Informe Final N° 2 maquinas 2

UNIVERSIDAD NACIONAL
MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE INGENIERÍA
ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÍA ELÉCTRICA
Pruebas de rotor libre y rotor bloqueado
del motor asíncrono
Para : Echeverria Peche, Erasmo Amador
De : Grupo 1 sección “A”
Alumnos:
Alcarraz Pacheco Juan Jose - 20190245
Cardenas Rios, Alex Steven - 20190255
Castro Espinoza, Imanol - 2019257
Escobedo Contreras, Roberto Gaspar- 20190263
Gervacio Aliaga, Marco Antonio - 20190031
Huaman Montero, Jesus Manuel - 2019075
Huarcaya Ronceros, Jean Carlos - 2019273
Huillca Cruz, Juan Manuel - 20190274
Jacome Mallco, Yian Marcos - 20190077
Lanazca Orejon Gary Frank - 20190056
Matias Elescano, Cristofer Alexander -20190108
2022
I.
II.
OBJETIVO
●
Realizar los ensayos de vacío o rotor libre y el ensayo cortocircuito o rotor
bloqueado de un motor asíncrono.
●
Hallar los parámetros del circuito equivalente del motor asíncrono
ANTECEDENTES
El motor asíncrono de corriente alterna se estima el motor industrial por excelencia,
gracias a la sencillez y fortaleza de su creación, así como por su estabilidad de
desempeño.Analizaremos, posteriormente, el motor asíncrono conectado a una red
trifásica, que es el más usado en la industria de hoy.
Rotor Libre
El motor de inducción se conecta a una ingesta de alimentos a su tensión nominal y
se hace funcionar sin carga acoplada a su eje. En estas condiciones, como en la
situación de los transformadores ensayos "en vacío", se registra la potencia de ingreso
al inducido estatórica del motor de inducción, la corriente, la tensión; tomando en
cuenta el esquema de conexiones de sus bobinas, el motor muestra las pérdidas por
rotación (pérdidas en el hierro y mecánicas), y unas pequeñas pérdidas en vacío
iguales a las pérdidas en el material ferromagnético del estator y el rotar.
𝐶𝑂𝑆𝜑 =
𝑍0𝑌 =
𝑃
√3𝑈𝐶 𝐼0
𝑈𝐶
√3𝐼0
𝑅0𝑌 =
𝑃0
3𝐼02
𝑆𝐸𝑁𝜑0 =
𝑄0
√3𝑈𝐶 𝐼0
𝑍0𝛥 =
√3𝑈𝐶
𝐼0
𝑅0𝛥 =
𝑃0
𝐼02
𝑋0 = √𝑍02 − 𝑅02
𝑃𝐹𝐸 + 𝑃𝑀𝐸𝐶 = 𝑃0 − √3𝐼02 𝑅1
Rotor Bloqueado
El motor se desconecta y su rotor se bloquea para impedir su rotación. Al estator se
aplica una pequeña y gradualmente creciente tensión trifásica (procedente o bien de
un variac trifásico o de un regulador de inducción polifásico) hasta que circule la
corriente nominal de línea indicada en la placa de características. Como en el ensayo
de cortocircuito del transformador, y por las causas justificadas, las pérdidas en el
hierro son despreciables y no hay pérdidas mecánicas debido a que el motor no gira.
La potencia total absorbida por el motor representa, por consiguiente, las pérdidas
eléctricas en el cobre a plena carga del estator y del rotor. Se registra la potencia
activa que toma de la red, el voltaje aplicado para lograr que circule la corriente
nominal para el cálculo de los fronteras del circuito equivalente por etapa del motor
ensayado.
𝐼𝐶𝐶 = 𝐼1𝑁
𝑈1𝑁
𝑈𝐶𝐶
𝑃𝐶𝐶 = 𝑃𝐶𝑈1 + 𝑃𝐶𝑈2
𝑅𝐶𝐶 = 𝑍𝐶𝐶 𝐶𝑂𝑆𝜑𝐶𝐶
𝑋𝐶𝐶 = 𝑍𝐶𝐶 𝑆𝐸𝑁𝜑𝐶𝐶
III.
