Practica 9 Motor

ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO INTEGRANTES: Mery Delgado Eduardo Jeremy Diaz Zegarra

14

UNIVERSIDAD C ATOLICA DE SANTA MARIA

2

ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO |


I.

OBJETIVO:

Reconocer los datos de placa de los motores eléctricos, así como también sus partes principales y parámetros. Verificar el funcionamiento de los motores asíncronos trifásicos, en el arranque directo e inversión de marcha. II.

MARCO TEÓRICO:

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía eléctrica en energía mecánica. Se clasifican de la siguiente forma: 

Motor de corriente continua: Los motores de corriente continua se clasifican según la forma como estén conectados, en:   



Motor serie Motor compound Motor shunt

Motores de corriente alterna: Los motores de corriente alterna se clasifican según la velocidad de rotación en:  

Motor Sincrono Motor Asincrono

Están formados por dos partes principales: El estator es la parte externa del motor que no gira. Esta consta de bobinas o embobinados, que al ser alimentados por corriente alterna, generan un campo magnético rotativo. El rotor es la parte del motor que gira, debido a la acción del

campo magnético rotativo del estator. a) Motor síncrono

La velocidad de giro de un motor síncrono es constante y viene determinada por la frecuencia de la tensión de la red a la que este conectada y el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo". La expresión matemática que relaciona la velocidad de la máquina con los parámetros mencionados anteriormente es:


3


donde: f: Frecuencia de la red a la que esta conectada la máquina (hercios) p: Número de pares de polos que tiene la máquina (número adimensional) n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto) Por ejemplo, si se tiene una máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada a una red de 50 Hz, la máquina operará a 1500 r.p.m. Los motores síncronos se caracterizan porque su rotor está magnetizado. Esto puede ser de varias formas: por ejemplo un imán permanente, bobinas energizadas por medio de una conexión exterior, etc. b) Motor asíncrono

En un motor asíncrono o motor de inducción, el campo magnético rotativo induce en el rotor un campo magnético que se opone al primero, resultando en un par que hace que el rotor gire en el mismo sentido del giro del campo magnético rotativo. Para que el campo magnético pueda producirse, el rotor tiene que girar a una velocidad un poco menor que la del campo magnético rotativo. Por esto, su velocidad de giro es siempre inferior a la velocidad de sincronismo, aumentando esa diferencia a medida que aumenta la carga resistente del motor. La diferencia entre la velocidad de sincronismo y la real de la máquina es relativamente pequeña incluso con cargas elevadas. Esta diferencia de velocidad se llama "deslizamiento". El motor asíncrono más conocido es el motor denominado jaula de ardilla. Su nombre se debe al parecido del rotor con una jaula, donde acostumbran a correr los roedores que se mantienen como mascotas. Este tipo de motor no proporciona ningún voltaje al rotor por medio de conexiones externas. Cuando se incrementa la potencia del motor suele ser necesario emplear diferentes sistemas de arranque para limitar la punta de corriente que se produce durante el arranque. Por su simplicidad de funcionamiento y su robustez es el tipo de motor eléctrico más empleado.


4


III.

ELEMENTOS A UTILIZAR:

Para los fines del ensayo se utilizará. o o o o o o o o

IV.

01 Motor eléctrico trifásico Multímetro. Megómetro 01 Contactor 02 pulsadores 01 Pinza amperimétrica 01 tacómetro conductores

ACTIVIDADES:

Tabla Reconocer e identificar los terminales del motor, y registrar los valores de resistencia obtenida de cada bobina del motor.

BOBINA 1 (u-x)

BOBINA 2 (v-y)

BOBINA 3 (w-z)

5.8

5.9

5.9

Voltaje 1,1 Kw 1,5 HP

I nomonal

1P54

220 4,2

60 Hz

380 2,4 440 2,1

3465 r/min

17,2 Kg

Reconocer las partes principales de un contactor

5



Elaborar el circuito de mando para el arranque directo del motor eléctrico.

Armar el circuito de fuerza para el arranque del motor eléctrico

6



Arrancar el motor y medir la corriente de arranque y la corriente de vacío.

I nominal 2.4

V.

I arranque 19 A

I vacío 1.6 A

DIAGRAMAS DE CONEXIÓN

7



VI.

