laboratorio n°4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICADEPARTAMENTO DE MECÁNICA Y ENERGÍA

MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFÁSICO

1.- PROBLEMA

¿Cuáles son los componentes y las conexiones básicas de un motor trifásico asíncrono?

¿Cuáles son los cambios en las conexiones de un motor para producir una inversión de giro?

2.- INFORMACIÓN TEÓRICA

El motor de inducción es una máquina rotatoria de CA donde la fuente de energía alimenta únicamente las bobinas del estator, en tanto la excitación para el rotor se consigue por inducción en lugar de conectarse físicamente a la fuente de energía, es decir no se necesita corriente de campo de CC para poner en funcionamiento la máquina. Sus componentes se muestran en la FIGURA N° 01.

Un motor de inducción tiene físicamente el mismo estator que una máquina síncrona, con diferente construcción del rotor. Hay dos tipos diferentes de rotores. A uno se le llama rotor devanado, mientras que al otro se le llama rotor de jaula de ardilla o rotor de barras tal como se observa en la FIGURA N° 02.

LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS IPágina 1

FIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de Ardilla

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barras

FIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de ArdillaFIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de ArdillaFIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de ArdillaFIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de ArdillaFIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de ArdillaFIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de ArdillaFIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de ArdillaFIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de ArdillaFIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de ArdillaFIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de ArdillaFIGURA N° 01: Componentes de un motor de inducción trifásico Jaula de Ardilla

FIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barrasFIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barrasFIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barrasFIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barrasFIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barrasFIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barrasFIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barrasFIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barrasFIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barrasFIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barrasFIGURA N° 02: Rotor de jaula de ardilla o Rotor de barras


Si el rotor de un motor de inducción girara a la velocidad sincrónica nsinc, sus barras permanecerían estacionarias con relación al campo magnético y no habría inducción de voltaje, entonces no habría ni corriente ni campo magnético en el rotor. Sin campo magnético el momento de torsión inducido seria cero y el rotor se frenaría. Por esto es un motor de inducción jamás podrá alcanzar la velocidad síncrona.

Se denomina velocidad de deslizamiento ndesliz a la diferencia entre la velocidad síncrona nsinc y la velocidad del rotor nm.

ηdesliz=ηsinc−ηm

El deslizamiento s expresa la velocidad relativa en porcentaje:

s=ηdeslizηsinc

x100%=ηsinc−ηmηsinc

x 100%

Un motor de inducción trabaja induciendo voltajes y corrientes en el rotor de la máquina, pero a diferencia de un transformador la frecuencia del rotor fr no es necesariamente la misma que la frecuencia del estator fe. La frecuencia del rotor se expresa como:

f r=s f e

DENOMINACION DE LOS EXTREMOS DE LAS FASES DE UN DEVANADO TRIFÁSICO

Los extremos de las fases de los bobinados de CA tienen una denominación normalizada (norma UNE-EN 60034-8), las cuales están representadas en la figura3 Según esta norma los tres principios de fase se denominan U l, V1 y Wl y los finales U2, V2 y W2. Antes se usaban las letras U, V y W para los principios y las letras X, Y y Z para los finales

En el arranque de un motor de inducción las corrientes que circulan por los bobinados son muy superiores a la corriente nominal del motor. Dependiendo de las protecciones que se hayan colocado puede ocurrir que estas actúen durante el arranque y desconecten el motor. Para evitar esto, una operación muy típica es efectuar el arranque con una conexión en estrella ya que se aplica a los bobinados del motor una tensión menor y por tanto las corrientes de arranque son también menores. Una vez en movimiento las corrientes del motor disminuyen con lo cual es posible entonces efectuar un cambio de


FIGURA N° 3B: Denominación Antigua


FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8FIGURA N° 3A: Norma UNE-EN 60034-8 FIGURA N° 3B: Denominación AntiguaFIGURA N° 3B: Denominación AntiguaFIGURA N° 3B: Denominación AntiguaFIGURA N° 3B: Denominación AntiguaFIGURA N° 3B: Denominación AntiguaFIGURA N° 3B: Denominación AntiguaFIGURA N° 3B: Denominación AntiguaFIGURA N° 3B: Denominación AntiguaFIGURA N° 3B: Denominación AntiguaFIGURA N° 3B: Denominación AntiguaFIGURA N° 3B: Denominación Antigua


conexión a triángulo para así aprovechar toda la potencia del motor y evitando sobre-intensidades que afecten a los sistemas de protección.

INVERSIÓN DE GIRO

Para efectuar el cambio de sentido de giro de los motores eléctricos trifásicos únicamente es necesario intercambiar dos fases, pues cambiará el sentido de giro del campo magnético del estator y por tanto el sentido de giro del rotor.

Para bobinas de paso diametral, donde la anchura de cada bobina es igual a un paso polar (distancia angular entre dos polos adyacentes), se puede determinar el número de polos de la maquina mediante la ecuación:

P=360θm

Dónde:

P: número de polos de la maquina

θm : anchura de la bobina en grados mecánicos

3.- HIPÓTESIS

Reconoceremos e identificaremos las partes básicas y principales del motor asíncrono de inducción, así como las conexiones básicas en las que se puede conectar dicho motor. A la vez observaremos el cambio del sentido de giro del motor intercambiando las conexiones establecidas.



