ZONAL - JUNIN - PASCO HUANCAVELICA ENSAYO DE MAQUINAS ELECTRICAS DE CORRIENTE ALTERNA Instructor: Francy Poma Hurtado CFP HUANCAVELICA ENSAYO DE MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA OBJETIVOS: Al finalizar el módulo formativo el aprendiz estará en condiciones de realizar Evaluación del rendimiento y factor de potencia del motor asíncrono 3 Ø de rotor devanado con carga, respetando las especificaciones y normas de seguridad industrial. Motor AC Como ocurre en los motores DC, la corriente circula por la espira, genera un par en el bobinado. Dado que la corriente es alterna, el motor girará suavemente a la frecuencia de la forma senoidal, denominándose MOTOR ASÍNCRONO. El más común es el Motor de Inducción, donde la corriente eléctrica es inducida en los bobinados del rotor, mas que alimentada directamente. El campo magnético es producido por un electroimán accionado por el mismo voltaje de C.A. como en el rotor. Los bobinados que producen el campo magnético se llaman tradicionalmente los "bobinados de campo" mientras los bobinados y el rotor que gira se llaman la "armadura". En un motor de C.A. el campo magnético varia sinusoidalmente, tal y como la corriente varíe en el bobinado. MOTOR ASÍNCRONO O DE INDUCCIÓN • Alrededor del 65% de la energía eléctrica en America Latina es consumida por motores eléctricos. • Considerando únicamente el sector industrial, alrededor del 75% es consumida por motores, siendo el 90% de ellos motores de inducción. Motor Asíncrono o de Inducción: Son los más utilizados en la industria. Estos motores tienen la peculiaridad de que no precisan de un campo magnético en el rotor alimentado con corriente continua como en los casos del motor de corriente directa o del motor síncrono. Una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica) alimenta al estator. El estator está constituido por un núcleo en cuyo interior existen p pares de arrollamientos colocados simétricamente en un ángulo de 120º. Son sometidos a una C.A. y los polos del estator se trasladan continuamente creando un campo giratorio. Motor Asíncrono o de Inducción: Flujo giratorio generado Cuando las corrientes trifásicas son aplicadas a los bobinados, el campo magnético gira a una velocidad constante y hace que el rotor gire Motor Asíncrono o de Inducción: Campo giratorio en un sistemas bifásico Cuando las corrientes trifásicas son aplicadas a los bobinados, el campo magnético gira a una velocidad constante y hace que el rotor gire Motor Asíncrono o de Inducción: La densidad de flujo distribuida sinusoidalmente, generada por las corrientes del estator, realizan un barrido en los conductores del rotor y generan una tensión inducida en ellos. El resultado es un conjunto de corrientes distribuidas sinusoidalmente en las barras cortocircuitadas del rotor. Si miramos las barras del rotor desde arriba tenemos un campo magnético moviéndose respecto al rotor. Esto induce una corriente muy elevada en las barras del rotor, que apenas ofrecen resistencia, pues están cortocircuitadas por los anillos finales. El rotor desarrolla entonces sus propios polos magnéticos, que se ven, por turnos, arrastrados por el campo magnético giratorio del estator. B F Eje de giro Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula I Motor Asíncrono o de Inducción: Motor Asíncrono o de Inducción: El campo magnético giratorio origina un flujo que induce corrientes en el rotor que interactúan con el campo magnético del estator. En cada conductor se produce una fuerza F=ilB que da lugar al par del motor. B F Eje de giro I Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula ¿Cual es la velocidad del motor? n = ns − n = f ( Tload ) Velocidad del flujo en el entrehierro 60 f f ns = = 120 pp p rev / min Velocidad mecánica Deslizamiento: diferencia entre la s n velocidad de sincronismo y la velocidad de giro ns ns − n s − s= = = = ns s ns s n 0 s max n = 2 60 1 Tst Tmax Torque n is in rev/minute, and is in radians/second ¿Cual es la velocidad del motor? La velocidad del máxima carga es 60 f f ns = = 120 pp p motor f n = ns (1− s) = 120 (1 − s) = p para rev / min rev / min Motor Asíncrono o de Inducción: El rotor intenta seguir en su movimiento al campo magnético B girando a velocidad w. La velocidad de giro w solo es igual aproximadamente ws cuando el motor está en vacío, es decir, sin carga en el eje (no realiza par). A medida que cargamos el motor, o sea, a medida que le exigimos más par en el eje, el motor disminuirá su velocidad girando entonces a una velocidad angular w<ws. Por otra parte la velocidad angular ws depende de la frecuencia de la red que alimenta al motor y de la forma en que está bobinado el estator. Según como se realiza el mismo tendremos motores de 1par de polos, de 2, de 3, etc. Tenemos que: Motor Asíncrono o de Inducción: De acuerdo a la forma de