Objetivos: 1 Analizar la estructura del motor síncrono síncrono trifásico. 2 Calcular las características de arranque del motor síncrono trifásico.
Instrumentos y equipo: Módulo de motor síncrono/generador Módulo de electrodinamómetro Módulo de fuente de alimentación (0-120/208V (0-120/208V !" 120V c-d 0-120V c-d# Módulo de interru$tor de sincroni%ación Módulo de medición de c-a (8# Módulo de medición de c-a (2'0V# acómetro acómetro de mano )a*les de cone+ión ,anda
EMS 8241 EMS 8911 EMS 8821 EMS 8&21 EMS 842' EMS 842& EMS 8920
Procedimientos: Advertencia: ¡En este Experimento de Laoratorio se mane!an altos volta!es" ¡#o $a%a nin%una conexi&n cuando la fuente est' conectada" ¡La fuente dee desconectarse despu's de $acer cada medici&n" 1 E+aminar la estructura del Módulo EMS 8241 de motor síncrono generador o*ser.ando el motor los anillos colectores el reóstato las terminales de cone+ión el alam*rado 2 *ser.ar el motor desde la $arte $osterior del módulo a# dentificar los dos anillos colectores las esco*illas *# 3Se $ueden mo.er las esco*illas 5o c# *ser.ar 6ue las terminales de los dos de.anados del rotor se lle.an 7asta los anillos colectores a tra.s de una ranura en el ee del rotor d# dentificar los de.anados amortiguadores de c-d en el rotor (:un6ue sólo son dos de.anados est;n conectados en tal forma 6ue sus fuer%as magnetomotrices act
4 2 ' ! & *# 3)u;l es el .oltae nominal de los de.anados del estator 120 Vc-a c# 3)u;l es la corriente nominal de los de.anados del estator 08 : c-a d# El de.anado del rotor se conecta (a tra.s del reóstato de 1'0># a las terminales ? 8 e# 3)u;l es la corriente nominal del de.anado del rotor 0!! : c-d f# 3)u;l es el .oltae nominal del de.anado del rotor 120 V c-d g# 3)u;l es la .elocidad nominal la $otencia del motor r/min @ 1800 r$m 7$@ 02!4?
Características de arranque 4 )onectar el circuito ilustrado en la Aigura 2'-1 utili%ando los Módulos EMS de motor síncrono/generador fuente de alimentación medición de c-a *ser.ar 6ue los tres de.anados del estator est;n conectados en estrella a la salida trif;sica fia de 208 V de la fuente de alimentación
(i%ura 2)*1
' a# )onectar la fuente de alimentación *ser.ar 6ue el motor comen%ó sua.emente a funcionar siguió o$erando como un motor ordinario de inducción
1
*# *ser.ar el sentido de rotación +otaci&n @ Borario , 1 @ 14 : c-a c# Cesconectar la fuente de alimentación e intercam*iar dos de los tres ca*les 6ue .an a la fuente de alimentación d# )onectar la fuente de alimentación o*ser.ar el sentido de rotación +otaci&n @ :nti-7orario 1@ 14 : c-a e# Cesconectar la fuente de alimentación & )onectar el circuito 6ue a$arece en la Aigura 2'-2 con los Módulos EMS del electrodinamómetro el interru$tor de sincroni%ación :co$lar el motor al electrodinamómetro $or medio de la *anda EMS 862
(i%ura 2)*2
? a# El módulo de interru$tor de sincroni%ación se utili%ar; como interru$tor $ara la $otencia trif;sica 6ue .a a los de.anados del estator Donga el interru$tor en la $osición offF *# El electrodinamómetro se conectó a la salida fia de 120V c-a de la fuente de alimentación :ustar la $erilla de control del dinamómetro al 40 $or ciento a$ro+imadamente de e+citación c# El rotor del motor síncrono se conectó a la salida fia de 120V c-d de la fuente de alimentación :ustar el reóstato de cam$o a una resistencia cero
2
d# )errar el interru$tor S del motor síncrono 8 a# )onectar la fuente de alimentación a$licar $otencia trif;sica cerrando e l interru$tor o*ser.ar lo 6ue sucede G5o a$licar $otencia m;s de 10 segundosH *# Cescri*a lo 6ue sucede El motor %ira tratando de arrancar- pero no lo lo%ra- en la cual si lo de!amos muc$o tiempo daamos el motor c# 3Iu lectura dio el am$erímetro )A d# Si un motor síncrono tiene carga 3de*e arrancarlo cuando e+iste e+citación de c-d en su cam$o #o- deemos esperar que el motor se fi!e a velocidad síncrona / despu's aadirle car%a 9 a# )onectar el rotor del motor síncrono a la salida .aria*le de 0-120V c-d de la fuente de alimentación 5o cam*iar ninguna de las otras cone+iones o los austes del control *# )on el control del .oltae .aria*le de salida en cero conectar la fuente de alimentación :$licar $otencia trif;sica cerrando el interru$tor de sincroni%ación o*ser.a lo 6ue sucede c# Cescri*a lo 6ue $asó El motor funciona como motor de inducci&n / su %iro no es constante. d# 3Aunciona el a$arato como motor de inducción Sí e# :ustar cuidadosamente la salida de la fuente de alimentación a 120V c-d seg
3
(i%ura 2).3
*#
:ustar la $erilla de control del dinamómetro en su $osición e+trema 7acindola girar en sentido 7orario $ara $ro$orcionarle al motor síncrono la m;+ima carga en el arran6ue
c# )errar el interru$tor S del motor síncrono 11 a# )onectar la fuente de alimentación medir r;$idamente E1 E2 1 el $ar de arran6ue desarrollado Cesconectar la fuente de alimentación E1 @ 2129 V c-a 1 @ 4 : c-a
E2 @ 2!9' V c-a
lb f ∙ plg
Dar de arran6ue @ 2?