PROCEDIMIENTO
1. Primero procedemos a medir la continuidad en los bornes del motor para saber entre
cuales hay una bobina
Se encontraron bobinas entre los siguientes terminales
2. Procedemos a medir las resistencias de las bobinas
Medición de la resistencia de las bobinas
En esta oportunidad se dio el caso que la resistencia de las 3 bobinas son 1.6 ohms
3. Luego procedemos a realizar la conexión estrella y lo conectamos a un interruptor
termomagnético trifásico
Conexión estrella
.
Motor conectado a un interruptor termomagnético para su protección
4. Luego conectamos el alimentador a la red y este estará conectado al interruptor pero
se mantendrá en off.
Conexión del motor a la red
5. Se conecta el vatímetro a una línea del motor, para eso nos guiamos del esquema.
Esquema de conexión del vatímetro
.
Conexión del vatímetro al motor
6. Arrancamos el motor encendiendo el interruptor termomagnético y medimos la
velocidad con la que gira el rotor , la corriente de cada línea, el voltaje de cada línea
y la potencia, empezando así el ensayo de rotor libre
Medición de la velocidad del rotor
Medición de las corrientes de línea
Medición de los voltajes de línea
Medición de la potencia trifásica que se le entrega al motor
7. Apagamos el circuito y procedemos a realizar el ensayo de rotor bloqueado,
empezamos bloqueando al rotor.
Bloqueo del rotor
8. Regulamos el voltaje de la red con un reostato, con esto iremos bajando el voltaje
Conexión de un reostato para regular la tensión de línea
9. Mientras seguimos reduciendo el voltaje tomaremos nota de este mismo y de la
corriente. Haremos este proceso hasta encontrar la corriente nominal, la cual es 15.
Medición de la corriente mientras regulamos la tensión
Medición del voltaje regulado
10. Con todos los datos obtenidos en ambos ensayos procederemos a calcular el
circuito equivalente del motor.
IV.
RESULTADOS DE PRUEBA
Bobinas encontradas
Ensayo de rotor libre:
Velocidad de giro
1800 RPM
Corriente de la línea S
1,3 A
Corriente de la línea R
1,2 A
Corriente de la línea T
1,2 A
Voltaje de la línea S
223,9 V
Voltaje de la línea R
225,9 V
Voltaje de la línea T
224,1 V
Potencia
80 W
Ensayo de rotor bloqueado:
Corriente
Voltaje
1.5 A
37.50 V
3.1 A
45 V
4.8 A
36 V
5.3 A
14 V
6A
78 V
6.1 A
82.1 V
6.5 A
84.7 V
6.8 A
86.6 V
7A
88.1 V
7.1 A
90.7 V
7.8 A
98 V
8.2 A
101 V
8.6 A
104.2 V
9A
107.8 V
9.1 A
109.1 V
9.2 A
111 V
9.4 A
112 V
9.5 A
114.1 V
9.7 A
115 V
10 A
115 V
10.4 A
121.5 V
10.6 A
126 V
11.1 A
127.8 V
Ensayo de rotor bloqueado:
Pérdidas : 5%
V.
Corriente
Voltaje
105.36 A
2.2 V
54 A
3V
64 A
4V
72 A
5V
79 A
5.7 V
83 A
6.2 V
89 A
6.7 V
94 A
7.3 V
100 A
7.8 V
105 A
8.5 V
108 A
8.8 V
114 A
9.4 V
112 A
9.8 V
121 A
10.2 V
127 A
11 V
155 A
12 V
ANÁLISIS Y RESPUESTA AL CUESTIONARIO
1.
La relación de los valores tomados en la experiencia.
