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ENCABEZAMIENTO NOMBRE DE LA LABORATORIO DE MÁQUINA ELECTRICAS 2 ASIGNATURA: CÓDIGO: SEMESTRE: 2014 / 2 212L5 INTENSIDAD HORARIA : 2 HORAS SEMANALES HORARIO : lunes 8:30 – 10:30 DOCENTE : ING. CARLOS ARTURO SUAREZ LANDAZABAL CORREO:
[email protected] CELULAR: 300-8054264 INTEGRANTES PRACTICA No : 9 FECHA DE LA PRACTICA : Septiembre Septiembr e /29/2014 NOMBRE DE LA PRACTICA: PUESTA EN MARCHA DEL MOTOR ASINCRONO CON VOLTAJE REDUCIDO No. NOMBRE Y APELLIDO IDENTIFICACIÓN IDENTIFI CACIÓN Luis Duarte 1143245048 1 Manuel De Piñeres 1045720198 2 Ernesto Morales 1123631901 3 Holmes Maestre 1140873035 4 1. MARCO TEORICO ( EL DE LA GUIA E INVESTI INVESTIGADO) GADO)
MARCO TEORICO DE LA INVESTIGACION Motor asíncrono Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor de corriente alterna en el que la corriente eléctrica, en el rotor, necesaria para producir torsión es inducida por inducción electromagnética del campo magnético de la bobina del estator. El motor asíncrono trifásico está formado por un rotor, un rotor, que que puede ser de dos tipos: a) de jaula de ardilla; b) bobinado, y un un estator, estator, en en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son trifásicas y están desfasadas entre sí 120º en el espacio. Según el Teorema de Ferraris, cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas equilibradas, cuyo desfase en el tiempo es también de 120º, se induce un campo magnético giratorio que envuelve al rotor. Este campo magnético variable va a inducir una tensión en el rotor según la Ley la Ley de inducción de Faraday: La Faraday: La diferencia entre el motor el motor a inducción y el motor universal es que en el motor a inducción el devanado del rotor no está conectado al circuito de excitación del motor sino que está eléctricamente aislado. Tiene barras de conducción en todo su largo, incrustadas en ranuras a distancias uniformes alrededor de la periferia. Las barras están conectadas con anillos (en cortocircuito como dicen los electricistas) a cada extremidad del rotor. Están soldadas a las extremidades de las barras. Este ensamblado se parece a las pequeñas jaulas rotativas para ejercitar a mascotas como hámster y por eso a veces se llama "jaula de ardillas", y los motores de inducción se llaman motores de jaula de ardilla.
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Entonces se da el efecto Laplace (o efecto motor): t odo conductor por el que circula una corriente eléctrica, inmerso en un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a poner en movimiento. Simultáneamente se da el efecto Faraday (o efecto generador): en todo conductor que se mueva en el seno de un campo magnético se induce una tensión. El campo magnético giratorio, a velocidad de sincronismo, creado por el bobinado del estator, corta los conductores del rotor, por lo que se genera una fuerza electromotriz de inducción. La acción mutua del campo giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor, originan una fuerza electrodinámica sobre dichos conductores del rotor, las cuales hacen girar el rotor del motor. La diferencia entre las velocidades del rotor y el campo magnético se denomina deslizamiento o resbalamiento.
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MARCO TEORICO DE LA GUIA
La magnitud de la corriente de arranque de un motor de inducción o asíncrono pueden oscilar entre un 300% a un 700% del valor de la corriente nominal, en su funcionamiento normal. En el comportamiento dinámico eléctrico, en el momento del arranque, la magnitud de la corriente es directamente proporcional a la magnitud del voltaje aplicado. NO ocurre lo mismos cuando la máquina está en funcionamiento normal, ya que si se disminuye el valor del voltaje aplicado, la corriente se incrementa proporcionalmente a la disminución del voltaje; si el voltaje se incrementa, ocurre la misma relación.
2. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA.
Analizar la puesta en marcha con voltaje reducido para un motor asíncrono.
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3. EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS con todos los datos técnicos. Los materiales utilizados en la práctica son:
Multímetro FLUKE 179 TRUE RMS
Motor Trifásico de jaula de ardilla DELORENZO (DL 1021) Potencia: 1.1 KW, Tensión: 220/380V ∆/Y, Corriente:3.9/2.2 A ∆/Y, Velocidad: 3420 min, cosɸ: 0.9, Frecuencia: 60 HZ .
