ensayo directo mat

7/17/2019 Ensayo Directo MAT

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REALIZADO POR LOS INGS. DÍAZ, RAÚL; FRENE HORACIO Y MASSA PABLO

DOCENTES DEL ÁREA DE MÁQUINAS, DISPOSITIVOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS

MARZO 2005

1 REALIZADO POR LOS INGS. DÍAZ, RAÚL; FRENE HORACIO Y MASSA PABLO


MARZO 2005

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ÁREA MÁQUINAS, DISPOSITIVOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS

ELECTROTECNIA Y MAQUINAS ELECTRICAS

GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS

Fecha: ENSAYO DIRECTO DE UN MOTORASINCRÓNICO TRIFÁSICO Cantidad de páginas: 7

ÍNDICE 1 Definiciones acerca de los ensayos .........................................................................................2

Ensayo Directo ............................................................................................................................2

2 Características de la máquina a ensayar..................................................................................2

3 Ensayo a realizar......................................................................................................................2

3.1 Introducción ......................................................................................................................2

3.2 Ensayo en carga ...............................................................................................................2

3.2.1 Objetivo......................................................................................................................2

3.2.2 Mediciones en el ensayo en carga .............................................................................33.2.3 Tabla de valores leídos ..............................................................................................4

3.3 Consideraciones sobre el ensayo en carga .......................................................................4

3.3.1 Cálculo de la Cupla Nominal y de las masas requeridas para el ensayo ....................4

3.4 Determinaciones ...............................................................................................................5

3.4.1 Parámetros de funcionamiento...................................................................................5

3.4.2 Característica Mecánica .............................................................................................6

4 Gráficos....................................................................................................................................7

5 Análisis y conclusiones ............................................................................................................7





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1 Definiciones acerca de los ensayos

Ensayo Directo Se entiende por ensayo directo o método de ensayo directo aquel en el cual el elemento a ensa-yar es solicitado, en condiciones normales de funcionamiento, mediante un elemento denominadocarga y en el cual se pueden medir en forma directa aquellas magnitudes que se desean evaluar.Este método en ocasiones se encuentra limitado por la baja exactitud de los resultados obtenidoso por la imposibilidad de disponer cargas y elementos de medición adecuadas.

2 Características de la máquina a ensayar

Motor Asincrónico Trifásico (MAT)

Tipo: 4AC 90A1,35 CV - 1 kW

Modelo: AL 11061420 /min.

220/380 V

Aisl. cl: B

4,8/2,8 A Con: /Y 50 Hz

3 Ensayo a realizar

3.1 Introducción

En el presente laboratorio se realizará un ensayo directo a un MAT para obtener las característi-cas eléctricas de entrada y mecánicas de salida para diferentes estados de carga.

3.2 Ensayo en carga

Ensayo donde se hacer funcionar el motor, alimentado con su tensión, frecuencia y secuencianominales, acoplado a un freno o dinamopéndulo y mediante el cual se pueden determinar sus pa-rámetros de funcionamiento para diferentes estados de cargas.

3.2.1 Objetivo

Determinar y graficar mediante el ensayo directo:

Los parámetros de funcionamiento de un motor con rotor jaula de ardilla en función de su potenciaútil (Pu).

, rendimiento [%]

fp, factor de potencia [pu]

I, corriente de línea [A]

s, resbalamiento [%]

La característica mecánica (variación de la cupla con la velocidad)





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n = f(T), velocidad [/min.], cupla [Nm]

3.2.2 Mediciones en el ensayo en carga

Se realizarán mediciones de los parámetros mecánicos peso, masa y velocidad, y de los eléctricosde potencia trifásica de entrada, corriente de línea y tensión de fase. Con los mismos se confec-ciona la tabla 1. El circuito que se utilizará junto con el listado de instrumentos y equipos auxiliaresa utilizar se muestran a continuación.

CIRCUITO DE ENSAYO

INSTRUMENTOS

VATIMETRO 1 VATIMETRO 2 VATIMETRO 3 AMPER METRO VOLTIMETRO

SIEMENS

NIME 0099

1,2 kW - 5 A -125/250/500 V

cte. 0,5 / 1 / 2

SIEMENS

NIME 0100

1,2 kW - 5 A -125/250/500 V

cte. 0,5 / 1 / 2

SIEMENS

NIME 0101

1,2 kW - 5 A -125/250/500 V

cte. 0,5 / 1 / 2

T 370

0,5 - 2,5 - 5 A

T 372

100-250-500 V

EQUIPOS AUXILIARES

D NAMO TAC METRO DINAM METRO FRENO

ALECOP

CC GEN

0,06 V / min. 500 / 3000 /min.

FORCE GAUGE

0 – 5000 g

ALECOP

500 / 3000 /min.

