MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFÁSICO

I. PROBLEMA

1. ¿Cuáles son las componentes y las conexiones básicas de un motor trifásico asíncrono?2. ¿Cuáles son los cambios en las conexiones de un motor para producir una inversión de

giro?

II. OBJETIVOS

1. Determinar cuáles son las componentes y las conexiones básicas de un motor de inducción trifásico

2. Determinar qué efecto tiene en el sentido de giro del motor, el cambiar el orden de las conexiones.

III. FUNDAMENTO TEORICO

El motor de inducción es una maquina rotatoria de corriente alterna que tiene una sola fuente de energía que alimenta las bobinas fijas del estator, en tanto la excitación para el rotor se consigue por inducción o acción de transformador. Sus componentes se muestran a continuación en la figura 7

Fig. 3 : Partes componentes de un motor de inducción trifásico jaula de ardilla

En un motor trifásico de inducción se produce un campo magnético giratorio en el estator, el que a la vez suministra energía al rotor. El rotor de un motor de inducción no tiene ordinariamente ningún alambre perceptible y se conoce por tanto como rotor de jaula de ardilla o rotor de barras, tal como se observa en la figura 8

Fig. 4 : rotor de jaula de ardilla o rotor de barras

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 figura 9. Según esta norma los tres principios de fase se denominan U1, V1 y W1 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.

Fig. 9. a) Norma UNE – EN 60034-8 Fig. 9. a) Denominación antigua

1. ARRANQUE ESTRELLA – TRIANGULO

En el arranque de un motor de inducción las corrientes que circulan por los bobinados del motor son muy superiores a la corriente nominal del motor. Dependiendo de las protecciones que se hayan colocado para el motor puede ocurrir que estas actúen durante el arranque y desconecten el motor de la instalación. 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. De esta forma si el par aplicado en estrella es suficiente para arrancar el motor, éste arrancará. Una vez en movimiento las corrientes del motor disminuyen con lo cual es posible entonces efectuar un cambio de conexión a triangulo para así aprovechar toda la potencia del motor y evitando sobre-intensidades que afecten a los sistemas de protección.

Fig. 10 a) conexión en estrella Fig. 10 b) Conexión en triangulo

2. INVERSIÓN DE GIRO

Para efectuar el cambio de sentido de giro de los motores eléctricos trifásicos únicamente es necesario intercambiar dos fases, pues cambiara el sentido de giro del campo magnético del estator y por tanto el sentido de giro del rotor. Antes de poner en marcha el motor debe revisarse la conexión y el sentido de giro.

Antes de poner en marcha el motor debe revisarse la conexión y el sentido de giro.

IV. MATERIALES E INSTRUMENTOS

1. Fuente trifásica con salida en delta de 12 V por fase2. Un motor de inducción trifásico3. Un voltímetro AC4. Un amperímetro AC5. Cables de conexión

V. ESQUEMAS EXPERIMENTALES

Fig. 11. Banco de transformadores Fig. 12. Banco de Transformadores conectados en delta

Fig. 13. Conexión de los terminales del motor en estrella

Fig. 15. Conexión de los terminales del banco de transformadores al motor

VI. REALIZACION DEL EXPERIMENTO Y OBTENCION DE DATOS

1. Identificación de las partes componentes de un motor trifásico

Se identifico los partes componentes, así mismo se anotó los datos de placa de las diferentes maquinas eléctricas existentes en el laboratorio

Fig. 14. Conexión de los terminales del motor en delta

Las partes que se identificaron fueron

a. Rotorb. Rotatorc. Ventilador

2. Conexiones básicas en un motor trifásico asíncrono

2.1 En primer lugar se adecuo la fuente trifásica para un salida en delta de 12 V por fase

2.2 Luego se identifico en los terminales del motor de inducción los inicios y finales de las fases de las bobinas según la norma UNE – EN 60034-8.

2.3 Luego conectamos las bobinas de inducción del motor en estrella.2.4 Medimos los voltajes de fase del motor (voltajes de bobina), los cuales se muestran

en la tabla N°1. Asimismo indicamos el sentido de giro del motor

TERMINALES VOLTAJE DE LINEA (V)

R - S 11 VR - T 11 VS - T 11 V

El sentido de giro del motor es en sentido antihorario

2.5 Cambiamos la secuencia de fases aplicada al motor eléctrico y a continuación se muestra lo que se observo.

Al cambiar la secuencia de las fases de dos a dos se observo que el sentido de giro del motor cambiaba, es decir, se volvía horario

2.6 Por último conectamos las bobinas del motor de inducción en delta, y repetimos los pasos 2.4 y 2.5. Los datos se muestran en la tabla N°2

TERMINALES VOLTAJE DE LINEA (V)

R - S 11 VR - T 11 VS - T 11 V

El sentido de giro del motor es en sentido antihorario

Al cambiar la secuencia de las fases de dos a dos se observo que el sentido de giro del motor cambiaba, es decir, se volvía horario

VII. ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

1. Investigación de la función de cada una de las componentes del motor de inducción.

Las máquinas de inducción (Figs. 1 y 2) tienen un circuito magnético sin polos salientes estando ranurados tanto el estator como el rotor, los cuáles van a estar sometidos a la acción de campos magnéticos giratorios que darán lugar a pérdidas magnéticas. En consecuencia, ambos órganos de la máquina se fabrican a base de apilar chapas delgadas de acero al silicio para reducir estas pérdidas.

