• Author / Uploaded
• Lenny Rayssa Huayllas Calani

Citation preview

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELÉCTRICA E INGENIERÍA ELECTRÓNICA

LABORATORIO Nº 9

ENSAYO EN CORTOCIRCUITO DEL MOTOR ASINCRONO MATERIA: MAQUINAS ELÉCTRICAS …. (ELT-2672) UNIVERSITARIO: DORIAN MAMANI VEGA DOCENTE DE LABORATORIO: VICTOR HUGO FLORES ARANCIBIA DÍA DE CLASES: VIERNES 3 DE NOVIEMBRE DE 2017

ORURO – BOLIVIA

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA LABORATORIO N° 9 ENSAYO EN CORTOCIRCUITO DEL MOTOR ASINCRONO 1. Objetivos. - los objetivos del presente laboratorio son:   

Conocer las consideraciones para el ensayo en cortocircuito del motor de induccion o asíncrono. Tomar conocimiento del procedimiento para el ensayo en cortocircuito del motor de inducción o asíncrono. Determinar los valores de los parámetros eléctricos del motor de inducción o asíncrono.

2. Marco teórico. – 2.1.

Introducción. – El motor de inducción o maquina asíncrona, se caracteriza por no mantener constante su velocidad mecánica sujeto a la velocidad sincrónica del campo magnético del inductor, debido a que la velocidad del rotor es inferior a la velocidad del campo magnético generado en el estator, para el análisis(idealmente) para las condiciones del motor de induccion en vacío se considera la velocidad del rotor igual a la velocidad síncrona, en la practica la velocidad en vacío es ligeramente inferior a la velocidad síncrona por las pérdidas de rozamiento y resistencia aerodinámica del motor de induccion. De debe tomar en cuenta que los motores reciben el nombre de induccion o asíncronas, debido a que la velocidad de giro del rotor no es la de sincronismo impuesta por la frecuencia de la red eléctrica.

2.2.

Ensayo en cortocircuito. – Como se indicó en el anterior laboratorio (ensayo en el vacío del motor asíncrono), la velocidad de rotación del campo magnético (estator) está dado por:

𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 =

120 𝑓𝑒 𝑃

Donde 𝑓𝑒 es la frecuencia del sistema en Hertz y P es el número de polos en la máquina. Se expresa la velocidad mecánica del eje del rotor en términos de la velocidad asincrónica y del deslizamiento. 𝑛𝑚 = (1 − 𝑠)𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 El deslizamiento se define como: 𝑠=

𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 − 𝑛𝑚 𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 1

MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA La frecuencia en el rotor se puede expresar como: 𝑓𝑟 = 𝑠𝑓𝑒 𝑓𝑟 = 𝑓𝑟 =

𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 − 𝑛𝑚 𝑓𝑒 𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐

𝑃 (𝑛 − 𝑛𝑚 ) 120 𝑠𝑖𝑛𝑐

El ensayo de cortocircuito se realiza bloqueando el rotor impidiéndole que gire, es decir 𝑛𝑚 = 0, por lo que se tendrá el deslizamiento 𝑠 = 0 y 𝑅 = 0, lo que indica que el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito. Al estator se le aplica una tensión creciente, partiendo desde cero, hasta que la corriente absorbida sea la asignada, 𝐼𝐶𝐶 = 𝐼1𝑛 (por fase), midiendo a la vez la tensión aplicada 𝑉1𝐶𝐶 (fase) y la potencia absorbida 𝑃𝐶𝐶 (total). La corriente de vacío 𝐼0 es entonces despreciable frente a 𝐼1𝑛 debido a la pequeña tensión necesaria, por lo tanto, se desprecia la rama en paralelo, lo que se muestra en el siguiente cuadro:

Perdidas Fe muy pequeñas

R_Fe despreciable

Tensión de ensayo reducida

Se elimina rama paralelo

Corriente por Xµ despreciable

En cortocircuito, el circuito equivalente, es como sigue:

El deslizamiento 𝑠 = 1, entonces la resistencia dinámica será:

2 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA 𝑅2′ (𝑠 − 1) 𝑅= 𝑠 𝑅=

𝑅2′ (0 − 1) = 0 0

Además, tomar en cuenta que para las condiciones de cortocircuito: 𝑛𝑚 e 𝐼 ≠ 0. Conocidas las potencias del cortocircuito, se podrá calcular los valores de los parámetros eléctricos del motor de induccion o asíncrono, de acuerdo con las siguientes expresiones: cos 𝜑𝐶𝐶 =

𝑃𝐶𝐶 𝑚1 𝑉1𝐶𝐶 𝐼1𝑛

Y de aquí resultan los valores: 𝑅𝐶𝐶 = 𝑅1 + 𝑅2 =

𝑉1𝐶𝐶 cos 𝜑𝐶𝐶 𝐼1𝑛

𝑋𝐶𝐶 = 𝑋1 + 𝑋2 =

𝑉1𝐶𝐶 sen 𝜑𝐶𝐶 𝐼𝑖𝑛

En consecuencia, el ensayo de cortocircuito permite obtener los parámetros de la rama serie del motor de induccion o asíncrono.

