LABORATORIO 2 Partes Activas de Maquinas Rotativas

Laboratorio de Máquinas Eléctricas 1- 2015 B

GUIA DE LABORATORIO No. 2 TEMA:

DETERMINACIÓN DE LAS PARTES ACTIVAS Y CONSTRUCTIVAS DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS ROTATIVAS .

1. OBJETIVOS a. Aplicar métodos de desmontaje y montaje de las partes mecánicas, electromecánica y electromagnéticas del dispositivo convertidos electromécanico. b. Determinar y nombrar las partes activas y accesorios de máquinas eléctricas giratorias. c. Inspeccionar, verificar y determinar los tipos de devanados del estator y rotor. d. Determinar los diferentes tipos de dispositivos de conversión electromecánica por su régimen de operación y sistema de alimentación de energía eléctrica. e. Realizar pruebas eléctrica, mecánicas y de funcionamiento de los máquinas eléctricas giratorias antes y después del montaje. f. Fundamentar el principio de la conversión de d e la energía electromecánica. INTRODUCCIÓN Se ha demostrado que un campo magnético es un medio de almacenamiento energía; por otro lado, en un medio magnético se pueden ejercer fuerzas mecánicas en las estructuras o partes de las estructuras asociadas con él. Estas dos propiedades hacen que se utilice el campo magnético como un medio eficaz para la conversión de la energía eléctricas en mecánicas de muchos dispositivos electromecánicos y en particular de las maquinas eléctricas que q ue son convertidores electromecánicos de la energía continua. En esta sección y en los siguientes se explica los principios básicos de la conversión de la energía electromecánica, cuyo fundamento, como sistema físico está basado en el principio general de la conservación de la energía y el campo magnético como medio de enlace del sistema de conversión. 1.1

1.2

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

Según la ley de Fuerza simplificada, cuando un conductor por el que pasa una corriente eléctrica se sumerge en un campo magnético, el conductor sufre una fuerza perpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente, siguiendo la regla de la mano derecha. Es importante recordar que para un generador se usará la regla de la l a mano derecha mientras que para un motor se usará la regla de la mano izquierda para calcular el sentido de la fuerza.   . .  :

Fuerza (N)  : Intensidad de corriente (A)  : Longitud del conductor (m) B: Densidad de campo magnético o densidad de flujo teslas

La aplicación de esta regla se puede observar en la figura 1. El rotor tiene varios espiras repartidos por la periferia. A medida que gira, la corriente se activa en el conductor apropiado. Normalmente se aplica una corriente con sentido contrario en el extremo opuesto del rotor, para compensar la fuerza fuerza neta y aumentar el momento 1.3

ASPECTOS CONSTRUCTIVO DE ALTERNADOR SINCRONO

La máquina síncrona es una máquina reversible ya que se puede utilizar como generador de corriente alterna o como motor síncrono. Está constituido por dos devanados independientes: Un devanado inductor, construido en forma de arrollamiento concentrado o distribuido en ranuras, alimentado por corriente continua, que da lugar a los polos de la máquina y que se coloca en el rotor.

Moisés Carlos Tanca Villanueva, Dr. Ing.


Un devanado inducido distribuido formando un arrollamiento trifásico recorrido por corriente alterna ubicado en el estator que está construido de un material ferromagnético, generalmente de chapas de acero al silicio. La estructura del rotor puede ser en forma de polos salientes o de polos lisos como se ve en la figura 2 si el motor tuviese solo un par de polos.

Figura .1. Principio de funcionamiento de motor dc. DOS ANILLOS DESLIZANTES (entrada de c. c.)

N

S N

N S

S

POLOS SALIENTES EN EL ROTOR a) polos salientes

DEVANADO TRIFÁSICO DISTRIBUIDO

POLOS LISOS EN EL ROTOR........

b) polos lisos

Figura 2 Máquina eléctricas Síncronas

*complementar el fundamento teórico de autotransformadores con las referencias básicas del curso.


++Traer un resumen de la información revisada del procedimiento de pruebas en vacío y corto circuito de transformadores y sus respectivas normas nacionales e internacionales y como determinar los parámetros del transformador trifásicos experimentalmente. 1.4

PRE-LABORATORIO.- Elabore un programa de cálculo (MATHCAD, MATLAB) para la determinación de los fuerza electromotriz de los devanados de la siguiente máquina eléctrica rotativa.