ARRANQUE ESTRELLA - TRIÁNGULO

FIGURA N° 4A: Conexión en Estrella FIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4B: Conexión en DeltaFIGURA N° 4A: Conexión en EstrellaFIGURA N° 4A: Conexión en EstrellaFIGURA N° 4A: Conexión en EstrellaFIGURA N° 4A: Conexión en EstrellaFIGURA N° 4A: Conexión en EstrellaFIGURA N° 4A: Conexión en EstrellaFIGURA N° 4A: Conexión en EstrellaFIGURA N° 4A: Conexión en EstrellaFIGURA N° 4A: Conexión en EstrellaFIGURA N° 4A: Conexión en EstrellaFIGURA N° 4A: Conexión en Estrella


4.- INSTRUMENTOS Y MATERIALES

Fuente trifásica con salida en delta de 12 V por fase Un motor de inducción trifásico Un voltímetro AC Un tacómetro Una pinza amperímetrica AC



Tacómetro

Motor de inducción Trifásico

Generador Trifásico

Voltímetro

Pinza Amperimétrica

TacómetroTacómetroTacómetroTacómetroTacómetroTacómetroTacómetroTacómetroTacómetroTacómetroTacómetro

VoltímetroVoltímetroVoltímetroVoltímetroVoltímetroVoltímetroVoltímetroVoltímetroVoltímetroVoltímetroVoltímetroMotor de inducción TrifásicoMotor de inducción TrifásicoMotor de inducción TrifásicoMotor de inducción TrifásicoMotor de inducción TrifásicoMotor de inducción TrifásicoMotor de inducción TrifásicoMotor de inducción TrifásicoMotor de inducción TrifásicoMotor de inducción TrifásicoMotor de inducción Trifásico

Pinza AmperimétricaPinza AmperimétricaPinza AmperimétricaPinza AmperimétricaPinza AmperimétricaPinza AmperimétricaPinza AmperimétricaPinza AmperimétricaPinza AmperimétricaPinza AmperimétricaPinza Amperimétrica

Generador TrifásicoGenerador TrifásicoGenerador TrifásicoGenerador TrifásicoGenerador TrifásicoGenerador TrifásicoGenerador TrifásicoGenerador TrifásicoGenerador TrifásicoGenerador TrifásicoGenerador Trifásico


5.- DISEÑO EXPERIMENTAL

6.- REALIZACIÓN DEL EXPERIMENTO

6.1.- Identificación de las partes componentes de un motor trifásico asíncrono

Se dispondrá a cada uno de los grupos, de un motor trifásico asíncrono, del cual identificarán y reportarán las partes componentes.

Frecuencia de la red (Hz) 60Anchura de la Bobina (⁰ mecánicos) 180

Haces activos por ranura 1

6.2.- Conexiones básicas de un motor trifásico asíncrono

1. Adecuar la fuente trifásica para una salida en delta de 12 V por línea.2. Identificar en los terminales del motor de inducción los inicios y finales de las fases

de las bobinas según la norma UNE0-EN 60034-8, mostrada en la FIGURA N° 3A.3. Conectar las bobinas del motor de inducción en estrella, tal como se muestra en el

esquema de la FIGURA N° 4A.4. Medir los voltajes de fase y de línea del motor, las corrientes de fase y línea que

recibe el motor, y la velocidad de giro indicando el sentido de giro del motor. Completar la TABLA N° 01.

5. Cambiar la secuencia de fases aplicada al motor eléctrico y observar que sucede con el sentido de giro del motor.

6. Conectar las bobinas del motor de inducción en delta tal como se muestra en la FIGURA N° 4B y repetir el ítem 4. Completar la TABLA N° 02.




7.- DATOS EXPERIMENTALES

nm (rpm) Sentido de giro IF (A) VL (V) VF (V)

2775 rpm Horario0.225 13 80.205 12 70.195 13 7

nm (rpm) Sentido de giro IF (A) IL (V) VF (V)

3197 rpm Horario0.365 0.583 80.374 0.616 70.364 0.638 8

8.- ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

8.1.- Investiga la función de cada uno de los componentes del motor de inducción trifásica

ROTOR esta es la parte rotatoria del motor, así como el estator, el toro consiste de un grupo de laminaciones de acero ranuradas y empaquetadas en la forma de un cilindro magnético y con un circuito eléctrico. Por medio de la energía eléctrica se entrega energía mecánica llevada en un eje de transmisión

ESTATOR es la parte fija de una máquina rotativa y uno de los dos elementos fundamentales para la transmisión de potencia (siendo el otro su contraparte móvil, el rotor).

DOS TAPAS extremas que contienen a las chumaceras (cada una en un extremo).

DOS CHUMACERAS o baleros para soportar a la flecha o eje rotatorio

VENTILADOR DE ENFRIAMIENTO, localizado en el extremo de accionamiento y que permite proporcionar el enfriamiento forzado para el estator.

