Ingeniería Eléctrica
Informe Máquinas Eléctricas Desarrollo de Laboratorios El Motor de Inducción de Rotor R otor Devanado Parte I, II y III
Índice
El Motor Monofásico De Inducción De Rotor Devanado Parte I................................................................... 3 1
Objetivo Objet ivo .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ......................... ........ 3
2
Exposición Exposi ción .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ...................... ..... 3
3
Instrumentos Instru mentos y equipo ................................... ................. ................................... .................................. ................................... ................................... ................................... .................... .. 5
4
Procedimiento Proce dimientoss .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ............................... ............. 6
5
Prueba Prueb a De Conocimientos Conocim ientos ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ............................. ............ 12
6
Conclusiones Conclu siones ................................. ................ ................................... ................................... .................................. ................................... .................................... ................................... ................. 14
El Motor de Inducción de Rotor Devanado Etapa II .................................................................................... 15 1.
Objetivo Objet ivo .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ....................... ...... 15
2.
Exposición Exposi ción .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... .................... ... 15
3.
Instrumentos Instru mentos y equipo ................................... ................. ................................... .................................. ................................... ................................... ................................... .................. 16
4.
Procedimiento Proce dimientoss .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ............................. ........... 17
5.
PRUEBA PRUEB A DE CONOCIMIENTOS CONOCI MIENTOS ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ....................... ...... 19
6.
Conclusiones Conclu siones ................................. ................ ................................... ................................... .................................. ................................... .................................... ................................... ................. 19
El Motor de Inducción Inducción de Rotor Devanado Devanado Etapa III .................................................................................. 20 1.
Objetivo Objet ivo .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ....................... ...... 20
2.
Exposición Exposi ción .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... .................... ... 20
3.
Instrumentos Instru mentos y equipo ................................... ................. ................................... .................................. ................................... ................................... ................................... .................. 21
4.
Procedimiento Proce dimientoss .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ............................. ........... 22
5.
Prueba Prueb a De Conocimientos Conocim ientos ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ............................. ............ 25
6.
Conclusiones Conclu siones Etapa III .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ................................... ..................... ... 28
2
El Motor Monofásico De Inducción De Rotor Devanado Parte I 1 1. 2. 3.
2
Objetivo Analizar la estructura de un motor t rifásico de inducción de rotor devanado. Exponer los conceptos de corriente de excitación, velocidad síncrona y deslizamiento en relación con un motor trifásico de inducción. Observar cómo influye el campo giratorio y la velocidad del r otor en el voltaje inducido en el r otor.
Exposición
