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Laboratorio de Maquinas Eléctricas II Prospero Toledo Página 1
UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD SEDE SECCIONAL SOGAMOSO ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRONICA
LABORATORIO MAQUINAS ELÉCTRICAS II
MOTOR TRIFÁSICO A 2 POLOS CON ROTOR A JAULA
MANUEL YESID HERNÁNDEZ PINEDA
Cod: 200910270 ANDRÉS YESID TORRES ESLAVA
Cod: 200920388 GERARDO TARAZONA CÁCERES
Cod: 200920305
Resumen: El presente laboratorio tiene como objetivo entender y conocer el funcionamiento de un motor trifásico a 2 polos con rotor a jaula, se realizaran sus respectivas pruebas las cuales son como realizar su conexionado para determinar el sentido del giro del rotor y su prueba a diferentes cargas, para esto se utilizara un freno controlado mediante corriente y voltaje. PALABRAS CLAVE: Máquina asíncrona, Motor de inducción, Maquina Eléctrica, deslisamiento (s).
1. INTRODUCCIÓN
MOTORES ASINCRÓNICOS Los motores asincrónicos son las maquinas matrices más utilizadas y de más difusión esto gracias a su lectura simple, unida a un empleo que no da problemas de seguridad y a un costo bajo. El principio de funcionamiento se basa en la inducción en el sentido que la energía eléctrica atribuida al estator y después transferida magnéticamente al rotor del campo magnético que se instaura en los devanados estatoricos. Los motores asincrónicos o a inducción, pueden ser con el rotor a jaula de ardilla (motor en corto circuito) o sino a anillos (motor rotor avolto).
2. OBJETIVOS
Reafirmar conceptos básicos de
funcionamiento de motores AC.
Determinar las características de los
motores trifásicos con rotor a Jaula.
Identificar las ventajas y desventajas de
las diferentes conexiones de motores AC.
3. EQUIPOS Y ELEMENTOS
Sistema componible por maquinas eléctricas DELORENZO
multímetros
cargas Resistivas, capacitivas,
conectores.
4. PROCEDIMIENTO
Se utiliza el estator de la maquina a corriente alterna, con rotor a jaula de ardilla introducido. Los devanados del estator están conectados en forma tal de realizar una conexión a doble estrella (YY), con dos bobinas en paralelo por fase, obteniendo de esta forma un devanado trifásico a dos polos. El rotor a jaula de ardilla no tiene un número de polos que sea suyo propio sino que asume el del campo inductor.
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Figura 1. Conexión de la práctica Alimentar el estator con una tensión trifásica de 42 V, 60 Hz : el devanado del estator produce un campo magnético rotativo con la velocidad de sincronismo.
𝑛𝑠 = 120 ∗𝑓
𝑃
𝑛𝑠 = 120 ∗60
2= 3600 𝑟𝑝𝑚
E induce una corriente alterna en las barras del rotor que de esta forma, a su vez, resultan sujetas a una fuerza que origina un par motriz que arrastra el rotor en el sentido de rotación del campo rotante. El número de giros aumenta hasta llegar a un valor n constante, inferior pero a la velocidad de sincronismo: de esta forma resulta todavía inducida en las barras del rotor una f.e.m. en grado de mantener el par que, de otra forma, se sincronizaría si el campo inductor y el rotor giraran a la misma velocidad, en cuanto no .resultaría ninguna otra variación de flujo. El desincronismo entre la diferencia de la velocidad de sincronismo 𝑛𝑠 con la
velocidad 𝑛𝑟 del rotor y la velocidad de sincronismo define el deslizamiento.
𝑠 =𝑛𝑠 − 𝑛𝑟
𝑛𝑠
Sentido de rotación Después de que se ha tomado nota del sentido de rotación, se para el motor y se invierte el sentido de rotación del cambio del cambio rotante cambiando entre ellos solo dos fases de la alimentación: el motor girara en sentido inverso al anterior. Al invertir tan solo dos fases se determinó que se cambiaba el sentido del giro del rotor esto se debe a que se cambia el giro del campo rotatorio y consecuentemente
también cambia el sentido de rotación del rotor
Prueba con carga
La prueba con carga es posible realizarla utilizando un freno dotado de dispositivo para la relevación del par mecánico desarrollado al árbol. Acoplar el freno al eje del motor y fijar el freno sobre la base. Después de arrancar al motor estando al vacío, aumentar gradualmente la carga al árbol, y manteniendo constante la tensión de alimentación, relevar el par de valores velocidad (Vpar en forma de trazar las características mecánicas del motor).