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Tachometer dual digital LUTRON DT-2268 Pinza batimétrica Minipa ET 4080
4. ESQUEMA DE CONEXIONES REALIZADAS - IMÁGENES DEL MONTAJE DE LA PRACTICA Con los materiales puestos en la mesa de trabajo y con las indicaciones específicas de la placa del Motor Trifásico de jaula DELORENZO se dio inicio a la práctica de puesta en marcha a pleno voltaje del motor asíncrono.
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FOTOS DEL MONTAJE DE LA PRACTICA: 1. Se identificador las características de placa del motor Trifásico de jaula DELORENZO .
2. Se identificó la conexión en delta y estrella en el tablero de accionamiento del laboratorio.
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3. Se midieron las corrientes de arranque y de funcionamiento a plena marcha del motor en estrella y delta.
4. Se midieron el voltaje y la velocidad en RPM en estrella y en delta.
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5. DATOS , CALCULOS Y RESULTADOS OBTENIDOS EN LA PRACTICA (TODAS LAS TABLAS)
6.1. Tablas de todos los datos obtenidos Teniendo en cuenta los datos de la placa del motor Trifásico de jaula de ardilla Potencia: 1.1 KW, Tensión: 220/380V ∆/Y, Corriente: 3.9/2.2 A ∆/Y, Velocidad: 3420 min, cosɸ: 0.9, Frecuencia: 60 HZ. Y los datos tomados en la práctica:
Datos de los valores medidos Motor Trifásico de jaula DELORENZO (DL 1021) con la conexión en el arranque en delta (∆):
Conexión
Voltaje (V)
Delta (∆)
224.4 V
Corriente de arranque (A) 1.7 A
Corriente de marcha (A) 1.1 A
Velocidad RPM 3594 RPM
Datos de los valores medidos Motor Trifásico de jaula DELORENZO (DL 1021) con la conexión estrella (Y):
Conexión
Voltaje (V)
Estrella (Y)
129.6 V
Corriente de arranque (A) 7.4 A
Corriente de marcha (A) 0.5 A
Velocidad RPM 3587 RPM
para el cálculo de los parámetros de línea emplearemos las siguientes formulas teniendo en cuenta los valores medidos en esta práctica en la conexión estrella (Y) :
√
√ 37.3W
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Teniendo en cuenta los datos de la placa del motor calculamos el deslizamiento del motor:
*100% Como no conocemos la velocidad sincronizada (ns)
*100% El deslizamiento es igual
para el cálculo de los parámetros de línea emplearemos las siguientes formulas teniendo en cuenta los valores medidos en esta práctica en la conexión delta (∆) :
√ √ Teniendo en cuenta los datos de la placa del motor calculamos el deslizamiento del motor:
*100% Como no conocemos la velocidad sincronizada (ns)
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*100% El deslizamiento es igual
6.2. Especificaciones de equipos e instrumentos utilizados. Para este laboratorio de máquinas 2 sobre el tema puesta en marcha del motor asíncrono con voltaje reducido se utilizaron los siguientes instrumentos: Multímetro FLUKE 179 TRUE RMS MULTIMETRE Motor Trifásico de jaula de ardilla DELORENZO (DL 1021) Potencia: 1.1 KW, Tensión: 220/380V ∆/Y, Corriente:3.9/2.2 A ∆/Y, Velocidad: 3420 min, cosɸ: 0.9, Frecuencia: 60 HZ. Tachometer dual digital LUTRON DT-2268 Pinza batimétrica Minipa ET 4080 Conectores
6.3. Gráficos de conexiones o mediciones realizadas Diagrama de arrancador en Y/∆, conexiones en el tablero de accionamiento y en el motor asíncrono trifásico.
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6.4. Con base a los valores obtenidos, a la teoría consultada y a su juicio técnico, explique el funcionamiento del motor de inducción en el momento de arranque con voltaje reducido. R/: El funcionamiento de los motores de inducción con voltaje reducido, se emplea por condiciones específicas del motor, donde anteriormente explicamos el funcionamiento de los motores de inducción en funcionamiento normal la corriente es proporcional al voltaje aplicado y como en el momento de arranque la corriente absorbida es de aproximadamente un 300% 0 700% con carga aplicada en el rotor, lo que se logra con la reducción del voltaje es la reducción de la corriente adsorbida por parte del motor. Al reducir el voltaje se redujo el tiempo de arranque del motor.
6.5. Realice una comparación entre el comportamiento de arranque a pleno voltaje y con voltaje reducido. R/: Con base a los datos obtenidos en la experiencia anterior, donde se arrancó un motor con pleno voltaje en conexión delta y los datos obtenidos en el arranque con voltaje reducido de esta experiencia , observamos a medida que se reduce el voltaje aplicado al motor la corriente también sé reducirá. Los demás parámetros varían.