Hasta ahora se han estudiado campos giratorios del estator producidos por una potencia monofásica. La mayoría de las compañías de energía eléctrica generan y transmiten potencias trifásicas. La potencia monofásica que se utiliza en las viviendas se obtiene de una de las fases de la línea de potencia trifásica. En la industria, se utilizan generalmente motores trifásicos (polifásicos) y las compañías de energía eléctrica, suministran potencia trifásica a los usuarios industriales. Cuando se utiliza potencia trifásica para crear un campo giratorio en el estator se aplica un principio semejante al usado en sistema de fase hendida y bifásica (funcionamiento por capacitor). En el sistema trifásico se genera un campo magnético giratorio mediante tres fases, en lugar de dos. Cuando el estator de un motor trifásico se conecta a una fuente de alimentación trifásica, la corriente pasa por los tres devanados del estator y establece un campo magnético giratorio. Estas tres corrientes de excitación proporcionan la potencia reactiva para establecer el campo magnético giratorio. También proporcionan la potencia que consume el motor debido a las pérdidas en el cobre y en el hierro. La velocidad del campo magnético giratorio queda determinada por la frecuencia de la fuente de alimentación trifásica y se conoce como ve locidad síncrona. Las compañías de energía eléctrica regulan con precisión la frecuencia de los sistemas de energía eléctrica manteniéndola siempre al mismo nivel; por lo tanto, la velocidad síncrona del campo del estator (en r/min) permanece constante. (En efecto, se utiliza para hacer funcionar relojes eléctricos.) El rotor devanado se compone de un núcleo con tres devanados en lugar de las barras conductoras del rotor de jaula de ardilla. En este caso, las corrientes se inducen en los devanados en la misma forma que lo harían en barras en cortocircuito. Sin embargo, la ventaja de usar devanados consiste en que las terminales se pueden sacar a través de anillos colectores, de modo que la resistencia y. por lo tanto, la corriente que pasa por los devanados, se puede controlar en forma eficaz. El campo giratorio del estator induce un voltaje alterno en cada devanado del rotor. Cuando el rotor está estacionario, la frecuencia del voltaje inducido en el rotor es igual a la de la fuente de alimentación. Si el rotor gira en el mismo sentido que el campo giratorio del estator, disminuye la velocidad a la que el flujo magnético corta los devanados del rotor. El voltaje inducido y su frecuencia bajarán también. Cuando el rotor gira a la misma velocidad y en el m ismo sentido que el campo giratorio del estator, el voltaje inducido y la frecuencia caen a cero. (El rotor está ahora a la velocidad síncrona.) Por el contrario, si el rotor es llevado a la velocidad síncrona pero en sentido opuesto al del campo giratorio del estator, el voltaje inducido y su frecuencia serán el doble de los valores que se tienen cuando el rotor está parado. 3
En este Experimento de Laboratorio, se utilizará un motor auxiliar para impulsar el rotor, pero conviene hacer notar que, para una velocidad de rotor dada, los valores del voltaje inducido y de la frecuencia serán los mismos que si el rotor girara por sí solo.
4
3
Instrumentos y equipo
Módulo de fuente de alimentación (380V, 3φ, 0‐220V c‐d, 220V c‐d) motor de inducción de rotor devanado Módulo motor/generador de c‐d Módulo de wattímetro trifásico Módulo de medición de c‐a (1. 5/1. 5/1.5A) Módulo de medición de c‐a (500/500V,) Tacómetro de mano Cables de conexión Banda
EMS 8829‐2 Módulo de EMS 8239‐2 EMS 8219‐2 EMS 8449‐2 EMS 8428‐2 EMS 8429‐2
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4
Procedimientos
Advertencia: ¡En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición! 1.
Examine la estructura del Módulo EMS 8239‐2 del motor de inducción de rotor devanado, fijándose especialmente en el motor, los anillos colectore s, las terminales de conexión y el alambrado.
2.
Si observa el motor desde la parte posterior del módulo: a) Identifique los tres anillos colectores del rotor y las escobillas.
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b) Se pueden mover las escobillas?
Si
c)
Observe que las terminales de los tres devanados del rotor son llevadas a los anillos colectores, mediante una ranura en el eje del rotor. d) Identifique los devanados del estator. Observe que se componen de m uchas vueltas de alambre de un diámetro pequeño, uniformemente espaciadas alrededor del estator. e) Identifique los devanados del rotor. Observe que se componen de muchas vueltas de un alambre de diámetro ligeramente mayor, uniformemente espaciadas alrededor del rotor .
Devanado del estator Entrehierro entre el rotor y estator Devanado del rotor
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f)
Observe la magnitud del entrehierro entre el rotor y el estator.
La magnitud del entrehierro es de 0, 35, medido con un filler
3. Observe lo siguiente en la cara delantera del módulo:
a) Los tres devanados independientes del estator están conectados a las terminales
1 y 4, 2 y 5, 3 y 6 b) ¿Cuál es la corriente nominal de los devanados del estator?
I= 0,7 (A) c)
¿Cuál es el voltaje nominal de los devanados del estator?
V= 220 V d) Los tres devanados del rotor están conectados e n(estrella, delta).
Estrella e) Estos devanados están conectados a las terminales. f) 7,8 y 9 g) ¿Cuál es e1 voltaje nominal de los devanados del rotor?
V= 110 V h) ¿Cuál es la corriente nominal de los devanados del rotor?