Figura 2 Grafica del deslizamiento y carga en el rotor.
Figura 3 prueba con carga en el rotor. Realizando la prueba con el freno variando su fuerza de frenado, midiendo la velocidad en el rotor y calculando el torque que se tiene a la salida mediante la siguiente ecuación: 𝑇𝑜 = 𝐹 ∗ 𝑑
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Se obtuvo la siguiente tabla: Tabla 01: resultados obtenidos de torque, velicidad y deslizamiento:
To[N*m] nr[rpm] s[%]
0,072 3580 0,55556
0,172 3564 1,00000
0,272 3543 1,58333
0,368 3539 1,69444
0,636 3500 2,77778
1,06 3414 5,16667 Graficando el To vs s obtenemos la siguiente gráfica:
Figura 4. To vs S(Torque de salida vs deslizamiento)
Curvas características A partir de la figura 5 se puede evaluar el rendimiento y el factor de potencia, esta imagen representa la medición de potencia activa y potencia aparente para así de este modo encontrar el factor de potencia mediante la siguiente ecuación:
𝐹𝑃 =𝑃𝑖𝑛
√3 ∗ 𝑉𝐿 ∗ 𝐼𝐿
Y para encontrar la potencia de salida y poder graficar la eficiencia, respecto a su cambio de carga tenemos:
𝑃𝑜 =2 ∗ 𝜋
60𝑛𝑟 ∗ 𝑇𝑜
Figura 5. Medición de la potencia activa y la potencia aparente. Finalmente para encontrar la eficiencia del motor la cual depende de la potencia activa de entrada y la potencia activa de salida tenemos que:
𝜂 =𝑃𝑜
𝑃𝑖𝑛
Aplicando estas ecuaciones encontramos las siguientes tablas: Tabla 02: parámetros para encontrar el factor de potencia (FP)
Pin[W] VL[V] IL[A] FP
100 47 3,9 0,31
110 46 3,95 0,35
150 46,6 4,32 0,43
190 46,1 4,4 0,54
280 45,6 5,2 0,68
450 46,4 7,25 0,77 Tabla 03: Eficiencia o rendimiento del motor:
Pin[W] Po[W] Eficiencia[%]
100 26,99 26,99
110 64,19 58,36
150 100,92 67,28
190 136,38 71,78
280 233,11 83,25
450 378,96 84,21
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A partir de la tabla 02 y el torque de salida tenemos la siguiente grafica:
Figura 6. FP vs To (Factor de potencia vs
Torque de salida).
Mediante los datos de la tabla 03 y el torque de salida se obtuvo la siguiente gráfica:
Figura 7. Eficiencia vs To(Eficiencia vs
Torque de salida).
A partir de la tabla 02 y el torque de salida tenemos la siguiente grafica:
Figura 8. Corriente de línea vs To
CONCLUSIONES
Al analizar la gráfica del Torque de
salida vs el deslizamiento podemos
observar que la gráfica tiende a ser
una recta en el sector donde el
deslizamiento tiende que ser
suficientemente pequeño para que
este fenómeno ocurra. Cuando el
deslizamiento se va incrementando
esta grafica ya no es tan lineal.
Existe un deslizamiento en el cual el
torque de salida es máximo este
deslizamiento es conocido como el
deslizamiento crítico, también existe
un deslizamiento en el cual la potencia
desarrollada es máxima, pero este
último deslizamiento no es
necesariamente el mismo
deslizamiento crítico.
A medida que la maquina se va
acercando a su potencia nominal se
puede observar en la figura 6 que su
factor de potencia va mejorando
considerablemente que cuando no se
tiene par en el eje.
Cuando el torque de salida se va
incrementando el motor va mejorando
su eficiencia hasta cierto punto.
BIBLIOGRAFÍA [1]. S. J. CHAPMAN, Maquinas Electricas, editorial Mc. Graw Hill, tercera edición. [2]. Maquinas Eléctricas y Electromecánicas, Nasar [3]. Teoría General de las Máquinas Eléctricas, Bernard Adkins