Reconocimiento Del Motor Asincrono Trifasico y Elaborar El Circuito de Arranque Con Contactores, Aplicando Puertas Logicas Tipo TTL en El Cricuito de Control

Reconocimiento del Motor Asíncrono Trifásico y Elaborar el Circuito de Arranque con Contactores, Aplicando puertas lógicas tipo TTL en el circuito de control

RECONOCIMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFASICO Y ELABORAR EL CIRCUITO DE ARRANQUE CON CONTACTORES, APLICANDO PUERTAS LOGICAS TIPO TTL EN EL CIRCUITO DE CONTROL 1. OBJETIVO Revisar, estudiar y aplicar la teoría estudiada para reconocer y ubicar a los diferentes componentes de las maquinas asíncronas trifásicas, tomando lectura de las resistencias internas con el instrumento adecuado. Aplicar la teor ía estudiada para elaborar el esquema de inst alación y realizar el montaje del circuito correspondiente utilizando contactores, para la operación de un motor asíncrono trifásico. Medir la corriente que toma en el arranque y la corriente de operación normal.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO INTRODUCCIÓN En las maquinas asíncronas trifásicas, estas son mayormente utilizadas como motores, por lo que nos dedicaremos al motor asíncrono solamente.

CONCEPTO El devanado del estator de motor asíncrono trifásico está desfasado 120° eléctricos, y esta alimentado por una fuente trifásica desfasada 120°. Cuando la corriente pasa a través de los devanados en una frecuencia ‘ f ’, se produce una onda rotativa de fmm (Bs) la cual está distribuida sinusoidalmente, debido a que la fuente también es sinusoidal; esta distribución produce un flujo giratorio con una velocidad de:

 =

2 × 60 ×  

Donde ‘p’ es el número de polos y ‘f’ es la frecuencia. A esta velocidad se le llama como “velocidad de sincronismo”, el flujo giratorio producirá fem en los conductores del rotor, y si el circuito está cerrado aparecerán corrientes que reaccionaran con el flujo del estator. Entonces el voltaje inducido en cierta barra del rotor está dado por:

 = ( × )

1

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Donde ‘v’ velocidad de las barras en relación con el campo magnético, donde ‘B’ es el vector del flujo magnético y ‘l’ es la longitud del conductor en el campo magnético.

Para determinar el sentido debe considerase que el rotor gira en sentido contrario al campo, en la siguiente figura se puede ver el sentido de la corriente inducida en los conductores del rotor.

Cuando circula corriente por los conductores del rotor se producen fuerzas cuyo sentido está dado por:

 = ( × ) El cuál sería el par de arranque, el cual también puede ser dado por:

 =  ×  BR es el campo magnético del rotor y Bs es el campo magnético del estator. En la siguiente grafica se puede ver la evolución del proceso desde la inducción del voltaje hasta el par producido.

Pero hay un límite para la velocidad del motor, si el rotor gira a velocidad síncrona, no habrá voltaje inducido porque parece que sus bobinas están estacionarias. Si el ‘eind’ es igual a cero, no habría corriente en el rotor por lo que no habría campo magnético en él. Sin el campo magnético








El voltaje inducido en las bobinas del rotor depende de la velocidad del rotor en relación con los campos magnéticos, por lo que aquí se hablara de la velocidad relativa. Hay dos términos que se usan para definir el movimiento relativo del rotor y los campos magnéticos. Uno es la velocidad de deslizamiento, que es la diferencia entre la velocidad síncrona y la velocidad del rotor:

 =     Dónde:

 =      =        =        El otro es el que se utiliza para describir el movimiento relativo es el deslizamiento, el cual está dado por:

= =

 

× (100%)

    

× (100%) 100%)

Esta ecuación también puede describirse en términos de velocidad angular la c ual sería:

=

   

× (100%)

De esta ecuación se puede notar que si la velocidad del rotor es igual a la velocidad síncrona, entones S=0. Pero si el rotor esta estacionario entonces S=1. Donde todas las velocidades normales del motor caen dentro de estos dos límites.

FRECUENCIA ELÉCTRICA EN EL ROTOR La máquina síncrona se comporta como un transformador, pero no son iguales porque puede que la frecuencia en el secundario (rotor) no necesariamente sea igual al primario (estator). En el caso de que la velocidad del rotor sea cero, la frecuencia del rotor (fr) será igual a la frecuencia del estator (fe) y el deslizamiento es igual a 1. Pero si la velocidad del rotor es igual a la velocidad síncrona, entonces la frecuencia del rotor es cero y el deslizamiento también es cero; por lo que la frecuencia en el rotor es directamente proporcional a las diferencias entre el campo magnético y la velocidad del rotor, entonces se tendrá:

 =   =

   