CUESTIONARIO:

1. Realice una clasificación general de los motores eléctricos. MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA Podemos clasificarlos de varias maneras, por su velocidad de giro, por el tipo de rotor y por el número de fases de alimentación. Vamos a ello: 1. Por su velocidad de giro. a. Asíncronos. Un motor se considera asíncrono cuando la velocidad del campo magnético generado por el estártor supera a la velocidad de giro del rotor. b. Síncronos. Un motor se considera síncrono cuando la velocidad del campo magnético del estártor es igual a la velocidad de giro del rotor. Recordar que el rotor es la parte móvil del motor. Dentro de los motores síncronos, nos encontramos con una sub clasificación: i. Motores síncronos trifásicos. ii. Motores asíncronos sincronizados. iii. Motores con un rotor de imán permanente. 2. Por el tipo de rotor. a. Motores de anillos rozantes. b. Motores con colector. c. Motores de jaula de ardilla. 3. Por su número de fases de alimentación. a. Motores monofásicos. b. Motores bifásicos. c. Motores trifásicos. ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO |

8


d. Motores con arranque auxiliar bobinado. e. Motores con arranque auxiliar bobinado y con condensador.

MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA La clasificación de este tipo de motores se realiza en función de los bobinados del inductor y del inducido:   

Motores de excitación en serie. Motores de excitación en paralelo. Motores de excitación compuesta.

Tipos de rotores Existen varios tipos de estos elementos, pero aquí solamente vamos a tratar los que son más usados en la industria; es decir, los rotores para motores asíncronos de corriente alterna.

Rotor de jaula de ardilla simple.

En el dibujo se puede observar unos círculos negros, éstos representan las ranuras del rotor donde va introducido el bobinado. Existen varios tipos de ranuras, de ahí que existan varios tipos de rotores. El rotor representado es de jaula de ardilla simple. Este tipo de rotor es el usado para motores pequeños, en cuyo arranque la intensidad nominal supera 6 ó 8 veces a la intensidad nominal del motor. Soporta mal los picos de cargas. Esta siendo sustituido por los rotores de jaula de ardilla doble en motores de potencia media. Su par de arranque no supera el 140 % del normal. 9

Rotor de jaula de ardilla doble.



En este otro dibujo, observáis que la ranura es doble, por este motivo tiene el nombre de jaula de ardilla doble. Las dos ranuras están separadas físicamente, aunque en el dibujo no se observe. Este tipo de rotor tiene una intensidad de arranque de 3 ó 5 veces la intensidad nominal, y su par de arranque puede ser de 230 % la normal. Éstas características hacen que este tipo de rotor sea muy interesante frente al rotor de jaula de ardilla simple. Es el más empleado en la actualidad, soporta bien las sobrecargas sin necesidad de disminuir la velocidad, lo cual le otorga mejor estabilidad. Rotor con ranura profunda.

El tipo de rotor que se ve en el dibujo es una variante del rotor de jaula de ardilla simple, pero se le denomina rotor de ranura profunda. Sus características vienen a ser iguales a la del rotor de jaula simple. Es usado para motores de baja potencia que necesitan realizan continuos arranques y paradas. Rotor de anillos rozantes.

Se denominan rotores de anillos rozantes porque cada extremo del bobinado está conectado con un anillo situado en el eje del rotor. Las fases del bobinado salen al exterior por medio de unas escobillas que rozan en los anillos. Conectando unas resistencias externas a las escobillas se consigue aumentar la resistencia rotórica, de esta forma, se logra variar el par de arranque, que puede ser, dependiendo de dichas resistencias externas, del 150 % y el 250 % del par normal. La intensidad nominal no supera las 2 veces la intensidad nominal del motor. Motor eléctrico C.C.

Los motores de corriente continua tienen varias particularidades que los hacen muy diferentes a los de corriente alterna. Una de las particularidades principales es que pueden funcionar a la inversa, es ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO |

10


decir, no solamente pueden ser usados para transformar la energía eléctrica en energía mecánica, sino que también pueden funcionar como generadores de energía eléctrica. Esto sucede porque tienen la misma constitución física, de este modo, tenemos que un motor eléctrico de corriente continua puede funcionar como un generador y como un motor. Los motores de corriente continua tienen un par de arranque alto, en comparación con los de corriente alterna, también se puede controlar con mucha facilidad la velocidad. Por estos motivos, son ideales para funciones que requieran un control de velocidad. Son usados para tranvías, trenes, coches eléctricos, ascensores, cadenas productivas, y todas aquellas actividades donde el control de las funcionalidades del motor se hace esencial.

2. ¿Cuáles son las partes principales de un motor eléctrico?

Dentro de las características fundamentales de los motores eléctricos, éstos se hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los cojinetes. No obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor.

11

a) Estator: El estator es el elemento que opera como base,

permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO |


motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero si magnéticamente. Existen dos tipos de estatores  

Estator de polos salientes. Estator ranurado.

