PRUEBAS EN MAQUINAS ASINCRONAS
NDICE
1. Introduccin
32. Objetivos del laboratorio
33. Precauciones
34. Equipos y mquinas a utilizar
45. Fundamento Terico
65.1. Conexin del generador de corriente continua
65.2. Medicin de la resistencia del estator
85.3. Medicin de la resistencia de aislamiento normalizado
85.4. Medida de inductancia rotacional
85.5. Prueba en vaco
95.6. Prueba con carga
95.7. Ensayo de Temperatura
95.8. Clasificacin de los motores de corriente continua
95.8.1. Motor con excitacin shunt
95.8.2. Motor con excitacin independiente
105.8.3. Motor con excitacin compuesta
116. Cuestionario
127. Observaciones
188. Conclusiones
189. Recomendaciones
1810. Bibliografa
1911. Anexos
191. INTRODUCCION:Los motores de corriente continua, MCC, son
muy importantes debido a que pueden proporcionarnos un alto torque
y pueden trabajar a velocidad variable.
En su aplicacin industrial a sido irremplazable en algunos
modelos y modernizados en otros dado la particularidad de sus
caractersticas de funcionamiento.
Los MCC ms importantes son los siguientes: Autoexcitados (tipo
shunt, serie y excitacin compuesta).
Excitacin independiente.2. OBJETIVOS DEL LABORATORIO:Los
objetivos del presente trabajo son:
Hacer conocer la constitucin electromecnica de los MCC.
Familiarizarse con la simbologa y conexionado de los MCC de nuestro
laboratorio en los ensayos segn las normas IEC y NEMA.
Conexin y puesta en servicio del MCC. Inversin de giro.
Determinar sus prdidas, eficiencia en funcin de la corriente de
campo.
A partir de los ensayos realizados obtener el modelo de la
mquina. Registro de los valores caractersticos y curvas
caractersticas de funcionamiento especficas de los MCC. Evaluacin
de las mediciones realizadas y registradas.
Presentacin del protocolo de pruebas segn normas IEC, NEMA y
IEEE.
3. PRECAUCIONES:Dado las circunstancias del laboratorio y
teniendo en cuenta que los equipos son muy valiosos es que debemos
tener muy en cuenta lo siguiente:1. El alumno verificar el
dimensionamiento de la instrumentacin a utilizarse, as mismo
constatar que sus esquemas estn bien planteados.
2. Para evitar el deterioro y/o avera de los instrumentos y
equipos, el alumno no debe accionarlos por ningn motivo, sin la
aprobacin previa del profesor.
3. La escala de todos los instrumentos debe ser la mxima.
4. Al operar las cargas, comenzar con una carga mnima y
aumentarlo en forma gradual hasta llegar al mximo permisible.
4. EQUIPOS Y MAQUINAS ELECTRICAS A UTILIZAR:BANCO ACTIVO DE
PRUEBAS
GENERADOR CORRIENTE CONTINUA
N de pedidoSO3636 6UN200 26 984
Tensin Nominal230 VoltiosTensin armadura220 Voltios
Corriente Nominal3 Amperios.Corriente armadura1 Amperio
Corriente Arranque9 AmperiosConexinIndependiente
Torque Mximo10 N mConexinShunt.
Potencia Aparente800 VAConexinCompuesta
Rgimen de servicioS1Tensin220 Voltios
RPM Max.4000Corriente de campo100 mA
Grado de proteccinIP20Rgimen de servicioS1
AMPLIFICADOR INTERGRADORPM2000
Tensin de pico600 VoltiosGrado de proteccinIP54
Tensin RMS400 VoltiosNormaVDE 0530
Corriente pico10 AmperiosTermostato120 C
Corriente RMS7 AmperiosGCC/MCC LUCAS NULLE
ITEMDESCRIPCION GENERAL DE LAS MAQUINAS Y EQUIPOSCANT.
1Manguito de acoplamiento01
2Cubierta de acoplamiento01
3Carga universal para mquinas de 300 vatios01
4Arrancador para mquina de corriente continua de 300
vatios01
5Regulador de campo para mquina de corriente continua01
6Fuente de alimentacin de corriente continua01
7Multmetro digital FLUKE01
8Conectores de seguridad04
9Juego de cables de 4 mm25
10Multmetro analgico/digital medidor de potencias y F.P.02
El presente laboratorio debe facilitar los conocimientos
orientados a la prctica de los motores de corriente continua. El
contenido se centra en el anlisis experimental de las mquinas auto
excitadas y con excitacin independiente.
Al concluir el presente laboratorio Ud. habr aprendido el modo
de funcionamiento, operacin y respuesta de las caractersticas de
operacin en estado permanente y transitorio. As mismo se demostrar
las prcticas del control de tensin, inversin de giro y curvas
caractersticas de los MCC.
