informe no 1

LAB. MAQUINAS ELÉCTRICAS

PRACTICA No 1

INFORME No 1

Horario: Martes 13h00 – 15h00

Tema: EL MOTOR TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN

OBJETIVO: Conocer Las partes constitutivas del motor trifásico de inducción. Estudiar varios métodos para arrancar la máquina. Inversión de giro y frenado.

1.- Presentar los datos de placa de la máquina de inducción así como los parámetros utilizados como datos de entrada y señale la interpretación física de cada una de ellas.

DATOS DE PLACATIPO: 5611NO: 3f 60 HzV 220/380 VI 16.3/ 9,55 AT mín. CV 5,5 ( ph)Ph 3cos Cos 0,8V entrada 214 V

f: frecuencia.- Es la frecuencia del voltaje trifásico sinusoidal de línea para el cual, en condiciones nominales, está diseñado el funcionamiento del motor.V: Voltaje.- Con los valores de voltaje nominal de placa se puede conseguir el torque nominal de la máquina, pues si trabajamos a voltajes de línea menores que los de la placa, debemos tener en cuenta que el torque disminuirá en una proporción cuadrática a la que disminuya el voltaje; y que si se trabaja a mayores voltajes se puede exceder el aislamiento de los devanados.I: Corriente.- El valor del campo es directamente proporcional al de la corriente y el torque es directamente proporcional al de la corriente y el torque es directamente proporcional al campo. La corriente nominal, nos indica el valor máximo al cual la máquina puede trabajar en condiciones normales.T mín.- Es el torque mínimo al cual se garantizan las condiciones de eficiencia y rendimiento del motor.CV: Es la potencia nominal que puede entregar la máquina en condiciones normales.

2.- Analizar los efectos que sufre la máquina en el arranque cuando se aplican los diversos métodos. Comparar y comentar sobre la relación de corriente respecto a la

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nominal y del par en el momento de arranque. Presentar los gráficos obtenidos. Explique las aplicaciones de estos métodos.

Arranque Y-

Este método de arranque tiene como limitación física, debido a que se debe tener acceso a seis terminales de los devanados del estator, para así cambiar su posición de Y

.

La máquina es alimentada con inicialmente en la posición Y, con lo que se

disminuye el torque a , con ello disminuye la corriente de la siguiente manera:

Corriente de arranque Y : 10 ACorriente transitoria: 24 ACorriente de arranque : 4 A

En el momento en el que la máquina ya se estabiliza en Y, se cambia a para conseguir el torque nominal. En el momento de cambio a se observa que la corriente de arranque disminuye.

Arranque con Voltaje Reducido

Este método es similar al arranque Y- , debido a que mediante el autotransformador se reduce el voltaje, por ende la corriente aplicada a la máquina se a incrementando paulatinamente hasta alcanzar el voltaje nominal.En este caso la corriente que se presenta en el momento del arranque es considerablemente baja comparada con el arranque directo, el problema es que por arrancar con un bajo voltaje se tiene un torque bajo también, este voltaje de arranque debe ser de por lo menos el 50% del nominal, de lo contrario la máquina no obtendría el mínimo torque necesario para el arranque.

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En la práctica se hizo al 30%, 40% y 100% del voltaje nominal

% V I30 74 940 48 12100 220 4

Para este caso podríamos decir que cuando controlamos el voltaje también estamos controlando la corriente mediante el autotransformador.

Una de las desventajas de este método es que a medida que se disminuye el voltaje nominal, la máquina se demora mucho más en vencer su inercia y su arranque es más lento, pudiendo ser perjudicial en una determinada aplicación.

