GuíasLaboratorio_EspecializaciónEE

7/25/2019 GuasLaboratorio_EspecializacinEE

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Especializacin en Eficiencia Energtica

LABORATORIO EN MQUINAS DE INDUCCIN TRIFSICAS

1.1. OBJETIVOS Conocer las caractersticas electromecnicas de las mquinas elctricas

de induccin. Comprender el concepto de rendimiento en la conversin

electromecnica de energa. Aplicar el concepto de deslizamiento en mquinas elctricas de

induccin. Determinar experimentalmente los valores de los parmetros del circuito

equivalente de una maquina de induccin trifsica a partir de los ensayosde vaco y rotor bloqueado.

Obtener la caracterstica de par-velocidad (deslizamiento) y corriente-velocidad de la mquina de induccin en ensayo.

1.2. TEMAS DE CONSULTA

Estndar IEEE 112 2004 Circuito equivalente para motores de induccin trifsico Clasificacin de motores de induccin Curva caracterstica (par-velocidad) de una maquina de induccin

1.3. EQUIPOS A UTILIZAR

Motor de induccin trifsico Jaula De ardilla y Rotor Bobinado (Figura 1) Analizador de redes trifsico Tacmetro Variac Trifsico Cables de conexin Carga monofsica resistiva


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Figura 1. Motor de induccin del laboratorio de conversin de energa

1.4. FUNDAMENTOS TEORICOS

1.4.1. Deslizamiento en una mquina de induccin

Una mquina de induccin presenta en el arranque una gran inercia, la cual seva reduciendo a la vez que aumenta la velocidad que desarrolla el rotor. Para laexplicacin de este fenmeno se debe conocer un concepto denominadodeslizamiento, el cual expresa la diferencia de velocidad entre el campomagntico de entrehierro y el rotor; se denota con la letra s y generalmente esun valor tratado como porcentaje. Aplicando este concepto, se tiene que en elarranque el deslizamiento es mximo y en vaco es aproximadamente cero; talvalor est determinado por la siguiente ecuacin:

100(%) xn

nnS

s

ms

(4)

ns = Velocidad del campo magntico (rpm.).nm = Velocidad mecnica en el eje del rotor (rpm.).

La velocidad de campo magntico de una maquina puede determinarse como:

fp

n 120

(5)

f = es la frecuencia nominal de la red elctricap = Numero de polos de la maquina


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1.4.2. Curva caracterstica par velocidad de una mquina de induccin.

Una curva de par contra velocidad muestra el comportamiento de una mquinade induccin, que sirve para determinar el funcionamiento (velocidad y par)

cuando se aplica al motor una carga de la cual tambin se conoce sucomportamiento.

1.4.3. Obtencin de los parmetros de una mquina de induccin.

Esta clase de mquina rotativa se comporta de manera muy similar a untransformador, ya que la corriente que circula por el rotor es un reflejo de lacorriente que circula por el estator y el circuito equivalente puede aproximarseal que este tiene. Esta caracterstica es producida por el efecto de induccinque se presenta entre el estator y el rotor de la mquina, en donde el estatorviene representado por el primario y el rotor por el secundario.

1.4.4. Circuito equivalente del motor de induccin

El circuito equivalente de un motor de induccin tiene como objetivo al igual queen el caso del transformador, el obtener una red que explique elcomportamiento de la mquina, pero en la que no aparezca la accintransformadora entre los circuitos de primario y secundario, lo cual trae consigoel reducir las magnitudes de un devanado al otro, generalmente del rotor alestator.

1.4.5. Diagrama del crculo.

Las caractersticas de funcionamiento y otras propiedades del motor deinduccin se pueden obtener construyendo el lugar geomtrico de las corrientesdel estator. El diagrama circular permite circular permite de una forma graficaanalizar el comportamiento de las maquinas de induccin, debido a que nonecesita ningn clculo analtico.

1.5. PROCEDIMIENTO

El siguiente laboratorio tiene como finalidad realizar las pruebas paradeterminar los parmetros del circuito equivalente, analizar el comportamientode las prdidas y el rendimiento de la maquina.

Las pruebas a efectuar son: Medicin de resistencia del estator Prueba de vaco Prueba rotor bloqueado


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Prueba con carga.

