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TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA Grupo No. 243MAQUINAS ELÉCTRICAS Código de Grupo Laboratorio No.73015

PRÁCTICA DE LABORATORIO No.CIRCUITO DE ARRANQUE DE MOTOR JAULA DE ARDILLA DL1021.

Yeimy Paola Camargo. Cod:e-mail: @correo.udistrital.edu.co

Edwin Mauricio Ariza. Cod: 20102073045e-mail: @correo.udistrital.edu.co

Armando Palacios Hernández. Cod: 20101073085e-mail: @correo.udistrital.edu.co

Julian David Rojas Gutiérrez. Cod: 20101073087e-mail: @correo.udistrital.edu.co

Kristian Dario Cifuentes Vera. Cod: 20101073082e-mail: kdcifuentesv@correo.udistrital.edu.co

1 INTRODUCCIÓN

Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comúnmente en un motor de inducción de corriente alterna. Un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama " motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula.

Cuando este rotor está entre dos polos de campo electromagnéticos que han sido magnetizados por una corriente alterna, se induce una FEM en las espiras de la jaula de ardilla, una corriente muy grande las recorre y se produce un fuerte campo que contrarresta al que ha producido la corriente.

2 OBJETIVOS

Indicar las características del motor DL1021.

Determinar de forma práctica los valores reales de velocidad,

corriente y voltaje de las configuraciones delta y estrella del motor DL1021.

Realizar la comparación de los datos medidos contra los datos señalados en el manual.

LISTADO DE EQUIPOS

Motor DL1021 Tablero de Contactores Multimetros Pinzas Amperimetricas Vatímetros Medidor de revoluciones Kit de herramientas

3 MARCO TEÓRICO.

3.1 MOTOR ASINCRONICO TRIFASICO A JAULA DL1021.

3.1.1 CARACTERÍSTICAS NOMINALES

Antes de comenzar las pruebas, es conveniente controlar, el conjunto de lascaracterísticas nominales de la máquina que se está probando.Estos datos indicados en la placa,

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constituyen la carta de identidad, que todos losconstructores ponen en las máquinas, esto con la finalidad de que el usuario sepacuales son las características principales de funcionamiento.Estos valores nominales son el resultado de pruebas que el constructor ha efectuadoen ciertos prototipos al inicio de la producción en serie; cada máquina fabricadavariará ligeramente de estas prestaciones de tipo standard, esto es debido a lastolerancias de construcción.Efectuar la prueba de verificación significa, controlar, si las prestaciones standardseñaladas en la placa, han sido respetadas, y relevar las características defuncionamiento particular que puedan tener algún interés.

Potencia: 1.1 kWTensión: 220/380 V ∆ /YCorriente: 4.3/2.5 A ∆/YVelocidad: 2820 r.p.m. a 50 HzVelocidad: 3400 r.p.m. a 60 Hz

3.1.2 CARACTERISTICAS DEL CIRCUITO.

El motor asíncrono en prueba es de tipo trifásico, constituido por tres circuitos diferentes (fases U, V, W) donde los terminales están situados en la caja representados por:

Las tres fases se pueden conectar en estrella o en triangulo (delta) como se muestra:

Las tres fases que están previstas para las corrientes nominales, tienen una resistencia de valor pequeño (sus valores disminuyen cuando la potencia nominal de la máquina aumenta).

Para evitar recalentar el circuito, la corriente de prueba será limitada al 10% aprox.de la corriente nominal de fase. Las tres fases, siendo eléctricamente iguales, deben presentar el mismo valor de la resistencia.

3.2 CONTACTOR

Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se de tensión a la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos).

Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente

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eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Clasificación:

Contactores electromagnéticos: Su accionamiento se realiza a través de un electroimán.

Contactores electromecánicos: Se accionan con ayuda de medios mecánicos.

Contactores neumáticos: Se accionan mediante la presión de aire.

Contactores hidráulicos: Se accionan por la presión de aceite.

Contactores estáticos: Estos contactores se construyen a base de tiristores.

3.3 PULSADOR

Un botón o pulsador es un dispositivo utilizado para activar alguna función. Los botones son por lo general activados al ser pulsados, normalmente con un dedo. Corriente mientras es accionado. Cuando ya no se actúa sobre él vuelve a su posición de reposo.

