UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS “ESPE”
DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA INFORME DE LABORATORIO 3.1 TEMA: MOTOR DE INDUCCIÓN MÁQUINAS ELÉCTRICAS NRC: 2058 INTEGRANTES: Pablo Andrés Zúñiga Kevin Andrés Solís
FECHA DE ENTREGA: 22-01-2018
1. Objetivos 1.1 Analizar los sistemas de arranque en máquinas de inducción asincrónica. 1.2 Determinar la relación de corriente entre la configuración estrella y triángulo. 1.3 Determinación de las características de la máquina de inducción rotor en cortocircuito con carga.
2. Materiales y Equipos 2.1 Fuente de poder PS-12 2.2 Voltímetro digital 2.3 Motor de inducción DEM-13 2.4 Tacómetro generador UNT MD-40 2.5 Amperímetro digital 2.6 Conmutador Y/D Star-Delta Switch XD-131 2.7 Conmutador Y/D TO-33 2.8 Arrancador manual UNIT PR-43 2.9 Switch de reversa UNIT XD-115
Ilustraciones 1: Equipo y Materiales
3. Síntesis teórica del tema 3.1Características del motor asincrónico El motor transforma de la energía eléctrica en mecánica. La transformación de energía inevitablemente provoca pérdidas en las diferentes partes de la máquina.
Momentos de rotación del motor de inducción
desarrollado por el motor asincrónico en el régimen permanente de funcionamiento ( =constante) vence el momento de carga en el eje, compuesto por el momento de carga en vacío , y el momento de freno útil . = + + = +Ω = 2 = Ω = 2 Donde es la potencia mecánica entregada por el motor y es la velocidad El momento electromagnético
de rotación del rotor del motor.
Momento electromagnético y corriente del motor de inducción. La potencia mecánica total, correspondiente al momento electromagnético
que se desarrolla en el rotor del motor y se determina por la relación: = Ω = 2 De donde:
= = Ω 2
surge de la interacción del flujo magnético giratorio y la corriente en el rotor. Pero el flujo gira en el espacio con velocidad angular Ω = 2 donde = /. La potencia desarrollada en este caso es la potencia electromagnética del motor . Por lo tanto, = Ω = 2 El momento
De donde:
= Ω = 2 Características mecánicas del motor de inducción De acuerdo con el circuito equivalente en
la expresión electromagnética
para el momento se puede expresar de la siguiente forma:
= 2 [ + 2 + ( + )]
Momento electromagnético máximo
= +
De donde:
= ± 2 ×2 ± + + Velocidad de rotación del motor
= () Donde:
= Ω De donde se desprende:
= (1 − ) Donde:
= 2
Donde
son las perdidas en el devanado del rotor.
3.2Corrientes de arranque en estrella y triángulo.
Figura 2: Circuito de arranque estrella-triángulo
En el devanado del estator se conecta primero en estrella y luego en triangulo. En la conexión en estrella cana devanado se encuentra sometido a una tensión
/√3 y en la conexión en delta a una tensión .
La corriente que circula por cada uno de los devanados en la conexión en triangulo será
√3 veces más intensas que la conexión en estrella. En la
conexión en estrella la corriente que circula por cada uno de los devanados
= ). En la conexión en triangulo las corrientes serán √3 veces mayor ( = √3 ) por lo tanto si serán las mismas que las consumidas por el motor (
comparamos las intensidades de las corrientes en ambas conexiones tendremos que:
∆ = 3 .
Figura 3: Tensiones, intensidades y par en el circuito de arranque estrella-triángulo.
4. Procedimiento: 4.1. Analice el circuito de la figura 5 y compatibilice con los equipos de laboratorio 4.2. Con la fuente sin energía, armar el circuito de la figura 5.
4.3. Active la fuente de tensión variable de AC hasta la tensión nominal de la máquina, con el conmutador de arranque en la posición de cero. 4.4. Cambie el conmutador a la posición Y, observe mida y registre IR, IS, IT y w. 4.5. Cambie el conmutador a la posición delta, observe mida y registre IR, IS, IT y w. 4.6. Disminuya la tensión de la fuente hasta la mitad de la nominal, observe mida y registre IR, IS, IT y w. 4.7. Retome a la tensión nominal, cambie el conmutador de arranque de la posición en delta a la posición Y y el conmutador de secuencia de fases; conmutar de la posición 1 a la posición 2, la maquina se frena (freno a contra corriente) y arranca en sentido contrario (cambio de sentido de giro). Observar y medir el pico de corriente en el proceso de frenado.
