Lab Maquinas Elect Rotativas Ml-253 - 2014-II

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ROTATIVASML-253

UNIVERSIDAD NACIONAL

DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA DE POTENCIA

GUÍA DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ROTATIVAS (ML – 253)

Elaborado por:

Ing. Edgard Guadalupe Goñas

Universidad Nacional de Ingeniería – Facultad de Ingeniería MecánicaLaboratorio de Electricidad y Electrónica de Potencia

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Ing. Acel Huamán Ladera


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INDICE

L1: Motor Asíncrono Trifásico tipo Rotor Jaula de Ardilla. 3

L2 Motor Asíncrono Trifásico Tipo Rotor Bobinado. 14

L3: Motor de Corriente Continua. 23

L4: Generador de Corriente Continua. 33

Anexo 47Ensayos Normalizados en Máquinas Eléctricas.


3



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I.- INTRODUCCION

Las máquinas asíncronas se utilizan en aplicaciones de hasta el rango de los MW, su construcción sencilla con rotor tipo jaula de ardilla las convierte en motores de uso mas frecuente. Estos motores asíncronos trifásicos industriales pueden ser:

Motores trifásicos con rotor jaula de ardilla(una jaula, doble jaula, jaula tratada y ranura profunda).

Motores trifásicos con polos conmutables con bobinado Dahlander. Motores trifásicos con polos conmutables con dos bobinado separados.

II.- OBJETIVOS DEL LABORATORIO

Los objetivos del presente laboratorio son:

Hacer conocer la constitución electromecánica de los motores asíncronos. Familiarizarse con la simbología y conexionado de las máquinas eléctricas de

nuestro laboratorio en los ensayos según las normas IEC y NEMA. Conexión y puesta en servicio del motor. Inversión del sentido de giro (utilizando un conmutador manual) A partir de los ensayos realizados obtener el circuito monofásico equivalente. Registro de los valores característicos y curvas características (FP, EF,

Torque) de funcionamiento específicas de las máquinas asíncronas. Evaluación de las mediciones realizadas y registradas. Presentación del protocolo de pruebas según normas establecidas.

III.- 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 verificará el dimensionamiento de la instrumentación a utilizarse, así mismo constatará que sus esquemas estén bien planteados.

2. 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.

3. Para evitar el deterioro de los amperímetros, en el momento del arranque se debe poner el amperímetro de línea en corto circuito (utilizando un puente) y siempre el arranque debe hacerse en estrella-triángulo a plena tensión.

4. Luego de unos 5 segundos hacer el cambio a triángulo y seguidamente retirar el puente del amperímetro. Si es posible hacer el arranque a tensión reducida estando el motor en la posición triángulo.

5. La escala de todos los instrumentos debe ser la máxima.6. Al operar el freno, comenzar con una carga mínima y aumentarlo en forma

gradual hasta llegar al máximo permisible.


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IV.- EQUIPOS Y MAQUINAS ELECTRICAS A UTILIZAR

BANCO ACTIVO DE PRUEBAS MOTOR AISNCRONO TRIFASICO

N° de pedido SO3636 – 6U N° Tensión Nominal 230 Voltios Tensión 400 / 690 VoltiosCorriente Nominal 3 Amperios. Corriente 1.73 / 0.81 Amp.Corriente Arranque 9 Amperios Conexión D / YTorque Máximo 10 N – m Frecuencia 60 Hz.Potencia Aparente 800 VA Potencia 0.37 KWRégimen de servicio S1 Régimen de servicio S1RPM max. 4000 RPM 2800Grado de protección IP20 Grado de protección IP54AMPLIFICADOR INTERGRADO IKL BTensión de pico 600 Voltios Norma VDE 0530Tensión RMS 400 Voltios Termostato 120° CCorriente pico 10 Amperios Factor de potencia 0.84Corriente RMS 7 Amperios MOTOR TIPO JAULA DE ARDILLA

ITEM DESCRIPCION GENERAL DE LAS MAQUINAS Y EQUIPOS CANT.1 Manguito de acoplamiento 012 Cubierta de acoplamiento 013 Interruptor de 04 polos 014 Conmutador D – Y 015 Fuente de corriente alterna regulable ADECUADA 016 Multímetro analógico/digital, FP, KW, KVARS. 027 Multímetro digital FLUKE 018 Unidad condensadora 019 Conectores de seguridad 0410 Juego de cables de 4 mm² 25

V.- ENSAYOS NORMALIZADOS

1.- CONEXIÓN DEL MOTOR ASINCRONO TRIFASICO – JAULA DE ARDILLA NORMALIZADO (IEC 34 - 8)

2.- MEDICION DE LA RESISTENCIA DEL ESTATOR N0RMALIZADO (IEEE 112/1978 – item 4.1)

3.- MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO N0RMALIZADO (IEEE 112/1978 – item 4.1)


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CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR ASINCRONO


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Este es el modelo monofásico práctico que presenta en un motor asíncrono trifásico conformado por las impedancias siguientes: estatórica, retórica, núcleo y carga.

