UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL DE INGENIERIA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
LABORATORIO DE CIRCUITOS Y MAQUINAS ELECTRICAS 2011-B ENSAYO: TEMAS: GRUPO: FEC,A: NOMBRE:
N°5 Maqu!a" S#!$%&!a"' (UEVES )-5 *+ 0511201. GUIOVANI GO GOME/ CC CCALA,UILLE
I'-
a).- Examinar la construcción construcción de de un motor sincrono sincrono 3Φ.
OB(ETIVO:
b).- Obtener las características de los motores sincrono 3 Φ.
c).- Conocer el principio de funcionamiento de un motor síncrono. II'- INTRODUCCION Como la generalidad de las maquinas maquinas rotativas consta consta de una parte fi!a "estator) "estator) # una móvil "rotor) constitu#endo el circuito magn$tico de la m%quina. &gualmente dispone de dos circuitos el$ctricos situados sobre el estator # rotor de la m%quina relacionados a trav$s trav$s del circuit circuito o magn$ti magn$tico co siendo siendo su caracte característ rística ica princi principal pal que el devana devanado do indu induci cido do se encu encuen entra tra alo!ad alo!ado o en el ranu ranurad rado o del del estat estator or # el circu circuit ito o indu induct ctor or alimentado por corriente continua en el rotor. En m%quinas de peque'a potencia esta distribución distribución suele estar invertida invertida estando el circuito circuito inducido inducido en el rotor # el inductor inductor en el estator. El nombre de m%quina síncrona viene como consecuencia del imperativo de funcionar (nicamente a la velocidad de sincronismo que como se sabe viene definida por la frecuencia de las corrientes del estator # por el n(mero de polos de la m%quina
n1
60 f 1 =
P
a util utili*a i*aci ción ón de la maqu maquin inaa síncro síncrona na como como gene generad rador or de Corri Corrien ente te alter alterna na est% est% general generali*a i*ada da "#a que no presen presentan tan par de arranq arranque ue # +a# que emplear emplear diferente diferentess m$todo m$todoss de arranq arranque ue # acelerac aceleración ión +asta +asta la veloci velocidad dad de sincro sincronism nismo) o) siendo siendo el elemento elemento convertido convertidorr de uso pr%cticamente pr%cticamente exclusivo exclusivo en los centros de producción producción de energía el$ctrica. ,ambi$n se utili*an para controlar la potencia reactiva de la red por su
capacidad para manteniendo la potencia activa desarrollada constante variar la potencia reactiva que absorbe o cede a la red. "niversidad de lcal% /011) na m%quina
síncrona es una m%quina
el$ctrica rotativa
de corriente alterna que
convierte energía el$ctrica en energía mec%nica siendo en este caso utili*ada como motor síncrono o bien convierte energía mec%nica en energía el$ctrica siendo en este caso utili*ada como "generador síncrono) o sin carga como compensador síncrono. 2or las formas constructivas del sistema de excitación las maquinas síncronas se clasifican en m%quinas de polos saliente # de polos lisos. a utili*ación de uno u otro tipo depende fundamentalmente de las velocidades a las que se traba!a. eneralmente las m%quinas de ba!o n(mero de polos "alta velocidad) suelen ser de polos lisos ocurriendo !ustamente lo contrario elevado n(mero de polos "ba!as velocidades) en el caso de las m%quinas de polos salientes. "4i5ipedia /013)
III'- FUNDAMENTO TEORICO' -
Qu " u!a +aqu!a "#!$%&!a3 na m%quina síncrona es una m%quina el$ctrica rotativa de corriente alterna
consta de una parte fi!a "estator) # una móvil "rotor) constitu#endo el circuito magn$tico de la m%quina. &gualmente dispone de dos circuitos el$ctricos situados sobre el estator # rotor de la m%quina relacionados a trav$s del circuito magn$tico siendo su característica principal que el devanado inducido se encuentra alo!ado en el ranurado del estator # el circuito inductor alimentado por corriente continua -
en el rotor. En m%quinas de peque'a potencia los
circuitos est%n invertidos. Cu4 " "u *%!$*& 6 7u!$&!a+!8& 6 +&8&% "#!$%&!&3 na turbina acciona el rotor de la m%quina sincrónica a la ve* que se alimenta el devanado rotórico "devanado de campo) con corriente continua que proporciona un campo magn$tico cu#a curva de inducción en el entre+ierro. El entre+ierro variable "m%quinas de polos salientes) o la distribución del devanado de campo "m%quinas de rotor liso) contribu#en a crear un campo m%s o menos senoidal en el entre+ierro que +ace aparecer en los bornes del devanado estatórico "devanado inducido) una tensión senoidal. l conectar al devanado inducido una carga trif%sica equilibrada aparece un sistema trif%sico de corrientes # una fuer*a magnetomotri* senoidal.
