LABORATORIO 2 Partes Activas de Maquinas Rotativas

[LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS II] II ] Martes -08 de septiembre de 2015

GUIA DE LABORATORIO No. 2 TEMA: DETERMINACIÓN DE LAS PARTES ACTIVAS Y CONSTRUCTIVAS DE LASMAQUINAS ELECTRICAS ROTATIVAS. 1. OBJETIVOS a. Aplicar métodos de desmontaje y montaje de las partes mecánicas, electromecánicas y electromagnéticas del dispositivo convertidaselectromecánico. b. Determinar y nombrar las partes activas y accesorios de máquinas eléctricas giratorias. c. Inspeccionar, verificar y determinar los t ipos de devanados del estator y rotor. d. Determinar los diferentes tipos de dispositivos de conversión electromecánica por su régimen deoperación y sistema de alimentación de energía eléctrica. e. Realizar pruebas eléctrica, mecánicas y de funcionamiento de los máquinas eléctricas giratorias antesy después del montaje. f. Fundamentar el principio de la conversión de la e nergía electromecánica.

1.1 INTRODUCCIÓN Principio de funcionamiento de un generador eléctrico: Ley de Faraday

Representación del experimento experimento que realizó Faraday El principio de funcionamiento de los generadores se basa en el fenómeno de inducción electromagnética. La Ley de Faraday. Esta ley le y nos dice que el voltaje inducido en un circuito es e s directamente proporcional al cambio del flujo magnético en un conductor o espira. Esto quiere decir que si tenemos un campo un campo magnético generando un flujo magnético, necesitamos una espira por donde circule una corriente para conseguir que se genera la f.e.m. la f.e.m. (fuerza electromotriz). Este descubrimiento, realizado en el año 1830 por Michael Faraday, permitió un año después la creación del disco de Faraday. El disco de Faraday consiste en un imán en forma de U, con c on un disco de cobre de doce pulgadas de diámetro y 1/5 de pulgas de espesor en medio colocado sobre un eje, que está girando, dentro de un potente electroimán. Al colocar una banda conductora rozando el exterior del disco y otra banda sobre el eje, comprobó con un galvanómetro que se

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[LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS II] Martes -08 de septiembre de 2015 producía electricidad mediante imanes permanentes. Fue el comienzo de las modernas dinamos Es decir, generadores eléctricos que funcionan por medio de un campo magnético. Era muy poco eficiente y no tenía ningún uso como fuente de energía práctica, pero demostró la posibilidad de generar electricidad usando magnetismo y abrió la puerta a los conmutadores, dinamos de corriente continua y finalmente a los alternadores de corriente. Como se observa en el capítulo de electromagnetismo, cuando dentro de un campo magnético tenemos una espira por donde circula una corriente eléctrica aparecen un par de fuerzas que provocan que la espira gire alrededor de su eje. De esta misma manera, si dentro de un campo magnético introducimos una espira y la hacemos girar provocaremos lacorriente inducida. Esta corriente inducida es la responsable de la f.e.m. y será variable en función de la posición de la espira y el campo magnético. La cantidad de corriente inducida o f.e.m. dependerá de la cantidad de flujo magnético (también llamado líneas) que la espira pueda cortar, cuanto mayor sea el número, mayor variación de flujo generara y por lo tanto m ayorfuerza electromotriz.

Se observa los dos casos más extremos, cuando la espira está situada a 0º o 180º y no corta líneas, y cuando está a 90º y 270º y las corta todas Al hacer girar la espira dentro del imán conseguiremos una tensión que variará en función del tiempo. Esta tensión tendrá una forma alterna, puesto que de 180º a 360º los polos estarán invertidos y el valor de la tensión será negativo. El principio de funcionamiento del alternador y de la dinamo se basa en que el alternador mantiene la corriente alternamientras la dinamo convierte la corriente alterna en corriente continua.

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Señales de salida de un alternador, en corriente alterna, y de una dinamo en corriente continuo

Modelización del funcionamiento de un generador

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2. MATERIALES, INTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y EQUIPOS Los siguientes equipos, instrumentos y materiales serán necesarios para la realización de lapráctica:

3. PROCEDIMIENTO 3.1 Datos de placa de la máquina eléctrica a desmontar: anotar hacer una captura fotográfica los datosde placa e interpretar la información. Hacer funcionar las máquinas en vacío.