Figura 5: Conexión a realizar
5. Tabulación de Datos
∆
110[V]
66.9[V]
110[V]
66.9[V]
110[V]
57.95[V]
0.61[A] 1800[rpm]
1.24[A] 1850[rpm]
0.67[A] 1800[rpm]
Tabla 1- Valores medidos en el motor asíncrono.
6. Análisis de resultados Observamos que la conexión correcta de arranque debe ser primero en estrella y luego en delta. La velocidad mecánica del motor se mantiene estable. En la conexión en estrella la corriente es menor mientras que en la conexión en delta tiene mayor corriente. Mientras que el voltaje se mantiene igual. Notamos, además que en la conexión en Y con cambio de secuencia el voltaje disminuye al igual que la corriente, pero en ambos casos notamos que la velocidad del motor no se ve afectada. Notamos un leve incremento de en la velocidad al cambiar de la conexión en Y a la conexión en delta.
7. Cuestionario Identifique la clasificación de los motores asíncronos por la norma NEMA Los motores trifásicos de potencias mayores a 1[HP] son clasificados por las normas NEMA, según el diseño de la jaula del rotor de la siguiente manera: Clase
Par de arranque Corriente
Regulación
Nombre de clase del
(# de veces el de
de velocidad motor
nominal)
arranque
(%)
A
1.5-1.75
5-7
2-4
Normal
B
1.4-1.6
4.5-5
3-5
De
propósito
general C
2-2.5
3.5-5
4-5
De doble jaula alto par
D
2.5-3.0
3-8
5-8,8-13
De alto par alta resistencia
F
1.25
2-4
Mayor a 5
De doble jaula, bajo par y baja corriente de arranque
Calcule la corriente inicial entre la conexión estrella-triángulo La corriente de arranque es de 4 a 8 veces la corriente nominal. Para los cálculos se asumen como 6 veces.
= 6 ∆= 6× 2.5 = 15 = 6× 0.83 = 4.98 Dibuje el diagrama del circuito del conmutador estrella triángulo y del conmutador de fases. Explique la operación. Conmutador de fases
Cuando se acciona el conmutador se intercambian dos fases con lo cual cambia la secuencia de fases y por lo tanto el sentido de giro del motor. En otras palabras, la secuencia RST, se convierte en secuencia RTS.
Conmutador estrella-triángulo
El motor arranca en Y normalmente y luego se acciona el conmutador Y/D. El motor gira a la misma velocidad tanto en Y como en
∆, pero la potencia es tres veces mayor
en esa última configuración.
¿La velocidad del eje de la máquina depende de la tensión de la fuente? Explique. No, depende de la secuencia. Al colocar tensión en las bobinas del motor se produce un campo magnético giratorio y su velocidad viene dada por:
120 = # × En nuestro caso se trabajó con una frecuencia de 60[Hz] y 4 polos por fase.
8. Recomendaciones a. Se deben colocar las protecciones adecuadas en el circuito ante posibles eventos como la perdida de una fase. b. Hay que asegurarse que el arrancador Y/D este en 0 o en Y antes de alimentar el motor, ya que la corriente pico de la configuración triángulo puede activar las protecciones. c. Antes de alimentar el circuito se debe comprobar el voltaje de la fuente de alimentación sea el mismo o menor que el voltaje nominal.
9. Conclusiones a.
Se concluye que para poder arrancar un motor de Jaula de ardilla se puede utilizar el
arrancador Y/D con lo cual tenemos un pico de corriente inicial más pequeño que cuando se arranca directamente el motor. b. Se concluye que la velocidad angular del eje del motor depende de la frecuencia de la fuente con la cual lo alimentamos. Se logró comprobar reduciendo el voltaje nominal a la mitad y la velocidad angular fue cercana a la nominal.
∆
c. Se concluye que la potencia de la conexión en es tres veces más alta que la conexión
∆
en . De igual manera la corriente en es tres veces mayor que la corriente en Y
10.Referencias
A.E. Fitzgerald. “Teoría y análisis de las máquinas eléctricas”
Irving L. Kosow, PH.D. “Máquinas eléctricas y transformadores ”.
Estifan Chapman. “Máquinas eléctricas”
M. P. Kostenko. L M Riotrouski. “Máquinas eléctricas”
HOJA DE DATOS