UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA
ENSAYO EN VACIO DEL MOTOR ASINCRONO LABORATORIO LABORATORIO N°8
MATERIA: ELT 2731 B MARTES 10:00-12:00 NOMBRE: CATARI PANIAGUA JOSUE DANNY FECHA: 19 de mayo de 2015
ENSAYO EN VACIO DEL MOTOR ASINCRONO 1. Objetivos.- Los objetivos del presente laboratorio son:
Elementos importantes del motor de inducción. Conocer el principio de funcionamiento del motor de inducción. Conocer el circuito equivalente del rotor de inducción. Conocer como se realiza el ensayo en vacío del motor de inducción. Determinar los valores magnéticos del motor de inducción.
2. Marco teórico.2.1.
El motor de inducción.El motor de inducción recibe este nombre debido a que igual que el transformador opera bajo el principio de inducción electromagnética. Debido a que este tipo de motores no llega a trabajar a su velocidad sincrónica, también se conocen como motores asincrónicos. Por el numero de fases se clasifican en general como: trifásicos, bifásicos y monofásicos. Por el tipo de rotor pueden ser: de rotor devanado y de rotor jaula de ardilla. Por lo general, se fabrican de varios polos de acuerdo a la frecuencia y a la velocidad de operación.
2.2.
Elementos importantes que constituyen un motor de inducción.Un motor de inducción esta constituido fundamentalmente por los siguientes elementos: estator, rotor, carcasa, y auxiliares como tapas anterior y posterior, rodamientos, ventilador, tornillos de sujeción, caja de conexiones, base y soporte.
La constitución de la maquina de inducción trifásica, en cuanto al rotor y estator, se resume de la siguiente manera:
1
ESTATOR
Devanado trifásico distribuido en ranuras a
Bobinado
tres devanados el estator. Estos devanados están desfasados 2 /(3p), siendo p el numero de pares de polos de maquina.
Rotor devanado: los devanados del rotor son similares a los del estator con el que esta asociado. El numero de fases del rotor no tiene porque ser el mismo que el del estator, lo que tiene que ser igual es el numero de polos. Los devanados del rotor están conectados a anillos colectores montados sobre el mismo eje.
Rotor
Jaula de ardilla
2
Los conductores del rotor están igualmente distribuidos por la periferia del rotor. Los extremos de estos conductores están cortocircuitados, por tanto no hay posibilidad de conexión del devanado del rotor con el exterior. La posición inclinada de las ranuras mejora las propiedades de arranque y dismi inu e los ruidos.
2.3.
Principio de funcionamiento del motor de inducción o asincrónico.El principio de funcionamiento del motor de inducción o asincrónico, se muestra en el siguiente cuadro: Principio de funcionamiento del motor de inducción o asincrónico Campo magnético giratorio en el estator El campo magnético induce f.e.m. en el rotor Circulan corrientes por el rotor Fuerzas electromagnéticas entre las corrientes del rotor y el campo ma nético del estator
Por en el rotor: el rotor gira
El rotor gira a una velocidad inferior a la velocidad de sincronismo pues en caso contrario nos se induciría una f.e.m. en el rotor y por lo tanto no habría par motor.
2.4.
Conceptos importantes sobre los motores de inducción.-
La velocidad de rotación de campo magnético está dado por:
=
Donde f 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 sincrónica y del deslizamiento.
= ( − )
3
El deslizamiento se define como:
=
−
En porcentaje, se tendrá:
=
−
%
La frecuencia en el rotor se puede expresar como:
= =
=
−
( − )
El par de carga aplicado al eje esta dado por:
=
En función a las anteriores ecuaciones, si nm = 0, la frecuencia en el rotor es f r=f e y el deslizamiento s=1, por lo que el rotor esta inmóvil. Si nm=nsinc, la frecuencia en el rotor es f r=0, y el deslizamiento s = 0, por lo que el rotor opera en vacío.
2.5.
