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Laboratorio de sistemas automáticos

PRÁCTICAS DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS

Prácticas de Máquinas Eléctricas

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1. Funcionamiento en vacío y en carga de un transformador monofásico. Vacío: Alimentar el transformador a su tensión nominal y tomar las medidas indicadas en la tabla. Carga: Estando alimentado el transformador a su tensión nominal, conectar la carga de 300 W, cos φ = 1 correspondiente al grupo de resistencias R-347 de Alecop y tomar las medidas indicadas de la tabla. Nominales: Anotar los valores nominales del transformador que aparecen un su placa de características y compararlos con las medidas anteriores. Vacío Primario Secundario

Carga 300 W Cos φ = 1

Nominales

Tensión aplicada (V1) Intensidad (I1) Tensión de salida (V2) Intensidad (I2)

Representar los esquemas en vacío y en carga del transformador con los aparatos de medida correspondientes para tomar las medidas anteriores.

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2. Ensayo de vacío y ensayo de cortocircuito de un transformador monofásico. Los ensayos de vacío y de cortocircuito a un transformador realizan para determinar sus pérdidas de potencia y, una vez conocidas éstas, determinar su rendimiento. Anotar las características del transformador a ensayar:

Medidas V1= V2= Io = Pfe=

Calcular: Relación de transformación, m. Factor de potencia en vacío, cos φo Con el ensayo de vacío se determinan las pérdidas en el hierro, PFe, del transformador. Éstas son producidas por las corrientes de Foucault inducidas en la chapa y por la histéresis magnética del material. Se manifiestan por un calentamiento en el núcleo y se miden con el vatímetro conectado en el primario.

Medidas Vcc= I1 = I2 = Pcu=

Calcular la tensión de cortocircuito en %, ucc Con el ensayo en cortocircuito se determinan las pérdidas en el cobre, PCu, del transformador. Éstas son producidas por efecto Joule como consecuencia de la circulación de corriente por los devanados y se manifiestan por un calentamiento en los mismos. Se miden con el vatímetro conectado en el primario. Con los datos anteriores, calcular el rendimiento del transformador para una carga de 300 W, cos φ = 1

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3. Arranque de un motor de corriente continua excitación compound larga por eliminación de resistencias RA conectadas en serie con el devanado inducido.

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4. Arranque directo de un motor trifásico de inducción con rotor de jaula de ardilla: Medición de tensión de línea, intensidad línea, potencia absorbida, factor de potencia y velocidad del rotor utilizando una tacodínamo (0,06 V/rpm). El motor que disponemos en el laboratorio es 220/380 V y la tensión de red 220 V. La conexión del estator debe ser, por tanto, triángulo. De esta manera, a cada fase del motor, llega la tensión menor. Representar sobre el esquema la conexión de los diferentes aparatos de medida y anotar su lectura en la tabla adjunta para comparar resultados con los nominales del motor obtenidos de su placa de características. Tomar estos valores en régimen de vacío y régimen de plena carga. Para aplicar una carga o par resistente al motor se utilizará el freno de polvo magnético acoplado al eje.

Vacío

Plena carga

Placa de características

VL (v) IL (A) Pab (W) Cos φ N (rpm)

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5. Arranque de un motor trifásico con rotor bobinado mediante eliminación de resistencias rotóricas. En la secuencia de arranque se conectará KM1 de alimentación al estator y, progresivamente mediante temporizadores, KM2 – KM3 – KM4 de eliminación de resistencias de arranque, quedando conectados finalmente KM1 y KM4. Medir la intensidad de línea en dos momentos: al comenzar el arranque antes de la conexión de KM2 y, al finalizar el mismo, después de la conexión de KM4. Comparar valores.

K1-L1-M1

Resistencias de arranque Alecop R-347

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El motor que disponemos en el laboratorio es 220/380 V y la tensión de red 220 V. La conexión del estator debe ser, por tanto, triángulo. De esta manera, a cada fase del motor, llega la tensión menor.

Conectados a través de las bornas a K1L1-M1

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6. Arranque estrella-triángulo de un motor trifásico de inducción. Medición de la tensión de fase y la intensidad de línea en los dos momentos del arranque.

