2015.2 MDI C L02 Pinto Astulle Medina

Alumno (os):

Astulle Alegre, Diego Eduardo

Medina Vargas, Neyson Ricky

Pinto Muñoz, Diego Franco

Grupo : A PROFESOR Nota:

Semestre : IV Phd. Maria Mendoza Llerena

Fecha de entrega : 02 09 15 Hora:

PROGRAMA DE FORMACION REGULAR

MAQUINAS ELECTRICAS IICODIGO: E46424

LABORATORIO N° 02

“EL MOTOR JAULA DE ARDILLA”

ANALISIS DE TRABAJO SEGURO (ATS)

SESION N° 02 DESCRIPCION MÁQUINA DE INDUCCIÓN FECHA 26/08/2015DOCENTE PhD. María Teresa Mendoza Llerena GRUPO DE TRABAJO N° AMBIENTE E5

ALUMNOS

1. Astulle Alegre, Diego Eduardo 4.2. Medina Vargas, Neyson Ricky 5.3. Pinto Muñoz, Diego Franco 6.

Observaciones de los EPP:

N° PASOS BASICOS DEL TRABAJO DAÑO (RIESGO) PRESENTE EN CADA PASO CONTROL DE RIESGO

1 Recepción y Verificación de Materiales Caída de Objetos, peligro de obstáculos Proceder con cuidado

2 Toma de datos de placa Caída de objetos Trabajar en orden y sistemáticamente

3Armar el esquema del motor para prueba de vacío

Caída de objetos, riesgo eléctrico Manipular adecuadamente los materiales

4 Energizar y tomar datos Riesgo eléctrico Verificar las conexiones antes de energizar

5 Desenergizar Riesgo eléctrico Uso de EPP adecuado

6Armar esquema para prueba de rotor bloqueado

Caída de objetos, golpes, laceraciones Manipular adecuadamente los materiales

7 Energizar y tomar datos Riesgo eléctrico Verificar las conexiones antes de energizar8 Desenergizar Riesgo eléctrico Uso de EPP adecuado9 Toma y cálculo de datos -- --

10 Entrega de materiales Caída de objetos, peligro de obstáculos Trabajar en orden y sistemáticamente11 Orden y limpieza Peligro de obstáculos Proceder con cuidado y mesura

GRUPO A ESPECIALIDAD: C-4 APROBADO POR (DOCENTE)

PROGRAMA DE FORMACION REGULAR

Sistemas de Mandos Eléctricos Nro. DD-106Página 1

Tema :MONTAJE DE LOS COMPONENTES DE UN TRABLERO DE CONTROL

Semestre : IVPFR : C-4




I. OBJETIVOS:

Realizar ensayos al motor de inducción y calcular y medir sus parámetros eléctricos.

Calcular los parámetros del circuito equivalente de un motor de inducción tipo “jaula de ardilla”.

Discutir y analizar las curvas de carga en conexión estrella y delta.

II. INTRODUCCIÓN TEÓRICA

El circuito equivalente de un motor de inducción es de herramienta muy útil para determinar las respuestas del motor cuando hay variaciones en la carga. Esta información se puede encontrar efectuando una serie de pruebas con el motor de inducción, que son análogas a las pruebas de corto circuito y de circuito abierto que se hacen a los transformadores. Las pruebas deben ser realizadas bajo condiciones precisamente controladas, pues las resistencias varían con la temperatura y además la resistencia del rotor también varía al variar la frecuencia del rotor.

a) Determinar la resistencia del estator.La resistencia debe ser medida en corriente continua debido a que con corriente alterna se crearían campos magnéticos en el entrehierro y en el rotor que perturbarían las

Mide utilizando el puente Wheastone la resistencia de cada bobina del motor, si esta es accesible y si los bobinados no son accesibles se puede considerar lo siguiente:

El valor calculado de la resistencia deberá afectarse de un factor de corrección por efecto Skin que varía entre 1,2 a 1,8.

b) Prueba del vacío.Mide las pérdidas rotacionales y proporciona la información acerca de su corriente de magnetización.Pérdidas en el cobre

La potencia de pérdidas rotacionales se calcularía con la siguiente ecuación:

El valor de la tensión V0 del tipo de conexión del estator (estrella o delta).

c) Prueba a rotor bloqueado.