Rotor libre
- Intensidad de corriente
- Fase R = 1.3 A
- Fase S = 1.2 A
- Fase T = 1.2 A
- Voltaje
- 𝑉12 = 123.9 𝑉
- 𝑉13 = 125.9 𝑉
- 𝑉23 = 124.1 𝑉
Con reóstato
Voltaje
Corriente
45 V
3.1 A
88 V
7A
107.8 V
9A
114.1 V
9.5 A
126 V
10.6 A
127.8 V
11.1 A
- velocidad=1796 RPM
- Potencia total = 240 W
Rotor bloqueado
- Potencia = 228 W
- 5 % de pérdidas
Voltaje
Corriente
54 V
3A
83 V
6.2 A
100 V
7.8 A
118 V
9.8 A
135 V
12 A
-
2.
Placa del motor y algunas medidas capturadas en el laboratorio
Dibujar esquemáticamente los 2 ensayos con los equipos requeridos (
semejante a los videos presentados)
Las conexiones que se tienen que realizar para la prueba de rotor libre son:
Las correcciones realizadas en el laboratorio se aprecian en las siguientes imágenes
Las conexiones que se tienen que realizar para la prueba de rotor bloqueado son:
Conexiones realizadas en el laboratorio
3.
A partir de los juegos de valores del ensayo de vacío calcular:
Poo = Po – Pérdidas en el cobre del estator.
CosΦ = Po/(3VIo); y tabularlas como funciones de la tensión aplicada V.
Po,Io: Potencia y corriente absorbidas por la máquina en vacío.
como se indicó las pérdidas que se toman son el 5%, en consecuencia:
5
𝑃𝑂𝑂 = (240 𝑊) − (
)(240 𝑊)
100
𝑷𝑶𝑶 = 𝟐𝟐𝟖 𝑾
como el vatímetro no estaba en operatividad, el cálculo del factor de potencia se
realizará tomando el valor de la potencia 𝑃𝑂 = 80 𝑊 y los valores de corriente y
voltaje los obtenidos en la prueba, por lo tanto:
𝒄𝒐𝒔(𝜽) =
𝟐𝟒𝟎
√𝟑 ∗ 𝟐𝟐𝟑. 𝟗 ∗ 𝟏. 𝟑
𝒄𝒐𝒔(𝜽) ≈ 𝟎. 𝟒𝟖
4.
Graficar las características del motor asíncrono en régimen de marcha de
vacío, es decir Poo, Io y CosΦ como funciones de la tensión aplicada.
Explicar tendencias y el intercepto que determinaría en el eje de las
ordenadas la curva que pasa por los puntos Poo.
Para realizar esta gráfica el valor de Poo se puso valores aproximados ya que el
potenciómetro del laboratorio no arrojaba valores:
5.
A partir de las lecturas del ensayo a rotor bloqueado, calcular Zcc y Rcc en
ohmios por fase y tabularlas como funciones de la tensión aplicada.
Para calcular el valor de la impedancia de los devanados se aplica la siguiente
ecuación:
135
12
= 11.25
𝑍𝐶𝐶 =
𝑍𝐶𝐶
Para calcular el valor de la resistencia de corto circuito aplica la siguiente ecuación:
228
(12)2
= 1.58 𝛺
𝑅𝐶𝐶 =
𝑅𝐶𝐶
6.
Graficar en un misma gráfico anterior Pcc, Icc, Zcc y Rcc como funciones
de la tensión aplicada.
Para poder graficar los valores de Pcc se pusieron valores aproximados
7.
Calcular los parámetros del circuito equivalente “T” de sustitución de la
máquina asíncrona para tensión nominal.
