UNIVERSIDAD NACIONAL NACI ONAL DE SAN AGUSTÍN AGUSTÍN FACULT FACULTAD AD DE INGENIERÍA IN GENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELÉCTRICA CURSO: LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS 2 GUIA DE LABORATORIO N° 7
ENSAYO DE CIRUCITO ABIERTO Y ROTOR BLOQUEADO EN EL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO
I. OBJETIVOS El alumno deberá de determinar los parámetros del circuito equivalente del motor trifásico de inducción aplicando los l os ensayos de vacío y de rotor bloqueado, comparando los resultados con el circuito equivalente del transformador.
II. MARCO MARCO TEÓR TEÓRICO ICO Los ensa ensayo yos s de circ circui uito to abie abiert rto o y roto rotorr bloq bloque uead ado o de una una máqu máquina ina asíncrono, permiten determinar el modelo matemático de esta, para así tomar en cuenta y hacer los cálculos correctos al momento de operarla.
Ensayo de circuito abierto: Se hace funcionar el motor sin carga mecánica a la tensión nominal U y frecuencia nominal f. En estas condiciones la velocidad de giro del motor estará muy cercana a la velocidad de sincronismo, de tal forma s!"# !"$% &'(s)*s+ es muy grande. En estas circunstancias la potencia # consumida por el motor es-
omo se observa, en este ensayo podemos calcular los valores de fe, /u y tambien las perdidas mecanicas 'mec). Las perdidas mecánicas se consideran constantes para diferentes valores de tensión de alimentación porque una ve0 que el motor comien0a a girar lo hace prácticamente a la misma velocidad, muy cercana a la de sincronismo,para tensiones de alimentación, con lo que las perdidas mecánicas sepueden considerar constantes
Ensayo de rotor bloqueado: En esta prueba se enclava el rotor del motor de manera que no pueda moverse, seaplica volta1e hasta alcan0ar la corriente nominal, para elaborar la medición de losparámetros de volta1e, corriente y potencia, como se muestra en la 2gura-
omo el rotor está bloqueado el desli0amiento es uno 's!) en consecuencia la residencia $%'(s)*s del rotor es $%, debido a que $% y /% son de valor ba1o casi toda la corriente 3uirá a trav4s de ellas en ve0 de hacerlo por la reactancia de magneti0ación /u que es mucho mayor. Es estas condiciones, el circuito se muestra como una combinación serie de $, $%, / y /%. La corriente que circulara será la corriente nominal establecida para el grupo de cone5ión.
6ara un dise7o optimo /!/%.
Balance de otencias:
8racias a los ensayos de vacio y rotor bloqueado, se puede armar el circuito equivalente del motor de inducción y asi poder especi2car con mas claridad el funcionamiento de cada elemento y hacer el balance de potencia de los elementos.
•
ara un motor trifasico
III.E!EME"TOS A #TI!I$AR • • • • •
9ultímetros 9egómetro 9otor asíncrono trifásico :utotransformador ;atímetro trifásico
IV.%ARTE E&%ERIME"TA!
•
Los ensayos de vacío y rotor bloqueado, se reali0aron con una cone5ión de doble estrella en las bobinas del motor
'atos de laca Vn
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R%M
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(recuencia
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Aisla)iento
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Cone*i+n
•
*
Los valores registrados para cada ensayo son los que se muestran en las siguientes tablas
Ensayo de Rotor Bloqueado 0or 1ase2 Vcc G.% ; Icc %.= : =% H 3cc
Ensayo de Vac/o 0or 1ase2 =>.I ; Vo =.> : Io 3o 6En el ensayo @I H de
vacío se muestra que la corriente de vacío es de =.> : superando por mucho a la que nos indica los datos de placa para esta cone5ión de doble estrella '%.> :), esto se puede deber a que el motor pudo haber sido rebobinado alterando los valores que se muestran en los datos de placa
