CURSO: LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS JI GUÍA DE LABORATORIO ENSAYO DE CIRCUITO ABIERTO Y ROTOR BLOQUEADO EN EL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO
1.- OBJETIVO: El alumno deberá de determinar los parámetros del circuito equivalente del motor trifásico de inducción aplicando los ensayos de vacío y de rotor bloqueado, comparando los resultados con el circuito equivalente equi valente del transformador. 2.- FUNDAMENTO TEÓRICO: El motor asíncrono de corriente alterna se considera el motor industrial por excelencia, o causa de la sencillez y fortaleza de su construcción, así como por su seguridad de funcionamiento. Analizaremos, a continuación, el motor asíncrono conectado a una red trifásica, que es el más utilizado en la industria actual. ENSAYO DE VACIO Condiciones del ensayo: se deja girar libremente el rotor del motor, sin carga mecánica acoplada a su eje. En estas condiciones la velocidad de giro del motor estará muy cercana a la velocidad de sincronismo, de tal forma que s → 0 m2·Rr·[(1-s) / s] → es muy grande, mucho mayor en módulo que la rama serie que tiene asociada ( (Re + m2·Rr ) + j· (Xe + m2·Xr ). La tensión que se aplica es la nominal, es decir
⇒ ⇒
, la Medidas a realizar: en las condiciones anteriores se mide la tensión del estator: corriente absorbida por el motor: y la potencia total absorbida, por el método de los dos vatímetros o conexión Arón.
Montaje a realizar:
En el caso de que se disponga de un analizador de red trifásico, que incluye un vatímetro trifásico, un amperímetro y un voltímetro, el montaje a realizar sería:
Si realizamos el balance de potencias, tenemos que:
⇒
(en valores totales, es decir los de fase multiplicados por tres)
(
puesto que no hay carga mecánica acoplada al eje) <<< (debido a que la corriente absorbida ) << ( )NOMINAL)
Por tanto:
El circuito equivalente que nos queda, en el caso del ensayo en cortocircuito es:
son las pérdidas en el hierro nominales y son las pérdidas mecánicas nominales. El problema que se plantea en este ensayo es que la potencia absorbida por el motor funcionando a rotor libre, que es la potencia medida por los dos vatímetros en conexión Arón, es la suma de las pérdidas en el hierro más las pérdidas mecánicas. Es necesario separarlas, para ello, se procederá de la siguiente forma: comenzando por la tensión nominal de alimentación, se irán realizando sucesivas medidas de potencia a diferentes tensiones, hasta llegar a una tensión de alimentación de aproximadamente el 25% de la tensión nominal, construyendo una gráfica como la que se muestra en la figura adjunta.
Una vez construida la gráfica anterior, se prolongará dicha curva hasta que corte al eje de ordenadas. El punto de corte nos indica las pérdidas mecánicas. Por tanto a la tensión nominal de alimentación, las pérdidas en el hierro serán la potencia total absorbida menos las pérdidas mecánicas, es decir:
Nótese que las pérdidas mecánicas se consideran constantes para diferentes valores de tensión de alimentación porque una vez que el motor comienza a girar lo hace prácticamente a la misma velocidad, muy cercana a la de sincronismo, para diferentes tensiones de alimentación, con lo que las pérdidas mecánicas se pueden considerar constantes. Una vez separadas las pérdidas en el hierro de las pérdidas mecánicas, tenemos que:
√ ENSAYO A ROTOR BLOQUEADO Condiciones del ensayo: se bloquea el rotor de la máquina, de tal forma que (indica que no hay transformación de energía eléctrica en energía mecánica) Con el rotor bloqueado, se comienza a aplicar tensión por el estator hasta que la corriente por el estator sea la nominal, en estas condiciones se cumple que:
⇒ ⇒
, la Medidas a realizar: en las condiciones anteriores se mide la tensión del estator: corriente absorbida por el motor: y la potencia total absorbida, por el método de los dos vatímetros o conexión Arón.
Montaje a realizar:
Si se dispusiera de un analizador de red trifásico, que incluye tanto un vatímetro trifásico, como un voltímetro y un amperímetro, el montaje a realizar sería:
Si realizamos el balance de potencias, tenemos que:
⇒
(en valores totales, es decir los de fase multiplicados por tres)
parado)
PCU son las pérdidas en el cobre nominales. Por tanto,
(rotor
El circuito equivalente que nos queda, en el caso del ensayo en cortocircuito es:
( )
De donde, se tiene que:
3.- ELEMENTOS A UTILIZAR: Para los fines del ensayo se utilizará:.