6i el circuito inducido se encuentra cerrado a trav$s de una carga trif%sica circularan unas corrientes que dar%n lugar a un campo que gira en el mismo sentido que el rotor # con una velocidad igual a la del rotor. o
Fu!$&!a!6& $&+& M&8&%
En este caso se lleva la m%quina síncrona a la velocidad de sincronismo pues la m%quina síncrona no tiene par de arranque # se alimentan el devanado rotórico "devanado de campo) con corriente continua # el devanado estatórico "devanado inducido) con corriente alterna. a interacción entre los campos creados por ambas corrientes mantiene el giro del rotor a la velocidad de sincronismo.
-
Da8&" !&+!a" 6 u! +&8&% "#!$%&!&' o 7ango de potencias desde 0/8 92 +asta 1/.8 92 o /: # ; polos totalmente cerrados con ventilación exterior ó abiertos O<2 o =actor de 6ervicio 1.18 o rma*ón de l%mina rolada o Operación Continua o islamiento clase = o
E? o &ncremento de temperatura clase @ o Aentilador de pl%stico anti-flama "uto extinguible) o ,ensiones normali*adasB 118/0D-/30 A o =recuencia normali*adaB ;0 9* o rado de protección interna &288 para motores cerrados e &2 /1 para
o
motores abiertos AariantesB ?otores con base resilente doble salida de flec+a para compresores para bombas centrífugas para uso agrícola a prueba de explosión.
A*$a$&!"'-
-,ipos de motores síncronos
- ormalmente se usa un rel$ diferencial de alta rapide* para detectar fallas trif%sicas de fase a fase # de doble fase a tierra. "monografías.com /01/)
IV'- MATERIAL Y EQUIPO A UTILI/AR
El siguiente equipo es necesario para reali*ar la experiencia.
1.- =uente variable C. /.- mperímetro de C. 3.- Aoltímetro de C. :.- ?otor 6incrono. 8.-Conectores. ;.- ?ultímetro "
+ttpBelectronica#potencia.comsubidasGelectronica2ractG00D.pdf
V'- PROCEDIMIENTO' 19 C&!&$!6& a +4qu!a "!$%!$a +&8&% ;!%a6&%
Con la m%quina que tiene a disposición recono*ca las principales partes constructivas de la misma tome todos los datos que se muestran en su placa analice la bornera o ca!a de terminales sus par%metros nominales los tipos de conexión la nomenclatura utili*ada etc.. -&dentifique las escobillas est%n son las que le suministran la corriente de excitación al rotor.
>o tiene escobillas
- Aerifique los devanados del rotor llegan al colector.
>o tiene devanados.
- &dentifique los retenes de los devanados del rotor. Est%n compuestos de barras de cobre insertadas en las cabe*as de los polos # soldadas a cada uno de los polos a una l%mina de cobre.
,iene aislamientos
- &dentifique los polos salientes !usto deba!o de los retenes de los devanados.
,iene : polos salientes.
2' E>a+! &" 8%+!a" 6 +6u& 6 +&8&%;!%a6&% "#!$%&!&' D?@&'
os tres devanados separados del estator est%n conectados a los terminales.
6iB H
4 I
A J
.
KCu%l es el valor nominal del volta!e de los devanados del estatorL
330A
KCu%l es la velocidad nominal del motorL
1:/0 72?.
Cu%l es la potencia mec%nica de salida del motorL "M4)
0.8 M4.
)'- V%7$a$! 6 a"a+!8&'
?ediante el uso de un megger o megómetro verifique el aislamiento que debe presentar la m%quina sincrónica entre las partes se'aladas en la tabla N 1.
Ta?a 1' D8%+!a$! 6 a"a+!8& 6 a +4qu!a "!$%!$a'
Pu!8&" 6
I!6u$6&
I!6u$6&
A!&"
D=a!a6&"
D=a!a6&"
D=a!a6&" L2
P%u?a
$a%$a"a
!6u$8&%
$a%$a"a
L1 L2
L1 L)
L)
M66a
-
-
-
M
.'-
D8%+!a$! 6 a %""8!$a 7$8=a 6 &" 6=a!a6&" 6 a M4qu!a
S!$%!$a'
?ediante el uso de un multímetro digital realice mediciones en los devanados que le permitan completar la tabla N /. Observe. Con los datos obtenidos de la tabla N / obtenga los valores de fase de las resistencias "caso de tri%ngulo # estrella) para finalmente obtener un valor promedio de la resistencia de un devanado obtenida en frío con el ob!eto de posterior comparación con la que se obtenga en caliente. >O,B Considere la resistencia que presentan los cables o puntas de prueba del aparato.