Puede ser el contacto normalmente cerrado en reposo NC, o con el contacto normalmente abierto NA, con lo que al pulsarlo se activará la función inversa de la que en ese momento este realizando.Diferentes tipos de pulsadores:

(a) Basculante.(b) Pulsador timbre.(c) Con señalizador. (d) Circular. (e) Extraplano.

3.4 INTERRUPTOR MAGNETOTÉRMICO

Un interruptor magnetotérmico, interruptor termomagnético o llave térmica, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga.

Al circular la corriente por el electroimán, crea una fuerza que, mediante un dispositivo mecánico adecuado (M), tiende a abrir el contacto C, pero sólo podrá abrirlo si la intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado. Este nivel de intervención suele estar comprendido entre 3 y 20 veces la intensidad nominal (la intensidad de diseño del interruptor magnetotérmico) y su actuación es de aproximadamente unas 25 milésimas de segundo, lo cual lo hace muy seguro por su velocidad de reacción. 

3.5 CONMUTADOR

Un conmutador es un interruptor eléctrico rotativo en ciertos tipos de motores eléctricos y generadores eléctricos que periódicamente cambia la dirección de la corriente entre el rotor y el circuito externo. En un motor, proporciona la energía a la mejor ubicación en el rotor, y en un generador, recibe la energía de forma similar. Como un interruptor, tiene una excepcional larga vida útil, tomando en cuenta el número de aperturas y cierres que ocurren en operación normal.

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Un conmutador, es una característica común en máquinas rotativas de corriente continua. Al revertir el sentido de la corriente en la bobina en movimiento de la armadura de un motor, una fuerza constante rotativa (torque) es producido. 

3.6 RELÉ

El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico.Tipos de relés:

Relés electromecánicos:Relés de tipo armaduraRelés de núcleo móvil Relé tipo reed o de lengüeta Relés polarizados o biestables

Relé de estado sólidoSe llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por un optoacoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de interruptor de potencia.

Relé de corriente alternaCuando se excita la bobina de un relé con corriente alterna, el flujo magnético en el circuito magnético, también es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con frecuencia doble, sobre los contactos.

Relé de láminas

Este tipo de relé se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un electroimán excitado con la corriente alterna de entrada que atrae varias varillas sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de interés. 

3.7 TEMPORIZADOR ELECTRICO

Un temporizador es un aparato mediante el cual, podemos regular la conexión ó desconexión de un circuito eléctrico pasado un tiempo desde que se le dio dicha orden.

El temporizador es un tipo de relé auxiliar, con la diferencia sobre estos, que sus contactos no cambian de posición instantáneamente. Los temporizadores se pueden clasificar en:

- Térmicos: Los temporizadores térmicos actúan por calentamiento de una lamina bimetalica. El tiempo viene determinado por el curvado de la lámina.- Neumáticos: El funcionamiento del temporizador neumático está basado en la acción de un fuelle que se comprime al ser accionado por el electroimán del relé.- De motor síncrono: Son los temporizadores que actúan por medio de un mecanismo de relojería accionado por un pequeño motor, con embrague electromagnético.- Electrónicos: El principio básico de este tipo de temporización, es la carga o descarga de un condensador mediante una resistencia. -Temporizadores para arrancadores estrella triángulo: Es un temporizador por pasos destinado a gobernar la maniobra de arranque estrella triángulo. Al aplicarle la tensión de alimentación, el contacto de estrella cierra durante un tiempo regulable, al cabo del cual se abre, transcurre una

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pausa y se conecta el contacto de triángulo.

Los temporizadores pueden trabajar a la conexión o a la desconexión.-A la conexión: cuando el temporizador recibe tensión y pasa un tiempo hasta que conmuta los contactos.- A la desconexión: cuando el temporizador deja de recibir tensión al cabo de un tiempo conmuta los contactos.

3.8 TOTALIZADOR ELÉCTRICO

Un totalizador es un instrumento de medición que se enfoca en llevar el conteo de eventos de un mismo tipo (cuantos picos de tensión ha recibido el equipo durante su funcionamiento, durante cuantas horas ha funcionado el equipo, cuantas descargas eléctricas se han recibido en el último mes, cuanto ha consumido un local en el último mes, etc.).

