Informe_3-caracteristicas-de-motores-ac.docx

DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

INFORME N°3 MÁQUINAS ELÉCTRICAS

TEMA: CARÁCTERÍSTICAS DE MOTORES TRIFÁSICOS DE AC

INTEGRANTES: DIEGO CORRALES ANDREE CRIOLLO ALEXANDER CURAY FERNANDO SILVA

NIVEL: QUINTO “A”

DIRECTOR: ING. VICENTE HALLO

LATACUNGA ABRIL - AGOSTO 2018

INDICE 1.

OBJETIVOS ............................................................................................................................. 3

2.

MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 3

3.

DESARROLLO ......................................................................................................................... 5

3.2.2.

DIAGRAMA DE CONEXIÓN MOTOR JAULA DE ARDILLA EN DELTA ............................... 8

3.2.3. CONEXIÓN DE ARRANQUE DIRECTO DEL MOTOR DE ROTOR BOBINADO CON RESISTENCIAS CORTOCIRCUITADAS .............................................................................................. 8 4.

RESULTADOS ......................................................................................................................... 9

5.

ANALISIS DE RESULTADOS................................................................................................... 10

5.2.

MOTOR JAULA DE ARDILLA CONEXIÓN EN DELTA .......................................................... 10

5.3.

MOTOR DE ROTOR BOBINADO CONEXIÓN EN ESTRELLA ............................................... 10

6.

CONCLUSIONES ................................................................................................................... 11

7.

RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 11

8.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................................................... 12

9.

ANEXOS ............................................................................................................................... 12

1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL 

Observar las características específicas de los motores trifásicos de corriente alterna jaula de ardilla y rotor bobinado.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS   

Realizar la conexión en estrella y la conexión en triángulo para cada motor tomando en cuenta el dato de placa. Verificar la corriente de arranque que se da en el motor para cada conexión y para cada motor. Comparar entre los datos experimentales y teóricos recibidos en clase.

2. MARCO TEÓRICO

2.1. MOTOR TRIFÁSICO Es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. Cuando la corriente atraviesa los arrollamientos de las tres fases del motor, en el estator se origina un campo magnético que induce corriente en las barras del rotor. Dicha corriente da origen a un flujo que al reaccionar con el flujo del campo magnético del estator, originará un par motor que pondrá en movimiento al rotor. Dicho movimiento es continuo, debido a las variaciones también continuas, de la corriente alterna trifásica. Solo debe hacerse notar que el rotor no puede ir a la misma velocidad que la del campo magnético giratorio. Esto se debe a que a cada momento recibe impulsos del campo, pero al cesar el empuje, el rotor se retrasa. A este fenómeno se le llama deslizamiento. Después de ese momento vendrá un nuevo empuje y un nuevo deslizamiento, y así sucesivamente. De esta manera se comprende que el rotor nunca logre alcanzar la misma velocidad del campo magnético giratorio. Es por lo cual recibe el nombre de asíncrono o asincrónico. El deslizamiento puede ser mayor conforme aumenta la carga del motor y lógicamente, la velocidad se reduce en una proporción mayor. Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos. (Rodríguez Pozueta, 2012)

2.2. PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR TRIFÁSICO

Independientemente del tipo de motor trifásico del que se trate, todos los motores trifásicos convierten la energía eléctrica en energía mecánica. 1. El estator: está constituido por un enchapado de hierro al silicio, introducido generalmente a presión, entre una carcasa de hierro colado. El enchapado es ranurado, lo cual sirve para insertar allí las bobinas, que a su vez se construyen con alambre de cobre, de diferentes diámetros. 2. El rotor: es la parte móvil del motor. Está formado por el eje, el enchapado y unas barras de cobre o aluminio unidas en los extremos con tornillos. A este tipo de rotor se le llama de jaula de ardilla o en cortocircuito porque el anillo y las barras que son de aluminio, forman en realidad una jaula. 3. Los escudos: están hechos con hierro colado (la mayoría de veces). En el centro tienen cavidades donde se incrustan cojinetes de bolas sobre los cuales descansa el eje del rotor. Los escudos deben estar siempre bien ajustados con respecto al estator, porque de ello depende que el rotor gire libremente, o que tenga "arrastres" o "fricciones".

Tipos y características del motor eléctrico trifásico Si el rotor tiene la misma velocidad de giro que la del campo magnético rotativo, se dice que el motor es síncrono. Si por el contrario, el rotor tiene una velocidad de giro mayor o menor que dicho campo magnético rotativo, el motor es asíncrono de inducción. Los motores eléctricos trifásicos están conformados por dos grandes grupos: 1. Motores Síncronos 2. Motores Asíncronos Sin lugar a dudas, como toda máquina puesta o no en servicio, la temperatura excesiva del ambiente o causada por un problema con el motor mismo, es un elemento clave a considerar, ya que de ella depende la vida útil de la máquina. Ventajas 

En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de combustión:



A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.