3. Equipo e instrumentación para el laboratorio. -

Para el presente laboratorio, se utilizará el siguiente equipo, instrumental y material: 

  

Un motor de inducción trifásico, que tiene las siguientes características: o Tensión nominal 𝑉𝑛 = 220 − 380(𝑉) o Corriente nominal 𝐼𝑛 = 5,9 − 3,4 (𝐴) o Potencia nominal 𝑃𝑛 = 2 (𝐻𝑝) = 1492(𝑊) o Frecuencia nominal 𝑓 = 50 (𝐻𝑧) o Velocidad nominal 𝑛 = 2800 (𝑟𝑝𝑚) Alimentación de tensión trifásica (variable) Instrumentos de medición: voltímetros, amperímetros, vatímetro. Cables para conexión.

3 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA

MOTOR DE INDUCCION TRIFASICA

ALIMENTACION DE TENSION TRIFASICA 4 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA

AMPERIMETRO

VOLTIMETRO

VATIMETRO ANALOGICO 5 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA

VATIMETRO ANALOGICO

VATIMETRO ANALOGICO 6 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA

CABLES DE CONEXIÓN TIPO BANANA, PINZA Y MIXTO

SWICH TRIFASICO

7 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA

FUENTE DE TENSION TRIFASICA

VARIADOR DE TENSION TRIFASICA

8 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA

PLACA DE VARIADOR DE TENSION TRIFASICA 4. Circuito para el laboratorio. –

5. Descripción de laboratorio. –  

Realizar el circuito de laboratorio, como se indica en el punto 4. Se debe iniciar el laboratorio con una tensión reducida, cortocircuitando uno de los lados del transformador (en el caso de nuestro laboratorio, se cortocircuita el secundario).  Realizar el laboratorio con el cuidado respectivo. 6. Lecturas obtenidas en el laboratorio. 𝑳𝒆𝒄𝒕𝒖𝒓𝒂 𝑵 1 2

𝑽𝟏𝑪𝑪 (𝑽) 36,56 71,1

𝑰𝑪𝑪 (𝑨) 1 3,4

𝑷𝑪𝑪 = PCU (𝑾) 28 280

7. Cálculos y gráficos. – 9 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA

𝒄𝒐𝒔 (𝝋𝑪𝑪 ) =

𝑷𝒄𝒄 𝟐𝟖𝟎 = = 𝟎, 𝟑𝟖𝟔𝟏 𝒎𝟏 ∗ 𝑽𝟏𝑪𝑪 ∗ 𝑰𝟏𝒏 𝟑 ∗ 𝟕𝟏, 𝟏 ∗ 𝟑, 𝟒

𝝋𝑪𝑪 = 𝒄𝒐𝒔−𝟏 (𝟑, 𝟖𝟔𝟔) = 𝟔𝟕, 𝟐𝟖𝟖𝟎 ◦

𝑹𝑪𝑪

𝑹𝑪𝑪 = 𝑹𝟏 + 𝑹′𝟐 =

𝑽𝟏𝑪𝑪 𝟐𝟖𝟎(𝑽) ∗ 𝒄𝒐𝒔 (𝝋𝑪𝑪 ) = ∗ 𝟎, 𝟒𝟖𝟔𝟏 = 𝟒𝟎, 𝟎𝟑𝟏𝟕(𝛀) 𝑰𝟏𝑪𝑪 𝟑, 𝟒(𝑨) 𝑹𝑪𝑪 = 𝟒𝟎, 𝟎𝟑𝟏𝟕(𝛀)

◦

𝑿𝑪𝑪

𝑿𝑪𝑪 = 𝑿𝟏 + 𝑿′𝟐 =

𝑽𝟏𝑪𝑪 𝟐𝟖𝟎(𝑽) ∗ 𝒔𝒆𝒏 (𝝋𝑪𝑪 ) = ∗ 𝟎, 𝟗𝟐𝟐𝟒 = 𝟕𝟓, 𝟗𝟔𝟐𝟑(𝛀) 𝑰𝒊𝒏 𝟑, 𝟒(𝑨)

𝒔𝒆𝒏 (𝝋𝑪𝑪 ) = 𝒔𝒆𝒏(𝟔𝟕, 𝟐𝟖𝟖𝟎 ) = 𝟎, 𝟗𝟐𝟐𝟒 𝑿𝑪𝑪 = 𝟕𝟓, 𝟗𝟔𝟐𝟑(𝛀) ◦

%𝑷𝑪𝒖 %𝑷𝑪𝒖 =

𝑷𝑪𝒖 𝟐𝟖𝟎(𝑾) ∗ 𝟏𝟎𝟎% = ∗ 𝟏𝟎𝟎% = 𝟏𝟖, 𝟕𝟔𝟕% 𝑷𝒏 𝟏𝟒𝟗𝟐(𝑾) %𝑷𝑪𝒖 = 𝟏𝟖, 𝟕𝟔𝟕%

Icc vs V1cc 80 y = 2.6487x + 0.7513

70

V1cc(V)

