UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD SEDE SECCIONAL SOGAMOSO ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRONICA LABORATORIO MAQUINAS ELÉCTRICAS II
MOTOR TRIFÁSICO A 2 POLOS CON ROTOR A JAULA MANUEL YESID HERNÁNDEZ PINEDA Cod: 200910270 ANDRÉS YESID TORRES ESLAVA ESLAVA Cod: 200920388 GERARDO TARAZONA CÁCERES Cod: 200920305
R e s u m e n :
El presente laboratorio tiene como objetivo entender y conocer el funcionamiento de un motor trifásico a 2 polos con rotor a jaula, se realizaran sus respectivas pruebas las cuales son como realizar su conexionado para determinar el sentido del giro del rotor y su prueba a diferentes cargas, para esto se utilizara un freno controlado mediante corriente y voltaje.
Determinar las características de los motores trifásicos con rotor a Jaula. Identificar las ventajas y desventajas de las diferentes conexiones de motores AC.
3. EQUIPOS Y ELEMENTOS Sistema componible por maquinas eléctricas DELORENZO multímetros cargas Resistivas, capacitivas, conectores.
PALABRAS CLAVE: Máquina asíncrona, Motor de inducción, Maquina Eléctrica, deslisamiento (s). 1. INTRODUCCIÓN
MOTORES ASINCRÓNICOS Los motores asincrónicos son las maquinas matrices más utilizadas y de más difusión esto gracias a su lectura simple, unida a un empleo que no da problemas de seguridad y a un costo bajo. El principio de funcionamiento se basa en la inducción en el sentido que la energía eléctrica atribuida al estator y después transferida magnéticamente al rotor del campo magnético que se instaura en los devanados estatoricos. Los motores asincrónicos o a inducción, pueden ser con el rotor a jaula de ardilla (motor en corto circuito) o sino a anillos (motor rotor avolto).
4. PROCEDIMIENTO Se utiliza el estator de la maquina a corriente alterna, con rotor a jaula de ardilla introducido. Los devanados del estator están conectados en forma tal de realizar una conexión a doble estrella (YY), con dos bobinas en paralelo por fase, obteniendo de esta forma un devanado trifásico a dos polos. El rotor a jaula de ardilla no tiene un número de polos que sea suyo propio sino que asume el del campo inductor.
2. OBJETIVOS
Reafirmar conceptos básicos funcionamiento funcionamiento de motores AC.
de
Laboratorio de Maquinas Eléctricas II
Prospero Toledo
Página 1
también cambia el sentido de rotación del rotor
Prueba con carga La prueba con carga es posible realizarla utilizando un freno dotado de dispositivo para la relevación del par mecánico desarrollado al árbol. Acoplar el freno al eje del motor y fijar el freno sobre la base. Figura 1. Conexión de la práctica Alimentar el estator con una tensión trifásica de 42 V, 60 Hz : el devanado del estator produce un campo magnético rotativo con la velocidad de sincronismo.
Después de arrancar al motor estando al vacío, aumentar gradualmente la carga al árbol, y manteniendo constante la tensión de alimentación, relevar el par de valores velocidad (Vpar en forma de trazar las características mecánicas del motor).
= 120 ∗ 60 = 120 ∗ = 3600 2 E induce una corriente alterna en las barras del rotor que de esta forma, a su vez, resultan sujetas a una fuerza que origina un par motriz que arrastra el rotor en el sentido de rotación del campo rotante. El número de giros aumenta hasta llegar a un valor n constante, inferior pero a la velocidad de sincronismo: de esta forma resulta todavía inducida en las barras del rotor una f.e.m. en grado de mantener el par que, de otra forma, se sincronizaría si el campo inductor y el rotor giraran a la misma velocidad, en cuanto no .resultaría ninguna otra variación de flujo.
Figura 2 Grafica del deslizamiento y carga en el rotor.
El desincronismo entre la diferencia de la velocidad de sincronismo con la velocidad del rotor y la velocidad de sincronismo define el deslizamiento.