Se pueden construir de cualquier tamaño.



Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.



Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, aumentando el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina).



Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la mayoría de las redes de suministro si emiten contaminantes. (Vicente, 2017)

3. DESARROLLO 3.1. EQUIPOS USADOS EN LA PRACTICA Tabla 1 Equipos y características utilizados en la practica

Nombre

Características

Cantidad

Transformador C.A. trifásico (220/0-220V CA, 60Hz)

Este dispositivo es el encargado de regular la energía con la que se va a trabajar en corriente alterna (C-A).

1

Panel de control

Todo el equipamiento de control para realizar las medidas de los parámetros a utilizar en la práctica, incluye la fuente de poder, voltímetros, amperímetros, potenciómetros, velocímetros, etc.

1

Torquímetro

Motor jaula de ardilla

Sirve para medir la velocidad de funcionamiento del motor en rpm.

Motor de anillos cortocircuitados, con seis salidas desde el estator para la realización de la primera práctica

1

1

Ilustración

Motor de rotor bobinado

Multímetro digital

Cables

Motor que contiene 9 salidas, seis del estator y 3 del rotor para cortocircuitar en vacío o con carga,

Se utilizará para medir la frecuencia de funcionamiento de los motores

Son útiles para realizar las distintas conexiones para realizar pruebas.

1

1

1

3.2. PROCEDIMINETO Y ESQUEMAS

CONEXIONES GENERALES 1. Quitar la energía de la fuente de poder y asegurar los módulos en el panel principal. 2. Verificar el número de entradas de los bobinados internos del motor. 3. Realizar el diagrama de conexión trifásico Y o ∆ tomando en cuenta las entradas del paso anterior. 4. Verificar que las conexiones se hayan realizado correctamente antes de arrancar el motor. 5. Alimentar el motor trifásico conectando en sus líneas el voltaje nominal de funcionamiento. 6. Conectar un amperímetro en la entrada de una línea para medir la corriente de arranque y de funcionamiento. 7. Colocar un voltímetro en cada línea y comprobar que el voltaje medido sea igual al voltaje de entrada. 8. Hacer la lectura correspondiente de los parámetros medidos y quitar la energía de la fuente y desconectar los terminales.

3.2.1.

DIAGRAMA DE CONEXIÓN MOTOR JAULA DE ARDILLA EN ESTRELLA

Ilustración 1 Configuración motor jaula de ardilla

El dato de placa del motor jaula de ardilla nos indica que en estrella debe conectarse 220 V, este voltaje lo obtenemos directamente del tablero conmutado.

Ilustración 2 Diagrama de conexión Y motor jaula de ardilla

3.2.2. DIAGRAMA DE CONEXIÓN MOTOR JAULA DE ARDILLA EN DELTA

Ilustración 3. Diagrama de conexión en delta motor jaula de ardilla

3.2.3.

CONEXIÓN DE ARRANQUE DIRECTO DEL MOTOR DE ROTOR BOBINADO CON RESISTENCIAS CORTOCIRCUITADAS

Ilustración 4 Configuración motor de rotor bobinado

Ilustración 5. Conexión de arranque directo del motor de rotor bobinado con resistencias cortocircuitadas

4. RESULTADOS 4.1. ARRANQUE DIRECTO DEL MOTOR JAULA DE ARDILLA CONEXIÓN EN ESTRELLA Tabla 2 Datos obtenidos de corriente del arranque directo conexión en estrella

Voltaje aplicado 220 V

Corriente de Arranque 2.6 A

Corriente Vacío 1.4 A

Corriente Nominal 1.75

Velocidad 1630 rpm

4.2. ARRANQUE DIRECTO DEL MOTOR JAULA DE ARDILLA CONEXIÓN EN DELTA Tabla 3 Datos obtenidos de corriente del arranque directo conexión en delta

Voltaje aplicado 130V

Corriente de Arranque 3.8 A

Corriente Vacío 2.4 A

Corriente Nominal 1.75

Velocidad 1700 rpm

4.3. CONEXIÓN DE ARRANQUE DIRECTO MOTOR DE ROTOR BOBINADO Tabla 3 Datos obtenidos de corriente del arranque directo conexión en delta

Voltaje aplicado Voltaje inducido Corriente Nominal Frecuencia 1.3 60 Hz 100V 75V

5. ANALISIS DE RESULTADOS

5.1. MOTOR JAULA DE ARDILLA CONEXIÓN EN ESTRELLA Para el arranque de este motor se conectó directamente a la fuente de 220V, pero antes de realizar las conexiones se hizo un análisis previo de los datos de placa y observamos que el voltaje nominal es de 220V para una conexión en Y, por lo tanto, no hubo necesidad de usar un transformador y los datos obtenidos se muestra el Tabla 2.