Puede verse como un contador de segundo nivel cuya señal para incrementar su variable de conteo interna proviene generalmente de la señal generada por otros contadores aunque físicamente no difiera de estos. Los totalizadores colectan información a lo largo del tiempo y pueden o no tomar decisiones cuando la variable interna de conteo arriba a cierto valor (si es que son programables).

La decisión puede consistir en interrumpir el paso de la corriente eléctrica hacia determinado circuito o activar un elemento de señalización.

3.9 INDICADOR LUMINOSO

Un tipo de indicador muy utilizado tanto en el ámbito eléctrico como en

el electrónico es el indicador luminoso o señalizador luminoso.

Su función obedece al tipo del equipo al cual pertenezca ya que puede engendrar múltiples usos. Entre los indicadores lumínicos más comunes podemos encontrar los diodos led, los displays de 7 segmentos, pilotos luminosos, las pantallas lcd, lámpara de neón, entre otros.

En la instrumentación un indicador luminoso representa la parte de un instrumento de medida que visualiza una indicación. Este término puede incluir el dispositivo por medio del cual el valor suministrado por una medida materializada se visualiza o ajusta. Una de las aplicaciones más populares de los led es la de señalización, estos indicadores se utilizan para dicha señalización del estado de maniobra o de un fallo de la red eléctrica.

Podemos encontrar algunos equipos con uno, dos o tres indicadores luminosos. Los indicadores luminosos triples se usan como indicadores del estado de las fases. Los pilotos luminosos independientemente de que sean lámparas o diodos led, dependiendo del voltaje llevan muescas para su correcta colocación.

3.10 TABLERO

Actualmente las redes de distribución local están todas interconectadas entre ellas de modo que se abarca todo el territorio nacional; la red nacional está además frecuentemente unida con aquella de los países fronterizos para un intercambio de la energía eléctrica producida, en la búsqueda de un bien común de consumo.

Después de la ejecución del paralelo, el simple alternador de la central se

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encuentra ahora unido a un circuito sobre el cual ya se están distribuyendo otro gran número de alternadores y de los cuales se toman una multitud de cargas.

Este es un ejemplo de un tablero con alternador Fig. 1 y Fig. 2

Con el interruptor paralelo I3 abierto:

- Se regula la velocidad del alternador a un valor próxima a aquella de régimen que corresponda a la frecuencia de la instalación (la variación de velocidad del alternador es obviamente hecha sobre el motor que arrastra el alternador): las dos frecuencias son confrontadas por medio del frecuencímetro y el conmutador C3 el cual conmuta Línea/Alternador.- Se regula la excitación del alternador actuando sobre el reóstato de campo, hasta que el voltímetro, conmutado por medio del conmutador C3 sobre la línea o sobre el alternador, nos indique las dos tensiones perfectamente iguales.Observar las luces H1, H2, H3; se notará que se encienden y se apagan con un

orden de sucesión: regular de nuevo la velocidad de rotación del alternador hasta hacer lentísima tal rotación.

En el instante en el cual H1 está apagada y H2 y H3 presentan la misma luminosidad, cerrar el interruptor de paralelo.El alternador está ahora conectado en paralelo con la red.La maniobra es tanto más regular, esto es las variaciones de corrientes menos sentidas, cuanto menor es la diferencia de frecuencia que separa la máquina de la línea en el instante en el cual se cierra el interruptor.

3.11 JAULA DE ARDILLA CON ARRANQUE DIRECTO

Se dice que un motor arranca en forma directa cuando a sus bornes se aplica directamente la tensión nominal a la que debe trabajar. Si el motor arranca a plena carga, el bobinado tiende a absorber una cantidad de corriente muy superior a la nominal, lo que hace que las líneas de alimentación incrementen considerablemente su carga y como consecuencia directa se produzca una caída de tensión. La intensidad de corriente durante la fase de arranque puede tomar valores entre 6 a 8 veces mayores que la corriente nominal del motor. Su principal ventaja es el elevado par de arranque: 1,5 veces el nominal. Siempre que sea posible conviene arrancar los motores a plena tensión por la gran cupla de arranque que se obtiene, pero si se tuvieran muchos motores de media y gran potencia que paran y arrancan en forma intermitente, se tendrá un gran problema de perturbaciones en la red eléctrica.

