MOTOR JAULA DE ARDILLA

PRACTICA No 5

RESUMEN: En este documento se detallara la practica realiza en el laboratorio de mquinas de la UPS, acerca del funcionamiento de un motor de Jaula de Ardilla. Palabras Clave

Motor jaula de ardilla.

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo general

Entender el funcionamiento de los motores elctricos de jaula de ardilla.

1.2 Objetivos especficos

Realizar un anlisis el cual permita entender la estructura interna del motor de induccin con rotor jaula de ardilla para comprender su funcionamiento.

Conectar al motor de induccin con rotor jaula de ardilla en una primera instancia en conexin en " Ye" y despus en " Delta", para poder realizar las mediciones con respecto a su torque, velocidad, factor de potencia, potencia de entrada y potencia de salida relacionndolos para obtener datos especficos sobre su funcionamiento y rendimiento.

2. MARCO TERICO

2.1. INTRODUCCION

Es el ms utilizado. Los conductores del rotor estn igualmente distribuidos por la periferia del rotor. Los extremos de estos conductores estn cortocircuitados, por tanto no hay posibilidad de conexin del devanado del rotor con el exterior.

En los motores de induccin con rotor de jaula de ardilla, el rotor est formado por un bloque laminar de ncleo de rotor cilndrico y ranurado provisto de barras de aluminio unidas por delante con anillas para formar una jaula cerrada.

Figura 1: Rotor de Jaula de Ardilla

2.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Por el movimiento relativo de un motor se producen corrientes parsitas y el campo magntico. En el motor sincrnico de ca, la accin de motor y de generador se lleva a cabo a la velocidad sincrnica del campo magntico giratorio. En el motor de induccin, no es posible que la accin de motor ni de generador se lleve a cabo a la velocidad sincrnica. Por esta razn, se les clasifica como dnamos asincrnicas. La ecuacin 1.1 se refiere al deslizamiento con respecto a la velocidad y est expresada en porcentaje.

Ecuacin 1.1 Donde:

s=deslizamiento S=velocidad sincrnica en rpm Sr=Velocidad del rotor rpm

La frecuencia que se induce en el rotor segn la ecuacin 1.2 vara inversamente a la velocidad del rotor, pero el deslizamiento tambin vara cuando est en reposo el rotor. La frecuencia del rotor en funcin de la frecuencia y deslizamiento del estator:

Ecuacin 1.2 Donde:

2.2 CONTROL DE VELOCIDAD

Figura 3: Conexin en delta

En el motor de induccin jaula de ardilla no se presta fcilmente a control de velocidad. Existen tres formas de variar la velocidad: -Cambiando la frecuencia aplicada al estator. -Cambiando el nmero de polos del estator y del rotor. -Reduciendo el voltaje aplicado al estator. Para motores pequeos polifsicos de induccin de jaula de ardilla, si reducimos el voltaje aplicado al estator mientras se trabaja con determinada carga, se reduce el par mximo y el nominal, se usa para los motores monofsicos pero no para los polifsicos por las siguientes razones: El voltaje aplicado debe reducir mucho para producir la disminucin de par y velocidad necesaria, por lo que la regulacin de velocidad del motor ser mala e inestable con cambios de carga. Al disminuir el voltaje las corrientes en el rotor y estator durante la marcha aumentan, por lo que se debe reducir mucho el voltaje creando una deficiente regulacin de velocidad. Si se cambia la frecuencia y el voltaje al estator, no se necesita de motores especiales. Para mantener el mismo flujo en el estator se debe reducir el voltaje en el estator en la misma [1]

2.3 CURVA CARACTERISTICA

La Figura 2 muestra, mediante los siguientes parmetros, las caractersticas de par de torsin propias de los motores de induccin con rotor de jaula de ardilla. El par acelerador abarca toda la caracterstica de par, desde la parada hasta la velocidad mxima.[2]

Figura 2: Caracterstica de par del motor respecto a la

velocidad

Donde:

Mn = par de torsin nominal

ML = par de carga

MK = par mximo

MM = par motor

nS = velocidad sincrnica

An = punto de trabajo nominal

MA = par mnimo

MB = par acelerador

MS = par de desincronizacin

nn = velocidad nominal (0,94..0,99 . nS)

n = velocidad de funcionamiento

A = punto de trabajo

n0 = velocidad sin carga (0,98..0,997 . nS)

3 MATERIALES Y EQUIPO

Tablero de operaciones.

Fuente de poder universal AC 60-105

Panel de control de torque y velocidad 68-441

Dinammetro 67-502.

Juego estndar de terminales 68-800.

Consola del sistema 91-200.

Motor/generador sincrnico trifsico de rotor devanado 64-510.

4 DESARROLLO Y PROCEDIMIENTOS

I. Realizar las conexiones necesarias para que

el motor funcione en delta en el modulo 64-

510 figura 3.

II. Colocar los ampermetros y voltmetros:

Figura 4: Conexion Ampermetros y Voltmetros

III. Configurar en el mdulo y realizar las grficas

de:

-Corriente vs Torque

-Factor de Potencia vs Torque

-Potencia real vs Torque

IV. Realizar el mismo procedimiento ahora en conexin en estrella con el diagrama de la

Figura 5.