*# )alcular la $otencia a$arente suministrada al motor en el arran6ue Dotencia a$arente @ E1 + 1 @ 2129 + 4 @ 8'14 V: c# )alcule el $ar a $lena carga corres$ondiente a 1/4 7$ a 1800 r/min 7.04 P
Dar a $lena carga @
1
lb f ∙ ft
@ 12
nm
=
(
7.04 0.25 x 746 1800
( r / min )
lb f ∙ plg ∴ 0.7294 x 12 =¿
)
=0.7294 lbf ∙ ft
8?'28
lbf ∙ plg
d# )alcule la relación entre el $ar de arran6ue el $ar a $lena carga τ plenacarga Jelación @
τ arranque
8.7528 =
27
=
0.3242
e# E+$li6ue $or 6u se induo un alto .oltae en c-a E2 en los de.anados del rotor
4
4eido a que en el rotor encontramos al devanado amorti%uador. 4eido a que el rotor %ira más lento que la velocidad síncrona- entonces $ará un movimiento relativo entre el rotor / el campo ma%n'tico del estator / $ará un volta!e inducido en los devanados. 12 Sin cam*iar el circuito conectamos la fuente de alimentación $ara reducir la carga 7aga girar con lentitud la $erilla de control del dinamómetro en sentido 7orario El motor aumentara a .elocidad $lena funcionar; como motor de inducción de aula de ardilla *ser.amos el efecto $roducido en el .oltae inducido E2 a# 3Dor 6u se reduce E2 conforme se incrementa la .elocidad del motor 5orque nuestro motor necesita una corriente ma/or en el estator proporcionada por la car%a con lo cual disminu/e el campo ma%n'tico / por tanto el volta!e inducido.
Prueba de conocimientos: 1 3Iu $recauciones de*en tomarse durante el $eríodo de arran6ue de un motor síncrono #o alimentar al motor con volta!e alterno 6estator7 / directo 6rotor7 al mismo tiempo. #o suministrar car%a al motor durante el proceso de arranque.
2 Si se 6uitara el de.anado de aula de ardilla de un motor síncrono 3$odría arrancar $or sí solo #o- porque 'ste sirve para producir la fuerza de torsi&n para el arranque del motor.
! ndi6ue dos ra%ones $or las 6ue el de.anado del rotor de un motor síncrono se conecta •
•
casi siem$re a una resistencia e+terna durante el arran6ue 5ara prote%er al motor por si existen %randes corrientes que puedan sorecalentar o quemas los devanados /a sea del rotor o estator. 0irve como sistema de arrancado
4 )om$are las características de arran6ue del motor síncrono con las del motor de inducción trif;sico de aula de ardilla El motor síncrono requiere de 2 alimentaciones una de CA / otra de C4- mientras que el de !aula de ardilla solo requiere una alimentaci&n de CA. El motor síncrono requiere un arrancador. El asíncrono no requiere un arrancador. La venta!a de un motor síncrono sore un motor asíncrono- es que el síncrono me!ora el factor de potencia / el asíncrono lo a!a. El motor 0íncrono requiere excitatriz / el asíncrono no. El síncrono arranca con una !aula de ardilla / despu's entra la C4 para sincronizarse con la línea.
Motor
Par a p!ena car"a
Corriente a p!ena car"a
Kaula de ardilla Síncrono
214 2?
44 4
5
6