=
−
Sentido de rotación Después de que se ha tomado nota del sentido de rotación, se para el motor y se invierte el sentido de rotación del cambio del cambio rotante cambiando entre ellos solo dos fases de la alimentación: el motor girara en sentido inverso al anterior. Al invertir tan solo dos fases se determinó que se cambiaba el sentido del giro del rotor esto se debe a que se cambia el giro del campo rotatorio y consecuentemente Laboratorio de Maquinas Eléctricas II
Figura 3 prueba con carga en el rotor. Realizando la prueba con el freno variando su fuerza de frenado, midiendo la velocidad en el rotor y calculando el torque que se tiene a la salida mediante la siguiente ecuación: = ∗ Prospero Toledo
Página 2
Se obtuvo la siguiente tabla: Tabla 01: resultados obtenidos de torque, velicidad y deslizamiento: To[N*m]
nr[rpm]
s[%]
0,072
3580
0,55556
0,172
3564
1,00000
0,272
3543
1,58333
0,368
3539
1,69444
0,636
3500
2,77778
1,06
3414
5,16667
Graficando el To vs s obtenemos la siguiente gráfica:
Figura 5. Medición de la potencia activa y la potencia aparente. Finalmente para encontrar la eficiencia del motor la cual depende de la potencia activa de entrada y la potencia activa de salida tenemos que: = Aplicando estas ecuaciones encontramos las siguientes tablas: Tabla 02: parámetros para encontrar el factor de potencia (FP)
Figura 4. To vs S(Torque de salida vs deslizamiento)
Curvas características A partir de la figura 5 se puede evaluar el rendimiento y el factor de potencia, esta imagen representa la medición de potencia activa y potencia aparente para así de este modo encontrar el factor de potencia mediante la siguiente ecuación:
Pin[W]
VL[V]
IL[A]
FP
100
47
3,9
0,31
110
46
3,95
0,35
150
46,6
4,32
0,43
190
46,1
4,4
0,54
280
45,6
5,2
0,68
450
46,4
7,25
0,77
Tabla 03: Eficiencia o rendimiento del motor: Pin[W]
Po[W]
Eficiencia[%]
100
26,99
26,99
110
64,19
58,36
150
100,92
67,28
190
136,38
71,78
280
233,11
83,25
450
378,96
84,21
√ 3 ∗ ∗ Y para encontrar la potencia de salida y poder graficar la eficiencia, respecto a su cambio de carga tenemos: =
=
2∗ ∗ 60
Laboratorio de Maquinas Eléctricas II
Prospero Toledo
Página 3
A partir de la tabla 02 y el torque de salida tenemos la siguiente grafica:
CONCLUSIONES
Figura 6. FP vs To (Factor de potencia vs Torque de salida). Mediante los datos de la tabla 03 y el torque de salida se obtuvo la siguiente gráfica:
Al analizar la gráfica del Torque de salida vs el deslizamiento podemos observar que la gráfica tiende a ser una recta en el sector donde el deslizamiento tiende que ser suficientemente pequeño para que este fenómeno ocurra. Cuando el deslizamiento se va incrementando esta grafica ya no es tan lineal. Existe un deslizamiento en el cual el torque de salida es máximo este deslizamiento es conocido como el deslizamiento crítico, también existe un deslizamiento en el cual la potencia desarrollada es máxima, pero este último deslizamiento no es necesariamente el mismo deslizamiento crítico. A medida que la maquina se va acercando a su potencia nominal se puede observar en la figura 6 que su factor de potencia va mejorando considerablemente que cuando no se tiene par en el eje. Cuando el torque de salida se va incrementando el motor va mejorando su eficiencia hasta cierto punto.
BIBLIOGRAFÍA Figura 7. Eficiencia vs To(Eficiencia vs Torque de salida). A partir de la tabla 02 y el torque de salida tenemos la siguiente grafica:
[1]. S. J. CHAPMAN, Maquinas Electricas , editorial Mc. Graw Hill, tercera edición. [2]. Maquinas Eléctricas y Electromecánicas, Nasar [3]. Teoría General de las Máquinas Eléctricas, Bernard Adkins
Figura 8. Corriente de línea vs To Laboratorio de Maquinas Eléctricas II
Prospero Toledo
Página 4