I= 1 (A) i)
¿Cuál es la velocidad nominal y la potencia en hp del motor?
r/min = 1240 P salida = 175 W
8
4. Conecte el circuito que se ilustra en la Figura 1.1, utilizando los Módulos EMS de motor/generador
de c‐d, motor de rotor devanado, wattímetro trifásico, fuente de alimentación y medición de c‐a.
5.
a) Observe que el motor/generador de c‐d se conecta con una excitación fija de campo en derivación, a las terminales 8 y N de la fuente de alimentación (220V c‐d). El reóstato de campo se debe hacer girar a su posición extrema en el sentido de las manecillas del reloj (para una resistencia mínima). b) Observe que la armadura se conecta a la salida variable de c‐d de la fuente de alimentación, terminales 7 y N (O‐220Vc‐d). c) Observe que el estator del rotor devanado está conectado e estrella, y se encuentra en serie con los tres amperímetros y el wattímetro, a la salida fija de 380V 3, de la fuente de alimentación, terminales 1, 2 y 3. d) Observe que el voltaje trifásico de e ntrada se mide por medio de V y que el voltaje trifásico de salida del rotor se mide por medio de V2. 6.
a) Acople el motor/generador de c‐d a motor de rotor devanado, por medio de la banda. b) Conecte la fuente de alimentación. Mantenga en cero el control del voltaje variable de salida (el motor, de c‐d debe estar parado). c)
Mida y anote los siguientes datos:
E1 = 440V W1 = -50W I1 = 0,2 (A) I2 = 0,2 (A) E2 = 220 V
W2 = 75W I3 = 0,2 (A)
9
d) Desconecte la fuente de alimentación. 7. Calcule lo siguiente:
a) Potencia aparente
= S = √ ∗ ∗
b) Potencia real
= P real= W1 + W2 = -50+75= 25 W
c)
=Q = √
Potencia reactiva
d) Factor de potencia
=
= √ ∗ ∗ , = , VA
= , = , VAR
= = ,
,
8.
a) Conecte la fuente de alimentación y ajuste el voltaje de salida variable de c‐cI para una velocidad del motor de exactamente 750 r/min. b) Mida y anote los siguientes datos; Nota: Si el valor de E2 es menor que el del Procedimiento 6, desconecte la fuente de alimentación e intercambie dos de los tres cables del estator.
E1 = 440V W1 = -50W I1 = 0,2 (A) I2 = 0,2 (A) E2 = 320 V c)
W2 = 75W I3 = 0,2 (A)
¿Son aproximadamente iguales la potencia real y el valor que se obtuvo antes?
Si 9.
a) Aumente el voltaje variable de salida de c‐d a 220 V c‐d, y ajuste el reóstato de campo a una velocidad del motor de exactamente 1 500 r/rnin. b) Mida y anote los siguientes datos:
E1 = 440V W1 = -50W I1 = 0,2 (A) I2 = 0,2 (A) E2 = 440 V
W2 = 75W I3 = 0,2 (A)
c) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. d) En los Procedimientos 8 y 9, ¿gira el m otor en el mismo sentido o en sentido contrario al del campo giratorio del estator? Explique por qué.
Se observó que en los procedimientos 8 y 9 el motor gira en el mismo sentido al del c ampo giratorio del estator por que el motor tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético generado por el estator. En estos dos casos el motor gira en contra de las manecillas del reloj.
10
10.
a) Intercambie las conexiones de la armadura de c ‐d, con el fin de invertir el se ntido del motor. Haga girar el reóstato de campo a su posición extrema en el se ntido de las manecillas del reloj. b) Conecte la fuente de alimentación y aj uste el voltaje de salida de c‐d a una velocidad de motor de 750 r/rnin. c)
Mida y anote los siguientes datos:
E1 = 440V W1 = -50W I1 = 0,2 (A) I2 = 0,2 (A) E2 = 100 V
W2 = 75W I3 = 0,2 (A)
11.
a) Aumente el voltaje variable de salida de c‐d a 220 V c‐d y ajuste el reóstato de campo a una velocidad de motor de 1 500 r/min. b) Mida y anote los siguientes datos:
E1 = 440V W1 = -50W I1 = 0,2 (A) I2 = 0,2 (A) E2 = 1020 V
W2 = 70W I3 = 0,2 (A)
c) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. d) En los Procedimientos 10 y 11, ¿gira e l rotor en el mismo sentido o e n sentido contrario al del campo giratorio del estator? Explique por qué.
