EL MOTOR DE INDUCCION DE ROTOR DEVANADOYoniver Hoyos Muñoz 104714021255

Fabián Vásquez Becerra 104713011362Yineth Natalia Mañunga Guaical 104714021256

Yasser Halil Ochoa Muñoz20/05/16

i. OBJETIVOS

1. Estudiar y analizar el comportamiento de un motor trifásico, conocer sus principales partes y observar el comportamiento del campo giratorio.

2. Observar la velocidad del rotor dependiendo de la variación del voltaje inducido.3. Entender y analizar el motor del laboratorio para saber si se trata de una maquina

síncrona o asíncrona.

ii. INTRODUCCION Se llama máquina de inducción o asincrónica a una máquina de corriente alterna, en la cual la velocidad de rotación del rotor es menor que la del campo magnético del estator y depende de la carga. La máquina asincrónica tiene la propiedad de ser reversible, es decir, puede funcionar como motor y como generador.El motor asincrónico tiene dos partes principales: estator y rotor. El estator es la parte fija de la máquina en cuyo interior hay ranuras donde se coloca el devanado trifásico que se alimenta con corriente alterna trifásica. La parte giratoria de la máquina se llama rotor y en sus ranuras también se coloca un devanado. El estator y el rotor se arman de chapas estampadas de acero electrotécnico.En esta práctica vamos a analizar y estudiar el comportamiento de un motor trifásico, al igual que identificar sus principales partes y componentes, además analizaremos la relación entre la velocidad, el sentido de giro y el voltaje de salida del rotor, para lograr esto se recopilo diversa información de las experiencias en la práctica, la cual será debidamente tabulada, analizada y explicada a través de fórmulas y gráficos facilitando así su comparación con los valores teóricos estudiados en clase.

iii. MONTAJE EXPERIMENTAL, RESULTADOS Y DISCUSIÓN Instrumentos y equipos Módulo de fuente de alimentación 208V, 3 fi ,0-120V c-d, 120 c-d EMS 8821Módulo de motor de inducción de rotor devanado EMS 8231Módulo de motor/generador de c-d EMS 8211Módulo de vatímetro trifásico EMS 8441Módulo de medición de c-a (2.5/2.5/2.5ª) EMS 8425Módulo de medición de c-a (250/250V) EMS 8426Tacómetro de mano EMS 8920Cables de conexión EMS 8941

Banda EMS 8942

1. Examinamos la estructura del modulo EMS 8231 del motor de induccion de rotor devanado, fijndonos especialmente en el motor, los anillos colectores , las terminales de conexión y el alambrado

Figura 1. Máquina de rotor bobinado2. Si observa el motor desde la parte posterior del módulo:

a) Identificamos los tres anillos colectores del rotor y las escobillas

Figura 2. Partes de un rotor de un motor de inducción de rotor devanado

b) analizamos el movimiento de las escobillas que es impulsado por un resorte hacia los anillos

c) Observamos que los tres terminales del devanado del rotor son llevados a los anillos colectores, mediante una ranura en el eje del rotor

Figura 3. Escobillas del motor

d) Identificamos los devanados del estator. Observamos que se componen de muchas vueltas de alambre de un diámetro pequeño, uniformemente espaciados alrededor del estator

e) Identificamos los devanados del rotor. Observamos que se componen de muchas vueltas de un alambre de diámetro ligeramente mayor, uniformemente espaciados alrededor del rotor

f) Observamos la magnitud de entrehierros entre el rotor y el estator

Figura 4. Devanados del rotor y estator, magnitud entre hierros 3. Observamos lo siguiente en la cara delantera del módulo:

a) Los tres devanados independientes del estator están conectados a los terminales 1 y 4, 2 y 5, 3 y 6.

b) La corriente nominal de los devanados del estator es 1.5 A. c) El voltaje nominal de los devanados del estator 120 V. d) Los tres devanados del rotor están conectados en ESTRELLA 7, 8, 9. e) Estos devanados están conectados en las terminales:

7, 8, y 9. f) El voltaje nominal de los devanados del rotor

60 V. g) La corriente nominal de los devanados del rotor 2 A. h) La velocidad nominal y la potencia en hp del motor

r

min=¿1500

hp=¿0,234679

4. Conectamos el circuito que se ilustra en la figura.

Figura 5. Circuito conectado en la práctica

5.a) Observamos que el motor / generador de c-d se conecta con una excitación fija de

campo en derivación, a las terminales 8 y N de la fuente de alimentación (120v c-d). el reóstato de campo se debe hacer girar a su posición extrema en el sentido de las manecillas del reloj (para una resistencia mínima)

b) Observamos que la armadura se conecta a la salida variable de c-d de la fuente de alimentación, terminales 7 y N (0-120V c-d)También se observó que la armadura se conecta a la salida variable de c-d la fuente de alimentación, terminales 7 y N (0-120V c-d).