El devanado del estator (Fig. 7) normalmente es trifásico, aunque en máquinas de pequeña potencia también puede ser monofásico o bifásico. El devanado del rotor siempre es polifásico. Ambos devanados tienen el mismo número de polos (2p). En este texto se denominará con subíndice “1” a las magnitudes del estator y con subíndice “2” a las del rotor.

El devanado del rotor forma un circuito cerrado por el que circulan corrientes inducidas por el campo magnético. El rotor puede ser de dos tipos: de jaula de ardilla o en cortocircuito (Fig. 3) y de rotor bobinado o con anillos (Fig. 5).

Una jaula de ardilla es un devanado formado por unas barras alojadas en las ranuras del rotor que quedan unidas entre sí por sus dos extremos mediante sendos aros o anillos de cortocircuito. El número de fases de este devanado depende de su número de barras. Muchas veces estos anillos poseen unas aletas que facilitan la evacuación del calor que se genera en la jaula durante el funcionamiento de la máquina.

El rotor bobinado tiene un devanado trifásico normal cuyas fases se conectan al exterior a través de un colector de tres anillos y sus correspondientes escobillas. En funcionamiento normal estos tres anillos están cortocircuitados (unidos entre sí). En ambos tipos de rotor se suelen emplear ranuras ligeramente inclinadas con respecto al eje de la máquina (Fig. 3).

El bloque de chapas que forma el circuito magnético del rotor tiene un agujero central donde se coloca el eje o árbol de la máquina. En muchas ocasiones se coloca un ventilador(Fig. 3) en este eje para facilitar la refrigeración de la máquina.

La carcasa (Fig. 6) es la envoltura de la máquina y tiene dos tapas laterales (Fig. 3) donde se colocan los cojinetes (Fig. 3) en los que se apoya el árbol. Esta carcasa suele disponer de aletas para mejorar la refrigeración de la máquina (Fig. 1). Sujeta a la carcasa está la placa de características (Fig. 1) donde figuran las magnitudes más importantes de la máquina. En la carcasa se encuentra también la caja de bornes (Figs. 1 y 2) adonde van a parar los extremos de los bobinados. En una máquina asíncrona trifásica de jaula de ardilla la caja de bornes tiene

seis terminales, correspondientes a los extremos de las tres fases del estator (dos extremos, principio y final, por cada fase), formando dos hileras de tres. De esta forma resulta fácil el conectar el devanado del estator en estrella o en triángulo

2. Para cual de los tipos de conexión la tensión que experimenta las bobinas son menores.

PARA LA CONEXIÓN EN DELTA – DELTA TENEMOS :

TERMINALES

VOLTAJE DE LINEA (V)

VOLTAJE DE FASE(V)

R - S 11 V 11VR - T 11 V 11VS - T 11 V 11V

PARA LA CONEXIÓN EN DELTA – ESTRELLA TENEMOS :

TERMINALES

VOLTAJE DE LINEA (V)

VOLTAJE DE FASE(V)

R - S 11 V 6.35 VR - T 11 V 6.35 VS - T 11 V 6.35 V

Por lo tanto para la conexión delta – estrella tenemos que la tensión que experimentan las bobinas son menores.

Pero también debemos indicar que en la conexión delta – delta el rotor gir a mayor velocidad.

3. Cuantas fases se requiere cambiar para tener inversión de giro y cuales se cambio en la practica

Solo se necesita cambiar el orden de dos de las fases para tener una inversión de giro, en cada caso, para conexión delta y estrella del motor se cambio R – S por S – R. Y para comprobar la inversión de giro se cambiaron a continuación el orden de las demás conexiones.

VIII. CONCLUSIONES

Al concluir nuestra práctica llegamos a las siguientes conclusiones:

Los motores eléctricos son de suma importancia en la actualidad, debido a las diferentes aplicaciones industriales a los que son sometidos, es por ello, que se

deben tomar en cuenta todas las fallas que se presentan para el correcto funcionamiento de los mismos.

El motor de inducción, para generar la fuerza electromotriz inducida que le permite hacer circular corrientes en las espiras del conductor, necesita un campo magnético giratorio que se mueve respecto de las espiras del rotor.

La velocidad del motor jaula de ardilla con respecto al torque responde de forma proporcional a la variación de voltaje a carga constante, un motor de inducción opera por lo general cerca de la velocidad síncrona, pero nunca exactamente a ésta.

IX. TRANSFERENCIA:

1. APLICACIONES DEL MOTOR DE INDUCCION 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, fabricas textiles y fabricas de pólvoras. El uso del motor de inducción en lugares como fábricas de cementos es ventajoso, pues, debido al polvo fino, es difícil el mantenimiento de los motores de corriente continua.

Para trabajo de velocidad variable, como es grúas, malacates, elevadores y para velocidades ajustables, las características del motor de 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 su 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 de 208/120 V. Esto permite tener 208 V trifásico para los motores y 120 V de fase a neutro para las lámparas.

2. ¿QUE DATOS CONTIENEN LAS PLACAS DE UN MOTOR Y UN GENERADOR ELECTRICO?

Las placas de la mayoría de los motores y generadores eléctricos contienen los siguientes valores nominales:

Potencia de salida

Voltaje

Corriente

Factor de potencia

Velocidad

Eficiencia nominal.

Clase NEMA de diseño

Código de arranque.

Fig. 15. Placa de características de un típico motor de inducción.

X. BIBLIOGRAFIA:

1. Guía del laboratorio de maquinas eléctricas I.2. Syed A, Nasar. Maquinas eléctricas y electromecánicas. Editorial McGraw-Hill3. Stephen J. Chapman. Maquinas eléctricas. Editorial McGraw-Hill