Un generador síncrono trifásico de 24 polos, 60 Hz, tiene un total de 216 ranuras, 18 conductores por ranura en un arrollamiento de 2, una conexión de 3 estrellas en paralelo y un desplazamiento de bobina de 0.778. Si la tensión generada en vacío es de 2300 V. entre terminales, determinar a) el flujo por polo en vacío; b) La tensión de línea en vacío para el mismo flujo por polo si la máquina se vuelve a conectar en 3 deltas en paralelo. 2. MATERIALES, INTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y EQUIPOS Los siguientes equipos, instrumentos y materiales serán necesarios para la realización de la practica: Item Descripción Cantidad Código 1 Regulador de tensión trifásica (variac) 380 V, 20 A, 10 kW. 1 2 Motor y generador diversos trifásico: 220 V, 60Hz.. 4 3 Vatímetro trifásico o módulo de medición trifásica de 1 potencia, intensidad y tensión de c.a.(0-10000) W 4 Amperímetro de c.a. 50 A, 5 A 2 5 Voltímetro de c.a. de 150 V, 300 V, 750V 2 6 Microohmímetro MPK5 (o puente Wheastone) 1 7 Megómetro de 500 V,. 1 8 Multitester para verificación de circuitos 1 9 Kit de cables flexibles blindados unipolares, tripolares y 6 tetrapolares de 4 mm2 (ó 12xAWG) de 600 V. 10 Regulador de tensión monofásica Variac, 220 V, 4 A, 60Hz. 1

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

3.2 Medición de la resistencia de aislamiento y resistencia eléctrica de los devanados en frio (a temperatura ambiente). Resistencia de aislamiento o Devanado 1ra [Ω] 2da. [Ω] 3ra. [Ω] Promedio [Ω] R [Ω] ϴ0 [ C] Estator Masa: Roto-Masar Resistencia eléctrica: Devanado ϴ0 [oC] 1ra med. [Ω]

2da. med. [Ω]

Estator: Rotor


3ra. med.[Ω]

Promedio [Ω]

R [Ω]


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

3.3. Desmonta, verificación de la partes activas y montaje. a.- Proceder a desmontar las partes mecánicas y electromecánicas de las máquinas realizando marcas que ayudarán a montar y dejar en mismas condiciones de operación. realizar las respectivas capturas fotográficas y determinar sus partes activas según el tipo de máquina que desmonto.

b.- El montaje se realizara como mucho cuidado tratando de evitar el bloqueo su rotor y de daños al aislamiento. Finalizado el armado realizar una prueba en vacío para verificar el correcto funcionamiento. 3. CUESTIONARIO PARA LA DISCUSIÓN DE RESULTADOS

5.1. Hacer la clasificación general de la maquina eléctrica rotativa desmontada y determinar su clasificación señalando todas sus partes activas principales y accesorios desde la captura fotográfica obtenida en el laboratorio. 5.2. Esquematice el corte transversal del circuito magnético (rotor y estator) de la maquina rotativa 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. 5.3. Indique en forma explícita cada información obtenida de los datos de placa de la máquina eléctrica, explique y defina cada de ellas. 5.4. Esquematice los tipos de bobinados del estator y rotor de la máquina que desmonto e

indique las características de las devanados: paso diametral, acortamientos en fracciones, números de fases, número de polos, sección del conductor, factor de paso y factor de distribución 5.5. Que son las armónicas de ranuras en maquinas rotativas y como se evitan? 5.6. Que accesorios tiene la maquina que desmonto y cuáles son sus funciones de cada uno de ellos. 6. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA 6.1. Pesquisar sobre el principio de funcionamiento del rectificador e inversor mecánico. 6.2. En generadores de grandes potencias investigue como se elimina la armónicas de superiores para obtener una onda de tensión senoidal casi perfecta. 4. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES Plantee en forma personal, conciso y claro un mínimo de cinco (5) conclusiones de la experimentación. Plantee en forma personal, conciso y claro un mínimo de tres (3) observaciones para la mejora de la experiencia de las prácticas en este tema.



5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFIA Dar las referencias bibliográficas consultadas para la elaboración de su informe de la práctica. Al final de todo documento o informe técnico se hace referencias enumeradas a la bibliografía, normalización empleada. Por ejemplo:

1. Jesús Fraile Mora, “Máquinas Eléctricas”, McGraw Hill, 6ra. edición, 2008. 2. Fitzgerald A. E. Charles Kingsley Jr, Stephen D. Umans, “Máquinas Eléctricas”, McGraw Hill, 6ra. edición, 2003. 3. …. APENDICE Temas resueltos y explícitos como complemento para la mejor comprensión del informe. ANEXO: Todo material relacionado con la ejecución de la practica que ayude a elaborar y comprender el informe presentado; por ejemplo: tomas fotográficas, tablas, copias de documentos, etc debidamente referenciados explícitamente en el informe. ejemplo: Anexo 1. PROTOCOLO PRUEBAS DE UN MOTOR TRIFÁSICO


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