5. FUNDAMENTO TEORICO:1. CONEXIN DEL GENERADOR DE CORRIENTE
CONTINUA
Motor DC excitacin shunt Motor DC excitacin independiente
Motor DC excitacin serie Motor DC excitacin compuesta2. MEDICION
DE LA RESISTENCIA DEL ESTATOREsta medicin se realiza aplicando los
siguientes mtodos:
Voltio amperimtrico en CC y CA.
Ohmmetro de precisin.
Puente de medicin para resistencias pequeas.
Medicin de la Rf y Lf del circuito de campo. Ver GCC Medicin de
la RD y LD del circuito de compensacin. Ver GCC Medicin de la Ra y
La del circuito de armadura. Ver GCC3. MEDICION DE LA RESISTENCIA
DE AISLAMIENTO N0RMALIZADO
(IEEE 112/1978 item 4.1) e (IEEE 43 / 1991) VER APENDICE ADJUNTO
A LAS GUIAS Ver GCC4. MEDIDA DE INDUCTANCIA ROTACIONAL( Gaf)VER
APENDICE ADJUNTO A LAS GUIAS Ver GCC
5. PRUEBA EN VACIO (IEEE 112 /1978 ITEM 4.6)nicamente para
controlar las prdidas rotacionales.
6. PRUEBA CON CARGA (IEEE 112 /1978 ITEM 4.2 )
Para la prueba con carga se tendr que conectar el freno dinmico
LN como FRENO y seleccionado en control de TORQUE. Seguir las
indicaciones del profesor.
P til = T (N-m) x RPM (pi/30)
EF = P til / P ingreso
7. ENSAYO DE TEMPERATURA ( IEEE 112 /1978 ITEM 5.3 MET. 3 )
Consiste el registrar la temperatura y el tiempo y tener la
curva Temp. Vs Tiempo. El tiempo mnimo es 04 horas cuando la
temperatura comienza a disminuir en 02 grados centgrados durante
las dos horas siguientes.
8. CLASIFICACION DE LOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
Motor con excitacin shunt.- Se conecta el circuito del inductor
en paralelo con el circuito del inducido (comparten la misma fuente
externa). Ambos circuitos estn calculados para trabajar con una
fuente comn.
IL = Ia + If
V = Ea + (Ra * Ia)
Ea = Gaf * If * Wm, Te = Gaf * If * Ia, V = Ea + (VV = Vf = (
Radj + Rf ) * If
Fneta = Fcampo - Farmadura
Esta mquina ha recibido este nombre debido a que su devanado
inductor est conectado en derivacin a su inducido. Dicho devanado
est conformado de muchas espiras y de un conductor delgado
debidamente aislado.
Motor con excitacin independiente.- Con la finalidad de obtener
una intensidad de campo magntico constante e independiente a los
cambios bruscos que se presentan en la carga y para mejorar el par
y mantener la velocidad mucho mas estable que los tipos anteriores,
alimentaremos al circuito de campo por medio de una fuente DC
externa e independiente (evitando que las variaciones existentes en
el circuito de armadura interfieran en el circuito de campo). El
circucito de la armadura tendr su propia fuente de modo que las
variaciones existentes ( debido a la carga ), no afecten al
circuito inductor. Por tanto las corrientes Ia e If son
independientes. A continuacin podemos detallar las siguientes
ecuaciones:
V = Ea + Ra * Ia
Ea = Gaf * If * Wm , Te = Gaf * If * Ia , V = Ea + (V
Fneta = Fcampo - Farmadura
Vf = (Radj + Rf) * If
El circuito de campo tiene las mismas caractersticas de
construccin que el GCC tipo shunt y difiere en la utilizacin de una
fuente completamente independiente.
Motor con excitacin compuesta.- El funcionamiento ms estable de
los motores hacen que la mquina sea de muy buena calidad. Para
lograrlo los fabricantes de mquinas de CC han combinado las
caractersticas de un motor serie y shunt. Se crean entonces las
mquinas compuestas que renen mejores caractersticas que las mquinas
estudiadas anteriormente.
Fneta = Fcampo + Fcompen. - Farmadura
Fneta = Nf * If + Nd * Id - Na * Ia
Segn la ubicacin de la conexin del circuito inductor, esta
mquina puede denominarse de: Pas corto y largo.
6. CUESTIONARIO
1. Enumere y defina las caractersticas de funcionamiento
nominales del MCC. Tome los datos de placa del motor primo y del
MC.C. Utilizados en sus ensayos.
2. Del ensayo con carga graficar las siguientes curvas. V vs Ia,
Pot vs Wm., EF vs Wm, EF vs Pot. , Pot. vs Ia, Ra Ia vs Ia Para R =
300:
Para R = 200:
Para R = 100:
3. Que sucede en el MCC cuando se invierte la polaridad de la
fuente de: solo el campo con armadura constante y solo armadura
manteniendo fijo el campo. Demuestre analticamente los cambios
encontrados.