PINTURA Los motores llevan dos capas de pintura. Una capa anticorrosiva, que ofrece protección en caso de humedad o de instalación a la intemperie o en locales en los que haya que contar con gases y vapores químicamente agresivos y otra de acabado color gris.



TABLA N° 01: Conexión en estrella de un motor trifásico

TABLA N° 02: Conexión en delta de un motor trifásico

SENTIDO DE GIRO DEL MOTOR CON LA SECUENCIA DE FASES APLICADA CAMBIADA ANTIHORARIO


CAJA DE CONEXIONES Los tamaños 71 y superiores, hasta el 220, poseen la caja de conexiones en la parte superior de la carcasa; en los demás motores va instalada a la derecha. Para la conexión a tierra se dispone, en todos los tipos, de un borne en la caja de conexiones, debidamente marcado; del tamaño 180 en adelante, adicionalmente se tienen bornes de puesta a tierra en las patas. Los motores se suministran con los puentes correspondientes para las diferentes conexiones de sus bobinas.

8.2.- Para cada una de las dos conexiones del motor de inducción determinar:

CONEXIÓN ESTRELLA

Número de polos del motor P

P=360180

P=2

Velocidad síncrona nsinc (rpm)

ηsinc=60x 601

ηsinc=3600 rpm

ndesliz (rpm)ηdesliz=3600−2800

ηdesliz=800 rpm

s (%)

s= 8003600

x100

s=22%

fr (Hz)f r=0.22x 60

f r=13.2Hz

CONEXIÓN DELTA

Número de polos del motor P




P=360180

P=2

Velocidad síncrona nsinc (rpm)

ηsinc=60x 601

ηsinc=3600 rpm

ndesliz (rpm)ηdesliz=3600−3156

ηdesliz=444 rpm

s (%)

s= 4443600

x100

s=12%

fr (Hz)f r=0.22x 60

f r=7.2Hz

8.3.- Para cuál de los dos tipos de conexión son menores las corrientes de fase que experimentan las bobinas del motor

Para la conexión en estrella del motor obtuvimos un valor de la IF igual a 0.208 A; por lo cual, es en esta conexión en la cual se obtiene el menor valor.

8.4.- Utilice sus datos experimentales para justificar porque el arranque del motor debe ser estrella triángulo, y como esto afectaría la vida útil del motor

Como se sabe los motores inducción absorben más intensidad de corriente que la nominal, lo cual provoca una sobrecarga en la línea siendo esto perjudicial para los receptores, Para asegurarnos de una buena vida útil del motor el arranque del motor debe ser en conexión estrella, ya que se le aplica a los bobinados del motor un voltaje de fase Vf = 7.33 V menor respecto a la de la conexión triangulo y por lo tanto las corrientes de arranque If = 0.208 A son también menores respecto a la conexión triangulo.




8.5.- Cuántas fases se requiere cambiar para tener una inversión de giro del rotor

Solo es necesario cambiar dos fases, ya que cambiará el sentido de giro del campo magnético del estator y por lo tanto cambiará el sentido de giro del rotor.

9.- CONCLUSIONES

Los motores de inducción son de mucha importancia en la actualidad, debido a las diferentes aplicaciones industriales a los que son sometidos, es por eso que se deben tomar en cuenta todas las fallas que se presentan para el correcto funcionamiento de los mismos (arranque del motor estrella – triangulo)

Se logró demostrar la inversión de giro del motor donde únicamente se intercambiaron dos fases

El deslizamiento s=22% se utiliza para el arranque del motor en conexión en estrella, mientras el deslizamiento s=12% ya que el motor en conexión triangulo aprovechara toda potencia del motor

10.- TRANSFERENCIA

1.- ¿Qué aplicaciones tiene el motor de inducción en la industria?

El motor de inducción, en particular el de tipo de jaula de ardilla, es preferible al motor de corriente continua para trabajo con velocidad constante, porque el costo inicial es menor y la ausencia de conmutador reduce el mantenimiento. También hay menos peligro de incendio en muchas industrias, como aserraderos, molinos de granos, fábricas de cementos es ventajoso, pues, debido al polvo fino, es difícil el mantenimiento de los motores de corriente continua.Para el trabajo de velocidad variable, como es grúas, malacates, elevadores y para velocidades ajustables, las características de motor de in corriente continua son superiores a las del motor de inducción, incluso en este caso, puede convenir y ser deseable utilizar motores de inducción ya que sus características menos deseables quedan más que compensadas por si sencillez y por el hecho de que la corriente alterna es más accesible y para obtener corriente continua, suelen ser necesarios los convertidores, cuando haya que alimentar alumbrados y motores con el mismo sistema de corriente alterna, se utiliza el sistema trifásico, de cuatro conductores 208/120 V. esto permite tener 208 V trifásicos para los motores y 120v de fase a neutro para las lámparas.

2.- ¿Qué datos contienen las placas de un motor de inducción?




Contiene datos de la potencia mecánica útil, el voltaje de línea, el número de polos, la frecuencia, el tipo de conexión en la cual está conectado y por último el deslizamiento nominal.



laboratorio n°4

Documents

Transcript of laboratorio n°4