La prueba se aplica al motor con el rotor frenado, con un voltaje reducido hasta hacer circular una corriente igual a la corriente nominal. Midiendo el amperaje que consume, el voltaje aplicado y la potencia absorbida por el motor.Impedancia del motor con rotor frenado.

Ángulo de impedancia se calculará con la siguiente ecuación.

Dónde:

FTest = Frecuencia de test hecha con una fuente de alimentación de 25% de la frecuencia de la red real de trabajo.

III. EQUIPOS A UTILIZAR

01 Motor de inducción tipo “jaula de ardilla”. 01 Freno de polvo magnético. 04 Multímetros. 01 Fluke 43B. 01 Tacómetro manual. 01 Puente de Wheastone. 01 Manguito de acoplamiento. 01 Fuente de tensión trifásica regulable.

IV. PROCEDIMIENTO

Advertencia:

¡En esta etapa se manejarán voltajes peligrosos! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición!

Advertencia:Usar lentes de seguridad durante su permanencia en el Taller




Advertencia:Usar botas de seguridad durante su permanencia en el Taller

Revisar procedimiento y llenar ATS:

a) PLACA DE CARACTERISTICAS DEL MOTOR DE INDUCCIÓN DE ROTOR JAULA DE ARDILLA

Voltaje Δ 380VCorriente Δ 0.85 A

Cos φ 0.84Grado IP 54

Frecuencia 50 HzVelocidad Nominal 2800 RPM

Potencia 0.3 Kw

i. Empleando un puente de Wheasttone o un multímetro digital, mida la resistencia de cada bobina del motor y tome nota de los valores solicitados.

Anote los resultados de cada resistencia y calcule el promedio.

Ra=R (U 1– U 2 )=111.9

Rb=R (V 1– V 2 )=111.5

Rc=R (W 1–W 2 )=111.7

R1= Ra+Rb+Rc3

∙ FC

Donde FC es el factor de corrección por efecto Skin, cuyo valor para el motor es FC=1.5

R1=128.45

b) PRUEBA EN VACÍOi. Armar el circuito de la figura adjuntaEl rotor del motor debe girar libremente (no debe de estar acoplado al freno de polvo magnético).

VL-L P3ø (W) I0 Perdidas V^2 P rot

75.4 75 0.379 55.354214 5685.16 19.645786

113 47 0.156 9.37824264 12769 37.6217574

149.5 41 0.127 6.21555209 22350.25 34.7844479

187.4 44 0.133 6.81672149 35118.76 37.1832785

224.1 46 0.144 7.99092864 50220.81 38.0090714

262.7 48 0.162 10.1135191 69011.29 37.8864809

337.9 67 0.219 18.4824908 114176.41 48.5175092

375.2 275 0.372 53.3283502 140775.04 221.67165




0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 1600000

50

100

150

200

250

f(x) = 0.00102740493904941 x + 1.60976424658394

P rot

Perdidas mecánicas Extrapolando con todos los datos

0 20000 40000 60000 80000 100000 1200000

10

20

30

40

50

60

f(x) = 0.000178277089166201 x + 28.3573685518156

P rot

Perdidas mecánicas Extrapolando sin el último dato

El valor de las perdidas mecánicas según la extrapolación de los valores obtenidos es de 28.357 W

Pmec=28.357WPmag=Pin−Pmec=275−28.357=246.643W

cos ϕ0=cos−1 246.6433 ∙375.2 ∙0.372

=53.91 4

Xm= 375.20.372 ∙sin (53.914)

=1248.0 3

Rfe= 375.20.372∙cos (53.914)

=1712.401




Figura N° 1

ii. Alimentar el circuito a tensión nominal del motor.

iii. Anote las mediciones realizadas.

V=375.7V

I=0.64 A

P=276W

iv. Con los datos obtenidos calcule la impedancia equivalente y las pérdidas rotacionales del motor.