Ensayo prueba de rotor Bloqueado
𝑊3∅ = 228 𝑊
𝐼𝑁 = 12 𝐴
228⁄
3 = 0.53
𝑅1 + 𝑅 2 = 2 =
2
12
𝐼𝑁
′
𝑅
1+𝑅 2
𝑅1 = 𝑅 ′ 2 =
= 0.265 Ω⁄𝐹𝐴𝑆𝐸
2
135
(
)
√3 = 6.49 Ω⁄𝐹𝐴𝑆𝐸
12
𝑋1 + 𝑋 ′ 2 = √𝑍𝐼𝑂 − (𝑅1 + 𝑅 ′ 2 )2
𝑊3∅
′
𝑋1 + 𝑋 ′ 2 = √6.492 − 0.532 = 6.46 Ω
𝑋1 + 𝑋′2
𝑋1 = 𝑋′2 =
= 3.23 Ω⁄𝐹𝐴𝑆𝐸
2
0.265 𝛺
𝑗3.23 𝛺
0.265 𝛺
Ensayo prueba de rotor Libre
𝐼 = 1,2 𝐴
𝐿 = 224 𝑉
80
𝑃𝐹𝐸
3
𝑆𝑃 =
=
= 1.59 𝑚 Ω⁄𝐹𝐴𝑆𝐸
𝑉𝑁
220 2
(
)
√3
1
𝑟𝑝 =
= 629 Ω⁄𝐹𝐴𝑆𝐸
𝑆𝑃
𝐼
112
𝑌̅ = =
= 9.44 𝑚 𝛺−1 ⁄𝐹𝐴𝑆𝐸
𝑉 (210)
√3
𝐵𝑚 = √𝑌 2 − 𝑆𝑃2
𝐵𝑚 = √(9,44𝑚)2 − (1,59𝑚)2
𝐵𝑚 = 9.31 𝑚 𝛺−1 ⁄𝐹𝐴𝑆𝐸
𝑋𝑚 = 107 Ω
𝑗3.23 𝛺
629 𝛺
𝑗107 𝛺
CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MOTOR ASÍNCRONO
VI.
INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
Se observa que durante los ensayos la variación de resultados obtenidos varía
considerablemente en algunas pruebas. Durante el ensayo de rotor libre la corriente
en la línea S, línea R y línea A casi son el mismo, pero la tensión obtenida en cada
uno de estos ensayos varía en la unidad obteniendo en todo el ensayo una potencia
de 80 W, pero al usar el reóstato se puede observar que la variación de los
resultados obtenidos de la corriente está en ascenso al igual que la tensión. Mientras
en el ensayo de rotor bloqueado los resultados obtenidos se dan teniendo en cuenta
que la pérdida es de 5% y se observa que al inicio la corriente es 105.36 A pero
luego desciende casi a la mitad para luego seguir subiendo a medida que la tensión
para subiendo.
VII.
●
●
●
●
●
VIII.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Es fundamental medir la continuidad entre los bornes con la finalidad de reconocer
dónde se ubican las bobinas para poder realizar nuestras conexiones.
Con las medidas obtenidas en la prueba en vacío encontraremos las pérdidas en el
cobre del estator, mientras que con las mediciones obtenidas en la prueba de rotor
bloqueado entonar la resistencias y reactancias para completar los parámetros del
circuito equivalente del motor.
En la prueba de rotor bloqueado la corriente que circula por el estator debe ser la
corriente nominal y en la prueba de vacío la tensión que se le suministra al motor
debe ser la tensión nominal.
Se debe tener en cuenta en la medición de los parámetros de las pruebas que se
aplican al motor asíncrono, cuales mediciones de fase, de línea en caso de
tensiones y corrientes y, en el caso de potencias si son totales o por fase.
Para evitar el deterioro y/o avería de los instrumentos y equipos, el alumno no debe
accionarlos por ningún motivo, sin la aprobación del profesor.
BIBLIOGRAFÍA
Murillo, H. (s.f.). Laboratorio de motores asíncronos trifásicos tipo jaula de
ardilla. Obtenido de file:///C:/Users/HP/Downloads/01%20%20%20
MAQUINAS%20 ASINCRONAS%20 JAULA%20DE%20 ARDILLA%20%20
HM.pdf