,erminales de la m%quina
?edición
sincrónica ensa#ada.
triangulo.
conexiones
?edición
conexiones
estrella.
Ta?a 2' M66a" 6 %""8!$a ! 7%#&
Pu!8&"
6
Fa"
Fa"
Fa"
E"8%a
E"8%a
E"8%a
T%a!;u&
T%a!;u&
T%a!;u&
+66a
VY
/U
U-V
U-
V-
U-V
U-
V-
R""8!$a
10.F
10.D
10.F
/0.
/0
/1.:
D.1
D.1
D
R P%&+6&
10.D
R E"8%aH20'2
R 8%a!;u&H'02
.'-C&!$8 "u +&8&%;!%a6&% "#!$%&!& a +6u& 6 $&!>!' 8a$+8%& $8%$& ! "u +&8&%;!%a6&% "#!$%&!&'
I!"8a
5'- C&!$8 &" 8%" 6=a!a6&" 6 &" "8a8&%" ! JYJK =%7qu a 8!"! 6 a+!8a$! 6 a$u%6& a a *a$a 6 $a%a$8%#"8$a"'
'- E!$!6a a 7u!8K a%%a!qu +&8&%K u"a!6& a%%a!$a6&% 6 +&8&% "#!$%&!&' N&8 qu +&8&% a%%a!$a !8a+!8 $&!8!@a $&%%!6& $&+& u! +&8&% 6 !6u$$! &%6!a%&'
- KCu%l es la dirección de rotaciónL 7egístrela.
a dirección de la rotación es 9orario
- ?ida # registre las tres corrientes de línea arranque.
7 "&1) 1.D8 6 "&/) 8F - ?ida # registre las tres corrientes de línea en vacío.
, "&3)
8;
7 "&1) 0.:3 6 "&/) 0.8; , "&3) 0.;0 - ?ida # registre las tres corrientes de línea arranque con carga for*ada "coloque una manta aislante # trate de
e!ercer fuer*a contraria al movimiento del rotor del
motor).7egistre estos datos.
7 "&1)
/1D
6 "&/)
3/:
, "&3)
- &ntercambie una de las conexiones de la fuente KPue sucedeL a conexión de la fuente eraB 7
6
, uego se intercambió la conexión de la siguiente forma 7
113
,
6
•
Y se observó que el sentido de la rotación cambio
KEn qu$ dirección se dio la rotaciónL
•
Anti horario
?ida # registre las tres corrientes de línea 7 "&1)
0.83
6 "&/)
0.88
, "&3)
0.8D
-Calcule la corriente de línea.
& "&1 Q &/ Q &3) 3 "0.83Q0.8DQ0.88)3 0.88
-
- Calcule la potencia aparente del motor a volta!e pleno de arrancado.
330AR0.881D1.84atts
- Calcule el torque de plena carga correspondiente a /M4 a 1D00rpm.
ind 2 4 R m /000 4 " 1D00R /R 2& ) ;0 /000 1DD:: 10;1 >.m
τ
P%$au$&!"'-
Pue precauciones debe tomar durante el periodo de arrancado de un motor sincronoL
7educir la velocidad del campo magn$tico del estator a un valor suficientemente ba!o para que el rotor pueda acelerar # se enlace con $l durante medio ciclo de rotación del campo magn$tico. Esto se puede llevar a cabo reduciendo la frecuencia de la potencia el$ctrica aplicada.
VI'- RESULTADOS 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0
Intensidad (a )
G%a7$& 1' C&+*a%a$! 6 a I!8!"6a6 6 a" $&%%!8"
E> el grafico 1 podemos observar que +a# ma#or intensidad en la línea de arranque S6T al prender el motor "/.F1) cuando est% en vacío "0.8F). Cuando +a# carga for*ada la línea , es la que presenta ma#or intensidad finalmente cuando se cambian las líneas se S6T a S,T S,T es la que va a tener ma#or intensidad "0.8D). ,ambi$n se observa que la resistencia es m%s alta en la resistencia estrella "/0./U) que en la resistencia triangulo "D.0/U).
VII'- CONCLUSIONES'
6e +a llegado a la conclusión que la línea SsT es la que posee ma#or intensidad # cuando esta se cambia la que ocupa su lugar es la que va e!ercer esa intensidad tambi$n se puede indicar que +a# errores en la medición debido al error calculado del multitester
para determinar las resistencia "error mu# variable) adem%s de que el error +umano +a influido en el desarrollo de la pr%ctica.