construcción del rotor, los motores asincrónicos se clasifican en: ► Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla ► Motor Asincrónico de Rotor Bobinado Motor Asíncrono o de Inducción: Las bobinas del estator induce corriente alterna en el circuito eléctrico del rotor (de manera algo similar a un transformador) y el rotor es obligado a girar. ib los motores asíncronos se clasifican coils R ot or de acuerdo a la forma de construcción ia del rotor. Rotor de jaula de ardilla S t at or coil ic Este es el rotor que hace que el generador asíncrono sea diferente del generador síncrono. El rotor consta de un cierto número de barras de cobre o de aluminio, conectadas eléctricamente por anillos de aluminio finales Rotor bobinado El motor de jaula de ardilla tiene el inconveniente de que la resistencia del conjunto es invariable, no son adecuados cuando se debe regular la velocidad durante la marcha Motor Asíncrono o de Inducción: 3 devanados en el estator desfasados 2/(3P) siendo P nº pares de polos. El Nº de fases del rotor no tiene porqué ser el mismo que el del estator, sí será igual el número de polos. Los devanados del rotor están conectados a anillos colectores montados sobre el mismo eje Los conductores del rotor están igualmente distribuidos por la periferia del rotor. Los extremos de estos conductores están cortocircuitados, no habiendo conexión con el exterior. La posición inclinada de las ranuras mejora el arranque y disminuye el ruido Motor Asíncrono o de Inducción: ► Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla Rotor de jaula simple Motor Asíncrono o de Inducción: ► Motor Asincrónico de Rotor Bobinado siendo Rr s= C A s = s − 100 s A = 3 V 2 p M = cte L1 6. TIPOS DE MOTORES 6.1 Motor con Rotor Bobinado Los motores con rotor bobinado tienen el rotor con una construcción similar a la de los alternadores. El rotor está formado por un cilindro a base de chapas magnéticas con su correspondiente ranura, donde se aloja el bobinado eléctrico rotórico cuyo principio de fase van conectados a tres anillos sobre los que se deslizan las escobillas que a su vez van conectadas a las resistencias de arranque y regulación. Su funcionamiento es similar al motor trifásico de rotor de cortocircuito. Este tipo de motores es muy empleado en potencias medias, cuando había que cuidar mucho la reducción de intensidad en el periodo de arranque, obteniendo al mismo tiempo un buen par inicial de arranque. Características principales: • Corriente inicial de arranque <2,5In. ➢ Par inicial de arranque <2,5Mn. • Ventajas de este motor ➢ Posibilidad de regular los valores en el arranque. ➢ Muy buena relación par/intensidad. ➢ No hay corte de tensión durante el arranque. • Inconvenientes de este motor ➢ Motor más costoso. ➢ Necesita resistencia para el arranque. ➢ Tiene escobillas que requiere mantenimiento. ▪ Aplicaciones ➢ Motores que arrancan con carga, siendo el arranque progresivo MOTOR ASINCRONO DE ANILLOS ROZANTES TRAZADO DE CARACTERISTICAS CON CARGE DEL MOTOR DE ANILLOS ROZANTES Curvas Función de la Velocidad del Motor de Rotor de Anillos Rozantes Método de Arranque con Reóstato de Arranque de Varias Posiciones Reóstato de Potencia Banco de Resistencias Curvas de Arranque en un Motor de Rotor Bobinado de Anillos Rozantes con Reóstato de Arranque Aplicaciones Recomendadas Arranque de Motor de Anillos Rozantes Secuencial por Medio de Resistencias Rotoricas Molinos de Mineral Chancadoras de Mineral Huinches de Izaje Otras Formas de Reducir la Velocidad Comparativo de Distintos Tipos de Arrnque TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES 13/11/2020 TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES 13/11/2020 Otras Formas de Reducir la Velocidad Motor de doble bobina TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES Motor de Bobinados Independiente 13/11/2020 TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES Esquema de Fuerza para arranque de Motor de Bobinados Independiente 13/11/2020 TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES Esquema de Mando para arranque de Motor de Bobinados Independiente 13/11/2020 TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES Esquema de Fuerza para arranque de Motor de Bobinados Independiente e Inversión de Giro TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES Esquema de Fuerza para arranque de Motor de Bobinados Independiente e Inversión de Giro 13/11/2020 Otras Formas de Reducir la Velocidad Motor de en Conexión Dahlander. TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES MOTOR DAHLANDER 13/11/2020 TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES MOTOR DAHLANDER 13/11/2020 TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES MOTOR DAHLANDER 13/11/2020 TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES MOTOR DAHLANDER Circuito de Fuerza para Arranque ∆- ʏ ʏ 13/11/2020 TECNOLOGIA: MOTORES ASINCRONOS DE VARIAS VELOCIDADES MOTOR DAHLANDER Circuito de Mando para Arranque ∆- ʏ ʏ 13/11/2020 Motor con Rotor en Jaula de Ardilla • Llamados también motores de rotor en cortocircuito; tienen su rotor constituido por un cilindro conformado por chapas magnéticas, teniendo lo extremos dos anillos unidos entre sí por medio de barras (conductores) que forman el conjunto llamado “Jaula de Ardilla”. • La forma de las barras son diferentes, según la forma constructiva y prestaciones dadas por el propio motor. • Tienen una gran importancia industrial Motor con Rotor en Doble Jaula de Ardilla 6.4 Motor con Rotor de Ranuras Profundas 7. Conexión de los Devanados 7.1 Cambio del sentido de giro del motor 8. Aplicación de los motores Los motores industriales con aplicados en el funcionamiento de las diversas máquinas que trabajan con corriente, por ejemplo: electrobombas, elevadores, máquinas herramientas, ventiladores. Cuestionario Pregunta 1 Son características del motor con rotor bobinado con carga: 1. Se utiliza cuando la transmisión de potencia es demasiado elevada (a partir de 200KW) y es necesario reducir corrientes de arranque. 2. Colocando resistencias variables en serie a los bobinados del rotor se consigue suavizar la corriente de arranque. 3. Se utiliza cuando se desea reducir la velocidad del eje. 4. Su rotor está compuesto por una jaula de ardilla. 5. Su diseño requiere un arranque con resistencias rotóricas a. VFFVV c. VVVFV b. VVFFF d. FFVVF e. FFFVV Cuestionario Pregunta 2 El freno de corrientes parásitas es conocido también como: a. Freno de disco. c. Freno de inducción o freno eléctrico e. Freno mecánico. b. Freno de zapata. d. Freno amortiguado. Pregunta 3 El par de arranque: a. Es el par que va a desarrollar el motor para romper sus condiciones iniciales de inercia y pueda comenzar a operar. b. Es el momento en que el rotor ha tomado su máxima velocidad. c. Es la diferencia de velocidad del rotor con la del estator d. Es la velocidad del sincronismo. e. Es la potencia del motor.. Cuestionario Pregunta 4 Cuando el motor se calienta exageradamente es una posible causa: 1. Regulación velocidad y par. 2. Altos pares de arranque. 3. Adecuados para enfrentarse a altos pares resistentes o de inercia en el arranque. 4. Aplicaciones que requieren marcha y contramarcha frecuente y dinámica, sin pérdidas en el arranque de cada ciclo. 5. Adecuados para arrancar en carga. a. VVFVV c. VVFFV b. VVVVV d. VVFFF e. FFFFF Cuestionario Pregunta 5 El motor de rotor bobinado se calienta exageradamente, las causas pueden ser: 1. El motor esta sobrecargado. 2. La ventilación es incorrecta. 3. Si el motor se calienta en vacío la conexión es defectuosa. 4. Tensión de la red es excesiva. 5. El motor no está alimentado de la red de energía. a. VVFVV b. VVVVF c. VVFFV d. VVFFF e. FFFFF Cuestionario Pregunta 6 Las pérdidas en un motor de rotor devanado son: 1. Pérdidas en el cobre el estator. 2. Pérdidas en el núcleo. 3. Pérdidas en el cobre del rotor. 4. Pérdidas por fricción y ventilación. 5. Pérdidas diversas. a. VVFFV b. VVFFF c. VVVVV d. VVVFF e. VFVFVF Cuestionario Pregunta 7 La fórmula de la potencia de entrada es: a. Pent = √3 x UL x IL x cosØ b. Pent = UL x IL x CosØ c. Pent = √2 x UL x IL x CosØ d. Pent = 2π x UL x IL x CosØ e. Pent = √3 x UL x IL Cuestionario Pregunta 8 La potencia activa es: a. Es la suma de la potencia activa con la aparente. b. Es la multiplicación de la potencia activa con la aparente. c. El factor de potencia es igual a la potencia activa dividida entre la potencia reactiva. d. El factor de potencia es igual a la potencia activa dividida entre la potencia aparente e. Es la suma de todas las potencias Cuestionario Pregunta 9 Marque la expresión incorrecta: a. La potencia activa está determinada en KW. b. La potencia aparente está determinada en KVA. c. La potencia Reactiva está determinada en KVAR. d. La potencia aparente está determinada en KW e. El cosØ es la división de la potencia activa y la aparente. Cuestionario Pregunta 10 Marque la expresión incorrecta: a. La potencia activa está determinada en KW. b. La potencia aparente está determinada en KVA. c. La potencia Reactiva está determinada en KVAR. d. La potencia aparente está determinada en KW e. El cosØ es la división de la potencia activa y la aparente. Cuestionario Pregunta 10 Marque la expresión incorrecta de las precauciones de seguridad para con las escobillas del motor de anillos deslizantes: a. Verificar que tenga una correcta ventilación b. Verificar el buen estado de los carbones. c. Al realizar pruebas asegurase que no haya tensión. d. Trabajar con el piso mojado y no requiere experiencia para realizar mantenimiento de carbones e. Verificar si tiene calentamiento excesivo. El Futuro del país esta en nuestras Manos www.senati.edu.pe