Auto transformador trifásico
Motor Asicrono
Multimetro
Vatimetro
4.- PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: •Reconocer e identificar los terminales del motor, elaborar el esquema de conexiones de los
componentes encontrados. (Indicar el tipo de motor según la información obtenida). DATOS DE PLACA cosØ : 0.87 RPM: 1660 Frecuencia: 60 Hz Potencia: 1 HP Conexión: 220 DD/380 YY/440 DY Corriente: 3.5 A / 2.0 A / 1.75 A Vel. Rotor: 1660 rpm
• Medir con el instrumento adecuado el valor de la resistencia de las bobinas del estafar de cada
fase y determinar el valor promedio de la resistencia por fase para el modelo equivalente por fase del motor de inducción trifásico Resistencia (Ω) R-S
5.573
S-T
5.560
T-R
5.563
5.5653
• Reconocer los terminales de los motores y realizar el esquema de conexiones de los
instrumentos y fuentes que permitan hacer los ensayos para determinar los parámetros por fase correspondientes
• Medir con los instrumentos adecuados el valor de la tensión de alimentación del ensayo en
vacío, la corriente que toma de la fuente y la potencia que absorbe en el ensayo de vacío. Ensayo de vacio V0(V) (nominal DD) 228
W1(W)
W2(w)
I(A)
W1+W2
240
430
2.7
670
• Desarrolle el ensayo de rotor bloqueado siguiendo estrictamente las indicaciones del docente,
tomando las previsiones adecuadas para evitar ACCIDENTES. Ensayo de rotor bloqueado Vlinea (V)
W1(W)
W2(W)
48
30
150
I(A) (nominal DD) 3.5
W1+W2 180
• Con la información recolectada dibujar el modelo equivalente por fase con tos valores que le
correspondan a los diferentes elementos del circuito equivalente.
5.- CUESTIONARIO DE EVALUACIÓN 5.1.- Determine los parámetros del circuito equivalente del motor de inducción en la condición de vacío.
5.2.- Describa la forma de separar las pérdidas rotacionales del motor, en el ensayo de vacío. Se procederá de la siguiente forma: comenzando por la tensión nominal de alimentación, se irán realizando sucesivas medidas de potencia a diferentes tensiones, hasta llegar a una tensión de alimentación de aproximadamente el 25% de la tensión nominal, construyendo una gráfica como la que se muestra:
Una vez construida la gráfica anterior, se prolongará dicha curva hasta que corte al eje de ordenadas. El punto de corte nos indica las pérdidas mecánicas. Por tanto a la tensión nominal de alimentación, las pérdidas en el hierro serán la potencia total absorbida menos las pérdidas mecánicas, es decir:
Nótese que las pérdidas mecánicas se consideran constantes para diferentes valores de tensión de alimentación porque una vez que el motor comienza a girar lo hace prácticamente a la misma velocidad, muy cercana a la de sincronismo, para diferentes tensiones de alimentación, con lo que las pérdidas mecánicas se pueden considerar constantes.
5.3.- De acuerdo a los registros de los instrumentos determinar los parámetros del circuito equivalente del motor de inducción con el rotor bloqueado.
Rprom
5.4.- Determinar el deslizamiento del motor en la prueba de vacío y graficar el circuito equivalente por fase para esta condición de operación
6.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Describa las observaciones y conclusiones en forma clara y precisa sobre el tema desarrollado en la sesión de laboratorio Indicar por lo menos 6
Cuando se bloquea el rotor el motor de inducción se comporta como un transformador ya que la frecuencia del estator es igual a la frecuencia del rotor. En el ensayo de rotor bloqueado, no consideramos la rama en paralelo debido a que las pérdidas en el hierro son casi despreciables como la corriente que pasa por ; esto se debe la tensión de ensayo es muy reducida. En el ensayo de vacio las perdidas del motor deben de ser igual a la potencia de entrada del mismo, las perdidas en el rotor se desprecian debido a que es extremadamente bajo. Las pérdidas mecánicas se consideran constantes para diferentes valores de tensión de alimentación porque una vez que el motor comienza a girar lo hace prácticamente a la misma velocidad, muy cercana a la de sincronismo, para diferentes tensiones de alimentación, con lo que las pérdidas mecánicas se pueden considerar constantes. Se debe señalar en la prueba de vacío que el motor asíncrono no puede girar a la velocidad de sincronismo, ya que sería nula y no existiría ningún par electromagnético en el eje. Se comprobó que el deslizamiento en el ensayo de vacío es un valor muy pequeño por lo que la resistencia de carga tiene un valor muy elevado pero no infinito.
7.- BIBLIOGRAFIA Indicar la bibliografía consultada en la elaboración del informe, y de haberse utilizado información de la red indicar la dirección WWW. MAQUINAS ELECTRICAS. Jesús Fraile Mora. Serv. Publicaciones de la E.T.S. de ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid. MAQUINAS ELÉCTRICAS. Stephen J. Chapman. Mc Graw Hill MAQUINAS ELÉCTRICAS. Fitzgerald, Kingsley y Umans. Mc Graw Hill http://html.rincondelvago.com/motores-asincronos-trifasicos.html www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtml
Jefe de Practicas: Ing. Luis A. Chirinos.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE PRODUCCION Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
CURSO: LAB. MAQUINAS ELECTRICAS 2 TEMA: ENSAYO DE CIRCUITO ABIERTO Y ROTOR BLOQUEADO EN EL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO GRUPO: “A”
DOCENTE ING. LUIS CHIRINOS PRESENTADO POR: ARAGÓN VELÁSQUEZ, MÓNICA AREQUIPA - PERÚ 2013