5.2. MOTOR JAULA DE ARDILLA CONEXIÓN EN DELTA

Para esta conexión el arranque del motor es en forma directa mediante el auto transformador aplicando 130V, para lo cual hemos decidido conectar el estator en delta por facilidades de conexiones y conectamos un amperímetro para medir la corriente de arranque y la corriente nominal y los datos obtenidos se muestra el Tabla 3. Como se puede observar en ambos casos la corriente de arranque es mucho más alta que la corriente nominal del motor, en el delta es mayor, aunque su voltaje aplicado sea menor, pero luego de un poco de tiempo las corrientes se estabilizan a una normal.

5.3. MOTOR DE ROTOR BOBINADO CONEXIÓN EN ESTRELLA

Para esta conexión se procede a conectar un motor de rotor bobinado mediante el esquema de conexiones puede ser en estrella o delta siempre y cuando se verifique el voltaje nominal, como ya se observó en los dos casos de conexión realizados anteriormente, por lo tanto, procedemos a conectar en Y, donde se conectó directamente a la fuente de 220V y los datos obtenidos se muestra el Tabla 4. En este caso la corriente de arranque es mayor pero no con tanta diferencia como en los anteriores casos con el otro motor, pese a que el voltaje aplicado es igual al del motor jaula de ardilla en la conexión estrella. Otro de los parámetros que se pudo medir en esta conexión es la variación de frecuencia en el motor rotor bobinado, en donde para realizar el análisis de variador de frecuencia se aplicó un voltaje de 100V entonces, nuestro motor al no estar cortocircuitados los terminales K, L, M nos funcionaría como un trasformador por ende se realizó el siguiente análisis obteniendo los siguientes datos:

Tabla 4 Datos obtenidos para la variación de frecuencia

Voltaje aplicado Voltaje inducido Frecuencia 60 Hz 100V 75V De los datos obtenidos se verifico una variación haciendo rotar el rotor manualmente en el mismo sentido a la velocidad sincrónica.

Tabla 5 Datos obtenidos al girar en el mismo sentido

Frecuencia Inducida 57,03 Hz

Voltaje Inducido 72v

Ahora con un giro manual en sentido contrario a la velocidad asincrónica se obtuvo una frecuencia más alta que la aplicada y un voltaje más alto que el aplicado.

Tabla 6 Datos obtenidos al girar en el sentido contrario

Frecuencia Inducida 62,32 Hz

Voltaje Inducido 77v

Por ende, esos son los valores que hemos obtenido al realizar la práctica.

6. CONCLUSIONES 

Entre las características de arranque que se logró observar es que posee una corriente pico muy superior a la corriente nominal la cual se mantiene durante un segundo aproximadamente y esto hace que se encienda y tenga una corriente inicial máxima.



Las revoluciones por minuto en ambos procesos fueron menores a los rpm nominales, por lo tanto, esto es correcto.



En el motor rotor bobinado si se le aplica un giro manual en sentido contrario incrementa el voltaje a 77V y la frecuencia 62.32Hz, por otra parte, si está en la misma dirección disminuye el voltaje a 72V como es directamente proporcional la frecuencia disminuirá a 57.03Hz

7. RECOMENDACIONES 

Analice el dato de placa del motor, previo a la realización de cualquier diagrama de conexión del mismo, lo cual ayuda a que evite daños por sobrecarga o conexiones erróneas.



Verificar que la tensión antes de alimentar el motor sean las especificadas en el dato de placa, utilice el multímetro del laboratorio para este efecto.



Para el motor de rotor bobinado asegúrese de que las entradas de los devanados internos del rotor están cortocircuitadas en estrella, o que se conectan a resistencias para amortiguar la curva de arranque del torque máximo.

8. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS   



Rodríguez Pozueta, M. A. (2012). Transformadores. España. [Consultado el 24-112018] Vicente, H. (2017). Máquinas Eléctricas. Latacunga, Ecuador. [Consultado el 24-112018] Manuel Rodríguez (2015), Conexión y arranque de los motores trifásicos, Revista digital INESEM, Obtenido de: https://revistadigital.inesem.es/gestionintegrada/conexion-arranque-motores-trifasico/ [Consultado 24-11-2018] Moeller Series (2011), Arranque y control de motores trifásicos asíncronos. EATON, España, Informe Técnico IT-EE09. [Consultado el 24-11-2018]

9. ANEXOS

Conexionado y mediciones del motor de rotor bobinado

Conexionado y mediciones del motor jaula de ardilla

Lecturas de voltaje, corriente y velocidad de los motores