UNIVERSIDAD DE PIURA FACULTAD DE INGENIERIA Máquinas Eléctricas (ME) Control Laboratorio 4 Grupo 13 2017-II Nombre: Angel Pineda Sánchez 1) ¿Qué pasaría en un motor de inducción trifásico si, funcionando en su carga nominal, experimenta bruscamente un cambio en el sentido de giro sin paso por cero?
Se producirían corrientes intensas que dañan los bobinados debido a que la velocidad relativa del campo rotante aumenta al estar ambos rotando en sentido opuestos durante la conmutación del sentido de giro. El deslizamiento sería mayor que 1 y el motor estaría absorbiendo potencia eléctrica por el estator y potencia mecánica por su eje. Ambas potencias po tencias deben ser disipadas en forma f orma de calor, por lo tanto, el motor debe disipar dicha potencia en forma de calor, llegando a dañarse si este es excesivo o no puede disiparlo lo suficientemente rápido. Es una mala práctica invertir la secuencia de alimentación (directa-inversa, lo cual se logra cambiando dos fases cualesquiera de alimentación) para realizar una operación de frenado acelerado ya que se reduce notablemente la vida útil del motor. 2) ¿Qué elemento del circuito equivalente tiene el control más directo sobre la velocidad a la cual ocurre el par máximo? máxi mo?
La fórmula del par máximo es la siguiente:
31 = 2 ∗ 601 ∗ 2 ∗ (1 + √ 1 + )
Por tanto, se puede ver y deducir que, el elemento que tiene un control directo sobre el par máximo es la resistencia estatórica ( 1 ). 3)
En diferentes diferentes ejercicios sobre motores; para complicar el cálculo se considera la impedancia de la línea a la cual se conecta la máquina, es decir se suma al circuito equivalente del estator la impedancia de la línea. Explique qué error se comete en este cálculo.
Al considerar la impedancia de la línea a la que se conecta el motor, se vería afectada la tensión final que le llega al motor, ya que hay ha y una pequeña caída de tensión en la impedancia de línea, y ya no se estaría considerando dentro del
circuito equivalente del estator, pero si se quiere considerar dentro del circuito equivalente del estator, la suma de la impedancia del motor y la impedancia de la línea, es casi igual a la impedancia del motor, es decir, cambiaría muy poco el valor de los parámetros internos del motor, por lo que al hacer los cálculos el error sería muy pequeño, sabiendo esto entonces se podría despreciar la impedancia de la línea, y los resultados que se conseguirían serían muy aproximados. 4) ¿Cuáles son las ventajas y desventajas del arranque por conmutación estrella – triángulo? Mencione un ejemplo en el que nunca debería usarse. Conexión EstrellaTriángulo
Ventajas
Reducción de la corriente de partida del motor, evitando elevada caída de tensión en el sistema de alimentación de la red. Evita interferencias en equipamientos instalados en el sistema (red) de distribución. Costo reducido en el sistema de protección (cables, contactores), evitando el sobredimensionamiento excesivo de los mismos. Permite adecuarse a las limitaciones impuestas por las normas de distribución de energía eléctrica, en cuanto a caída de tensión en la red. Adecuada para cargas que necesitan pequeño torque de partida.
Desventajas
Costo mayor que el sistema de partida directa, debido a los contactores adicionales. El motor debe trabajar para la conexión en triángulo con la tensión de fase y debe estar proyectado para trabajar a una tensión superior de fase, para la conexión estrella. El motor debe tener disponible 6 terminales que permitan la conexión estrella-triángulo. El esquema de comando se vuelve un poco más complejo que el de partida directa a tensión plena.
5) Investigar el funcionamiento de los arrancadores suaves (Soft Starter) y qué ventajas presentan al implementarlos en el arranque de motores trifásicos.
Los arrancadores suaves (Soft Starter) de Control Techniques son equipos flexibles para el control y protección de motores en aplicaciones de velocidad constante. Los arrancadores suaves combinan funciones de control avanzadas con una simple instalación y puesta en marcha.
Los arrancadores suaves (Soft Starter) son un método simple y económico para el control de motores AC para aplicaciones de velocidad fija. Tradicionalmente los métodos de arranque de motores tales como: arranque directo o estrella-delta resultan en un aumento en el desgaste mecánico de la máquina y altos picos de corriente de arranque. Los arrancadores suaves resuelven estos problemas controlando las fases de aceleración y desaceleración del motor. 6) ¿Es posible poner en funcionamiento un motor trifásico si sólo se cuenta con una tensión monofásica? Fundamente.
Esta técnica, solamente es útil usarla para motores de jaula de ardilla simple de baja potencia. Hay que tener en cuenta lo siguiente: a) La potencia se reduce entre un 70 y 80% de la nominal. b) El par de arranque se reduce entre un 25 y 35 % del par nominal, para ello hay que conectar un capacitor. Para ello se procede a reconfigurar el motor para poder ser alimentado con una tensión de 220V hay que solucionar el tema de la alimentación. Para ello, se puede cablear un circuito denominado Steinmetz. En dicho circuito se alimenta el motor con dos fases, y entre una de las fases y la fase que queda libre, se coloca un condensador. De esta manera, se logra desfasar en 90° la fase compartida, de otra forma no se produciría el par de arranque necesario para hacer funcionar el motor. Es decir, creamos mediante ese condensador, una tercera fase “ficticia”
El funcionamiento es idéntico a un arranque en estrella, puesto que las dos fases estarían en serie actuando como un devanado principal, y la tercera fase, estaría adelantada 90°.
7) ¿Por qué es necesario reducir el voltaje aplicado a un motor de inducción cuando se reduce su frecuencia eléctrica?
Al reducir la frecuencia eléctrica, se disminuirá también la veloci dad del motor al ser el número de polos una constante:
1 =
601
Teniendo que el par de arranque depende de la velocidad del motor y del voltaje aplicado en el primario:
31 ∗ ′ = 2 ∗ 601 ∗ ( + (1 + ′) ) Considerando además que los elementos del circuito equivalente no varían de acuerdo a este cambio de frecuencia; se tendrá entonces que el único parámetro que necesitará reducirse es el voltaje aplicado al motor.
8) ¿Por qué los motores de inducción no son muy utilizados en aplicaciones que requieran una regulación constante de velocidad? ¿Cuáles son los más usados para estos casos?
No se utilizaría motores de inducción debido a que la velocidad de un motor de inducción o motor asíncrono, depende de la frecuencia eléctrica y esta no está en sincronía con la frecuencia de giro. A diferencia de los motores síncronos, en los cuales, la rotación del eje sí está sincronizada con la frecuencia de la corriente de alimentación y el período de rotación es exactamente igual a un número entero de ciclos de CA. Su velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red a la que esté conectado y del número de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo".