OBJETIVO 1. Medir la eficiencia a diferentes cargas, así como el torque entregado como función del deslizamiento 2. Estudiar la influencia de la impedancia rotórica sobre el torque de arranque de la máquina. 3. Estudiar el control de velocidad por variación de la tensión de alimentación y por variación de la impedancia rotórica.

1. ¿Cuál es el efecto de la variación de la resistencia rotórica sobre la curva torque-deslizamiento de un motor de inducción de rotor devanado?

Para variar el deslizamiento al cual ocurre el torque máximo en un motor de inducción se modifica la resistencia rotórica ya que,

Donde: R2´= es la resistencia rotorica. Sm = es el deslizamiento del torque máximo.

T = N*m Rx > Ry

Se observa de la curva T vs S que para resistencia altas, el par de arranque es mayor y el par máximo ocurre para menor velocidad a diferencia de resistencias rotóricas bajas.

Para resistencias altas la regulación de velocidad es menor que para resistencias bajas. Se debe destacar que el valor de Tmax no se modifica al variar la resistencia rotórica. Cuando la curva T vs S es realizada con la resistencia original del rotor, se le llama característica natural T – S. cuando se le añade una resistencia rotórica se le llama característica artificial T – S.

2. ¿Cómo varia la frecuencia de las corrientes rotóricas con la velocidad de la máquina?

Las tensiones inducidas en la máquina dependen de factores como la magnitud del campo que las crea, la velocidad existente entre este campo y los conductores en los que se inducen las tensiones y de la impedancia del rotor, pero como la velocidad que existe entre el campo y los conductores varia y la frecuencia depende de la velocidad, entonces, la frecuencia también varía.

3. Compare al motor de inducción de jaula de ardilla con el de rotor devanado, en cuanto a: utilidad de cada uno, aplicabilidad en la industria, costo de compra, partes constituyentes, robustez y costo de mantenimiento.

- Velocidad constante, posee un par de arranque menor al del motor de rotor devanado. - Bajo deslizamiento, alta eficiencia que presenta un alto consuno de corriente en el momento del arranque. - El motor de rotor devanado necesita de mayor mantenimiento y es más grande que el motor de jaula de ardilla. - El motor de jaula de ardilla es más económico que el rotor devanado. - Ambos poseen igual estructura estatóricas.

PROBLEMAS Y TAREA

1. Dibuje los gráficos de = f(Pout) Para las experiencias 2 y 3 en el mismo diagrama.

Experiencia 2

T(N-m) S% Pin(W) (rad/s) Pout(W) %0.4 2.78 375 183.26 73.23 19.531 2.78 495 183.26 183.26 37.022 2.78 675 183.26 366.52 54.33 2.78 870 183.26 549.78 63.24 2.78 1080 183.26 733.04 67.875 5.56 1320 178.02 840.1 67.43

Experiencia 3

T(N-m) S% Pin(W) (rad/s) Pout(W) %0.4 2.78 315 183.26 73.23 23.251 2.78 450 183.26 183.26 40.722 2.78 645 183.26 366.52 56.823 2.78 840 183.26 549.78 65.454 5.56 1050 178.02 712.08 67.825 5.56 1275 178.02 890.1 69.81

Serie 1: Experimento 2 Serie 2: Experimento 3

2. Dibuje los gráficos de T = f(s) para las experiencias 2, 3 y 5 en el mismo diagrama. Extrapole los gráficos hasta T = 0 N-m. ¿Cuánto vale el deslizamiento para este torque?

Experiencia 5.1

T(N-m) S%1 8.332 11.113 16.674 19.445 25

Experiencia 5.2

T(N-m) S%1 8.332 11.113 16.67

4 22.225 27.78

Experiencia 5.3

T(N-m) S%1 11.112 16.673 19.444 255 33.33

SERIE 1 EXP. 5.1

SERIE 2 EXP. 5.2

SERIE 3 EXP. 5.3

Extrapolando:

T2 = 0, S = 2.53

T3 = 0, S = 2.47

T51 = 0, S = 3.71

T52 = 0, S = 5.55

T53 = 0, S = 5.55

3.- Calcule el porcentaje de la corriente de vacio con respecto a la corriente nominal, para tres valores de resistencia rotórica.

4. Calcule el factor de potencia a plena carga, para tres valores de impedancia rotórica.

CONCLUSIONES

Se puede concluir que se cumplió con los objetivos de la práctica en cuanto

a medir la eficiencia en diferentes cargas, el estudio de la influencia de la

impedancia rotorica sobre el torque de arranque y el control de velocidad por

variación de tensión de alimentación.

En el motor de rotor devanado, el deslizamiento o velocidad a la cual

ocurre el momento de torsión máximo puede controlarse por medio de la variación

de la resistencia del rotor. El valor de ese momento de torsión máximo es

independiente de la resistencia del rotor. Una alta resistencia del rotor disminuye

la velocidad a la cual se produce el momento de torsión máximo y de esta forma

aumenta el torque de arranque del motor. Sin embargo con este torque de

arranque el motor tiene muy poca regulación de velocidad.

Con respecto a las curvas de = f(Pout), se observa un comportamiento

similar a las curvas del motor de inducción de jaula de ardilla. Para potencias de

salida baja el rendimiento de la maquina es bajo. Esto se debe a que para

potencias de salida baja las perdidas en la maquina son comparables con esta,

mientras que para potencias de salida altas las perdidas no son tan comparables

y el rendimiento de la máquina tiende a estabilizarse en un valor máximo.

También puede observarse que para tensiones un poco menor el rendimiento

aumenta para una misma potencia de salida. Al igual que en motor de jaula de

ardilla, este aumento en el rendimiento se debe a que las perdidas en el núcleo

disminuyen, ya que estas son proporcionales a la tensión al cuadrado.

En las gráficas de T = f(S) se puede observar que para un mismo torque de carga,

el deslizamiento aumenta a medida que la resistencia rotórica es mayor. Esto

ocurre ya que al aumentar la resistencia rotórica, y manteniendo un mismo torque

de carga, las corrientes rotoricas disminuirán con lo cual disminuirá el campo

rotorico B2, esto trae como consecuencia que el torque electromagnético

disminuya, ya que este es proporcional al campo B2. Al disminuir el torque

electromagnético la carga hace que la velocidad del motor disminuya, con lo cual

aumenta el deslizamiento y el movimiento relativo entre el rotor y el campo

resultante. Este aumento en el deslizamiento trae como consecuencia un

aumento en la tensión inducida en el rotor, la cual aumentara las corrientes

rotoricas, que aumentarán el campo B2 y el torque electromagnético, hasta que

se iguale al torque de carga, y la máquina se estabilice con un deslizamiento

mayor.

En la práctica también se pudo observar que al aumentar la resistencia

rotorica también aumentaba el torque de arranque. Es se debe a que el torque de

es proporcional a la resistencia del rotor. Para impedancias inductivas y

capacitivas, el motor no pudo desarrollar un torque de arranque. Esto ultimo es

producto de que los campos para impedancias rotoricas inductivas y capacitivas,

esta alineados con el campo resultante con lo cual los campos no tienden a

linearse y no producen par entre ellos.

OBJETIVOS

1. Medir la eficiencia a diferentes cargas, así como el torque entregado como función del deslizamiento.

2. Estudiar la influencia de la impedancia rotórica sobre el torque de arranque de la máquina.

3. Estudiar el control de velocidad por variación de la impedancia rotórica y por variación de la tensión de alimentación.

II. Medidas de las características de eficiencia y torque.

1. Jugando con el reóstato shunt del torquímetro y la resistencia de carga, cargue al motor de inducción. Tome nota de las lecturas de los instrumentos.

Experiencia 2

T(N-m) W(fase) V(volt) Ira(A) R.P.M. I2(A)0.4 125 202 3.3 1750 01 165 200 3.5 1750 02 225 200 3.7 1750 13 290 200 4.1 1750 1.34 360 198 4.5 1750 1.75 440 198 5.1 1700 2.2

III. Control de velocidad por tensión de armadura.

1. Reduzca el voltaje de alimentación del motor a 176 voltios.2. Jugando con el reóstato shunt del torquímetro y la resistencia de carga,

cargue al motor de inducción. Tome nota de las lecturas de los instrumentos.