En los procedimientos 10 y 11 el rotor gira a favor de las manecillas del reloj y el rotor gira en el mismo sentido del campo giratorio del estator debido a que tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético generado por el estator.
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Prueba De Conocimientos 1. Como ya se sabe, el voltaje inducido en el devanado del motor es cero cuando éste gira a velocidad
síncrona, ¿cuál es la velocidad síncrona del motor?
Velocidad síncrona = 1500 r/min 2. Sabiendo que la ecuación de la velocidad síncrona
es: r/ min = 120f/P En donde: r/ min = velocidad síncrona f = frecuencia de la línea de potencia. P = número de polos del estator Determine el número de polos que tiene el motor
∗()
1240 r/min = = = / = = m polos 3. Calcule el deslizamiento de] rotor (en r /min) que hubo en los Procedimientos 6, 8, 9 , 10 y 11.
(Deslizamiento en r/min = velocidad síncrona‐velocidad del rotor.)
Es decir: = Deslizamiento (6)
Deslizamiento (8)
Deslizamiento (9)
Deslizamiento (10)
Deslizamiento (11)
= ⁄ = 750 ⁄ = ⁄
= ⁄ = ⁄
En los casos donde la velocidad de giro del rotor es igual a la velocidad síncrona observamos que el deslizamiento es cero lo cual se supone es un caso imposible para un motor asíncrono, pero en este caso utilizamos un tipo de conexión especifica que hace que esto sea posible, permitiendo tener estos valores. 4. Calcule el % de deslizamiento en los procedimientos 6,8,9,10 y 11
Deslizamiento ( 6) Deslizamiento ( 8 ) Deslizamiento ( 9 ) Deslizamiento (10) Deslizamiento (11)
=0 = 50 =0 = 50 =0
% % % % %
5. ¿Depende de la velocidad del rotor el valor de la corriente de excitación del motor trifásico?
No, como se pudo observar en cada uno de los procedimientos que desarrollamos a pesar de que la velocidad del rotor sufría una variación ( ⁄ ⁄), las corrientes , permanecian constantes en todos los casos.
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6. ¿Qué potencia se necesita para producir e l campo magnético en el motor?
= ∗ ∗ = 3 *440*02 = 264 var 7. ¿Qué potencia se requiere suministrar para compensar las pér didas asociadas con la producción del
campo magnético?
= = W. = = 8. Dibuje la curva de la velocidad del rotor en función de voltaje del rotor, en la gráfica que aparece en la
Figura 1.2. ¿Será una línea recta?
Según los datos obtenidos a lo largo de la práctica se puede suponer que la gráfica de la velocidad del rotor en función de su voltaje será una recta, ya que como demostramos anteriormente cuando el rotor gira en contra de las manecillas del reloj si aumentamos la velocidad de giro el voltaje del rotor aumenta. Caso contrario vemos cuando el rotor gira a favor de las manecillas del reloj donde si aumenta la velocidad de giro el voltaje en el rotor disminuye, teniendo en cuenta esto tenemos la siguiente gráfica. Nota: para poder realizar la gráfica de forma adecuada utilizando Excel se necesitó colocar la magnitud de las velocidades negativas cuando el motor está en reversa, aunque como bien se sabe la velocidad en ese caso es positiva solo que el motor gira en forma contraria.
Velocidad del rotor v/s Voltaje del rotor 2000 l 1500 a m r o 1000 N o d i t 500 n e S n i 0 m / r
15
100
440
320
220
-500 a s r e v e R
-1000 -1500 -2000
13
6
Conclusiones a) b) c) d) e)
Conclusión Sebastián Guerrero Conclusión Juan Carlos López Conclusión Felipe Rubilar Conclusión Aaron Huenchumil Conclusión Benjamín Miranda
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El Motor de Inducción de Rotor Devanado Etapa II 1. Objetivo
1. 2.