Los arrancadores electrónicos son una mejor solución que los autotransformadores gracias a la posibilidad de su arranque suave, permitiendo un aumento en la vida útil de todas las partes involucradas. Los mismos consisten básicamente en un convertidor estático alterna-continua-alterna ó alternaalterna, generalmente de tiristores, que permiten el arranque de motores de corriente alterna con aplicación progresiva de tensión, con la consiguiente limitación de corriente y par de arranque. En algunos modelos algunos modelos también se varía la frecuencia aplicada. Al iniciar el arranque, los tiristores dejan pasar la corriente que alimenta el motor según la programación la programación realizada en el circuito de maniobra, que irá aumentando hasta alcanzar los alcanzar los valores nominales de la tensión de servicio. La posibilidad de arranque progresivo, también se puede utilizar para detener el motor, de manera que vaya reduciendo la tensión hasta el momento de la detención. Estos arrancadores ofrecen selección ofrecen selección de parada suave, evitando por ejemplo, los dañinos golpes de ariete en las cañerías durante la parada de las bombas; las bombas; y y detención por inyección de corriente continúa para la parada más rápida de las masas en movimiento. en movimiento. Además poseen protecciones por asimetría, contra sobre temperatura sobre temperatura y sobrecarga, contra falla de tiristores, vigilancia del tiempo de arranque con limitación de la corriente, control de servicio con inversión con inversión de marcha, optimización del factor de potencia a carga parcial, maximizando el ahorro el ahorro de energía durante el proceso y permiten un ahorro en el mantenimiento por ausencia de partes en movimiento que sufran desgastes.

3. ELEMENTOS A UTILIZAR Para los fines del ensayo e utilizaran: 

Multímetro



Amperímetro analógico



Puente de resistencias



Contactor



Megómetro



Pulsador



Motor asíncrono triásico

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN a) Reconocer e identificar los terminales del motor, elaborando el esquema de conexiones de los componentes encontrados (Indicar el tipo de motor según la información obtenida). En el motor se pudo notar que se encontró 9 terminales para conectar por lo que suponemos que








Después de usar el multímetro y ve r que algunas mediciones tuvimos el doble de la r esistencia que otras podemos saber cómo se encuentra conectado internamente el motor como se puede ver en la figura anterior.

b) Medir con el instrumento adecuado el valor de la resistencia interna de cada componente, la resistencia de asilamiento del estator. Registrar los datos de placa. Para poder medir las resistencias se utilizó el multímetro, pero era mejor usar el puente de resistencias para poder medir estas resistencias, pero como se podían usar debido a que ya los estaban usando usamos el multímetro el cual nos dio los siguientes valores:

R1-4 (Ω)

R2-5(Ω)

R3-6(Ω)

R7-9(Ω)

R7-8(Ω)

R8-9(Ω)

4.7

4.8

4.6

8.4

8.4

8.4








Para medir el aislamiento, primero conectamos el circuito en yy el cual nos ayuda con nuestra tensión de 220V el cual tenemos disponible y de ahí medimos el aislamiento del circuito con un terminal y con la carcasa del motor.










Recordar que para tomar el valor de la tensión en el megometro se necesita saber la tensión nominal del equipo al cual estamos midiendo la resistencia, por lo que la tensión nominal en la conexión YY es de 220V por lo que se eligió la escala de 500V en el megometro, teniendo así un resultado de.

R-aislamiento(Ω) Infinito Aquí también se muestran los datos de placa, donde podemos ver la conexión yy para 220V:








Como se puede ver en los datos de placa:








Ahora medimos con el multímetro los valores de las resistencias teniendo así:

RT1-T2 (Ω)

RT1-T3(Ω)

RT2-T3(Ω)

4.8

4.8

4.5

Y podemos ver que el valor es como la resistencia de una sola bobina esto es porque cuando se toma entre los dos terminales (T1-T2) la corriente que circulara ira de los puntos 7 a 8 y de 1 a 2, por lo que medirá será las resiste ncias que hay entre 7-8 y 1-2 1 -2 en paralelo siendo asi la medida una resistencia parecida a la de una de las bobinas de la maquina asíncrona.

e) Elaborar el diagrama completo del circuito de fuerza para una tensión de alimentación de 380V. Elaborar el diagrama el circuito de control considerando una tensión de alimentación a la bobina del contactor de 220V En el diagrama se puede ver que el motor necesita una fuente trifásica de 380V y para el circuito de control usamos una fuente de 220V que son dos líneas.








Ahora hallaremos el deslizamiento que tiene el motor asíncrono ensayado. Si se tiene:

=

    

Y que la velocidad síncrona es:

 =

2 × 60 ×  

Despejamos el número de polos de la ecuación de velocidad síncrona y tendremos:

=

2 × 60 ×  

Usando los datos de placa

=

2 × 60 60 × 60 60 1700

= 4.24 ≈ 4

Ahora hallamos su velocidad síncrona a 4 polos.