6.6. Que puede ocurrir con los valores medidos si el motor se pone en marcha con una carga aplicada al eje. R/: Al aplicar una carga al eje del rotor del motor los voltajes aplicados no cambiarían, pero en cuanto a la corriente adsorbida por el motor aumentaría, esto en pro de mantener la velocidad, también habría una reducción el desfase de la corriente con respecto al voltaje esto es por el aumento del factor de potencia en el motor. 6.7. Enuncie casos de uso de “arranque a voltaje reducido” y explique por qué se
debe utilizar este sistema. R/: Algunos casos en donde se aplican motores con voltaje reducido es en las bombas sumergibles, en sistemas de agua y sistemas de abastecimiento de combustible, también se han empleado en los molinos.
6. ESTUDIO – INFORME Y RESPUESTAS AL CUESTIONARIO DE LA PRACTICA
7.1. Con base en los valores de las mediciones obtenidas en su práctica, defina el funcionamiento del motor asíncrono en el momento del arranque con voltaje reducido. R/: El funcionamiento de los motores de inducción asíncronos, se basa en el principio de funcionamiento de los motores de inducción donde las corrientes de inducción son muy elevadas en comparación de la nominal, por ellos existen muchas formas de arranque de motores, una de ellas es la empleada en la práctica que es la de conexión Estrella-Delta, en donde en el momento de arranque las conexiones se realizan en estrella en donde la corriente aplicada se dividirá entre √3, esto porque la tensión aplicada se dist ribuye en cada una de las líneas dejando una corriente que circula por todas las líneas, esto con el fin de romper el par resistente de la máquina.
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7.2. Con base a los conocimientos adquiridos explique qué ocurre con la velocidad del rotor al arrancarlo con voltaje reducido y compárelo con el arranque a pleno voltaje. R/: observaremos un gráfico, en donde observamos la corriente absorbida en comparación de la velocidad:
En la gráfica observamos que en función del voltaje reducido la velocidad de arranque se mantiene y no se presenta una caída drástica en la velocidad.
7.3. De igual forma explique el comportamiento de la corriente en el momento del arranque utilizando voltaje reducido y compárela con el arranque a pleno voltaje. R/: En la figura se observa que el par mecánico nominal en el arranque a voltaje reducido reduce 1/3 del nominal y esto sería una pequeña desventaja de este tipo de arranque, que será despreciable siempre y cuando este par supere el par resistente de la carga.
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La grafica nos da como resultado la razón por la cual es utilizado el método de reducción de voltaje ya que al reducir el voltaje con el reduce la corriente 1/3 de la corriente de arranque que normalmente se obtiene en el arranque directo.
7. CONCLUSIONES
Hacer una relación entre la Hipótesis, la Introducción y los resultados logrados en la práctica de tal forma que puedan corroborar la teoría manejada sobre el tema desarrollado en esta práctica.
R/: Los motores de inducción con voltaje reducido como en la debido a la elevada corriente que demanda la máquina asíncrona en el momento del arranque, dependiendo del tamaño o potencia, se utilizan diferentes artificios para controlar esta corriente, la cual es proporcional a la potencia de la misma máquina, con el fin de no alterar el funcionamiento normal del sistema eléctrico en que se encuentra instalado.
En la experiencia observamos que en comparación con la experiencia anterior donde el motor se colocaba a pleno voltaje la corriente absorbida se reduce y el motor solo tarda un poco más en llegar a un estado de marcha, que es donde entra la parte de la delta esta con el fin de aumentar la potencia por línea del motor. En el momento del arranque, la magnitud de la corriente es directamente proporcional a la magnitud del voltaje aplicado. Pero cuando la maquina está en funcionamiento si se disminuye el valor del voltaje aplicado, la corriente se incrementa proporcionalmente a la disminución del voltaje.
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Identifique la desviación que se presenta entre los valores de sus mediciones con respectivos cálculos matemáticos y lo que dice la teoría con respecto a los parámetros de una máquina asíncrona, exprese esta diferencia en porcentaje.
R/: Para la desviación porcentual realizamos una para cada conexión:
) ( ( ) ) ( ( )
8. BIBLIOGRAFIA UTILIZADA CHAPMAN, Stephen. Máquinas eléctricas. 4° edición. México D.F. McGraw-Hill. 2005. http://www.tuveras.com/maquinaasincrona/motorasincrono1.htm. Maquinas Eléctricas, UTN FRMza. (Ing Electrónica) MÁQUINAS ETLCIONS ELÉCTRIAS: http://www1.frm.utn.edu.ar/mielectricas/docs/APUNTES_MAQUINAS_ELECTRICAS _U_5_v1.1.pdf.