Arranque con resistencias en el rotor

El objetivo de este método es disminuir la corriente que circula por el rotor, motivo por el cual se necesita que el rotor sea devanado y tener acceso a estos.Al disminuir la corriente del rotor se disminuye la intensidad del campo magnético inducido en el mismo y por ende se disminuye la corriente que necesita el estator , esta corriente es la que induce el campo del rotor; como consecuencia de esto se disminuye

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el torque, sin embargo existe un único valor de resistencia del rotor al que se obtiene el torque máximo.Posición 1 Rmax 11.6 APosición 2 R2 12.4 A

Cabe recalcar que no se tomaron valores de resistencia por lo que las pusimos al máximo.

También se tuvo la oportunidad de usar el variador de frecuencia programable con lo cual todo se facilita e incluso este puede ser conectado a un computador y se puede operar al motor desde allí.

3.- Comparar y comentar cómo varían las magnitudes eléctricas cuando los fenómenos de arranque se efectúan con carga y en vacío.

Al aumentar la carga se tiene mayor incidencia de carga, debido a que se tiene mayor cantidad de masa que se opone al cambio de su estado cinemática comparado con lo que sucede en vacío; por ello para aumentar el torque, es necesario aumentar el voltaje de línea, pues , si no se aumenta el voltaje es necesario aumentar el voltaje de

línea debido a que el torque es igual a:

Es necesario considerar el aumento en el torque, debido a que si se tiene mayor carga en reposo, se va ha necesitar mayor corriente o mayor voltaje en las proporciones indicadas para poder mover toda la carga, por lo que sería más crítico aún el valor de la corriente en el arranque directo; caso diferente a las pruebas realizadas en el Laboratorio, en las que la única carga era el rotor y sus pérdidas mecánicas.

Sin carga, el deslizamiento es muy pequeño y la frecuencia, reactancia del rotor, y la FEM inducida en éste son muy pequeñas. Por lo tanto la corriente en el rotor es muy pequeña y solo la suficiente para producir el par sin carga y por lo tanto la corriente en el estator es la suma fasorial de su corriente de excitación Ie y un componente de carga primario Io inducido en el rotor por acción del transformador.

4.- Comentar sobre los resultados obtenidos con los métodos de frenado empleados en la práctica. Explique las aplicaciones prácticas de estos métodos.

En la práctica únicamente se realizó el frenado por inversión de giro, en este método se realiza el cambio de fase manualmente de dos de las tres fases, el inconveniente de este método es que al realizar la inversión de giro existe aún más inercia que tiene que

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vencer el estator por lo que se obtiene valores de corriente aún mayores que en el arranque directo.De lo que se pudo observar en la práctica es que el valor de la corriente de arranque en los métodos de arranque ya mencionados y en la inversión de fase tienen el mismo valor.A pesar de que no se hizo el método dinámico, podemos citar que tanto el método de inversión de giro y el método dinámico, son utilizados en:

Industria metalúrgica.- En la industria metalúrgica se utilizan en la fabricación de trenes.Control de flujo de materiales.- Estos métodos se utilizan en instalaciones de transbordo y de almacenamiento en puertos, naves de expedición de materiales fabricados, instalaciones de embalaje.Tráfico.- En dispositivos de dirección y de estabilización aeronáutica y astronáutica.

5.- Comentar sobre los resultados obtenidos con los métodos de inversión de giro empleados en la práctica. Explique las aplicaciones prácticas de estos métodos.

Este método se utiliza cuando se desea parar rápidamente un motor. La maniobra se realizar invirtiendo dos fase de alimentación, de forma que el campo giratorio pasa a girar súbitamente a girar en sentido contrario al rotor. Durante el periodo de frenado, la máquina recibe energía mecánica por el eje y también energía eléctrica de la red; esto origina grandes corrientes retóricas, con las consiguientes pérdidas por efecto Joule tanto en el estator como en el rotor , que es donde se disipan las potencias que recibe la máquina en esta situación.

6.- Responder el siguiente cuestionario:

- Analizar el transitorio brusco en el cambio de conexión estrella- triángulo en el proceso de arranque del motor de inducción trifásico.

