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• Junior Mas Aguilar

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LABORATORIO N° 5 “MAQUINA DE CORRIENTE ALTERNA”

CARRERA

: TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN

CICLO

: IV

GRUPO

: “1”

DOCENTE

: DIAZ CELI, Jean Pierre

CURSO

: Instalaciones Y Maquinas Eléctricas.

ALUMNO (S)

:

- MAS AGUILAR, Junior Paolo. - Pérez Hernández Cinthia Alexa. - SILVA MOSCOL, Diego Alberto. - Zavaleta Velesmoro, María Mercedes.

FECHA DE EJECUCIÓN : 21/10/2016. FECHA DE ENTREGA

: 04/11/2016.

2016 – II

“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

1. OBJETIVOS:

Aplicar conocimientos teóricos para implementar arranque de motores de corriente alterna.

Evaluar el desempeño de los diversos sistemas de arranque de los motores alternos.

2. INTRODUCCIÓN TEORICA. Las máquinas de corriente alterna se emplean en diversas campos que van desde algunos kW hasta los MW. Las máquinas asíncronas se emplean en aplicaciones de hasta el rango de los MW, dentro de este rango se encuentran las máquinas las máquinas asíncronas con rotor de jaula de ardilla, que son las máquinas más sencillas de fabricar, que las convierte en las de uso más frecuente. Así mismo se tienen las máquinas síncronas se emplean, sobre todo, como generadores de energía eléctrica y como accionamientos de alta dinámica (servos). Las maquinas de corriente alterna se pueden clasificar según su uso como generadores y motores, siendo estos últimos los más abundantes. 2.1. DIFERENCIA ENTRE UN MOTOR SINCRONO Y UN ASINCRONO Para explicar la diferencia entre una maquina síncrona y una asíncrona vamos a realizar un símil con el siguiente ejemplo:  Si hacemos girar un imán en forma de U a la velocidad Ns alrededor de una aguja imantada, esta girara a una velocidad N1 = Ns  motor síncrono.  Si hacemos girar un imán en forma de U a la velocidad Ns alrededor de una masa circular metálica, esta girara a una velocidad N2 < Ns  motor asíncrono.

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

2.2. MOTOR ASINCRONO Una máquina que solo tiene bobinados amortiguados recibe el nombre de máquina asíncrona o máquina de inducción. Reciben este nombre porque la tensión del rotor (que produce tanto la corriente eléctrica como el campo magnético del rotor) es inducida en las bobinas del rotor en lugar de conectarse físicamente mediante conductores.

Los motores de inducción ...

• ....

no necesitan corriente de excitación en el rotor para ponerse en funcionamiento.

2.2.1.

ESTRUCTURA INTERNA.

Los motores de inducción pueden ser monofásicos o polifásicos. El estator de los motores de inducción es idéntico al de los motores síncronos; en cambio, el rotor es totalmente diferente. Los hay de dos tipos: el rotor jaula de ardilla y el rotor bobinado.  El rotor de jaula de ardilla (figura N° 01) está formado por una serie de barras de material conductor colocadas dentro de las ranuras hechas en la cara externa del rotor. Se ponen en contacto todos los extremos colocados dentro de ranuras hechas en la cara externa del rotor. Se ponen en contacto todos los extremos de las barras (conexión en cortocircuito) mediante unos anillos de cortocircuito.

FIGURA N° 01: ROTOR JAULA DE ARDILLA

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”  El rotor bobinado (figura N° 02) tiene un juego de bobinas trifásicas idéntico al del estator. Las tres fases del rotor bobinado suelen estar conectadas en Y; los extremos de cada bobina están conectados a los anillos de rozamiento que hay en el eje y las tres se colocan en cortocircuito mediante escobillas que hacen contacto con los anillos.

FIGURA N° 02: ROTOR BOBINADO

2.2.2.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

A un motor de inducción con rotor de jaula de ardilla se le aplica un conjunto de corrientes trifásicas en el estator, que crean en el campo magnético giratorio BS de velocidad de giro: 60 𝑛=𝑓∗ ( 𝑚𝑖𝑛− 1 ) 𝑝 Este campo magnético pasa sobre las barras del rotor e induce un voltaje: 𝐸 = 𝐵𝑆 ∗ 𝐿𝑣 (𝑣) Este voltaje crea una corriente que circula por las barras del rotor y, al mismo tiempo, crea un campo magnético BW. L a interacción entre los campos BS y Bw crea un momento de torsión que hace girar el rotor en el mismo sentido que el campo generado por el estator.