Zeq=X1+XM

Zeq=375.7

0.64 /√3=1016.76

XM=979.612

PROT=PTOTAL– Pcue 0=276−3 ∙( 0.64

√3 ) ∙128.45




PROT=133.61W

c) PRUEBA A ROTOR BOQUEADOi. Acople el motor al freno Dinámico (Active drive) y gire la perilla de control hacia la

derecha hasta el final.

ii. Ponga el control de tensión de la fuente en cero voltios.

iii. Haga las conexiones de la figura 1.

iv. Alimente el circuito y suba gradualmente la tensión hasta obtener en el amperímetro la corriente nominal (el motor debe estar frenado).

v. Anote las mediciones realizadas.

V=94.8V

I=0.846 A

P=122W

vi. Calcular los siguientes parámetros (escriba la fórmula y reemplace valores)

f . d . p .=0.878

ZLR=194.087

RLR=170.42

X LR=92.87

R2=41.97

X1=37.148

X2=55.722

X m=979.612

vii. Complete los valores en el circuito siguiente:




d) CURVAS DE CARGA EN CONEXIÓN TRIÁNGULO

i. Armar el circuito de la Figura Nº 3.

ii. Conecte el motor a la fuente de alimentación, tome y calcule los datos solicitados en la tabla.

DATOS U (V) 380 Voltios




ANOTADOS

M (Nm) 0.3 0.59 0.75 0.89 1.0 1.19

I (A) 0.435 0.505 0.572 0.644 0.715 0.833n (RPM) 3570 3510 3480 3450 3410 3360

P1 (watts) 85 144 263 331 390 482

DATOSCALCULADO

S

S (VA) 232.99 328.53 372.12 418.36 465.15 541.91

P2 (watts) 112.15 216.85 273.32 317.93 357.09 411.67

Cos ϕ 0.3 0.59 0.706 0.79 0.84 0.889ƞ 1.319 1.118 1.039 0.961 0.915 0.85

S (%) 0.83% 2.5% 3.3% 4.2% 5.3% 6.7%

fc(I) 0.512 0.594 0.673 0.757 0.841 0.98

fc(s) 0.124 0.373 0.493 0.627 0.791 1

iii. Graficar en la curva par velocidad el efecto de la variación de resistencias en el rotor.

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.43250

3300

3350

3400

3450

3500

3550

3600

n (RPM)

Grafico N° 01 Velocidad del rotor vs. Par

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.40

50

100

150

200

250

300

350

400

450

P2 (watts)

Grafico N° 02 Potencia de salida vs. Par




0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.40

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

I (A)

Grafico N° 03 Corriente vs. Par

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.40.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

7.00%

8.00%

S (%)

Grafico N° 04 Deslizamiento (%) vs. Par




0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.40

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Cos ϕ

Grafico N° 05 Factor de potencia vs. Par

0.3 0.59 0.75 0.89 1 1.190%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

ƞ (%)

Grafico N° 06 Eficiencia (%) vs. Par

iv. Considerando los datos de placa, indicar bajo qué condiciones está funcionando el motor.

Los datos de placa son tomados cuando el motor trabaja a plena carga o cuando su factor de carga es de 100%.

v. ¿Qué Tendencia (lineal creciente, exponencial, etc.) tiene el torque, deslizamiento, corriente, eficiencia y velocidad la operación en conexión delta y la aplicación de 380 V, considerando los datos obtenidos?

Tipo TendenciaTorque Lineal CrecienteDeslizamiento Lineal Creciente




Corriente Lineal CrecienteEficiencia Lineal Decreciente (medida errónea)Velocidad de operación Lineal Decreciente

e) OPERACIÓN ÓPTIMA DEL MOTOR DE INDUCCIÓN TIPO JAULA DE ARDILLA

i. ¿De acuerdo a los resultados obtenidos a qué % de carga se obtiene la mejor eficiencia en la operación?

Torque a plena carga=1.19Torque amayor eficiencia=0.89

0.89×100 %1.19

=74,8 %≈75 %

Al 75% de la carga obtuvimos una máxima eficiencia de 0.96 o 96%.

ii. ¿Determinar el deslizamiento a 100% de la carga y compararlo con el indicado en la placa?

Velocidad de sincronismoNs=3600Velocidad al100 % de la cargaN=3360

3600−33603600

×100%=6.67 %

Comparando:

6.67−6.76.67

×100 %=0.45 %

Según los datos calculados, los resultados son muy similares, debido a que su error porcentual es muy bajo.

iii. ¿De acuerdo a los resultados obtenidos a qué % de carga se obtiene la mejor cos en la operación?