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Los esquemas del circuito de potencia (Fig 1.) y de control (Fig 2.) respectivos para realizar este arranque son:

(Fig 1.)

(Fig 2.)

3.12 JAULA DE ARDILLA CON INVERSOR DE GIRO

El circuito de arranque, paro e inversión de giro de un motor trifásico jaula de ardilla puede realizarse utilizando:

Los componentes de control adecuados, los cuales son los siguientes: contactores

de potencia, contactares auxiliares, temporizadores, guarda motores, etc.

El arranque, paro e inversión de giro de un motor jaula de ardilla puede realizarse de dos formas: de forma manual y de forma automática.

El arranque de forma manual incluye un arranque individual para el motor con su respectivo paro individual, además deberá existir un paro general del sistema. Ambos sentidos de giro son excluyentes entre sí, por lo cual nunca podrán encenderse los dos contactores de potencia al mismo tiempo.

En el arranque automático sólo existe un arranque con el cual arranca el motor en un sentido, luego deberá apagarse el motor dejando un margen de unos cinco segundos para que se detenga y empiece a girar en sentido inverso.Dependerá de las necesidades del usuario o diseñador cual de los dos sistemas es el que más le conviene.En el arranque a voltaje reducido por medio de autotransformador, el objetivo principal de éste tipo de arranque será reducir la intensidad de la corriente durante el arranque, se usa en máquinas donde el par resistente sea bajo. Se emplea con motores trifásicos con el rotor en cortocircuito.Durante el desarrollo de la práctica se analizarán estos sistemas de control de motores para verificar el funcionamiento de los mismos.Los esquemas del circuito de potencia y de control respectivos para realizar este arranque son:

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4 PROCEDIMIENTO

El procedimiento a realizar es la implementación del circuito de control y de potencia del arranque directo sobre el motor DL 1021.

Características nominalesTeórico Practico

Potencia 1.1K WTensión 220/380 V

Corriente 4.3/2.5 AVelocidad 3400 rpm

La segunda parte del laboratorio consiste en implementar el circuito de control y de potencia del arranque de jaula de ardilla con inversor de giro. Del cual se tomaran los datos de:

Con el motor conectado en una configuración Y

La velocidad del sentido de giro de los contactores Km1 (manecillas) y km2 (contra manecillas)

Corriente de línea de arranque y estable en ambos sentidos.

Voltajes de fase y de línea en ambos sentidos.

Conexión Y Sentido Km1

S1Fase

F1 F2 F3Voltaje  220v

Velocidad  3592

S1Línea

L1 L2 L3I arranque  2.23AI estable  1.2AVoltaje  207v

Velocidad  3592

Conexión ∆ Sentido Km2

S3Fase

F1 F2 F3

Voltaje 120.5v

Velocidad  3565

S3Línea

L1 L2 L3I arranque  3.51AI estable  1.5AVoltaje  207v

Velocidad  3565

Con el motor conectado en una configuración ∆

La velocidad del sentido de giro de los contactores Km1 y km2

Corriente de fase y de línea de arranque y estable en ambos sentidos.

Voltajes de línea en ambos sentidos.

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Conexión ∆ Sentido Km1

S1Fase

F1 F2 F3I arranque  3.33 2.75 2.8I estable  1.53 1.46 1.47

Velocidad  3592

S1Línea

L1 L2 L3I arranque  3.54 4 3.33I estable  0.81 0.87 0.82Voltaje  208.2 208.2 208

Velocidad  3592

Conexión ∆ Sentido Km2

S3Fase

F1 F2 F3I arranque 2.92 2.45 2.34I estable  1.4 1.46 1.41

Velocidad  3592

S3Línea

L1 L2 L3I arranque  1.34 2.37 1.63I estable  0.8 0.85 0.83Voltaje  207.4 206.9 206.8

Velocidad  3592

5 REFERENCIAS

[1] http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/gispud/RAIZDC/Laboratorio/manuales/Manuales%20de%20Maquinas/

[2] Motor asíncrono trifásico a jaula dl 1021- laboratorio unilab-DE LORENZO[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada[4]

http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/gispud/RAIZDC/Laboratorio/manuales/Manuales%20de%20Maquinas/plancha%20de%20paralelo%20DL1030%20DE%20LORENZO/1030%20SPA.pdf

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