Determinar las características de arranque del motor de inducción con rotor devanado. Observar las corrientes del rotor y el estator a diferentes velocidades del motor.
2. Exposición En el Experimento de Laboratorio anterior se observó que se produce un voltaje considerable en los devanados del rotor cuando el circuito está abierto, y que este voltaje varía linealmente con el deslizamiento del rotor en r/min, haciéndose cero a la velocidad síncrona. Si los devanados del rotor están en corto circuito, el voltaje inducido producirá grandes corrientes circulantes en los devanados. Para suministrar esta corriente de rotor, la corriente del estator debe aumentar por encima del nivel ordinario de la corriente de excitación. La potencia (VA) consumida en los devanados del rotor (y los circuitos asociados), debe ser suministrada por los devanados del estator, Por lo tanto, debe suceder lo siguiente: a) Cuando el motor está parado o a baja velocidad, las corrientes del rotor, las del estator y el par, serán elevadas. b) A la velocidad síncrona, la corriente del rotor y el par serán cero, y el estator sólo llevará la corriente de excitación: c) A cualquier velocidad del motor, las corrientes y el par desarrollado tomarán valores entre ambos extremos.
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3. Instrumentos y equipo
Módulo de motor de inducción con rotor devanado Módulo de electrodinamómetro Módulo de fuente de alimentación (0‐220/380 y, 3Φ) Módulo de medición de c‐a (500V) Módulo de medición de c‐a (1.5/1.5/1.5/5A) Cables de conexión Banda
EMS 823 9‐2 EMS 8919‐2 EMS 8829‐2 EMS 8429‐2 EMS 8428‐2
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4. Procedimientos Advertencia: ¡En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada¡ ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición! 1.
Conecte el circuito que se ilustra en la Figura 1.3, usando los Módulos EMS de motor con rotor devanado, electrodinamómetro, fuente de alimentación y medición de c‐a. Observe que los t res devanados del estator están conectados a la salida trifásica variable de la fuente de alimentación, terminales 4, 5 y 6.
2.
a) Acople el electrodinamómetro al motor por medio de la banda. b) Conecte las terminales de entrada de l electrodinamómetro a la salida fija de 220Vc‐a de la fuente de alimentación, terminales 1 y N. c) Ajuste la perilla de control del dinamómetro a su posición extrema haciéndola girar en el se ntido de las manecillas del reloj (a fin de proporcionarle al motor la máxima carga en el arranque). 3. a) Conecte la fuente de alimentación y ajuste E1 a 190V c‐a (el 50% del voltaje nominal). El motor debe girar lentamente. b) Mida y anote las tres corrientes del rotor y el par desarrollado.
I1= 1,2 A c‐a, Par= 0,682 N.m. c)
I2 = 1,2 A c‐a,
I3= 1 A c‐a
¿Son aproximadamente iguales las tres corrientes del rotor?
Si, ligeramente iguales
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4. a) Reduzca gradualmente la carga del motor haciendo girar con lentitud la perilla de control del dinamómetro. Conforme se reduce la carga, aumentará la velocidad del motor. b) ¿Continúan siendo aproximadamente iguales las tres corrientes del rotor?
Si c)
¿Disminuyen las tres corrientes del rotor, conforme aumenta la velocidad del motor?
Sí, conforme aumenta la velocidad disminuyen las corrientes d) Mida y anote las corrientes de rotor a un par de 0.2 N.m.
I1= 0,05 A c‐a,
I2= 0,05 A c‐a,
I3=0,05 A c‐a
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.
5.
a) Conecte el circuito que se ilustra en la Figura 1.4. Observe que ahora se usa la salida trifásica fija de la fuente de alimentación, terminales 1, 2 y 3. b) Ajuste la perilla de control del dinamómetro e n su posición extrema haciéndola girar en el sentido de las manecillas del reloj (para proporcionar una máxima carga e n el arranque, al motor). 6. c)
Conecte la fuente de alimentación y mida rápidamente E1, I1, I2 y e l par desarrollado. Desconecte la fuente de alimentación.