 =

2 × 60 × 60 4

= 1800 

Si la velocidad que se midió con el tacómetro fue de:

 = 1795.2  Entonces reemplazamos en la ecuación de deslizamiento y tendremos:

=

1800  1795.2 1800

= 2.666 2.666 × 10−3

También se pudo apreciar la corriente de arranque la cual fue:

I arranque (Amp)







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Bastidor o Carcaza: Es de acero o de hierro de fundición, sobre este bastidor va ensamblado el material ferromagnético del estator, los elementos de ventilación, los elementos de apoyo (rodajes).

Rotor 

Núcleo Ferromagnético: De las mismas características del estator, este material está conformado por un conjunto de láminas de estructura delgada que están aisladas entre sí y ranuradas para alojar a las bobinas del rotor, el material es sumamente permeable y se fija a presión sobre un eje de acero especial.



Bobinas o Barras de Fundición: Según el diseño que se haya proyectado. Cuando el rotor es del tipo jaula, las bobinas son reemplazadas por barras de material conductor fundido (cobre, aluminio o aleaciones) moldeadas dentro de las ranuras mediante un proceso de fundición a presión. Si el rotor lleva doble jaula de ardilla, el proceso se realiza con materiales diferentes, concesiones y características eléctricas diferentes.










5.2

De los valores registrados de resistencias de aislamiento y de resistencias internas de las bobinas haga la evaluación correspondiente y determine si son los adecuados, explique ¿porque?

Primero que todo, no se pudo usar el puente de resistencias porque ya lo estaban usando así que solo utilizamos el multímetro en cual es más impreciso que el puente de resistencias por lo que el valor el cual hemos anotado no es muy preciso. En cuanto a las mediciones, unas nos salieron con una valor promedio de 4.7Ω, estas eran las bobinas que estaba sueltas dentro del motor; en

cambio, tuvimos también valores que eran casi el doble que la resistencia anteriormente mencionada, con un valor promedio de 8.4Ω, estas eran las bobinas las cuales estaban conectadas

en estrella internamente en el motor, lo que indicaba efectivamente que se tenía una conexión estrella dentro del motor y se pudo comprobar. Los valores que obtuvimos deberían ser iguales, pero los valores que tomamos eran n poco diferente, esto debido a la precisión del instrumento y que las resistencias no serían totalmente iguales por diseño. Pero si son parecidos por lo que no presentara grandes efectos en el motor. En cuanto al aislamiento del motor se obtuvo el valor de infinito, lo que quiere decir que el aislamiento se encuentra en buen estado.

5.3

De acuerdo al Código Eléctrico Nacional elabore el diagrama unifilar completo de instalación del motor asíncrono trifásico para operar con las protecciones adecuadas, en








En la conexión directa, se hace con la tensión nominal se usa en máquinas de potencias inferiores a 5kW.

5.4



Enumere las diferencias operativas y constructivas c onstructivas entre un motor trifásico que tiene sus devanados del estator en conexión estrella y otro que tenga los devanados en conexión delta. En la conexión estrella se tiene más corriente que la conexión en delta por lo que la conexión estrella se usa más para el arranque de la maquinas asíncronas.



Para la entrada y salida en la conexión a una fuente, es mejor el delta ya que no desestabiliza mucho el sistema que la conexión estrella, ya que el delta usa menos tensión.



Conexión estrella es para cuando se conecta a la tensión más alta, la delta es para tensiones más bajas.

5.5

Si el motor analizado operaria con un variador de frecuencia, que restricciones pondría para que el motor mantenga sus características operativas.

Primero que la velocidad del rotor no ´pueda igualar a la velocidad de campo del estator, ya que si lo hace no habría variación de flujo en el rotor y se anularía la tensión inducida, desapareciendo el flujo magnético del rotor y así anulándose el torque electromagnético, frenado así el rotor, por lo que hay que tener en cuenta la frecuencia y también la carga a esa frecuencia ya que la carga influye en el movimiento del rotor ya que la carga está conectado a este. este .








7. BIBLIOGRAFIA Máquinas Eléctricas - Jesús Fraile Mora Máquinas Eléctricas y Transformadores – Bhag S. Guru Máquinas Eléctricas – Stephn J. Chapman http://www.cifp-mantenimiento.es/e-learning/index.php?id=15&id_sec=6 http://www.monografias.com/trabajos94/arranque-motores-asincronicos/arranque-motoresasincronicos.shtml http://www-app.etsit.upm.es/departamentos/teat/asignaturas/labingel/arranque%20motor%20asinc%20trifas.pdf http://html.rincondelvago.com/motores-de-induccion.html http://www.monografias.com/trabajos91/motor-asincrono/motor-asincrono.shtml http://html.rincondelvago.com/motores-de-induccion.html

Reconocimiento Del Motor Asincrono Trifasico y Elaborar El Circuito de Arranque Con Contactores, Aplicando Puertas Logicas Tipo TTL en El Cricuito de Control

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