BIBLIOGRAFIA •
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síncrono
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CUESTIONARIO
1' E"8a?$a "+a!a" 67%!$a" $&! a +4qu!a "!$%!$a a"#!$%&!a3
as palabras X6íncronoX # XsíncronoX quieren decir que est% sincroni*ado # que no
est%
sincroni*ado.
a corriente alterna de por e!emplo 80 ciclos por segundo crea un campo magn$tico que cambia 80 veces por segundo de polaridad entonces en un motor síncrono el rotor del motor girar% a la misma velocidad que gira el campo magn$tico del estator # en un motor asíncrono el rotor no girar% a la misma velocidad esto es por la disposición de las bobinas o de las barras de cobre cortocircuitadas "que +acen de bobinas) den rotor. Ia vienen así configurados de f%brica. 2' C+& " a $&%%!8 6 a%%a!qu ! $&+*a%a$! 6 a !&+!a ! a $&!>! "8%a 8%a!;u&3 El arranque directo de un motor solo requiere incluir una adecuada protección
del mismo mientras que el arranque mediante la conexión estrella-tri%ngulo requiere una circuitería m%s comple!a por medio de varios contactores # rel$s.
En las dos figuras siguientes se representan las variantes de conexión el$ctricaB
)' S;@! U6' Pa%a qu u8a a $&!>! "8%a *a%a qu u8a a $&!>! 8%a!;u&3 a;a u! a!4""' a conexión en estrella # tri%ngulo en un circuito para un motor trif%sico se
emplea para lograr un rendimiento óptimo en el arranque de un motor. 2or e!emplo si tenemos un motor trif%sico # este es utili*ado para la puesta en marc+a de turbinas de ventilación que tienen demasiado peso pero deben desarrollar una rotación final de alta velocidad deberemos conectar ese motor trif%sico con un circuito que nos permita cumplir con los requerimientos de traba!o. 9emos observado que los motores que poseen muc+a carga mec%nica como el e!emplo anterior les cuesta comen*ar a cargar # girar # terminar de desarrollar su velocidad final. 2ara ello se cuenta con la conexión estrellatri%ngulo o estrella-delta. .' Qu 8*&" 6 *%u?a" a a6$&!a" a "8a ! +4qu!a" "#!$%&!a" a"#!$%&!a" qu 6a8&" ?u"$a! +!$!a" ! a!>&3'
@alance energ$tico rendimiento desli*amiento # factor de potencia de un motor de inducción. -
@alance energ$tico. 7endimiento.
rranque del motor trif%sico. Corriente # par de arranque. Conexión estrella tri%ngulo. rranque de los motores de !aula de ardilla trif%sicos. -
rranque directo. rranque de motores con arrollamiento partidos. rranque del motor asíncrono trif%sico en estrella - tri%ngulo. rranque estatórico por resistencias.
7otor con anillos ro*antes rotor de !aula # rotor de efecto s5in. Características del par. rranque rotórico por resistencias de motores de anillo. &nversión del sentido de giro. 5' Qu 8*&" 6 *%66a" " *%"!8a! ! a" +aqu!a" "#!$%&!a" a"#!$%&!a"3 a potencia de entrada es 2m se presenta en forma de volta!es # corientes la
primera potencia perdida en la maquina es &/7 en los devanados del estator "pedidas en los devanados del esator 2 6C&) luego cierta cantidad de potencia se pierde por +ist$resis # corrientes parasitas en el estator "perdidas en el n(cleo 2nucleo) ' Qu 8*& 6 *&8!$a $&!"u+ a" +aqu!a" "#!$%&!a" a"#!$%&!a"3 as maquinas síncronas consumen potencia activa I las maquinas asíncronas consumen potencia reactiva ' Qu 8*& 6 *&8!$a 6a u! ;!%a6&% "#!$%&!& a"#!$%&!&3 os generadores síncronos generan potencia activa os generadores asíncronos generan potencia reactiva ' C+& $&+*!"a a *&8!$a %a$8=a !6u$8=a qu $&!"u+ a +aqu!a "#!$%&!a3' a regulación de tensión por conexión de potencia reactiva se fundamenta en la
posibilidad de conectar potencia reactiva capacitiva en ci ertos puntos de una red. as m%quinas síncronas son susceptibles de traba!ar con potencia reactiva inductiva o capacitiva seg(n el grado de excitación del campo. 6i est%n sobre excitadas se comportan como condensadores. 2or el contrario si est%n subexcitadas se comportan como inductancias. a potencia de un condensador sincrónico en condiciones de sobre-excitación est% limitada por la temperatura. En condiciones de sub-excitación la potencia queda limitada por la estabilidad de la m%quina. El condensador est%tico tambi$n !uega un papel importante como elemento regulador cuando se le instala en serie en una línea de transmisión o de distribución. El comportamiento de un condensador est%tico conectado en paralelo +a sido bien anali*ado # puede predecirse con exactitud.