4.- PRUEBA EN VACIO (IEEE 112 /1978 ITEM 4.6)

El montaje del motor se realiza conforme a la siguiente figura. Con el motor trifásico en vacío la tensión de alimentación se regula hasta que el voltímetro indique la tensión nominal del motor ha ser probado (ver placa). Los instrumentos de medida que se utilicen durante la práctica, ya están incluidos dentro del pupitre de prácticas.

Las condiciones son las siguientes: La velocidad debe ser constante. El eje del motor debe estar completamente libre. La frecuencia debe ser la nominal del motor.


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Montaje de la instrumentación Circuito monofásico equivalente operando en vacío a RPM constante

Circuito utilizado en los ensayos de maquinas eléctricas industriales


Con la finalidad de verificar las curvas de vacío sobreponerlos con las B vs H.

Bmax = ( VLL x 10-8 ) / 4.44 x f x A x N (Gauss)

H = ( N x 3 If ) / Lm (Amper-Vuelta/metro) Donde:

Lm = Longitud media al paquete magnético en m. N = Número de vueltas del bobinado estatórico por fase. A = Area transversal del paquete magnético estatórico = L x C L = Longitud del paquete magnético en m. C = Altura de la corona en m. f = Frecuencia del sistema Hz. VLL = Tensión de línea en Voltios.

ZO = VO / IO RO = PO / IO

2 = R1 + RM XO = { ZO

2 - RO2 }1/2 = X1 + XM

5.- PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO (IEEE 112 /1978 ITEM 4.8)

Circuito utilizado en los ensayos de maquinas eléctricas industriales

Montaje de la maquina e instrumentación Circuito equivalente monofásico en el ensayo

de corto circuito

Las condiciones son las siguientes: La corriente de línea debe ser la nominal del motor. El eje del motor debe estar trabado. La frecuencia debe ser la nominal del motor.

Para el ensayo de rotor bloqueado se utilizará exactamente el mismo esquema de conexiones que para el caso del ensayo de vacío. La única diferencia estribará en que en este caso se alimentará el motor con una tensión mucho más reducida que la nominal. A partir de 0 voltios se irá aumentando la tensión hasta que el motor alcance la corriente nominal, todo ello manteniendo el rotor bloqueado. SE DEBERÁ PONER ESPECIAL


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ATENCIÓN EN NO SUPERAR LA CORRIENTE NOMINAL DEL MOTOR PARA EVITAR QUE LOS DEVANADOS SUFRAN DAÑOS. Como resultado del ensayo se registrarán la tensión, la corriente y la potencia en este ensayo.

ZCC = VCC / ICC RCC = PCC / ICC

2 = R1 + R2' XCC = { ZCC

2 - RCC2 }1/2 = X1 + X2'

Tipo de motor

ClaseNEMA A

Clase NEMA B

Clase NEMA C

ClaseNEMA D

RotorBobinado

X1 0.5 Xcc 0.4 Xcc 0.3 Xcc 0.5 Xcc 0.5 Xcc

X2' 0.5 Xcc 0.6 Xcc 0.7 Xcc 0.5 Xcc 0.5 Xcc

6.- PRUEBA CON CARGA (IEEE 112 /1978 ITEM 4.2)

Para la prueba con carga se tendrá que conectar el freno LN.Seguir las indicaciones del profesor.En forma muy atenta y delicada manipular el regulador de velocidad del freno dinámico hasta que la corriente circulante consumida por el motor es la corriente nominal.Después del registro de las cargas aplicadas en el motor tomar el registro de la velocidad y torque. Aplicando la siguiente expresión se logrará calcular la potencia util.

P útil = T (N-m) x RPM (pi/30)

EF = P útil / P ingreso

PRUEBA CON CARGA ( PRUEBA AL FRENO )

FRENO MOTOR TIPO JAULA DE ARDILLARPM N - m VRS

VOLTIRAMP

PTOTALVATIOS

Q TOTALVATIOS

S V - A

EFICIEN %

VELOCRPM

F.PCOSø


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Reactancias estatóricas y retóricas - IEEE 112 1978 ITEM 4.8


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 mínimo es 04 horas cuando la temperatura comienza a disminuir en 02 grados centígrados durante las dos horas siguientes.

8.- COMPENSACION REACTIVA IEC 831 ITEM 1 – 2 Y VDE 560 ITEM 4.