    

 

 





type=stc 5: Tipo de motor Capacidad 5kw: señala la potencia mecánica o útil desarrollada en el eje. n° 802101 : número de fabricación Voltaje 380/220: tensión nominal. current- 9.5/16amp: amperaje absorbido (es decir la intensidad de la potencia útil más la intensidad de la potencia perdida en la máquina) por el motor. frecuencia-60hz: como es lógico indica la frecuencia o ciclos por segundo speed-1800rpm/min: son las revoluciones por minuto, es decir, la velocidad a la que gira el eje del motor. cosɸ: factor de potencia de la máquina. excit volt-82v: máquinas de cc y síncronas: tensión nominal de excitación. motores de inducido de anillos rozantes: tensión de parada del inducido (régimen nominal). excit current-83.6amp: máquinas de cc y síncronas: corriente nominal de excitación. motores de inducido de anillos rozantes: intensidad nominal del m otor. ins.cl= b ip21: protección mecánica, clase de protección al polvo y al agua. ,

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b : clase de aislamiento.

S1: Servicio Continuo. La máquina funciona a carga constante, de modo que alanza la temperatura de régimen permanente, significa también que el motor puede funcionar las 24 horas los 365 días al año, durante muchos años, a la carga y voltaje nominales sin sobrecalentamiento dañino por reducción en la vida del motor.

3.2 Medición de la resistencia de aislamiento y resistencia eléctrica de los devanados en frio (atemperatura ambiente). Resistencia de aislamiento RESISTENCIA DE AISLAMIENTO temperatura 1ra Devanado estator-masa 22 ∞ rotor-masa

22

RESISTENCIA ELECTRICA Devanado temperatura 22 Estator 1 Estator 2 Estator3 Estator 3 rotor

22

2da ∞

3ra ∞

0

1000M

0

1ra

2da

3ra

promedio

R

4.139

4.091

4.079

4.103

4.103

2.03k

2.03k

3.29

3.29

3.272

3.272

2.03k 3.296

3.28

3.925

10 y 7

8 y 10

9 y 12

3.277

3.272

3.268

16.587

16.587

Figura 1. Resistencia activa equivalentes obtenidas en la mediación con el Ohmímetro

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3. CUESTIONARIO PARA LA DISCUSIÓN DE RESULTADOS 5.1. Hacer la clasificación general de la maquina eléctrica rotativa desmontada y determinar suclasificación señalando todas sus partes activas principales y accesorios desde la capturafotográfica obtenida en el laboratorio.

PARTES ACTIVAS

ACCESORIOS 

   

Estator. Rotor. Ventilador eje

      

Carcasa. Base. Ranuras Bobinas terminales Datos de placa Escudo del motor cojinete

5.2. Esquematice el corte transversal del circuito magnético (rotor y estator) de la maquinarotativa desmontada y escala adecuada indique la forma de la distribución espacial de f.m.m.flujos y densidades de flujo y f.e.m. en vacío. Corte transversal de un motor de reluctancia conmutada, el motor gira para cerrar el circuito.

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5.3. Indique en forma explícita cada información obtenida de los datos de placa de la máquina eléctrica, explique y defina cada de ellas. 

placa de identificación: Motor trifásico.

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5.4. Esquematice los tipos de bobinados del estator y rotor de la máquina que desmonto e indique las características de los devanados: paso diametral, acortamientos enfracciones, números de fases, número de polos, sección del conductor, factor de pasoy factor de distribución

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5.5. Que son las armónicas de ranuras en máquinas rotativas y como se evitan? Las máquinas rotativas producen armónicos de ranura de rango elevado y de amplitud normalmente despreciable. Las pequeñas máquinas síncronas son sin embargo, generadoras de tensiones armónicas de 3er orden que pueden tener una incidencia sobre: El calentamiento permanente (aún sin defecto) de las resistencias de puesta a tierra del neutro de los alternadores, El funcionamiento de los relés amperimétricos de protección contra los defectos de  aislamiento. Se evitan: 1. La inductancia antiarmónica: Permite proteger una batería de condensadorescontra las sobrecargas armónicas. suprime el riesgo de fuertes corrientes armónicas en los condensadores,  suprime correlativamente las fuertes distorsiones de tensión en la red  

2. Los filtros  

el shunt resonante. los filtros amortiguadores.

