INTRODUCCIN

El presente informe del tercer laboratorio de mquinas elctricas: Motor asncrono jaula de ardilla proporciona toda la informacin sobre la experiencia obtenida al realizar una serie de procedimientos con el fin de encontrar una serie de parmetros fundamentales propios de la mquina asncrona que nos permitan concluir y entender el funcionamiento y comportamiento de todas las propiedades tanto como la relacin real de voltaje como de corriente, potencia, eficiencia y propiedades adicionales que existen en esta mquina rotativa.

Las mquinas asncronas se utilizan en aplicaciones de hasta el rango de los MW, su construccin sencilla con rotor tipo jaula de ardilla las convierte en motores de uso ms frecuente. Estos motores asncronos trifsicos industriales pueden ser: Motores trifsicos con rotor jaula de ardilla (una jaula, doble jaula, jaula tratada y ranura profunda). Motores trifsicos con polos conmutables con bobinado Dahlander. Motores trifsicos con polos conmutables con dos bobinado separados.

ENSAYO EN VACO

Normalmente, para realizar este ensayo, se alimenta el motor a la tensin y frecuencia nominales y se mide la potencia absorbida (con los dos vatmetros), la intensidad que circula por cada fase y la tensin aplicada al estator.

En este ensayo no se obtiene potencia til en el eje (dado que no existe ninguna carga y por lo tanto el rotor forma un circuito abierto para el paso de corriente), por lo que toda la potencia corresponde a prdidas (en el hierro, en el cobre del estator, y en rozamiento). Por lo tanto, el ensayo en vaco permite medir estas prdidas, y a partir de ellas los parmetros en el ncleo de la mquina mediante las siguientes expresiones:

V1o V

I1o

I1 I

Po W1 W2

Enfuncindelcircuitoequivalentemonofsico,sepuede escribir:1o

PhN V2 g1o c

Po PRoz0 3R1I2

De donde, finalmente, se obtiene:

A la hora de sustituir los valores de las prdidas por rozamiento en las expresiones anteriores, no se va a utilizar el dato obtenido en el ensayo realizado anteriormente, sino que se va a proceder de forma distinta calculando un nuevo valor para las prdidas de rozamiento segn un segundo mtodo que se va a describir a continuacin.

Para determinar PRoz0 y Ph se va a alimentar el motor con diferentes valores de tensin, siendo estos de 0,5; 0,75; 0,90; 1 y 1,10 veces la nominal; midiendo para cada caso los valores de la potencia absorbida por el motor en vaco (con los vatmetros), as como la intensidad y la tensin aplicada exactamente mediante los polmetros.

Al representar la suma de las prdidas en el hierro y de rozamiento en funcin de la tensin aplicada, se obtiene una curva parablica semejante a la representada en la Figura a. Extrapolando esta curva, hasta que corte el eje de ordenadas, se tiene para una tensin aplicada de cero voltios, el valor de las prdidas mecnicas, ya que en este caso las prdidas en el hierro son cero al no existir flujo en la mquina. Para que sea ms fcil extrapolar esta curva, se suele representar la suma de estas prdidas en funcin de la tensin aplicada al cuadrado, obtenindose para este caso una relacin lineal, tal y como muestra la figura b.

Por lo tanto, prolongando la lnea recta formada por los distintos puntos de trabajo de la mquina en los diferentes ensayos realizados, se obtiene la potencia mecnica del motor. Asimismo, tal y como puede verse, estas grficas tambin permiten obtener los valores de las distintas prdidas en el hierro que tienen lugar en funcin de la tensin aplicada, aunque habr que descontar las producidas en el cobre en el estator (muy pequeas). Sustituyendo estos valores de prdidas en las expresiones anteriores se pueden obtener los parmetros elctricos del ncleo.

ENSAYO EN CORTOCIRCUITO

Mediante este ensayo se determinan los valores de la resistencia del rotor y de ambas reactancias. Para realizarlo, el rotor debe estar perfectamente fijo, impedido de giro, con lo cual el deslizamiento ser la unidad. En estas condiciones, se aplica al motor una tensin trifsica equilibrada que ir incrementndose desde cero hasta que el motor absorba una corriente del orden de la nominal por el estator. La tensin (denominada de cortocircuito) que se debe aplicar para obtener la corriente nominal con rotor parado es siempre inferior a la nominal.

Las expresiones utilizadas para calcular los parmetros son las que se presentan a continuacin. Las magnitudes que aparecen en ellas corresponden a valores del sistema trifsico, pasadas al monofsico equivalente.

V1c V

I1c

I1 IN

Pc W1 W2

En funcin del circuito monofsico, se puede escribir:

Despejando de las expresiones anteriores:

Sabiendo R1 del ensayo de corriente continua, podemos hallar R2 sin problemas. Para obtener los valores de las reactancias, utilizaremos la siguiente tabla que determina la relacin entre ambas para distintos tipos de motores:CLASE DE MOTORX1 X1 X2 X2 X1 X2

TIPO A Par normalIa normal0.50.5

TIPO B Par normalIa baja0.40.6

TIPO C Par elevado Ia normal0.30.7

TIPO D Par elevado "s" elevado0.50.5

ROTOR DEVANADO0.50.5

ENSAYO EN VACO Y ENSAYO EN CORTOCIRCUITO

Nota: La nica diferencia entre ambos ensayos es que en el de cortocircuito el rotor se encuentra impedido de giro. No se utilizan vatmetros, sino el analizador de redes.

VIP0

1,05 VN

VN

0,75 VN

0,50 VN

Dibjese la grfica de IV y PoV de estos ensayos.

CLCULOS DE POTENCIAS

Pcu1PRozPh

1,05 VN

VN

0,75 VN

0,50 VN

Curva PRoz+Ph VRecta PRoz+Ph V2

ENSAYO EN CORTOCIRCUITO: MEDIDAS EXPERIMENTALES

Estator

V (V)I (A)Potencia Total

VI

CLCULOS CORTOCIRCUITO

PCuN (W)

PC(W)

R1()

R2()

X1()

X2()

Bibliografa.

E.E. STAFF. MIT. Circuitos Magnticos y Transformadores. Editorial Revert. Argentina ( 2003 )

FITZGERALD, KINGSLEY, UMANS. Mquinas Elctricas .Editorial MacGraw-Hill .( 6 Edicin )

THEODORE WILDY Mquinas Elctricas y Sistemas de Potencia. Universidad Labal. Mxico (6 Edicin) (2007).

Slabos y materiales de enseanza del curso de Mquinas Elctricas ; semestres 2010, 2011 y 2012, profesores: Emilio Marcelo Barreto; Javier Franco Gonzlez, Lima: UNI.

Manual de Laboratorio de Maquinas Elctricas ML 202.