierro
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INFORME No 3 DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS EE-240 N GRUPO 3 CICLO 2013-II-------FECHA 25-9-13 tensi$n ind#cida>. @acer lo mismo a partir de la distri"#ci$n de f#er'a ma&neto motri' y compararlas.
A partir de las tensiones ind#cidas
E9ABC
E Φ= KΦw PZ K = 2 π
($nde Reempla'ando E B= RLPZw
Bmax =
√ 2 Erms RLPZw
(e las especificaciones t7cnicas de la a6#ina St#dent 3 NDmero de polos9+ NDmero de cond#ctores en serie del rotor 10;/ R Radio del Rotor9 1+.44-cm ! !on&it#d a;ial del Rotor Se tra"a$ con #na velocidad de -**R3 Reempla'ando las mediciones reali'adas d#rante el desarrollo del la"oratorio
V rotor )M* + ma, (Voltios! entre-ierro (.! 14) *.*140/F! +1,.*.*+*+4F! UNI FIEE EE 240 N
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+)-., */.+-./ 4*.+ )+./ -*.0 --.+
*.*+00*F! *.*+00*1F! *.**411F! *.*1-40F! *.*+0+/F! *.*)-4F! *.*4*--F!
A partir de la 8#er'a ma&neto motri': B=
=
∅
P∅ 2 πRL
¿ lg uo 2 πRL
Reempla'ando B=
PNIuo lg
Bmax =
√ 2 PNIrmsuo lg
(e las especificaciones t7cnicas 3 NDmero de polos9+ N NDmero de cond#ctores en serie del estator );-* l& !on&it#d del Entre?ierro *.*//*-cm Reempla'ando las mediciones reali'adas d#rante el desarrollo del la"oratorio
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•
•
•
I estator rms (/!
+ ma, entre-ierro (.!
0.40
0.43
0.72
0.78
1.00
1.08
1.40
1.51
1.73
1.86
2.03
2.19
2.40
2.58
2.73
2.94
3.10
3.34
(e esta manera se ded#ce 6#e la ma&nit#d de ind#cci$n m5;ima tam"i7n corresponde a la m5;ima intensidad de corriente contin#a en el estator. A#n6#e la Dltima relaci$n contiene al t7rmino no lineal H2 el prod#cto con I es siempre creciente2 por lo 6#e no alterar5 la respectiva correspondencia de valores m5;imos de J e I. Un c5lc#lo se reali'$ en "ase a las tensiones del ind#cido y el otro en "ase a los valores de corriente en el estator2 se de"e tener en c#enta el concepto de perdidas alteran los valores de tra"ao. Se de"e tener en c#enta 6#e las medidas de lon&it#des tomadas de la ?oa de especificaciones &#arden total correspondencia con la realidad2 #na pe6#eKa variaci$n de la lon&it#d del entre?ierro p#ede alterar los c5lc#los matem5ticos.
#$3$ 3ara #n valor de corriente de e;citaci$n2 calc#lar la ener&%a ma&n7tica almacenada en el entre?ierro a partir de los datos tomados en <.1.1.4> y a partir de la e;presi$n para L91F+!m IM. Comparar los valores encontrados para las ma&nit#des de las ind#ctancias ma&neti'antes . Sa"emos 6#e
!m9λFI2
Entonces
!m9FI
Reempla'amos el valor de !m en el de ener&%a y tenemos
L1911.1*/- Jma;I
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3or otro lado tenemos L+9J@:ol
el vol#men es i&#al a
:ol9).14;1*=)m
8inalmente tenemos
L+9+.-),4;1*=)J@
F0)M/CI0N 1E C/M20 I)/.0)I0 4.4. (eterminar anal%ticamente la formaci$n de la onda de f.m.m. &iratoria en el entre?ierro2 para los casos .+.12 .+.+ y ..
En el caso .+.1 E;citaci$n con tensi$n continDa en #n devanado ret$rico en movimiento.
φ =Φmax cos ( wt )
φ =BA = Kμ I DC cos ( wt )
dφ e =− N = N ( Kμ I DC ) ( w ) sen ( wt ) dt
dφ e =− N = K I DC sen( wt ) dt
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INFORME No 3 DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS EE-240 N GRUPO 3 CICLO 2013-II-------FECHA 25-9-13 En el caso .+.+ E;citaci$n con tensi$n alterna en #n devanado trif5sico estacionario.
Sean las corrientes trif5sicas
! a= I"os ( wt ) #! $ = I"os ( wt −120 % ) #!" = I"os ( wt − 120 % )
S#s f#er'as electromotrices con respecto a #n p#nto de orientaci$n ser5n
& a = &"os ( wt ) cos ( ' ) # & $ = &"os ( wt −120 % ) cos ( ' −120 % ) #
& " = &"os ( wt + 120 % ) cos (' + 120 % ) 3
& resultante= &"os ( wt −' ) 2
Entonces2 tomando 9 * y cte. para facilitar los c5lc#los
& resultante 3 & = cos ( wt ) φ= R 2 R
dφ 3 &w e =− N = sen ( wt ) dt 2 R
En el caso .+. E;citaci$n con tensi$n alterna en #n devanado trif5sico estacionario.