El rotor tiene una velocidad límite porque no puede llegar al valor de la velocidad del campo giratorio, velocidad de sincronismo, ya que en ese caso no habría tensión inducida en el rotor.

2.2.3.

CONCEPTO DE DESLIZAMIENTO EN LOS MOTORES DE INDUCCIÓN:

Se denomina velocidad de deslizamiento... • .... a la diferencia entre velocidad de sincronismo N y la velocidad del rotor del motor de inducción Ns y generalmente se exprexa en %. 𝑵𝒅𝒆𝒔𝒍𝒊𝒛𝒂𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 = 𝑵 − 𝑵𝑺

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

Se caracterizan por:

Trabajar con corriente alterna tanto en los devanados del estator como en los del rotor.

No hay distinción entre inductor e inducido por contribuir los dos devanados a la excitación del campo magnético. Se les denomina primario y secundario, siendo normalmente el primario el del estator, y el secundario el del rotor.

Los devanados están en ranuras practicadas en la superficie del rotor y del estator.

Si el devanado rotórico está constituido a base de bobinas, estas, están conectadas al exterior mediante varios anillos sobre los que se apoyan unas escobillas.

Tener una velocidad casi constante, algo inferior a la velocidad síncrona.

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

CONEXIONES

3. EQUIPOS DE MATERIALES:

Cantidad

01

Descripción

Imagen

Fuente de alimentación Trifásica

Observación

Para encenderla se debe de usar guantes.

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

01

01

01

Varios

Motor Jaula de Ardilla

En buen estado.

Multímetros digital

Variación mínima en su marcación de lectura de voltaje.

No está al 100% calibrado.

Vatímetro Digital

Conductores conexión

Totalmente actos para la conexión.

de

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

4. PROCEDIMIENTO: A. ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR TRIFÁSICO ESTRELLA: 1. Implementamos el circuito mostrado.

FIGURA N° 03: Arranque directo

FIGURA N° 04: Conexión del circuito anterior, antes de encender la fuente de alimentación.

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

2. Encendimos la fuente de alimentación.

FIGURA N° 05: Conexión del circuito anterior, con la fuente de alimentación encendida. 3. Anotamos en la tabla los valores obtenidos de los instrumentos.

VALORES MEDIDOS Tensiones de fase

Corrientes de Línea

URn = 220.4 V

IR =0.37 A

Tabla N° 1: Valores de medidos.

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Potencia W1 =52.60 W

“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

VALORES CALCULADOS Tensiones de Línea

Corrientes de Línea

Potencia

URS = 379.8

IR = 0.34

W1 = 52.97 w

UST = 379.7

IS = 0.42

W2 = 13.48

UTR = 381.3

IT= 0.37

W3 = 46.47

FACTOR DE POTENCIA

0.651

P

52.64

Q

62,49

S

81.29 Tablas N° 2 y 3: Valores medidos.

B. CONEXIÓN TRIANGULO MOTOR AC:

FIGURA N° 06: Conexión triángulo.

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

FIGURA N° 07: Implementación de la conexión triángulo.

TENSIONES DE LÍNEA

CORRIENTES DE LÍNEA

URS = 379.8

IR = 1 mA

UST = 382

IS = 0.3 mA

UTR = 379

IT= 0.2 mA

Tabla N° 4: Valores medidos. C. CONFIGURACIONES DE ARANQUE TÍPICAS DE UN MOTOR TRIFÁSICO:

FIGURA N° 08: Arranque directo.

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

FIGURA N° 09: Arranque por Resistencias Estatóricas.

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

FIGURA N° 10: Arranque Estrella Triangulo.

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“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

a) EXPLIQUE LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN EL PROCEDIMIENTO A: En el procedimiento A del presente laboratorio, la cual es una conexión trifásica estrella, se realizó utilizando como instrumentos eléctricos a un vatímetro, un voltímetro y una pinza amperimétrica, en donde luego de realizar la conexión se obtuvieron datos medidos y tomados de los instrumentos, en la cual se logró comprobar que el voltaje de fase (379.8 V) proporcionado directamente por la fuente de alimentación es diferente al voltaje de línea (220.4 V), este se comprueba dividiendo con las raíz de tres, debido a que son conexiones trifásicas. También comprobamos que la corriente de línea es igual a la corriente de fase, se observan algunas diferencias de milésimas, pero esto es debido a que los instrumentos utilizados pueden encontrarse des calibrados.

b) ELABORE UNA TABLA COMPARATIVA CON LOS MÉTODOS DE ARRANQUE MÁS COMUNES.