60 50 40 30 20 10

0 0

5

10

15

20

25

30

Icc(A)

10 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA Luego como la ecuación de la recta es: y = 18,5583x + 8,0017 𝒙=

𝒚 − 𝟖, 𝟎𝟎𝟏𝟕 𝟑𝟖𝟎 − 𝟖, 𝟎𝟎𝟏𝟕 = = 𝟐𝟎, 𝟎𝟒𝟒𝟖 𝟏𝟖, 𝟓𝟓𝟖𝟑 𝟏𝟖, 𝟓𝟓𝟖𝟑

𝑰𝑪𝑪 (𝑨) 1 3,4 20,0448

𝑽𝟏𝑪𝑪 (𝑽) 26,56 71,1 380

Icc vs V1cc 400

V1cc(V)

350 300 250 200 150 100 50 0 0

5

10

15

20

25

Icc(A) 8. Análisis de resultados. – 1) ¿Por qué realizamos este ensayo? Análisis de las perdidas en el cobre. Por medio de esta prueba des esta prueba se determina la potencia y la corriente, así como el factor de potencia que tiene un motor cuando su rotor está cerrado en cortocircuito y tiene su rotor está bloqueado de manera que le impida girar.

%𝑷𝑪𝒖 =

𝑷𝑪𝒖 𝟐𝟖𝟎(𝑾) ∗ 𝟏𝟎𝟎% = ∗ 𝟏𝟎𝟎% = 𝟏𝟖, 𝟕𝟔𝟕% 𝑷𝒏 𝟏𝟒𝟗𝟐(𝑾) %𝑷𝑪𝒖 = 𝟏𝟖, 𝟕𝟔𝟕%

2) Realizar el análisis de la corriente en cortocircuito en 380(v). 11 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA El análisis de la corriente en cortocircuito no pudimos hacerlo en laboratorio, porque la velocidad en el motor sería más del que podamos detener, el análisis solo lo hicimos realizando la gráfica y sacando la ecuación de la recta. y = 18,5583x + 8,0017 𝒙=

𝒚 − 𝟖, 𝟎𝟎𝟏𝟕 𝟑𝟖𝟎 − 𝟖, 𝟎𝟎𝟏𝟕 = = 𝟐𝟎, 𝟎𝟒𝟒𝟖 𝟏𝟖, 𝟓𝟓𝟖𝟑 𝟏𝟖, 𝟓𝟓𝟖𝟑

𝑰𝑪𝑪 (𝑨) 1 3,4 20,0448

𝑽𝟏𝑪𝑪 (𝑽) 26,56 71,1 380

Icc vs V1cc 400

V1cc(V)

350 300 250 200 150 100 50 0 0

5

10

15

20

25

Icc(A)

3) ¿Cómo es la protección de un motor de inducción? En el código eléctrico nacional se establecen los requisitos mínimos para la protección de motores, en todo circuito ramal de motores debe haber por lómenos - el seccionamiento, lo provee un dispositivo que se a capaz de abrir el circuito, con indicación visual de on – off. El propósito es garantizar la abertura del circuito ramal con seguridad, para proteger a los usuarios y operadores. La protección automática control cortocircuito, se trata de un dispositivo de acción instantánea magnético o electrónico, capaz de detectar y de cortar cualquier corriente superior a la corriente superior a la corriente de arranque del motor, la cual puede ser varias veces la corriente nominal, dependiendo del código del motor ESTA PUEDE SER UNA PROTECCION DE FUSIBLE, BOBINA MAGNETICA O RELE ELECTRONICO ACOPLADO A UN TRANSFORMADOR DE CORRIENTE. 12 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENENIERIA ELECTRONICA E INGENIERIA ELECTRONICA -el dispositivo para maniobras habitualmente se utilizan contactares electromagnéticos o arrancadores de compuerta electrónica realmente no es una protección, aunque [puede soportar las corrientes de arranque, aunque es para controlar el arranque y parada del motor, de hecho, es el dispositivo que abre y cierra el circuito ramal del motor, tanto en operación normal como en sobrecarga. Protección contra sobre carga, este dispositivo está llamado a detectar las corrientes de sobrecarga comprendidas por encima de la corriente nominal pero inferiores a la corriente de cortocircuito, aunque censa también a estas últimas su accionamiento es retardado y no actúa suficientemente rápido para despejarlas este lo debe hacer la protección de cortocircuito en este caso se deben hacer relés bimetálicos, fusible de acción retardado y relés electrónicos.

9. Documentos de referencia.  Laboratorio N 9, Ensayo en cortocircuito del motor asincrónico, Guías de laboratorio ELT-2572, maquinas eléctricas, Ing. Víctor Hugo Flores Arancibia, semestre ll/2017.  Apuntes de clase de laboratorio N 9, Ing. Víctor Hugo Flores Arancibia, semestre ll/2017.  Protección de motores eléctricos, www.autodecidadelectricidadpractica.blogplot.com

13 MAQUINAS ELECTRICAS ELT-2672

SEMESTRE II-2017