Torque a plena carga=1.19Torque amejor cos=1.19

1.19×100 %1.19

=100 %

Al 100% de la carga obtuvimos una cos de 0.889, siendo el mejor factor de potencia.




Anexo

¿Por qué los valores de factor de carga son distintos en sus valores iniciales al determinarlos por el método de deslizamiento y usando corrientes?

Hay básicamente dos métodos para determinar el factor de carga.

El método eléctrico que Compara la energía eléctrica de entrada, medida Con un wóttmetro Con la potencia del motor en la carga, éste es el más preciso. Otra técnica llamada el método del deslizamiento, compara la velocidad de operación, medida con un tacómetro con la corriente nominal de plena Carga del motor.

1. EL MÉTODO ELÉCTRICO DE PRUEBA DE CARGA

Usando un wáttmetro (medidor de potencia). Se puede determinar la potencia eléctrica que va hacia el motor y comparar ésta con la potencia de salida de placa del motor. Es necesario disponer de un medidor de potencia que Sea preciso para la prueba de carga, en lugar de un simple amperímetro, debido a que la corriente no es una medición válida de la carga del motor por debajo del 60% de plena carga, debido a la porción grande de potencia reactiva. El wáttmetro debe Ser de valor eficaz (RMS) para prevenir imprecisiones debidas a las variaciones en la calidad del Suministro de energía. La fórmula para calcular la carga del motor es:

Factor de carga (%) = potencia de entrada (KW ) ×eficiencia (% )potencia nominal en HP ×0.746

2. EL MÉTODO DEL DESLIZAMIENTO

Como se ha explicado antes el deslizamiento es la diferencia entre la velocidad síncrona de un motor y la velocidad de operación.

Deslizamiento = velocidad síncrona – velocidad de operación

Al ver las ecuaciones podemos distinguir que una depende de la eficiencia, si esta no es la indicada, entonces variara el valor de los factores de carga encontrados mediante los dos métodos distintos, por esto es que los primeros tres valores del factor de carga en el cuadro varían demasiado uno en relación a otro debido a que la eficiencia no es la correcta por que se calculó con datos equívocos que daba el aparato de medición, en los últimos tres datos hallados los valores son relativamente congruentes por que la eficiencia tomaba datos más reales.




V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

ASTULLE ALEGRE, DIEGO EDUARDOOBSERVACIONES:

Se observó Para cada prueba a realizar verificar que la fuente este en conexión AC según la tensión que se requiera y este en cero.

Desenergizar cada vez que terminamos de hacer las mediciones respectivas. Verificar los parámetros de placa del generador puesto que si excedemos ese

valor existe la posibilidad de que lo dañemos. Se observó que se reguló la tensión a 375V, debido a que no llegaba a la

máxima tensión, debido al vacío magnético. Se observó que tuvimos que elevar la tensión gradualmente, debido a podría

haber errores en las mediciones por consecuencia de la remanencia. Observamos que al llegar el motor a la máxima carga, la velocidad no llega a la

velocidad síncrona. Observamos que a cargas menores, la eficiencia se dispara x encima del 100%,

lo cual son datos incorrectos, por tal motivo usamos los 3 últimos datos.

CONCLUSIONES:

Realizamos los ensayos al motor de inducción, calculamos y medimos sus parámetros eléctricos.

Calculamos los parámetros del circuito equivalente de un motor de inducción tipo “jaula de ardilla”.

Discutimos y analizamos las curvas de carga en conexión estrella y delta. Concluimos que nuestro motor de inducción (Motor Jaula de Ardilla) puede

alcanzar una velocidad síncrona pero jamás será igual a la velocidad síncrona. Concluimos que tanto la potencia como la corriente se incrementaban con la

posición de mayor fuerza de frenado, esto debido a la compensación que debe hacer el motor para suplir las revoluciones bajo condiciones de carga, es entonces que se ve obligado a adquirir mayor corriente y en su defecto mayor potencia.

MEDINA VARGAS, NEYSON RICKYOBSERVACIONES:

Observamos que si varía la frecuencia del rotor varía también la resistencia del rotor.

Se observó que el modulo presenta un problema llamado vacío magnético, que tiene solución al regular las fuentes de tensión con ayuda de los instrumentos de medición.