ARRANQUE DIRECTO.

 



 

El estator se acopla de forma directa a la red. En el momento de la puesta bajo tensión, el motor actúa como un transformador cuyo secundario, formado por la jaula muy poco resistente del rotor, está en cortocircuito. La potencia del motor es débil con respecto a la de la red. El par de arranque debe ser elevado. La potencia del motor es débil.

FIGURA N° 11: Arranque Directo.

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ARRANQUE ESTRELLA – TRIÁNGULO

 Se utiliza en motores en los que las dos extremidades de cada uno de los devanados estatóricos vuelvan a la placa de bornas.  Es preciso utilizar un motor devanado a 380 V en triángulo y 660 V en estrella.  La punta de corriente durante el arranque se divide por 3.  La velocidad del motor se estabiliza cuando se equilibran el par del motor y el par resistente, normalmente entre el 75% y 85% de la velocidad nominal.

FIGURA N° 12: Arranque Estrella - Triangulo.

ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR. 

 

El motor se alimenta a tensión reducida mediante un transformador que una vez finalizada el arranque, queda fuera del circuito. El arranque se lleva a cabo en tres tiempos. La corriente y el par de arranque varían en la misma proporción.

FIGURA N° 13: Arranque con autotransformador.

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Directo

Estrella Triángulo

“Part winding”

Resistencias

Autotransfor mador

Motor anillos

“Solf starter”

Convertidor frecuencia

Motor

Estándar

Estándar

6 devanados

Estándar

Estándar

Específico

Estándar

Estándar

Coste

*

**

**

***

***

***

***

***

Corriente arranque motor

5 a 10 ln.

2 a 3 ln

2 ln

Aprox. 4.5 ln

1.7 a 4 ln

Aprox. 2 ln

4 a 5 ln

ln

Celda de tensión

Alta

Alta en el cambio de conexión

Baja

Baja

Baja: precaución al conectar en directo

Baja

Baja

Baja

Hárminicos de tensión y corriente

Alto

Moderado

Moderado

Moderado

Moderado

Bajo

Alto

Alto

Factor de potencia

Bajo

Bajo

Moderado

Moderado

Bajo

Moderado

Bajo

Bajo

Número de arranque disponibles

Restringido

2-3 veces más directo

3-4 veces más directo

3-4 veces más directo

3-4 veces más directo

2-3 veces más directo

Limitado

Elevado

Par disponible

Aprox. 2.5 Cn

0.2 a 2.5 Cn

2 Cn

Cn

Aprox. 0.5 Cn

Aprox. 2 Cn

Aprox. 0.5 Cn

1.5 to 2 Cn

Solicit. térmica

Muy alta

Alta

Moderada

Alta

Moderada

Moderada

Moderada

Baja

Solicitación mecánica

Muy alta

Moderada

Moderada

Moderada

Moderada

Baja

Moderada

Baja

Tipo de carga recomendado

Cualq.

Sin carga

Par creciente

Bombas y vent.

Bombas y vent.

Cualq.

Bombas y vent.

Cualq.

Carga gran inercia

Si

No

No

No

No

Si

No

Si

5. OBSERVACIONES: 

Algunos conductores estaban dañados.

eléctricos





Había una gran variación entre la medición del vatímetro y la medición mediante el multímetro.

Para llevar a cabo el desarrollo del laboratorio, debemos tener completamente nuestro Equipos de Protección Personal.



Los datos obtenidos que fueron obtenidos por los equipos de medición varían mucho a los resultados calculados matemáticamente, esto se dio debido a que los equipos no están al 100% configurado.

6. CONCLUSIONES:  Se logró aplicar los conocimientos teóricos e implementó la conexión de circuitos para el arranque directo de un motor jaula de ardilla trifásico en conexión estrella y en conexión triangulo.  Si midió los paramentos de un motor trifásico en conexiones estrella y triangulo, como son. Voltaje de línea, voltaje de fase, corriente de línea, potencia aparente, activa, reactiva.  Se evaluó el desempeño del motor trifásico jaula de ardilla en conexión estrella triangulo.  Conexión estrella - tiene neutro.  Conexión triangulo - no tiene neutro.

“MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA”

7. ANEXOS:

FIGURA N° 14: Conexión de motor trifásico estrella.

FIGURA N° 15: Disminución del voltaje del motor trifásico estrella.

FIGURA N° 16: Conexión de motor en arranque directo.

FIGURA N° 17: Valores de la práctica.

FIGURA N° 19: Conexión con la armadura.

FIGURA N° 18: Conexión de motor con corriente alterna.

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