9.- APLICACIONES INDUSTRIALES

Su construcción robusta e IPW adecuado hace que estos motores sean utilizados en ambientes agresivos tales como: las embarcaciones navieras, la industria textil, industrias químicas, etc. Teniendo en cuenta la categorización, será muy importante y necesario hacer una buena selección del motor para lo cual el torque de la cargaes la información base.Las cargas mas importantes son nominados a continuación:- Compresores de aire.- Electro ventiladores centrífugos y axiales pequeños, medianos y grandes.- Máquinas que requieren de un arranque moderado.- Procesos que utilicen velocidad constante. - Electrobombas centrifugas.- Fajas transportadoras.- Cargas que cuenten con un torque bajo, medio y elevado.

10.- CUESTIONARIO

1. Enumere y defina las características nominales de las máquinas rotativas de inducción jaula de ardilla. Presente las características de placa del motor utilizados en su experiencia.

2. Cómo se invierte el sentido de giro de éste motor asíncrono y cuantas posibilidades tengo de hacerlo. Haga las conexiones que Ud. ha realizado.

3. Realice todos los cálculos necesarios que le conduzca a construir el diagrama equivalente monofásico valorado, referido al estator con sus valores registrados y calculados en los ensayos de vuestros laboratorios.

4. Grafique las curvas de vacío y corto circuito realizadas en el laboratorio.

5. Grafique la PNUCLEO vs I1,T, EF y FP vs velocidad.6. Determinar las pérdidas rotacionales en los motores probados.7. Graficar las curvas Elabore un formato del protocolo de pruebas que

Ud. realizaría en las máquinas eléctricas tipo jaula de ardilla industriales.

8. Conclusiones y recomendaciones (muy importante).


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11.- BIBLIOGRAFIA

1. Veinott Cyril Theory and Desinn of small induction motors.Mac Graw-Hill. Bok Company INC 1959

2. George J.Thaler - Milton L. Wilcox. Máquinas eléctricas - Estado dinámico y permanente. John Wiley & Sons Inc. 1966.

3. A.E.Fitzgerald - Charles Kingsley. Teoría y análisis de las máquinas eléctricas.Mac Graw-Hill .Bok Company Inc 1992.

4. Che Mun Ong Dinamic Simulation Machinary Prentice Hall Inc 1998.5. George Patrick Shult Transformer and motors - A Division of Prentice Hall

Computer 11711 North - College,Carmel,Indiana USA. 1995 6. Irving. L. Kosow. Máquinas eléctricas y transfor-madores Prentice Hall Inc 1991.7. Donald V. Richardson. Arthur J. Caisse. Rotating Electric Machinery and

Transformer Technology. Prentice Halll Inc 1998.8. Normas internacionales IEC 34 – 2, NEMA MG1 – 1993 Part.1 Pag 12, IEEE –

112 ( test standart ).Volumen 1,2,3 y 4.

VI.- PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA MOTORES ASINCRONOS

TABLA N° 1.- RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

DEVANADO TERMINALES Raisl. ( M ) OBSERVACIONES

ESTATOR

U1 - MASAV1 - MASAW1 - MASA

TABLA N° 2.- RESISTENCIA OHMICA POR FASE

DEVANADO TERMINALES Rfase ( ) * Voltios Amper. Rfase ( ) **

Tamb. ( C° )

ESTATORU1 - U2V1 - V2W1 - W2

* Utilizando un puente Wheatstone.* Utilizando una batería, voltímetro y amperímetro.

TABLA N° 3.- PRUEBA DE VACIO

V FASE( VOLTIOS )

I FASE( AMPERIOS

)

P( VATIOS )

TORQUEN - m

Q(VARs)

VELOCID.RPM

COS


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TABLA N° 4.- PRUEBA DE CORTO CIRCUITO ( ROTOR BLOQUEADO )

V FASE ( VOLTIOS ) I FASE ( AMPERIOS ) P Q S COS

RS RT ST R S T VATIOS VARS VOLT-AMP.

TABLA N° 5.- PRUEBA CON CARGA ( PRUEBA AL FRENO )

VRSVOL.

VSTVOLT.

VRTVOLT.

IRAMP.

PINGR.VATIOS

PUTILVATIOS

TORQUEN-m

VELOCRPM

EF(%)

COS


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I.- INTRODUCCION

Las máquinas asíncronas de rotor bobinado se utilizan en aplicaciones donde el torque de las cargas son muy exigentes, su construcción es mucho mas compleja que los motores tipo jaula de ardilla. Los motores de anillos rozantes constan de:

• Un arrollamiento trifásico correspondiente al estator.• Un arrollamiento trifásico correspondiente al rotor, que es una imagen

reflejada del devanado del estator, generalmente se conectan en estrella y sus extremos van a los anillos rozantes los mismos que puede colocarse en cortocircuito a través de las escobillas para trabajo normal.