1.5.1. Medicin de resistencia del estator.

En el desarrollo de este ensayo se obtiene el coeficiente resistivo puro queposee el devanado del estator. Consiste en aplicar un nivel de tensin reducidoDC en dos terminales para los cuales se toma datos de tensin y corriente, conla precaucin de no sobrepasar la corriente nominal de los devanados.

El valor de la resistencia se obtiene:

I

ER

2

1

12

(6)Para estator conectado en estrella

215.1

12ER

(7)Para estator conectado en triangulo

Figura 2. Medicin de resistencia

1.5.2. Ensayo en vaco

Considere hacer funcionar el motor sin ninguna carga mecnica en el eje, esdecir, la mquina trabaja a rotor libre. Se debe aplicar la tensin asignada,midiendo la potencia absorbida (Po) la corriente de vaco (Io ).

CUmfe PPPP 0 (8)

Pfe = Perdidas en el hierroPm = Perdidas MecnicasPcu = Perdidas en el cobre


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Este ensayo se realiza aumentando progresivamente la tensin de entradahasta alcanzar la tensin nominal de la mquina, y realizando las medidascorrespondientes en los instrumentos indicados, para este nivel de tensin.

Las perdidas en el hierro varan linealmente, mientras que las perdidasmecnicas se mantienen casi constantes. De este modo podemos hallar lasperdidas mecnicas graficando Pm+Pfe en funcin de la tensin al cuadrado.Esto dar una lnea recta y el punto de origen de la recta con las abscisasrepresenta las perdidas mecnicas.

Figura 3. Montaje para ensayo en vaco

1.5.3. Ensayo con el rotor bloqueado

Este ensayo se realiza manteniendo totalmente fijo el rotor y a su vez aplicando

cuidadosamente a los terminales una tensin reducida AC hasta lograr que porlos devanados circule la corriente nominal y se toman medidas de potencia,voltaje y corrientes que demanda esta prueba. Debido a que circula la corrientenominal por los devanados pueden ocasionarse calentamientos, por lo cual lasmedidas deben ser tomadas en un tiempo muy pequeo.

Esta prueba permite conocer los parmetros de la rama serie del motor.

1.5.4. Ensayo del motor con carga Motor de Rotor Bobinado

Para este ensayo el motor se pondr a trabajar con carga, acoplndolo a un

generador de corriente continua el cual alimentara una carga resistiva, variandola excitacin del generador, se varia la tensin y la potencia del inducido.Manteniendo constante la tensin, se varia la carga mediante el generador,tomar los siguientes datos. Manteniendo constante la tensin, se vara la cargamediante el generador.


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Figura 4. Motor de induccin con carga

En esta prueba se obtendrn los siguientes datos:a. Tensin de lnea VLb. Corriente de lnea ILc. Potencia Absorbida Pabsd. Velocidad ne. Par T

Calcular:a. Deslizamiento sb. Potencia til Puc. Eficiencia d. Factor de potencia Cos

1.6. DATOS DE LABORATORIO

Realice el siguiente procedimiento:

a. Tomar los datos de placa del motor

V I F P


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b. Valor de la resistencia del estator:

Motor Rotor Bloqueado Motor Jaula de ArdillaFASES VDC IDC RDC VDC IDC RDC

AB

BC

CA

Promedio

c. Ensayo en vaci y separacin de prdidas:

V V0 I0 0 F

d. Prdidas Mecnicas

TensinAplicada

PotenciaFactor dePotencia

Corriente

V 2V 0I feP

mecP


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Grfica de Separacin de Perdidas

e. Ensayos de rotor bloqueado

VRB IRB INOMINAL WRB FRECUENCIA

Motor RotorBloqueado

Motor Jaula deArdilla

Ensayo en cargaf. Motor de induccin con carga Resistencia de arranque = 0

Jaula de ardilla Rotor Bobinado

LV

LI Abs

P

VT

Cos


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g. Motor de induccin con carga Resistencia de arranque = R/2

Jaula de ardilla Rotor Bobinado

LV

LI Abs

P VT

Cos

h. Motor de induccin con carga Resistencia de arranque = Max

Jaula de ardilla Rotor BobinadoL

V L

I Abs

P VT

Cos

1.7. ANLISIS DE LA PRCTICA

Responder las siguientes preguntas de los datos obtenidos mediante lasmediciones realizadas, o realizando los clculos correspondientes.