c) Observamos que el estator del rotor devanado está conectado en estrella , y se encuentra en serie con los tres amperímetros y el vatímetro , a la salida fija de 208V, 3 , de la fuente de alimentación terminales 1 ,2 y 3

d) Observamos que el voltaje trifásico de entrada se mide por medio de V1 y que el voltaje trifásico de salida del rotor se mide por medio de V3

6.a) En este punto de la práctica se acoplo el motor/generador de c-d al motor de rotor

devanado, por medio de una banda.

b) Después se conectó la fuente de alimentación; manteniendo en cero el control del voltaje variable de la salida (el motor de c-d debe estar parado).

c) Con el circuito armado se procedió a obtener los siguientes datos:

E1=217V ,W 1=125W ,W 2=65WI 1=0.8 A , I 2=0.85 A , I 3=0,85 A

E2=106,8V

d) Se desconectó la fuente de alimentación.

7. Realizamos los siguientes cálculos

a) Se calculó los siguientes resultados Potencia aparente:

S=3∗V∗I ST ¿ S1+S2

S1=3∗217V∗0.8 A=520.8VA S2=3∗106.8V∗0.85 A=272.34VA

ST=793.8VA

b) Potencia real: P=W 1+W 2 P=125W +65W =190W

c) Factor de potencia:

FP=P t

S t FP=

190W793.8VA

=0.239

d) Potencia reactiva: Q=√ST

2−PT2

Q=√793.82−1902 Q=770.72VAR

8.a) Luego se conectó la fuente de alimentación y se ajustó el voltaje de salida

variable de c-d para una velocidad del motor de exactamente de 900 r/min.b) Luego se procedió a medir los siguientes datos:

E1=217.8V ,W 1=125W ,W 2=70W ,I 1=0,8 A , I 2=0.85 A , I 3=0.85 A

E2=159VComo vemos el voltaje de salida E2 aumenta con respecto al paso anterior. Esto se debe a que hay un mayor voltaje suministrado al estator lo cual hace que el voltaje inducido al rotor aumente.

c) El valor de potencia obtenido en la practica fue de 190w y el valor nominal del módulo es de 175w vemos que los valores son aproximados pero no iguales lo cual pude ser debido a fallas en el motor o algunas problemas con los instrumentos de medición.

9.a) Aumentamos el voltaje de variable de salida de c-d a 120V c-d y ajustamos el

voltaje del reóstato de campo a una velocidad del motor de 1800 revoluciones por minuto

b) Después se procedió a medir los siguientes datos:

E1=217.8V ,W 1=125W ,W 2=60W ,I 1=0,8 A , I 2=0.85 A , I 3=0.85 A

E2=212Vc) Se procede a reducir el voltaje a cero y desconectar la fuente de alimentación d) Se observó que en los procedimientos 8 y 9 el motor gira en el mismo sentido al

del campo giratorio del estator por que el motor tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético generado por el estator. En estos dos casos el motor gira en contra de las manecillas del reloj.

10.a) Intercambiamos las conexiones de armadura de c-d, es decir intercambiando la

conexión de los puntos 1 y 2 del módulo EMS 8211 para invertir el sentido de giro del motor haciendo que el reóstato de campo gire casi hasta su posición extrema en el sentido de las manecillas del reloj

Figura 6. Máquina de corriente continúa b) Conectamos la fuente de alimentación y ajustamos el voltaje de salida de c- d a una

velocidad del motor de 900r/min c) Medimos los siguientes datos

E1=216V ,W 1=125W ,W 2=60W ,I 1=0,8A ,T2=0.85 A , I 3=0.85 A

E2=53VObservamos que debido al tipo de conexión que realizamos al cambiar el sentido de giro del motor el voltaje de salida disminuye a medida que la velocidad de giro aumenta. Esto lo podremos demostrar más adelante cuando la velocidad de giro sea 1800 r/min, en este caso observamos que el voltaje es casi cero.

11.

Figura 7. Módulo EMS 8231

a) Aumentamos el voltaje variable de salida de c-d a 120V c-d y ajustamos el reóstato de campo a una velocidad de motor de 1800 r/min

b) Medimos los siguientes datos E1=217V ,W 1=125W ,W 2=60W ,

I 1=0,8A ,T2=0.85 A , I 3=0.85 AE2=2,14V

c) Reducimos el voltaje a cero y desconectamos la fuente de alimentación d) En los procedimientos 10 y 11 el rotor gira a favor de las manecillas del reloj y el

rotor gira en el mismo sentido del campo giratorio del estator debido a que tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético generado por el estator.

iv. PRUEBA DE CONOCIMIENTO

1. Como ya se sabe, el voltaje inducido en el devanado del motor es cero cuando este gira a velocidad síncrona, ¿Cuál es la velocidad síncrona del motor?