10 / 30 / 100 Nm





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AUTOTRANSFORMADORVARIABLE

VARIOSTAT

Potencia : 3 kVA

Entrada : 3x380 V

Salida : 3x430 V Imáx. : 12 A

3.2.3 Tabla de valores leídos

TABLA 1

FRACCI

ONES TU

TENSION DE

ALIMENTACION P1[KW] P2[KW] P3[KW]

CORRIE

NTE MASA

VELOV

IDAD

0 225 0,07 0,07 0,07 2,5 0 146,3

0,25 225 0,1125 0,125 0,115 2, 0,5275 1455

0,5 225 0,22 0,225 0,215 3,3 1,055 1435

0,75 225 0,31 0,315 0,315 3,!5 1,525 1410

1 225 0,43 0,435 0,45 4,! 2,11 130

1,25 225 0,445 0,45 0,455 5 2,1

1371,6

7

3.3 Consideraciones sobre el ensayo en carga

3.3.1 Cálculo de la Cupla Nominal y de las masas requeridas para el ensayo

El cálculo de la cupla nominal es necesario para obtener un valor de referencia sobre el cual reali-zar el ensayo. Para el caso de los motores de inducción la velocidad de giro cambia con el valorde la potencia desarrollada en el árbol motor, es por esta razón que los estados de carga antesmencionados se determinan como fracciones de la cupla nominal y no como fracciones de la po-tencia nominal denunciada por el fabricante en la placa de característica, y se implementan comovalores de masa a regular mediante la excitación del freno o dinamopéndulo de carga.

Como se sabe del estudio de la conversión electromecánica de la energía, la potencia mecánicacuando en el eje se desarrolla movimiento circular estacionario es proporcional a la cupla y a la

velocidad, quedando definida como:T u Pu

Pu, es la potencia útil desarrollada en el árbol motor (punto de acoplamiento entre motor y freno)en [kW],

T u, es el valor de la cupla proporcionada por el motor en el mismo punto en [Nm], y

, es la velocidad angular desarrollada por el motor en el conjunto, en [rad/s].





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5

2

P

g

P

nn

p

Debido que en la placa de características los fabricantes indican generalmente la velocidad nomi-nal del motor ( n) en revoluciones por minuto, es necesario convertir a esta en unidades del siste-ma internacional, por tanto la relación con la velocidad angular esta dada por:

n

60

y la cupla queda determinada por:

T60000

2 n

En un freno o una dinamopéndulo la cupla se determina por el producto entre la constante gravita-toria, la masa y el brazo de palanca,

T M l

g, es la contante gravitatoria, en [m/s]

M , es la masa, en [kg]l , es la longitud del brazo de palanca, en [m]

Si relacionamos las ecuaciones anteriores podemos encontrar la ecuación que necesitamos paradeterminar el valor de la masa requerida para realizar el ensayo,

M60000

2 n g l

3.4 Determinaciones

3.4.1 Parámetros de funcionamiento

Realizando el siguiente procesamiento de los valores adquiridos en la tabla 1 calcularemos los pa-rámetros de funcionamiento como sigue:

Potencia útil PU M g l

2n

1

60 1000

Potencia de entrada

Rendimiento

3

P E Pi

i

PU

P E

Factor de Potencia fP E

3 U f I l

Resbalamiento s s

ns

Con los resultados obtenidos se construirá la tabla 2





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TABLA 2

FRACCIONES

DE TU POTENCIA UTIL PU

POTENCIA DE

ENTRADA RENDIMIENTO

FACTOR DE

POTENCIA RESBALAMIENTO CORRIE

0 0 0,21 0 0,124444444 2,113333333 2,5

0,25 0,255!!0302 0,3525 72,62136214 0,16507!37 3 2,

0,5 0,504!4306! 0,66 76,50652561 0,2!62!62!6 4,333333333 3,3

0,75 0,74421!227 0,!4 7!,1722521 0,35255507 6 3,!

1 0,!7117!701 1,315 73,53!6!64 0,3!751255 4,!

1,25 1,001002155 1,35 74,143077! 0,4 ,555333333 5

3.4.2 Característica Mecánica

Con los valores obtenidos de la potencia útil y de la velocidad en la tabla 1, se calculará la cuplade acuerdo con el punto 3.3.1 y se construirá la tabla 3

TABLA 3

0 146,3

1,60075 1455

3,360175 1435

5,0402625 1410

6,72035 130

6,!67 1371,67

4 Gráficos





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7

0

10

20

30

40

50

60

70

0

!0

0 200 400 600 00 1000 1200

R E D I M I E N T O [ % ]

PU[W]

RENDIMIENTO VS POTENCIA UTIL





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8

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0 200 400 600 00 1000 1200

F P

PU[W]

FP VS PU

0

1

2

3

4

5

6

0 200 400 600 00 1000 1200

I L [ A ]

PU[W]

IL VS PU

0

1

2

3

4

56

7

!

0 200 400 600 00 1000 1200

R E S B A L A M I E N T O [ % ]

PU[W]

RESBALAMIENTO VS PU





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5 Análisis y conclusiones

Luego de realizar el ensayo directo de el motor asincrónico trifásico a disposición, pudimos observarel comportamiento del rendimiento , el factor de potencia, la corriente de línea y el resbalamientocontra la potencia útil entregada asi como la característica mecánica del motor en particular.losparámetros analizados tienen comportamiento creciente en todos los casos, excepto por elrendimiento que se estabiliza a partir de 300w de pu aproximadamente. Tambien podemos resaltarque tanto la corriente como los resbalamientos están dentro de los valores esperados.Por ultimo en cuanto al comportamiento mecanico del motor pudimos ensayarlo en un rango para elcual la corriente consumida era medible con los instrumentos disponibles y pudimos observar que sucomportamiento también fue similar al eperado.

1360

130

1400

1420

1440

1460

140

0 1 2 3 4 5 6 7

N [ R P M ]

CUPLA[NM]

CARCTEÍSTICA MECÁNICA

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