5.6. Que accesorios tiene la maquina que desmonto y cuáles son sus funciones de cadauno de ellos. ESTATOR : El estator es la parte fija de la máquina. Devanado del inducido y del inductor: 95 % de los motores de inducción son actualmente de jaula de ardilla. Núcleo: macizo o laminado.  Aislante: Papel especial que va en las ranuras del est ator para evitar que las bobinas hagan  contacto con ellas y se produzca un co rto. Carcasa (culata): La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material  empleado para su fabricación depende del tipo de m áquina, de su diseño y su aplicación. Ojos de izaje  Bases de apoyo: La base es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecánica de  operación de la máquina. Cajas de borneras: es un elemento que protege a los conductores que alimentan al motor,  resguardándolos de la operación mecánica del mismo, y contra cualquier e lemento que pudiera dañarlos. ROTOR: El rotor es el elemento de transferencia mecánica, ya que de él depende la conversión de energía. Los rotores. Devanados jaula de ardilla: Consta de bobinas aisladas entre sí y entre el núcleo de la  armadura. Núcleo:su función es proporcionar un trayecto magnético entre los polos para queel flujo  magnético del devanado circule.es de fierro laminado para evitar pérdidas por corrientes parásitas y de Foucault. Aislante: Papel especial que va en las ranuras del est ator paraevitar que las bobinas hagan  contacto con ellas y se produzca un co rto. Aleta de ventilación: que fuerza la circ ulacion del aire para facilitar la refrigeracion de los  devanados. 

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[LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS II] Martes -08 de septiembre de 2015 





Eje de acero: Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotación al núcleo, devanado y al colector. Rodamientos o cojinetes: contribuyen a la óptima operación de las partes giratorias de la máquina. Se utilizan para sostener y fijar ejes me cánicos, y para reducir la fricción, lo que contribuye a lograr que se consuma menos potencia. Soporte escudo de protección: La base es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecánica de operación del motor

SISTEMA DE CONMUTACIÓN  

delgas-móvil escobillas fijas

6. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA 6.1. Pesquisar sobre el principio de funcionamiento del rectificador e inversor mecánico. Convertidores C.C-C.A(onduladores o inversores)

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INVERSORES MONOFASICOS

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INVERSOR TRIFÁSICO EN PUENTE

6.2. En generadores de grandes potencias investigue como se elimina la armónicas de superiores paraobtener una onda de tensión senoidal casi perfecta. La conversión de grandes potencias de alterna a continua lleva consigo un funcionamiento con circuitos de tres fases, ya que estos sistemas son los que se emplean en la generación y distribución de energía eléctrica. Del mismo modo que un rectificador monofásico de doble onda produce dos impulsos de corriente por ciclo, un circuito trifásico media onda producirá tres, un doble onda seis, etc. El factor de rizado de la componentes armónicas se verán aumentadas, los cual lleva consigo una facilidad de filtrado de la corriente mayor que en el caso de un rectificadormonofásico . En la rectificación de potencia se utilizan circuitos hexafasicos y dodecafasicos que se obtienen por acoplamientos especiales entre transformadores trifásicos; la idea es mejorar in

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situ la forma de onda de la salida para no emplear filtros posteriores, que en el caso de grandes intensidades encarecerán el coste de los equipos.

1 RECTIFICADOR TRIFASICO DE MEDIA ONDA

2 RECTIFICADOR TRIFASICO DE DOBLE ONDA (PUENTE)

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3 RECTIFICADOR DODECAFASICO

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3. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES 

Conocer los elementos principales de una maquina rotativa



Se logro Comprender los principios básicos de la conversión electromecánica de la energía.



Logramos observas los datos de placa de diferentes maquinas rotativas

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Logramos diferenciar una maquina de polos salientes de una ranurado

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Los motores eléctricos son dispositivos que transforman energía eléctrica en energía mecánica.

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Logramos medir los aislamientos de las fases

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Un maquina rotativa puede funcionar como generador o como motor



Este trabajo fue importante realizarlo ya que aprendimos mas sobre el funcionamiento de los motores de inducción, sus características, sus tipos, diseños que existen según la norma NEMA.

5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFIA

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https://sites.google.com/site/279motoreselectricos/partes-fundamentales-de-un-motorelectrico/2-7-eje

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Jesús Fraile Mora, “Máquinas Eléctricas”, McGraw Hill, 6ra. edición, 2008.



Fitzgerald A. E. Charles KingsleyJr, Stephen D. Umans, “Máquinas Eléctricas”, McGraw Hill,

6ra.edición, 2003

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