- Encontrar los parmetros del circuito equivalente (Figura 5)- Cual es la velocidad crtica y el deslizamiento crtico.- Calcular el par mximo del motor- Calcular la corriente de arranque- Calcular la potencia que el motor entrega a la velocidad de placa.


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Figura 5. Circuito equivalente del motor de induccin


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Especializacin en Eficiencia EnergticaLABORATORIO EN TRANSFORMADORES MONOFASICOS

2.1. OBJETIVO Comprobar experimentalmente la operacin y la relacin de transformacin

del transformador monofsico.

2.2. LECTURA PREVIA AL LABORATORIO.

Transformadores elctricos monofsicos. La relacin de transformacin de tensin y corriente en transformadores

monofsicos.

2.3. EQUIPOS A UTILIZAR

Transformador monofsico. Variac monofsico. Cables de conexin. Multimetro. Banco de lmparas incandescentes.

2.4. FUNDAMENTOS TEORICOS

Con pruebas al transformador se pueden determinar los parmetros del circuitoequivalente, lo que permitira dar a conocer su comportamiento bajo diferentescondiciones de operacin.

Los ensayos fundamentales que se utilizan en la prctica para la determinacinde los parmetros del circuito equivalente son: ensayo de vaco y ensayo decortocircuito.

2.5. PROCEDIMIENTO

a. Tome los datos de placa del transformador monofsico.

b. Determine la relacin de transformacin del transformador utilizando dosmtodos: mtodo de los dos voltmetros y el mtodo de los dosampermetros.

c. Por ltimo, realice la prueba de vaco y de cortocircuito.


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Registre los datos de Placa del Transformador Monofsico en la siguiente tabla.

Parmetros Baja Tensin (BT) Alta Tensin (AT) UnidadPotencia aparente nominal VATensin nominal V

Corriente nominal ABornes -Espiras VueltasFrecuencia Hz

2.5.1 RELACIN DE TRANSFORMACIN

A. Mtodo de los dos voltmetros: Mediante la relacin entre la tensin dellado de Alta (AT) y la tensin del lado de Baja (BT) del transformador.

Figura 6. Conexin del mtodo de los dos voltmetros


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B. Mtodo de los dos ampermetros: Por medio de la relacin entre lacorriente del lado de Baja (BT) y la corriente del lado de Alta (AT) deltransformador.

Figura 7. Conexin del mtodo de los dos ampermetros

2.5.2 PRUEBA DE VACO EN UN TRANSFORMADOR

Con el secundario del transformador abierto, es decir, sin tener ningunaconexin ni carga en sus terminales como se muestra en la Figura 8. Aplique enel primario, lado de Baja (BT) del transformador, la tensin nominal indicada enla placa caracterstica del transformador.

Una vez alimentado con la tensin nominal, mida la potencia activa de vaco(P0), la corriente de vaco (I0) y la tensin en el secundario, lado de Alta (AT) deltransformador. Repita este procedimiento para diferentes tensiones empezandodesde el 20% hasta el 110% de la tensin nominal.


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Figura 8. Conexin para la prueba de vaco

Porcentaje

respecto a latensin nominal

Baja tensin (V0-primario)

Potencia de vaco

(P0)

Corriente de vaco

(I0)

Alta tensin (V0-secundario)

20 %30 %40 %50 %60 %70 %80 %90 %

100 %

110 %Valor de las prdidas en el ncleo:

2.5.3 PRUEBA DE CORTOCIRCUITO EN UN TRANSFORMADOR

Se cortocircuita el secundario, lado de Baja (BT) del transformador, con uncable conductor. Bajo esta configuracin, aplique una tensin desde cero voltiosen el primario, lado de Alta (AT) del transformador, y aumente gradualmente

esta tensin hasta que la corriente sea la nominal, que es de 2,2 Amperios.Tome los datos de tensin, corriente, y potencia.

Es recomendable que las lecturas de los instrumentos se realicen en formasimultnea y rpida, evitando as el calentamiento de los devanados.


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Figura 9. Conexin para la prueba de cortocircuito

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