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INFORME No 3 DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS EE-240 N GRUPO 3 CICLO 2013-II-------FECHA 25-9-13 (e las relaciones anteriores 3
& resultante= &"os ( w1 t − ') 2
'= w2 t
(onde w 1 : &re"uen"!a angular de la "orr!ente tr!()s!"a w 2 : &re"uen"!aangular del rotor
!#e&o φ =Φ cos ( ( w1 −w2 ) t )
dφ e =− N = ( w1 −w2 ) NΦ sen ( ( w 1−w 2 ) t ) dt
Entonces2 si 1 9 +2 no s$lo se o"tiene frec#encia i&#al a cero2 sino 6#e la f.e.m. ind#cida tam"i7n ser5 cero.
4.4.1. Respecto al apartado .+..+ Pse alteraron los valores re&istrados al cam"iar la sec#encia de fases de la alimentaci$nQ
@icimos pr#e"as2 la primera con #na velocidad de * rpm y o"t#vimos en las mediciones ciertos valores de frec#encia y tensi$n.
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INFORME No 3 DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS EE-240 N GRUPO 3 CICLO 2013-II-------FECHA 25-9-13 !as + si&#ientes f#eron con velocidades de 10** rpm #na en el mismo sentido y otra en sentido contrario2 en estas pr#e"as se p#do o"servar como en el primer caso las frec#encias y tensiones se s#man2 mientras 6#e en el otro2 pasa lo contrario.
4.). P(e 6#7 depende la velocidad del campo &iratorio prod#cido al e;citar #n devanado polif5sicoQ 3#esto 6#e el periodo o intervalo de tiempo de la variaci$n senoidal de la corriente es el mismo en los cond#ctores2 la velocidad del campo ma&n7tico rotatorio 2 var%a directamente con la frec#encia2 pero inversamente con el nDmero de polos S 9 1+* f F 3 9 1+* f F +n f 8rec#encia<@'> nNDmero de polos 4.-. Si el arrollamiento polif5sico no es "alanceado PSe prod#ce #n campo &iratorioQ E;pli6#e. C#ando el arrollamiento no es "alanceado si se &enera #n campo &iratorio pero este se enc#entra dese6#ili"rado lo c#al p#ede ?acer 6#e el motor se encienda incl#so c#ando #no no 6#iere 6#e eso pase. 4.,. Si el arrollamiento f#era monof5sico P#7 fen$meno oc#rreQ !os motores monof5sicos as%ncronos o tam"i7n llamados motores monof5sicos de ind#cci$n son las m56#inas de imp#lsi$n el7ctrica m5s #tili'adas por s# sencille'2 se&#ridad y costo. En &eneral en todas las dependencias ind#striales se necesitan pe6#eKos motores 6#e f#ncionen mediante alimentaci$n monof5sica para los diversos aparatos el7ctricos. !a denominaci$n motor pe6#eKo se aplica a motores de potencia inferior a #n ca"allo de f#er'a2 es decir2 menor a #n @3. Tam"i7n llamado motor de potencia fraccional y casi la totalidad de los motores monof5sicos son de potencia fraccional. A#n c#ando2 se fa"rican en potencias enteras normali'adas 1.)2 +.)2 )2 ,.) y 1* @3 tanto para tensiones de 11)2 +* e incl#so 44* volt para las potencias de ,.) y 1* @3
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INFORME No 3 DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS EE-240 N GRUPO 3 CICLO 2013-II-------FECHA 25-9-13 El motor monof5sico de ind#cci$n es netamente inferior al motor de ind#cci$n trif5sico. 3ara i&#ales pesos2 s# potencia "ordea solo el -* de la del motor de ind#cci$n trif5sicoV tiene #n factor de potencia m5s "ao y menor rendimiento. Estos motores tam"i7n presentan #na &ran desventaa p#esto 6#e ?ay #na sola fase en el "o"inado del estator2 el campo ma&n7tico de este motor no &iraV en cam"io2 p#lsa2 al principio con &ran intensidad 6#e va dismin#yendo l#e&o2 pero permaneciendo en la misma direcci$n. Como no ?ay campo ma&n7tico &iratorio en el estator2 #n motor de ind#cci$n no tiene momento de arran6#e. 4.0. E;plicar a 6#7 se de"en las deformaciones vistas en la onda so"re el osciloscopio. !as pe6#eKas deformaciones en las ondas &eneradas en &eneral se de"en a la no linealidad de las car&as2 a las soldad#ras el7ctricas y a arcos el7ctricos por cone;iones o contactos el7ctricos defect#osos. 4./. Escri"ir concl#siones acerca de la e;periencia. 1. !a m56#ina rotativa <EG> pose%a #n tac$metro 2 pero 7ste no f#nciona"a correctamente2 por lo 6#e las mediciones se efect#aron directamente con #n m#lt%metro. +. (e"ido a 6#e los re$statos no esta"an en "#enas condiciones2 no se pod%a lle&ar al valor nominal de la m56#ina en varias mediciones2 ya 6#e se prod#c%an c?ispas en dic?os re$statos. . El m#lt%metro 8!UE nos permite &raficar #na medici$n en tiempo real de voltae2 corriente2 frec#encia2 etc. Esto es m#y ventaoso ya 6#e se p#eden o"servar formas de onda directamente2 sin necesidad de contar con #n osciloscopio. 4. !os instr#mentos anal$&icos son Dtiles c#ando se reali'a #na medici$n de alta ma&nit#d2 tales como corrientes del orden de varios amperios 6#e podr%an daKar otros e6#ipos sensi"les. ). !os instr#mentos di&itales son m#y Dtiles c#ando se reali'an mediciones de ma&nit#d moderada2 tales como voltaes de ma&nit#d compara"le a la red de tensi$n. Esto por las ventaas de todo e6#ipo di&ital precisi$n y confia"ilidad.
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