Experiencia 3

T(N-m) W(faes) V(volt) Ira(A) R.P.M. I2(A)0.4 105 176 2.9 1750 01 150 176 3.1 1750 02 215 174 3.5 1750 13 280 174 4 1750 1.54 350 172 4.6 1700 25 425 172 5.3 1700 2.5

IV. Influencia de la impedancia rotórica en el torque de arranque.

1. Coloque el reóstato rotórico en la mínima resistencia. Sostenga el reóstato con

la mano y sensibilícese con el mismo.

En esta experiencia notamos que el torque de arranque no era muy fuerte, y

fue muy fácil mantener al rotor bloqueado. Esto se debe a que la resistencia

rotórica es muy pequeña y el deslizamiento es máximo, lo cual hace que la

reactancia del rotor sea máxima y el ángulo entre los campos B2 y Br sea mayor

de 90°. Como consecuencia de esto el torque de arranque no es muy fuerte.

2. Aplique gradualmente tensión AC hasta alcanzar 5 amperios: observe el grado

de dificultad para mantener al rotor bloqueado.

A medida que se aumento la tensión AC se observo un aumento gradual en el

torque de arranque; pero de todas maneras se pudo mantener al rotor bloqueado.

En esta experiencia se observo un aumento gradual del torque de arranque al

aumentar la tensión. Este aumento de tensión trae como consecuencia un

aumento de la corriente de armadura Iar lo hace que el campo resultante aumente

y al ser el torque proporcional al campo Br este aumentará también.

3. Incremente la resistencia rotórica colocando el reóstato en la posición 4.

Incremente la tensión.

En esta parte el torque de arranque aumento considerablemente y a medida

que se aumento la tensión hubo que hacer un gran esfuerzo para mantener al

rotor bloqueado. Este gran aumento del torque de arranque se debió a que la

impedancia rotórica paso a ser más resistiva con lo cual el ángulo entre los

campos B2 y Br tendió mas a 90° y el torque aumento.

4. Repita 3 para las posiciones 3,2 y 1 del reóstato rotórico.

Al aumentar la resistencia rotórica se observo un enorme aumento del torque

de arranque, y al aumentar la tensión no se pudo mantener el rotor bloqueado.

Por las mismas consideraciones citadas antes, el torque de arranque aumento ya

que el ángulo entre los campos tendió aún más a 90° por causa de que la

impedancia rotorica es mucho más resistiva. Esto sumado al aumento gradual de

la tensión hacen que el motor de inducción arranque aún a plena carga.

5. Sustituya al reóstato rotórico por una impedancia inductiva conectada en Y y

luego una capacitiva.

En esta experiencia el torque de arranque del motor fue muy débil y hubo que

hacer muy poco esfuerzo para mantener al rotor bloqueado. Al introducir una

impedancia inductancia o una capacitiva al circuito rotórico, la reactancia del

mismo aumento hasta hacer que su impedancia fuera mayormente reactiva, con

lo cual los campos B2 y Br tendieron a alinearse y el torque de arranque perdió

fuerza.

V. Influencia de la impedancia rotórica sobre la curva toque-

deslizamiento.

5.1. Coloque el reóstato rotórico en una posición. Jugando con el reóstato shunt

del torquímetro y la resistencia de carga, cargue al motor de inducción. Tome nota

de las lecturas de los instrumentos.

Experiencia 5.1

T(N-m) W(fase) V(volt) Iar(A) R.P.M. I2(A)0 75 204 3.2 1700 01 145 204 3.3 1650 02 210 202 3.6 1600 13 275 202 3.9 1500 1.34 340 202 4.3 1450 1.65 405 200 4.8 1350 2

Ajuste el reóstato rotórico a la mitad.

Experiencia 5.2

T(N-m) W(fase) V(volt) Iar(A) R.P.M. I2(A)1 145 204 3.3 1650 02 205 204 3.5 1600 13 270 202 3.9 1500 1.44 335 202 4.3 1400 1.85 410 200 4.8 1300 2.3

5.3 Ajuste el reóstato a un valor mayor.

Experiencia 5.3

T(N-m) W(fase) V(volt) Iar(A) R.P.M. I2(A)1 135 204 3.3 1600 02 205 204 3.5 1500 13 270 202 3.9 1450 1.34 330 202 4.3 1350 1.65 400 200 4.8 1200 2.1