Circuito equivalente de un motor de inducción.Los motores de inducción dependen para su operación de la inducción de voltajes y corrientes n el circuito del rotor desde el circuito del estator (acción transformadora). Puesto que la inducción de voltajes y corrientes en el circuito del rotor de un motor de inducción es esencialmente una operación transformadora, el circuito equivalente de un motor de inducción sera similar al circuito equivalente de un transformador.
4
En un motor de inducción cuando se aplica voltaje a los devanados del estator, se induce un voltaje en los devanados del rotor de la maquina. El circuito equivalente de una fase sera:
Por lo que se tendrá el siguiente circuito aproximado:
Donde R es la resistencia dinámica que produce la carga mecánica (rotor) del motor de inducción por lo tanto:
=
=
´
( − )
´
− ´
´ + =
5
´
Donde la potencia desarrollada por el rotor, tiene la siguiente relación:
´
= (´ )2 ( − )
2.6.
Ensayo en vacío o de rotor libre.Consiste en hacer funcionar el motor sin ninguna carga mecánica en el eje, es decir , la maquina trabaja a rotor libre. El circuito equivalente es como sigue:
En vacío:
≅
Por lo que el deslizamiento:
=
Y la resistencia dinámica:
=
Por lo que:
6
´
( − ) = ∞
´ = En estas circunstancias la potencia P consumida por el motor es:
= + + . ≪ ≪ + .
≪
Por lo tanto:
= + .
Conocidas las perdidas P se podrá calcular la rama en paralelo del circuito equivalente, de acuerdo con las siguientes expresiones:
=
= = =
=
3. Equipo e instrumental para laboratorio.Para el presente laboratorio, se utilizara el siguiente equipo instrumental y material:
7
Un motor de inducción trifásico, que tiene las siguientes características: o Tensión nominal: Vn = 220-380 (V) Corriente nominal: I n = 5.9-3.4 (A) o Potencia nominal: P n = 2 (HP) o o Frecuencia nominal: f = 50 (Hz) Velocidad nominal: = 2800 (rpm) o Marca: TATUNG CO. o
Un motor de inducción monofásico, que tiene las siguientes características: Tensión nominal: Vn = 110-220 (V) o o Corriente nominal: I n = 12-6/6-3 (A) o Potencia nominal: P n = 3/6 (CV) Frecuencia nominal: f = 50 (Hz) o o Velocidad nominal: = 2825 (rpm) Marca: KOHLBACH o
Alimentación de tensión trifásica (variable). Instrumentos de medición: voltímetros, amperímetros, vatímetro. Cables para conexión.
4. Circuito para el laboratorio.-
5. Descripción del laboratorio.
8
Realizar el circuito de laboratorio, como se indica en el punto 4. Se debe iniciar el laboratorio con una tensión variable, hasta llegar a la tensión nominal, donde el motor de inducción esta en operación, registrar todas las lecturas. Realizar el laboratorio con el cuidado respectivo.
6. Lecturas obtenidas en el laboratorio.Lectura Nº
Observaciones
V (V)
(A)
Iarranque (A)
1
Motor 3∅ Grande [2HP] Motor 1∅ [3/4 CV]
391
1.11
5
226
3,15
---------
2
Potencia P0=PFe Q0 en el (W) (VAR) arranque (W) 1955 160
7. Cálculos y gráficos.Para el motor trifásico [2HP]: =
=
= . ∗ . ∗ .
= , = = . × . = . [] = = . × (,) = . [] = = . [] = = , []
Para el motor monofásico [3/4 CV]: =
=
∗∗,
= .
= . = = , ∗ , = , [] = = , ∗ , = , [] = = , []
9
170
=
Motor trifasico 1:
Motor Monofasico:
10
= , []
Watimetro:
11
8. Análisis de resultados.
Con el análisis en vacío del motor asíncrono, hemos obtenido la potencia en el hierro, además de haber comprobado las altas corrientes de arranque que se producen en el motor. También se puedo evidenciar que para cambiar el sentido de giro del motor se logra cambiando 2 fases de la alimentación. Se determinó los valores magnéticos de las componentes del motor de inducción para los 2 motores
Documentación de referencia.-
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Guía de Laboratorio, Maquinas Eléctricas II, Ing. V. H. Flores.