El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de acero al silicio (y se les llama "paquete"), que tienen la habilidad de permitir que pase a través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator y los devanados proveen los polos magnéticos. Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello el mínimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un sur). b) Rotor: El rotor es el elemento de transferencia mecánica, ya que

de él depende la conversión de energía eléctrica a mecánica. Los rotores, son un conjunto de láminas de acero al silicio que forman un paquete, y pueden ser básicamente de tres tipos:   

Rotor ranurado Rotor de polos salientes Rotor jaula de ardilla

12



3. ¿Qué es la resistencia de aislamiento de un motor?

La mayoría de las instalaciones necesitan aprovechar al máximo sus motores ya que su sustitución supone un gran esfuerzo, no sólo económico sino también físico. Las mediciones eléctricas, de resistencia de aislamiento y térmicas son tres pruebas que pueden ayudar a solucionar los problemas de los motores, variadores y circuitos eléctricos asociados, así como a prolongar su ciclo de vida operativo. Una prueba de resistencia del aislamiento mide la resistencia que presenta un material de aislamiento al flujo de corriente que se genera al aplicar un voltaje CC. El potencial CC se aplica normalmente entre los conductores que transportan la corriente y la tierra. Esta prueba generalmente se realiza en un producto luego de que se fabrica, instala o repara. También se realiza comúnmente como una prueba de rutina de mantenimiento en productos, tales como motores o generadores, y puede ayudar a predecir si el producto fallará. Su papel dentro del motor permite un buen desempeño térmico y eléctrico principalmente, contribuyendo así a que el motor tenga una vida útil adecuada.


13


Para satisfacer lo anterior, es necesario que un sistema de aislamiento sea proyectado teniendo en cuenta su desempeño: Eléctrico: Evitar corto-circuitos entre los elementos conductores

y con respecto a tierra, esto es, que soporte los niveles de tensión que soportarán entre cada uno de los materiales activos y con respecto a tierra. Térmico: Conducir el calor generado por las pérdidas por efecto joule adecuadamente hacia el sistema de refrigeración. Mecánico: Soportar las vibraciones mecánicas que se presentan debido a la atracción magnética entre conductores y con respecto a los núcleos. En general un sistema de aislamiento de un motor de inducción trifásico tipo jaula en baja tensión está constituido por: Aislamiento del alambre magneto Aislamiento de ranura Aislamiento entre fases de ranura Cuña de la ranura Aislamiento de cabezales Barnices o resinas Cintas o hilos de amarrado Aislamiento del cable de salida Mangas o tubos de silicón El material que se utilice en cada uno de estos elementos dependerá de los niveles de temperatura y tensión eléctrica que el sistema deba soportar.

4. ¿Por qué la corriente de arranque es tan alta?

Los motores de inducción no tienen la clase de problema de arranque que tienen los motores sincrónicos. En muchos casos, los motores de inducción se pueden arrancar conectándolos simplemente a la línea de potencia. Sin embargo, hay buenas razones para no hacerlo en esta forma. En algunos motores de inducción para sacarlos del estado de inercia, la corriente que se necesita para arrancar puede causar tal caída de voltaje en el ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO |

14


sistema de potencia, razón por la que no se permite el arranque directo con la línea. Para motores de inducción de rotor devanado, el arranque se puede lograr relativamente con bajas corrientes, insertando una resistencia adicional con el circuito del rotor, durante el arranque. Esta resistencia adicional no solamente aumenta el momento de torsión de arranque, sino que también disminuye la corriente de arranque. Para los motores de inducción de jaula de ardilla, la corriente de arranque puede variar ampliamente, dependiendo, primero, de la potencia nominal del motor y de la resistencia efectiva del rotor en condiciones de arranque. Para calcular la corriente de arranque del rotor, todos los motores jaula de ardilla actualmente tienen una letra código para el arranque (no confundirla con la letra que indica la clase de diseño) en su placa de identificación. La letra código limita la cantidad de corriente que el motor puede tomar de la línea en el momento de arranque. Estos límites se expresan en términos de potencia aparente de arranque del motor en función de sus caballos de fuerza nominales (ec 11). la tabla 1 contiene los kilovatioamperios por caballo de fuerza para cada una de las letras del código. 5. ¿Qué es un contactor y que función cumple?

Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se dé tensión a la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos). Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden. Los contactos principales se conectan al circuito que se quiere gobernar. Asegurando el establecimiento y cortes de las corrientes ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO |

15


principales y según el número de vías de paso de corriente podrá ser bipolar, tripolar, tetrapolar, etc. realizándose las maniobras simultáneamente en todas las vías. Los contactos auxiliares son de dos clases: abiertos, NA, y cerrados, NC. Estos forman parte del circuito auxiliar del contactor y aseguran las autoalimentaciones , los mandos, enclavamientos de contactos y señalizaciones en los equipos de automatismo. Cuando la bobina del contactor queda excitada por la circulación de la corriente, esta mueve el núcleo en su interior y arrastra los contactos principales y auxiliares, estableciendo a través de los polos, el circuito entre la red y el receptor. Este arrastre o desplazamiento puede ser: 





Por rotación, pivote sobre su eje. Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas. Combinación de movimientos, rotación y traslación.

Cuando la bobina deja de ser alimentada, abre los contactos por efecto del resorte de presión de los polos y del resorte de retorno de la armadura móvil.Si se debe gobernar desde diferentes puntos, los pulsadores de marcha se conectan en paralelo y el de parada en serie. 6. Explique las ventajas y desventajas de operar una planta con motores trifásicos comparado con la operación con motores monofásicos.

En principio ambos tipos funcionan con corriente alterna. Unos con trifásica y otros con monofásica. Tres hilos en un caso y dos en el otro. Los motores trifásicos son más pequeños para una potencia dada y no requieren dispositivos adicionales para arrancar, mientras que los monofásicos no pueden arrancar solos. Lo motores trifásicos son de más suave marcha ya que funcionan con par constante. Los monofásicos tienen un par pulsante y vibran.


16


Los motores trifásicos no requieren prácticamente mantenimiento durante largos períodos de tiempo. Los monofásicos deben ser asistidos ya que comúnmente llevan capacitor e interruptor centrífugo para el arranque. Los motores trifásicos se fabrican para potencias medias y grandes mientras que los monofásicos son diseñados para potencia pequeñas, de algunos caballos y fracción de H.P. Los motores trifásicos siguen funcionando si se interrumpe una fase, aunque con más de un 60% de aumento de la corriente de las fases sanas. Los monofásicos se detienen si se abre una línea. El principio de funcionamiento del motor de inducción trifásico de tesla consiste la creación de un campo rotante por parte del estator - inductor - al ser recorrido por corrientes alternas desfasadas 120º en el tiempo, que circulan por bobinados distribuidos 120º en el espacio. De esta manera por interacción magnética con las corrientes inducidas en el material conductor, cualquier rotor metálico es impulsado a seguir al campo rotante. En el caso de los monofásicos, el campo generado por inducción magnética no es rotante sino pulsante, pero forzando el giro en una u otra dirección, el rotor se acelerará y entregará cumpla en la dirección elegida. Por diseño se los dota de un bobinado separado de arranque por lo que arranca como bifásico en una dirección determinada. Luego de acelerado, normalmente el bobinado de arranque se desconecta por intermedio de un interruptor centrífugo.

VII. 



RECOMENDACIONES:

Percatarse si el circuito esta sin corriente al concluir la práctica porque al desmontarlo pueden malograse los instrumentos o los cables. Tener previo conocimiento de cómo conectar los diferentes materiales para una adecuada práctica.


17


  

VIII.

Para la utilización de instrumentos delicados hay que tener un mayor cuidado ya que la reparación puede salir costosa. Se recomienda siempre observar cómo se está conectando ya que esto puede acarrear cortocircuitos. Se recomienda revisar primeramente los instrumentos que nos entregan para realizar la práctica para que estos no posean ningún problema en el resultado final de la práctica.

CONCLUSIONES:

Concluimos de la práctica que a partir de los datos que nos da la placa del motor podemos sabes con que está trabajando el motor dependiendo al voltaje que le pongamos. Dependiendo a la forma en que nosotros conectemos el circuito el motor va en un sentido o viceversa siento esto muy importante dependiendo a lo que el motor realice. Gracias al tipo de conector que se encarga de cerrar el circuito si este se deja de presionar puede contrarrestar accidentes por dejar conectar el circuito. Siempre hay que tomar en cuenta el tipo de motor ya que por no saber el amperaje adecuado este puede malograrse. Concluimos que a comparación con los motores monofásicos los trifásicos son mejores ya que estos son más manejables y no producen movimientos que no ayudan a su funcionamiento

IX.

BIBLIOGRAFÍA 







https://prezi.com/1zcxjvwob4j4/diferencias-tecnicas-detrifasico-y-monofasico/ http://www.ehowenespanol.com/diferencia-cableadoelectrico-monofasico-trifasico-info_363109/ https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20120 507104232AAKxLHk https://ar.answers.yahoo.com/question/index?qid=2009022407 5523AAWiJ41


18




https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110 426162243AAVahju

19


Practica 9 Motor

Recommend Documents