Al conectar el motor a un voltaje de línea menor al nominal, , se disminuye el

torque a la tercera parte del torque nominal, que se conseguiría con VL si el torque disminuye, la corriente que se necesita para el arranque disminuye también, pero en el momento del cambio de Y- ∆, se produce un incremento de la corriente, un transitorio, como vemos en este caso es de 24 A, que se produce por el incremento en el valor del torque, y este a su vez por el incremento del voltaje de fase a VL, además hay un incremento en la corriente en el instante de cambio por cuanto la corriente de magnetización se hace cero por un momento y luego la corriente de línea debe compensar a la corriente mencionada, con lo que se tendría un ligero incremento superior aún al que se produce por el aumento de torque.

- Comente sobre los criterios para escoger el método de arranque más adecuado en una aplicación particular.

- El arranque directo se podría se podría utilizar en motores de baja potencia, en los que no existe mucha importancia en el aumento de los valores de la corriente, es decir si su corriente nominal es menor a los 2 A, esto sería en virtud de obtener un mayor torque al arranque.

- El arranque estrella- triángulo es apropiado para las máquinas cuyo par resistente es débil o que arrancan en vacío pero es simple y económico.

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- El arranque por medio de resistencias en el rotor, se consigue reducir las corrientes en un porcentaje mayor comparado a cualquiera de los otros métodos, se puede conseguir un par de arranque de magnitud deseada; pero los elementos de arranque tienen un alto costo además no se puede aplicar al más común y económico de los motores de inducción el tipo e jaula de ardilla.

- Investigue otros tipos de frenado de motores.

A las máquinas de inducción trifásicas se las puede frenar mediante la variación de la frecuencia de línea, pero tomando en cuenta que si se disminuye la frecuencia de la línea se debe disminuir en la misma proporción que el voltaje de línea.

Otra forma de frenar una máquina es mediante controladores de estado sólido (chopers), los cuales permiten cambiar la frecuencia y controlar el voltaje.Una forma no muy común es mediante las resistencias del rotor, debido a que si la resistencia llegaría a ser muy alta, no circularía corriente por el rotor y por ende no se induciría campo en el mismo y este no rotaría.

Frenado a contracorriente.- El rotor, al estar girando, en sentido opuesto al campo. Va gradualmente disminuyendo su velocidad, y cuando ésta llaga a cero, el motor debe ser desconectado de la red, ya que en caso de no hacerlo, la máquina pasaría de nuevo al régimen de motor pero girando ahora en sentido contrario al original.

Frenado por recuperación de energía.- Aparece en la máquina asíncrona cuando trabaja como generador, por tanto a una velocidad superior a la de sincronismo. Se puede producir este frenado en las máquinas de elevación y transporte cuando se bajan cargas pesadas. Este régimen de frenado aparece con frecuencia en los motores de corriente continua utilizados en la tracción eléctrica, al bajar un tren por pendientes elevadas (si el tren tiende a embalarse, aparecerá un par de frenado que tiende a evitar un posible descarrilamiento.

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CONCLUSIONES:

El objetivo principal de los métodos de arranque es controlar la corriente, en base a esto se puede aumentar la vida útil de la máquina.

De los métodos de arranque comprobados en el laboratorio se puede decir que el que mayores produce es el arranque con voltajes reducidos debido a que la corriente en el arranque es baja , pero cuya desventaja en la vida práctica es el costo debido a que para arrancar a la máquina de inducción se requiere de un autransformador.

En el frenado con inversión de giro se observa que en el motor va disminuyendo progresivamente su velocidad, pero se debe considerar que el motor se para y comienza a girar en sentido contrario.

BIBLIOGRAFÍA:

CHAPMAN Stephen, Máquinas Eléctricas, Mc. Graw Hill NASAR Sye Máquinas Eléctricas y Electromecánicas, Mc Graw Hill. KOSOW Irving, Máquinas Eléctricas y Transformadores, segunda edición. FITZGERALD A. E., Máquinas Eléctricas, Quinta edición, Mc Graw

Hill,1992, México - México

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