Se observó que los motores de inducción solo operan a su velocidad síncrona cuando están sin carga.

Se observó que el deslizamiento tiende a incrementarse con la carga debido a que esta fuerza ejercida limita la movilidad del rotor haciendo que el rotor se atrase del estator (campo magnético).

Se observó que el deslizamiento es aproximadamente proporcional a la carga.




CONCLUSIONES:

Es importante determinar el factor de carga del motor de inducción para estar seguros de que están dimensionados en forma apropiada para sus aplicaciones, además ayuda a determinar problemas en el mismo.

Existen dos métodos para determinar el factor de carga uno es el eléctrico que hace uso de corrientes y el método usando desplazamiento, el método más efectivo es el que usa corrientes.

Se logró determinar parámetros eléctricos mediante los ensayos de vacío y de rotor bloqueado.

Se puede concluir que potencia de salida, corriente y deslizamiento aumentan mientras aumenta el par o torque, (como se puede observar en las gráficas).

La eficiencia disminuye conforme el par aumenta. Se concluye que la velocidad síncrona y la velocidad del motor a plena carga

no distan mucho en valores, son cercanos.

PINTO MUÑOZ, DIEGO FRANCOOBSERVACIONES:

Es necesario saber qué valores se usan en las diferente formulas, diferenciando bien entre los valores de línea y de fase.

La fuente de tensión regulada cuando alcanza el 100% de su valor, presenta un desperfecto en una línea, lo cual causa vacío magnético, que hace que el motor emita un sonido extraño y no funcione correctamente.

Al momento de determinar R1 se trabaja en corriente continua por lo cual se utiliza un factor de corrección por efecto pelicular el cual cubre el aumento aparente de la resistencia que el circuito presenta en corriente alterna.

Cuando activamos (drive) nuestro freno de polvo, este marca automáticamente 0.3 Nm lo que nos crea un error pues este valor es supuestamente 0 Nm.

CONCLUSIONES:

Se determinaron los parámetros eléctricos del Motor de Inducción con el ensayo de vació y de rotor bloqueado.

Se calcularon los parámetros del circuito equivalente de un motor de inducción tipo “jaula de ardilla”.

Se analizaron las curvas de carga en conexión delta. El tipo de diseño del motor (diseño B) nos permite determinar las inductancias

en el motor en el devanado primario (0.4 ∙ Xcc) y el devanado segundario (

0.6 ∙ Xcc). Se determinó el punto de operación óptima del motor Jaula de Ardilla.




Resultado:

Criterio de desempeño :

Curso: Ciclo: 4

Actividad: Semana: 3

Nombre y apellido del alumno:

Sección: C-D Docente:

Observaciones Periodo: Fecha:

X

Excelente BuenoRequiere

MejoraNo aceptable Puntaje Logrado

2 1 0.5 0

2 1 0.5 0

4 3 2 0

4 3 2 0

2 1 0 0

2 1 0 0

2 1 0 0

2 1 0 0

Comentarios al o los alumnos:(De llenado obligatorio)

Puntaje

Excelente 3

Bueno 2

Requiere mejora 1

No A ceptable 0

Responde las preguntas planteadas

Interpreta, analiza y explica los resultados de las pruebas

de un motor eléctrico

Caso

Presentación (redacción, ortografía)

Observaciones y conclusiones

Informe Técnico Planos

Calcula la ef iciencia del motor y determina su punto óptimo

de operación

c) Los estudiantes conducen pruebas y mediciones, analizan e interpretan sus resultados para evaluar y mejorar sistemas.

c.2: Interpreta y analiza resultados de pruebas y/o mediciones para optimizar el funcionamiento de equipos y sistemas eléctricos

Documentos de Evaluación

Hoja de Trabajo Archivo informático

Entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo la mayoría de

requerimientos.

Realiza Análisis de trabajo seguro ATS

Bajo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo pocos de los

requerimientos.

Completo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo todos los

requerimientos.

Descripción

Puntaje Total

No demuestra entendimiento del problema o de la actividad.

EL MOTOR JAULA DE ARDILLA

Máquinas Eléctricas 2

Mide los parámetros eléctricos de un motor

CRITERIOS A EVALUACIÓN

Elabora cuadros y curvas características

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