I1 =1,6 A c‐a, E1= 340V c‐a,
I2 =2,8 A c‐a par =-1,8N.m.
d) Calcule la potencia aparente del motor para el par de arranque.
Potencia aparente = 544 VA
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5. PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1. Suponiendo que la velocidad del motor a plena carga (175W) e s 1240 r/min, calcule el valor del par a plena carga, usando la fórmula para caballos de potencia: P salida= 0.105 x (r/min) x (N.m.)
. = , = /
,∗()
= , .
2. Calcule la relación del par de ar ranque al par a plena carga: , relación de par =
− = −
, = , ,
3. Suponiendo que la corriente del estator a plena carga es 0.53 ‐amperes por fase, calcule la relación de la corriente de arranque a la corriente de operación a plena carga.
− = −
, = , ,
, relación de corriente=
4. Si el voltaje del estator de un motor con rotor devanado se reduce aproximadamente en un 50 % del valor nominal: a) ¿En qué proporción se reducirá la corriente de arranque? = % b) ¿En qué proporción se reducirá la potencia aparente? = % c) ¿En qué proporción se reducirá el par de arranque? = %
6. Conclusiones a) b) c) d) e)
Conclusión Sebastián Guerrero Conclusión Juan Carlos López Conclusión Felipe Rubilar Conclusión Aaron Huenchumil Conclusión Benjamín Miranda
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1. Objetivo 1. 2.
Observar Lis características del motor de inducción de rotor devanado, condiciones de vacío y plena carga. Observar el control de velocidad mediante el uso de una resistencia externa variable.
2. Exposición Las tres terminales de los devanados del rotor trifásico se llevan hasta tres anillos colectores montados sobre el eje del rotor, Las escobillas que hacen contacto con los anillos colectores desempeñan un papel muy importante para lograr la máxima ventaja posible del motor de rotor devanado. Si las escobillas se conectan a través de reóstatos, se puede desarrollar un par de arranque más elevado que el que se obtiene con un motor de jaula de ardilla. En el momento de arranque la resistencia total de los reóstatos se interc ala en el circuito del rotor, proporcionando así el par máximo de arranque. Conforme el motor se acerca a la velocidad normal de operación, la resistencia del reóstato se reduce gradualmente y queda fuera del circuito del rotor cuando se llega a plena velocidad. Aunque el par de arranque del motor de rotor devanado es más alto, no es tan eficiente como e n el motor de jaula de ardilla a velocidad plena, debido a que la resistencia de los devanados del rotor es siempre m ayor que la del motor de jaula de ardilla. Una característica especial del motor de rotor devanado, es su capacidad para operar a velocidades variables. Si se hace variar la resistencia del reóstato, se puede variar el deslizamiento y, por lo tanto, la velocidad del motor. En estos casos, la operación del motor a una velocidad menor que la plena significa que éste funciona a una eficiencia y potencia reducidas. Además, el motor se hace más susceptible a variaciones en velocidad cuando la carga varía, debido a la alta resistencia del rotor.
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3. Instrumentos y equipo
Módulo de motor de inducción de rotor devanado. Módulo de electrodinamómetro. Módulo de reóstato para el control de velocidad Módulo de wattímetro trifásico. Módulo de fuente de alimentación (0‐220/380V, 3Φ) Módulo de medición de c‐a (1.5/1.5/1. 5A) Módulo de medición de c‐a (500V) Tacómetro de mano. Cables de conexión. Banda
EMS 8239‐2 EMS 8919‐2 EMS 8739‐2 EMS 8449‐2 EMS 8829‐2 EMS 8428‐2 EMS 8429‐2
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4. Procedimientos Advertencia: ¡En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición¡ 1 a) Examine la estructura del Módulo EMS de reóstato de control de velocidad y fíjese bien en el diagrama esquemático del circuito que aparece en la cara del módulo. b) Observe que los brazos de los tres reóstatos llegan por separado hasta las terminales 1, 2 y 3. Las terminales restantes de los reóstatos están unidas internamente y llevadas hasta la terminal N. c) Observe que los tres reóstatos están unidos y sus r esistencias individuales varían simultáneamente, cuando se hace girar una sola perilla de control. d) Cuando la perilla de control se hace girar en el sentido contrario al de las manecillas del reloj hasta su posición extrema la resistencia de cada reóstato es 0 ohm. Cuando la perilla de control se hace girar en el sentido de las manecillas del reloj, hasta que llegue al tope, entonces, la resistencia de carda reóstato es 75 ohm. 2. Conecte el circuito que se ilustra en la Figura 1.1, utilizando los Módulos de motor de rotor devanado, electrodinamómetro, wattímetro, reóstato de control de velocidad, fuente de alimentación de c‐a. Esta Vez no acople el motor con el electrodinamómetro.