Cuando solo el campo con armadura constante se invierte de
polaridad, el motor de corriente contina funcionaria como motor de
corriente continua, y la velocidad empieza a disminuir, por el
contrario cuando solo la armadura se invierte, manteniendo fijo el
campo, se comporta como generador y la velocidad empieza a
aumentar, al igual que las rpm
4. Como verificara si el sistema de escobillas est calibrado
correctamente haqa un esquema. En caso de no estar bien calibrado,
este efecto, como afectara en el trabajo normal del MCC? Explique
detalladamente su respuesta.
Primero tienes que verificar que las escobillas estn
perfectamente asentadas, es decir que la superficie del carbn
asiente completamente sobre el conmutador del motor y que no queden
espacios, ya que esto genera chisporroteos, despus tienes que
verificar que las muelle de las escobillas presionen correctamente
estas.Para verificar la zona neutra del motor (ngulo de las
escobillas con respecto al campo magntico), tienes que aplicar un
voltaje de corriente alterna a las bobinas de campo, y con un
multmetro conectado en las puntas de la armadura y la escala en
voltaje de CA, tienes que girar el soporte que sujeta las
escobillas (generalmente es como un disco sujetado con tornillos a
la tapa trasera del motor), para esto primero has una marca de la
posicin original en la que estaba colocado para que sirva de
referencia, se debe de notar que al ir girando este soporte hacia
adelante o hacia atrs la lectura en el multmetro aumenta o
disminuye, tienes que fijar el soporte en el punto donde el voltaje
sea menor. El voltaje de alterna que le apliques a las bobinas de
campo tiene que ser igual o menor al valor que indica la placa de
datos del motor, si el motor es de campo permanente (imanes) tienes
que utilizar un multmetro de preferencia analgico en la escala de
Ohms y girando el soporte de las escobillas lo fijaras en donde la
lectura del multmetro te marque mayor resistencia de preferencia
resistencia infinita. (Ya que la armadura en su zona neutra se
comporta como un capacitor).Un motor que no est ajustado en su zona
neutra consume una corriente excesiva y baja el torque del motor,
por lo que para verificar que tu motor esta correctamente ajustado,
tienes que probarlo con carga y medir la corriente, esta no debe
rebasar los amperajes anotados en la placa de datos, debe tener la
fuerza suficiente para hacer su trabajo, as como llegar a las
revoluciones mximas de placa cuando este alimentado tambin al
voltaje nominal de armadura y no deber generar chispas visibles en
el conmutador de ms de tres milmetros.
7. OBSERVACIONES:Se nota que al momento de unir el motor con la
jaula de ardilla, importa la posicin de la lnea que hay en el
protector de plstico que une a estos dos, ya que de ponerlo de
forma invertida no funcionar la mquina y no marcar nada en el
tablero.
8. CONCLUSIONES:Como se pudo comprobar los motores de DC
convierten potencia elctrica en potencia mecnica por medio de su
movimiento rotatorio, el motor actualmente es una gran ayuda para
la sociedad ya que gracias a l muchas mquinas que basan su
funcionamiento en ellos pueden funcionar. Es una de las mquinas ms
verstiles en la industria, ya que gracias a su fcil control de
posicin, par y velocidad permite que se pueda aplicar en muchos
mbitos, tales como el control y la aplicacin de procesos Una de las
principales caractersticas de un motor de DC es que puede regular
su velocidad de vaco a plena carga. En un motor la velocidad a la
que se presenta el par mximo se puede controlar variando la
resistencia del rotor, el valor del par mximo es independiente de
la resistencia del rotor, pero una alta resistencia del rotor
disminuye la velocidad a la que se presenta el par mximo y por
tanto incrementa el par de arranque del motor, aunque esto afecta
ya que su regulacin de velocidad no es la mejor en su intervalo
normal de operacin, en contraste, una baja resistencia en el rotor
reduce el par de arranque y mejora la regulacin de velocidad. Por
otra parte el control de velocidad se puede lograr en los motores
de induccin por medio del cambio del nmero de polos en la mquina,
del cambio de frecuencia elctrica aplicada, del cambio de voltaje
aplicado en los terminales o del cambio en la resistencia del
rotor. Finalmente es importante tener en cuenta que una mquina de
corriente continua puede ser motor o generador dependiendo del
sentido de giro de las espiras.9. RECOMENDACIONES:Se recomienda que
antes de empezar a unir el motor al tablero y a los otros equipos,
verificar las continuidades de los cables de unin, ya que si alguno
estuviera quebrado por dentro y no haya sido verificado con
anterioridad, se tendra que desarmar todo para saber cul es la
fuente del problema, demorando as el progreso de la
experiencia.
10. BIBLIOGRAFIA:
Mquinas Elctricas Chapman
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_shunt
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua
http://libros-ingenieria.blogspot.com/2010/08/maquinas-electricas-chapman-3ra-edicion.html11.
ANEXOS:
Motor monofsico usado en la experiencia
Tablero similar usado tambin en la experienciaPAGE 2