Velocidad síncrona = 1800 r

min

2. Sabiendo que la ecuación de la velocidad síncrona es:

rmin

=120∗fP

En donde:

r

min = velocidad síncrona

f= frecuencia de la línea de potencia

P= número de polos del estator

Determine el número de polos que tiene el motor

1800 rmin

=120∗(60Hz)P

P=120∗(60Hz)

1800 rmin

P=4 polos

3. Calcule el deslizamiento del rotor (en r

min ) que hubo en los Procedimientos 6, 8, 9,10

y 11.Emplearemos la siguiente formula:

Deslizamientoen rmin

=velocidad síncrona−velocidad del rotor

Es decir: n=ns−nr

Deslizamiento (6)= 1800 rmin

Deslizamiento (8)= 900 r

min

Deslizamiento (9)= 0 rmin

Deslizamiento (10)= 900 rmin

Deslizamiento (11)= 0 rmin

En los casos donde la velocidad de giro del rotor es igual a la velocidad síncrona observamos que el deslizamiento es cero lo cual se supone es un caso imposible para un motor asíncrono, pero en este caso utilizamos un tipo de conexión especifica que hace que esto sea posible, permitiendo tener estos valores.

4. Calcule el % de deslizamiento en los Procedimientos 6, 8, 9,10 y 11. Emplearemos las siguientes formulas:

s=ns−nr

ns

s%=(1−s )∗100% Dónde: s= deslizamiento

Deslizamiento (6)= 0 %

Deslizamiento (8)= 50 % Deslizamiento (9)= 100 % Deslizamiento (10)= 50 % Deslizamiento (11)= 100%

5. ¿Depende de la velocidad del rotor el valor de la corriente del motor trifásico?

No, como se pudo observar en cada uno de los procedimientos que desarrollamos a

pesar de que la velocidad del rotor sufría una variación (900 rmin

−1800 rmin

), las

corrientes I 1, I 2e I 3 permanecian constantes en todos los casos.

6. ¿Qué potencia se necesita para producir el campo magnético en el motor?

P=3∗V 1∗I 1

P=3∗(217,8)∗(0,8)

P=522,72var

7. ¿Qué potencia se requiere suministrar para compensar las pérdidas asociadas con la producción del campo magnético?

Pperdidas=W 1−W 2

Pperdidas=125W−65W Pperdidas=60W

8. Dibuje la curva de la velocidad del rotor en función del voltaje del rotor. ¿Sera una línea recta?

Según los datos obtenidos a lo largo de la práctica se puede suponer que la gráfica de la velocidad del rotor en función de su voltaje será una recta, ya que como demostramos anteriormente cuando el rotor gira en contra de las manecillas del reloj si aumentamos la velocidad de giro el voltaje del rotor aumenta. Caso contrario vemos cuando el rotor gira a favor de las manecillas del reloj donde si aumenta la velocidad de giro el voltaje en el rotor disminuye, teniendo en cuenta esto tenemos la siguiente gráfica.

Nota: para poder realizar la gráfica de forma adecuada utilizando Excel se necesitó colocar la magnitud de las velocidades negativas cuando el motor esta en reversa, aunque como bien se sabe la velocidad en ese caso es positiva solo que el motor gira en forma contraria.

Tabla 1. Voltaje y velocidad del rotor

Voltaje en el rotor

(V)

Velocidad en el rotor

(r/min)212 1800159 900

106,8 053 -900

2,14 -1800

0 50 100 150 200 250

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

Velocidad del rotor VS Voltaje del rotor

VOLTS

(REV

ERSA

) (S

ETID

O N

ORM

AL)

r/m

in

Figura 8. Grafica del voltaje del rotor en función de la velocidad

v. CONCLUSIONES

Los motores de corriente de alterna y de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si por un conductor hay un corriente eléctrica que se encuentra dentro de la acción de un campo magnético este tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético lo cual explica el movimiento circular que realiza el rotor del motor

Los motores de inducción tienen una frecuencia de giro del rotor que no es igual a la del campo magnético del estator. Cuanto mayor sea la fuerza del motor mayor será la diferencia de frecuencias

De acuerdo a la guía aplicamos los conceptos de corriente de excitación, velocidad síncrona y deslizamiento en relación con un motor trifásico de inducción.

Se puede suponer que motor del laboratorio es una motor asíncrono ya que la velocidad sincrónica es mayor a la velocidad de giro del rotor pero debido al tipo de conexión que se realizó la velocidad síncrona y la velocidad del rotor son iguales, suponiéndose así que es un motor síncrono, aunque esto se puede considerar un caso especial de este práctica.

vi. BIBLIOGRAFIA

http://autodesarrollo-electricidadpractica.blogspot.com.co/2011/07/motores- electricos.html

http://blog.utp.edu.co/maquinaselectricas/files/2012/09/P5-lab-de-electricidad-21.pdf http://www.die.eis.uva.es/~daniel/docencia/te/TEIQPractica9-2008.pdf