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3. a) Ponga la perilla de control de velocidad del reó stato en su posición extrema, haciéndola girar en el sentido contrario al de las manecillas del reloj, para obtener una resistencia cero. b) Conecte la fuente de alimentación y ajuste E, a 380 V c‐a. El motor debe comenzar a girar. c) Mida y anote en la Tabla 1.1, las t res corrientes de línea, las dos indicaciones del wattímetro (recuerde que debe observar las polaridades) y la velocidad del motor. d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.
4. a) Acople el motor al electrodinamómetro mediante la banda. b) Ponga la perilla de control del dinamómetro en su posición ext rema, haciéndola girar en el sentido contrario al de las manecillas del reloj. c) Repita el Procedimiento 3 para cada uno de los pares indicados en la Tabla 1.1, manteniendo el voltaje de entrada a 380 V c‐a. d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.
PAR (N.m)
I1 (amp.)
0 0,3 0,6 0.9 1,2
0,35 0,35 0,37 0,42 0,5
I2 (amp.)
I3 (amp.)
0,35 0,35 0,35 0,35 0,37 0,4 0,45 0,45 0,5 0,55 Tabla 1.1
W 1 (watts)
W 2 (watts)
Velocidad (r/min.)
-37 -15 2 25 55
85 100 125 150 182
1475 1437 1383 1320 1257
5.
a) Ponga la perilla de control de velocidad del reóstato en su posición extrema haciéndola girar en el sentido de las manecillas del reloj, para tener la resistencia máxima. b) Desacople el motor del electrodinamómetro. 6.
a) Conecte la fuente de alimentación y aj uste E1 a 380V c‐a. El motor debe comenzar a funcionar. b) Mida y anote en la Tabla 1.2 las tres corrientes de línea, las dos indicaciones o lecturas de l wattímetro y la velocidad del motor. c) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. PAR (N.m)
I1 (amp.)
I2 (amp.)
0 0,3 0,6 0.9 1,2
0,35 0,35 0,35 0,45 0,5
0,35 0,35 0,35 0,45 0,5
I3 (amp.)
W 1 (watts)
0,35 -40 0,35 -15 0,35 5 0,45 25 0,5 55 Tabla 1.2
W 2 (watts)
Velocidad (r/min.)
85 100 125 150 175
1424 1245 1017 762 485
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7. a) Acople el motor al electrodinamómetro medio de la banda. b) Ponga la perilla de control del dinamómetro en su posición extrema, haciéndola girar en el sentido contrario al de las manecillas del reloj. c) Repita el Procedimiento 6 para cada par indicado en la tabla 1.2, manteniendo el voltaje de entrada a 380 V c‐a. d) Con un par desarrollado (le 0.9 N.m. haga girar la per illa de control de velocidad del reóstato dándole toda la vuelta desde una posición extrema, hasta la otra. e) ¿Cambia la velocidad del motor?
Sí, aumenta de velocidad f)
¿Varía el par desarrollado?
No varía, se mantiene g) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.
