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