Figura 5: Conexin en estrella

5 ANLISIS Y RESULTADOS

Una vez obtenidas las grficas y la tabla de datos

podemos llegar a determinar lo siguiente anlisis de

resultados obtenidas en el desarrollo de nuestra

prctica.

5.1 Conexin Estrella

Como se puede apreciar en la Fig.6 al llegar a un

torque de 0.72Nm la eficiencia del motor recae a un

30%, y su factor de potencia como se aprecia en la Fig.7

tiende a 1 con una corriente alrededor de 1.5 A como se

aprecia en la Fig.8 lo cual indicara que en dicho

momento este se encuentra trabajando en plena carga.

Figura 6: Factor de Potencia vs Torque en conexin delta

Figura 7: Curva de FP vs Torque en conexin estrella

Figura 8: Curva Corriente Vs Torque en conexin estrella

Amperimetro

Voltimetro

Eficiencia (%)

Torque (Nm)

Potencia Real

Factor de potencia

0.50 100 23.53 0.04 012.3 0.343

0.42 153 20.81 0.04 014.6 0.355

0.42 168 21.32 0.04 015.0 0.315

0.44 184 18.47 0.04 015.4 0.337

0.84 192 76.27 0.35 133.2 0.356

0.96 192 83.60 0.46 162.6 0.343

1.11 190 87.37 0.57 196.7 0.347

1.24 191 30.95 0.66 223.3 0.997

1.38 190 89.70 0.75 247.3 0.345

1.51 191 89.56 0.83 271.6 0.344

1.66 191 87.50 0.91 290.9 0.346

1.81 190 85.58 0.98 307.5 0.345

1.93 190 84.68 1.05 321.7 0.339

1.99 190 82.50 1.07 323.3 0.341

2.08 191 80.29 1.11 330.5 0.342

2.17 189 79.14 1.14 334.3 0.342

2.22 190 76.58 1.17 336.8 0.345

2.28 189 74.61 1.18 334.0 0.346

2.35 189 73.95 1.22 338.6 0.340

Tabla 1: Datos obtenidos en conexin estrella

5.2 Conexin Delta

A excepcin de la conexin en estrella en la delta podemos apreciar que cuando llega al torque de 0.72Nm la eficiencia del motor tiende a 100% como se aprecia en la Fig.9, el factor de potencia como se observa en la Fig.10 tiende a 0.30, y la corriente tiende a 2A, lo que con lleva a decir que el motor trabajando a plena carga reduce su factor de potencia drsticamente lo cual no es beneficioso en la industria ya que implica un mayor consumo de energa.

Figura 9:Eficiencia-Torque en conexin delta

Figura 10: factor de potencia - torque en conexin delta

Figura 11: Corriente - Torque en conexin delta

No. Voltimetro Amperimetro FP

Speed (rpm)

Torque (Nm) Power (W)

Efficiency (%)

1 119 0.82 0.343 3526 0.04 013.9 14.06

2 118 0.81 0.213 3527 0.04 013.2 21.65

3 119 0.81 0.347 3526 0.04 013.3 13.30

4 119 0.81 0.341 3529 0.04 013.2 13.56

5 119 0.82 0.344 3530 0.04 014.6 14.83

6 117 1.40 0.354 3374 0.38 136.2 75.40

7 118 1.60 0.361 3330 0.48 171.2 81.52

8 118 1.79 0.353 3288 0.58 202.6 87.92

9 117 2.04 0.352 3240 0.68 234.7 90.71

10 116 2.27 0.343 3194 0.77 260.1 94.19

11 117 2.47 0.345 3143 0.85 284.7 93.51

12 116 2.72 0.343 3087 0.93 304.1 91.70

13 117 2.86 0.342 3047 0.99 317.4 90.85

14 116 2.91 0.342 3036 1.00 319.8 90.62

15 117 3.00 0.340 3013 1.04 330.2 90.50

16 115 3.16 0.339 2973 1.09 340.4 89.98

17 116 3.22 0.343 2958 1.10 340.0 87.27

18 115 3.37 0.338 2915 1.14 350.3 87.90

19 116 3.42 0.338 2888 1.16 353.6 86.16

20 115 3.60 0.339 2839 1.21 359.0 83.57

6 CONCLUSIONES

A plena carga se pudo notar que el factor de

potencia es mejor cuando al motor lo colocamos en

conexin estrella con lo cual se tendra que el

consumo de energa tendra a ser notablemente

ms bajo que al utilizar en conexin delta en plena

carga, es por eso que al llegar a la industria dichos

motores se los conectan de diferentes maneras en

secuencia con ayuda de elementos de control

como contactores o PLCs para arrancar el mismo

y funcionar a plena carga en otro dependiendo la

necesidad para lo cual se necesite ser usado.

7 REFERENCIAS [1] Rotor de jaula de ardilla, [En lnea] Disponible en: http://www.ecured.cu/index.php/Rotor_de_jaula_de_ardilla [2] Motor jaula de ardilla,[En lnea], Disponible en: http://es.slideshare.net/PaulSaldaa/motor-jcon-rotor-jaula-de-ardilla