Vf = VL

Vf = VL ⁄ √3

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El motor que disponemos en el laboratorio es 220/380 V y la tensión de red 220 V. Por tanto, en el momento del arranque, conexión estrella, la tensión en cada fase del motor será de 127 V y, cuando pase a triángulo, 220 V.

Si la maniobra se realiza mediante autómata programable, para evitar cortocircuitos, se debe introducir un tiempo , 0.1 s, entre la desconexión de KM2 y la conexión de KM3.

Medir la tensión en una fase del motor la intensidad de línea en dos momentos: al comenzar el arranque, después de la conexión de KM2, y al finalizar el mismo, después de la conexión de KM3. Comparar valores.

Estrella

Triángulo

VF (v) IL (A) Prácticas de Máquinas Eléctricas

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7. Arranque estrella-triángulo de un motor trifásico de inducción con inversión del sentido de giro. El arranque estrella-triángulo está indicado para motores trifásicos a partir generalmente de 5 CV de una cierta potencia cuya corriente en el instante de arranque puede tomar valores muy elevados. Por lo tanto, la inversión del sentido de giro de estos motores sólo se debe realizar si el motor está parado.

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8. Arrancador progresivo. Ajuste de rampas de arranque y parada.

Para la puesta en marcha del arrancador suave SIRIUS, por seguridad, es necesario seguir el siguiente procedimiento: Primero, aplicar la tensión de alimentación de mando en A1A2 para poner el relé de retardo en un estado de conexión conocido. Segundo, conectar el circuito principal de fuerza en L1-L2-L3. Tercero, cerrar el contacto K1 de mando. De lo contrario, el motor puede ser activado no intencionadamente y puede causar daños y heridas a personas y componentes de la instalación.

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El motor debe estar conectado al arrancador, de lo contrario no funcionará aunque esté alimentado y el contacto IN1 cerrado. Este modelo de arrancador, al no disponer de un contacto de confirmación de parada, no debe utilizarse para realizar una inversión de giro ya que no tenemos precisión del momento en que ha finalizado la rampa de bajada. La apertura de K1 implica únicamente el inicio de la rampa de bajada.

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9. Corrección del factor de potencia de una carga trifásica: motor trifásico. El factor de potencia, cos φ, de una instalación es el cociente entre la potencia activa consumida por la carga y la potencia aparente entregada por la compañía suministradora resultando que cos φ > 1. Una carga inductiva formada por bobinas produce un factor de potencia, en general, bajo. Un motor funcionando en vacío es un ejemplo de este tipo de cargas (cos φ ≈ 0.3). Para mejorar el factor de potencia (cos φ ≈ 0.9) se acopla, en paralelo con la carga, un condensador o batería de condensadores. Como consecuencia de un mayor cos φ conseguimos disminuir la corriente en la línea.

Sin Condensadores

Con Condensador

Cos φ IL (A) Prácticas de Máquinas Eléctricas

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10. Arranque de un motor trifásico en una línea monofásica. Es posible conectar un motor trifásico de pequeña potencia a una red monofásica y su funcionamiento es correcto. Sin embargo, la potencia que consigue desarrollar es 2/3 su valor nominal que desarrollaría conectado a una red trifásica. En la práctica, para una tensión de red de 220 V, se escoge una capacidad de 50 microfaradios por cada Kw de potencia del motor. Se debe tener la precaución de no tocar simultáneamente con la mano los bornes del condensador ya que éste se carga de energía eléctrica y puede producir una descarga importante.

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11. Arranque de un motor monofásico.

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ARRANQUE DE UN MOTOR MONOFASICO

Cuando el condensador no tiene mucha capacidad, puede quedarse conectado permanentemente. Si la tiene, debe desconectarse para no quemar el bobinado de arranque.

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12. Inversión de giro de un motor monofásico.

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13. Motor de polos conmutables. Conexión Dalhander.

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14. Variadores de frecuencia: Micromaster 420 de Siemens y Altivar 5 de Telemecanique. Apuntes elaborados y manuales de los equipos.

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15. Puesta en marcha de un alternador trifásico: Conexiones.

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