V. C#ESTIO"ARIO ,. 'eter)ine los ar-)etros del circuito equialente del )otor de inducci+n en la condici+n de ac/o.
cos
( φ )=
78 135.8
∗3.5
φ =80.55 ° I RFE = I O cos ( φ ) =3.5∗ cos ( 80.55 ° ) =0.575 A
I μ= I O sen ( φ ) =3.5∗sen ( 80.55 ° ) = 3.45 A
R RFE = R RFE =
U o I O
135.8 0.575
R RFE =236.17 Ω
X μ= X μ=
U o I μ
135.8 3.45
X μ= 39.36 Ω
El motor de inducción para este ensayo estuvo con2gurado en doble estrella, por lo cual se deberá de tomar el doble de los valores hallados para así obtener el verdadero circuito equivalente por fase, ambas con2guraciones se encontraban en paralelo, por ende la impedancia del nFcleo hallada es el resultado de la impedancia de cada nFcleo de la con2guración que se encontraban en parelelo. R RFE =236.17∗2=472.34 Ω X μ=39.36∗2=78.72 Ω
4. 'escriba la 1or)a de searar las erdidas rotacionales del )otor5 en el ensayo de ac/o. Las p4rdidas mecánicas se darán a Ps=
∗ R'
3
2
2
∗ I '
- otencia que atraviesa el entrehierro
2
s
'
Pem =3∗ R 2
( ) −s
1
2
∗ I ' - otencia que atraviesa el entrehierro y produce
s
2
traba1o Pem = P s− Pcu 2 Pem = P s− Pcu 2= Ps− s P s Pem =(1− s ) Ps
Pem = P s− s Ps
El desli0amiento nos indicara las perdidas mecánicas 'rotacionales) en el motor, estas p4rdidas tendrán que ser restadas a la potencia total hallada en el ensayo de vacío.
6. 'e acuerdo a los re7istros de los instru)entos deter)inar los ar-)etros del circuito equialente del )otor de inducci+n con el rotor bloqueado.
cos
( φ )=
32 19.2
∗2.3
φ =43.56 °
Rcc= Rcc=
V cc I cc
∗cos ( φ)
19.2 2.3
∗cos ( 43.56 )
Rcc=6.049 Ω
Rcc= R 1+ R ' 2 R ' 2= R cc− R1
X cc = X cc =
V cc I cc
∗sen ( φ )
19.2 2.3
∗ sen ( 43.56 )
X cc =5.75 Ω
R1=¿ %.G ';alor medido con el multímetro)
R ' 2=6.04 − R1
X cc ' X 1= X 2= 2
R ' 2=3.14 Ω '
X cc = X 1 + X ' 2
X 1= X 2= '
5.75 2
X 1= X 2=2.875 Ω
El motor de inducción para este ensayo estuvo con2gurado en doble estrella, y al momento de aplicar el ensayo de rotor bloqueado para hallar la impedancia resultante, que es el resultado de las bobinas de cada estrella que se encontraban en paralelo, por ende el valor resultante se deberá de multiplicar por % para así poder hallar los verdaderos valores de cada bobina de cada estrella. 'onsiderando que ambas con2guraciones en estrella son id4nticas) R1=2.9∗2=5.8 Ω R ' 2=3.14 ∗2 =6.28 Ω '
X 1= X 2=2.875∗2 =5.75 Ω
8. 'eter)inar el desli9a)iento del )otor en la rueba de ac/o y 7racar el circuito equialente or 1ase ara esta condici+n de oeraci+n. n placa =1670 nrotor=1891 '9edido con el tacómetro en vacío)
frecuencia =60 p= n= s=
∗ ∗
2 60 60 1670
∗60∗60
2
4 1800
= 4.311
≅
4
=1800
−1791
1800
=0.005
Este valor hallado para el desli0amiento es cuando el motor opera en vacío.
Jonde R RFE = 472.34 Ω
X μ=78.72 Ω X 1=5.75 Ω R1=5.8 Ω '
X 2=2.875 Ω
R ' 2=6.28 Ω '
X 2=5.75 Ω s = 0.005
VI.
OBSERVACIO"ES ; CO"C!#SIO"ES
La norma BEEE % recomienda hacer el ensayo de rotor bloqueado a %>K de f 'el rotor siempre tiene ba1a frecuencia y el estator alta) y corregir los valores obtenidos '/ y /%) multiplicándolos por fnominal*fensayo En el ensayo de vacío no solo se mide la potencia en el nFcleo sino tambi4n las p4rdidas rotacionales 'mecánicas), por lo que es necesario separarlas, para calcular correctamente los parámetros. Las perdidas mecánicas son constantes ya que cuando el motor empie0a a girar lo hace muy cerca a la velocidad de sincronismo. En el modelo apro5imado se puede representar la carga mecánica variable en función del desli0amiento. El circuito equivalente del motor asíncrono por fase es similar al circuito equivalente de un transformador. El rendimiento del motor asíncrono dependerá del desli0amiento, el cual debe de ser muy peque7o para que el rendimiento sea aceptable. En el ensayo de rotor bloqueado es muy importante conocer la corriente nominal, para tener una noción de que fuer0a se va a soportar en el e1e para el frenado, y no sobrepasar esta corriente ya que se podrían da7ar el bobinado. Si no se hace adecuadamente la con2guración de la cone5ión de las bobinas del motor se puede presentar errores en los valores a medir e incluso se puede llegar a da7ar la máquina. En las máquinas de inducción para me1orar el torque se aplica el dise7o de doble 1aula de ardilla.
VII. BIB!IO