8. a) Conecte el circuito que aparece en la Figura 1‐2. Observe que la salida trifásica fija de la fuente de alimentación, terminales 1, 2 y 3, son las que se utilizan ahora. b) Ponga la perilla de control del dinamómetro en su posición extr ema haciéndola girar en el sentido de las manecillas del reloj (con el fin de proporcionarle al motor la máxima carga en el arranque). c) Coloque la perilla de control de velocidad del reós tato en su posición extrema, haciéndola girar en el sentido de las manecillas del reloj (para o btener la máxima resistencia).
Figura 1.2
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9. a) Conecte la fuente de alimentación y mida rápidamente E1, I1, I2 y el par de arranque desarrollado. Desconecte la fuente de alimentación.
I1 = 0,6 A c‐a, E1 =340V c‐a
I2= 1 A c‐a par =1,730N.m.
b) Calcule la potencia aparente entregada al m otor para el par de arranque. potencia aparente Potencia aparente
= S = √ ∗ ∗ =
√ ∗ ∗ , = , VA
5. Prueba De Conocimientos 1.- Utilice los resultados de la Tabla 1.1 para calcular las características del motor de rotor devanado trabajando en vacío. ++ ,+,+, a) corriente media = Imedia= = = , Ac‐a b) Potencia aparente
= S = √ ∗ ∗ = √ ∗ ∗ , = , VA
c)
= P real= W 1 + W 2 = -40+85= 35 W
Potencia real
d) Potencia reactiva
=Q = √
e) Factor de potencia
=
= , = , VAR
= = ,
,
2.- Con los resultados de la Tabla 1.1, calcule las c aracterísticas para 0.9N.m., del motor de rotor devanado (trabajando con una resistencia externa del rotor ce ro ohms).
++ ,+,+, =
= , Ac‐a
a) Corriente media
= Imedia=
b) Potencia aparente
= S = √ ∗ ∗ = √ ∗ ∗ , = , VA
c)
= P real= W 1 + W 2 = -37+85= 48 W
Potencia real
= , = , VAR
d) Potencia reactiva
=Q = √
e) Factor de potencia
=
f)
= P salida = 0.105 x (r/min) x (par) = 0.105*1320*0,9= 124,74 w
Potencia entregada
a) Eficiencia
=
= = ,
,
∗ = , % ,
25
3.- Utilice los resultados de la tabla 1.2, para calcular las características para 0.9N.m., del motor de rotor devanado (con una resistencia externa del rotor de 75Ω).
++ ,+,+, =
= , Ac‐a
a) Corriente media
= Imedia=
b) Potencia aparente
= S = √ ∗ ∗ = √ ∗ ∗ , = , VA
c)
= P real= W 1 + W 2 = 25+150= 175 W
Potencia real
= , = , VAR
d) Potencia reactiva
=Q = √
e) Factor de potencia
=
f)
= P salida = 0.105 x (r/min) x (par) = 0.105*762*0,9= 72,009 w
Potencia entregada
g) Eficiencia
=
= = ,
,
∗ = , % ,
4.- Con los resultados del Procedimiento 9 y la Tabla 1.2, haga los siguientes cálculos de relaciones (use las características a 0.9 N.m. para los valores a plena carga). a) corriente de arranque a corriente de plena carga
Corriente de arranque Corriente de plena carga
− = −
: 0,6 : 0,5
Acd Acd
, = , ,
b) par de arranque a par de plena carga
Par de arranque Par de plena carga
− = −
c)
: 1,7 N.rn. : 1.2 N.rn.
, = , ,
corriente de plena carga a corriente en vacío
Corriente de plena carga Corriente en vacío
− = −í
=
: 0,5 Acd : 0,35 Acd
, = , ,
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5.- La eficiencia del motor es mucho menor cuando la resistencia externa está dentro del circuito del motor. Explique esto.
6.- El factor de potencia mejora al aumentar la carga. Explique esto.
No , al contrario disminuye el factor de potencia, ya que al aumentar la carga se aumenta la potencia aparente
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6. Conclusiones Etapa III a) b) c) d) e)
Conclusión Sebastián Guerrero Conclusión Juan Carlos López Conclusión Felipe Rubilar Conclusión Benjamín Miranda Conclusión Aaron Huenchumil
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