• También se puede insertar un banco de resistencias para que en el momento del arranque se limite la corriente y se eleve el torque. Asimismo se puede regular la velocidad modificando la característica Par-Velocidad del motor.

En los terminales del rotor se induce una tensión alterna sinusoidal a manera de transformador, cuya tensión es función de la relación entre el número de espiras del estator y del rotor, con la frecuencia idéntica a la fuente.

Estator Rotor

R

S

T

V2

V1

N1 N2

N1

N1

N2

N2 2

1

2

1

NN

= UU


Los objetivos del presente laboratorio son: Hacer conocer la constitución electromecánica de los motores asíncronos. Familiarizarse con la simbología y conexionado de las máquinas eléctricas de

nuestro laboratorio en los ensayos según las normas establecidas. Conexión y puesta en servicio del motor. Inversión del sentido de giro (utilizando un conmutador manual) A partir de los ensayos realizados obtener el circuito monofásico equivalente. Registro de los valores característicos y curvas características (FP, EF,

Torque ) de funcionamiento específicas de las máquinas asíncronas. Evaluación de las mediciones realizadas y registradas. Presentación del protocolo de pruebas según normas establecidas.

III.- 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:

7. El alumno verificará el dimensionamiento de la instrumentación a utilizarse, así mismo constatará que sus esquemas estén bien planteados.


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8. 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.

9. Para evitar el deterioro de los amperímetros, en el momento del arranque se debe poner el amperímetro de línea en corto circuito (utilizando un puente) y siempre el arranque debe hacerse en estrella-triángulo a plena tensión.

10.Luego de unos 5 segundos hacer el cambio a triángulo y seguidamente retirar el puente del amperímetro. Si es posible hacer el arranque a tensión reducida estando el motor en la posición triángulo.

11.La escala de todos los instrumentos debe ser la máxima.12.Al operar el freno, comenzar con una carga mínima y aumentarlo en forma

gradual hasta llegar al máximo permisible.


BANCO ACTIVO DE PRUEBAS MOTOR AISNCRONO TRIFASICO

N° de pedido SO3636 – 6U N° Tensión Nominal 230 Voltios Tensión 400/230 VoltiosCorriente Nominal 3 Amperios. Corriente 0.66/1.5 Amp.Corriente Arranque 9 Amperios Conexión Y /ΔTorque Máximo 10 N – m Frecuencia 60 Hz.Potencia Aparente 800 VA Potencia 0.27 KWRégimen de servicio S1 Tensión excitación 220 VoltiosRPM max. 4000 Corriente excitación 0.25 Amp.Grado de protección IP20 RPM 1500 – 1800AMPLIFICADOR INTERGRADO Grado protección IP55Tensión de pico 600 Voltios Norma VDE 0530Tensión RMS 400 Voltios Termostato 120° CCorriente pico 10 Amperios Factor de potencia 0.7Corriente RMS 7 Amperios MOTOR TIPO ROTOR BOBINADO

ITEM DESCRIPCION GENERAL DE LAS MAQUINAS Y EQUIPOS CANT.1 Manguito de acoplamiento 012 Cubierta de acoplamiento 013 Interruptor de 04 polos 014 Conmutador D – Y 015 Fuente de corriente alterna regulable ADECUADA 016 Multímetro analógico/digital, FP, KW, KVARS. 027 Multímetro digital FLUKE 018 Unidad condensadora 019 Conectores de seguridad 0410 Juego de cables de 4 mm² 25


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V.- ENSAYOS NORMALIZADOS (IEC 34 - 2)

1.- CONEXIÓN DEL MOTOR ASINCRONO TRIFASICO – ROTOR BOBINADO NORMALIZADO (IEC 34 - 8)

Para este ensayo el motor trifásico debe ser conectado a una red de 400 voltios, 60 Hz, el estator y rotor deben estar conectados en estrella. Tal como la que acompañamos a continuación:




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CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR ASINCRONO

Este es el modelo monofásico práctico que presenta en un motor asíncrono trifásico conformado por las impedancias siguientes: Estatórica, retórica, núcleo y carga.



5.- PRUEBA DE RELACION

Aplicar a los bornes del estator la tensión de placa "Vs" en voltios (tensión nominal del estator) y medir la tensión inducida en el rotor "Vr' " en voltios. Aplicar a los bornes del rotor la tensión de placa "Vr" en voltios (tensión nominal del rotor) y medir la tensión inducida en el estator "Vs' " en voltios. La relación de transformación medida (RTM) esta dado por la siguiente ecuación:


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RTM = {(Vs/Vr').(Vr/Vs')} 1/2 (1) RTM = Vs/Vr (2)

Para que la prueba sea buena se requiere que las ecuaciones (1) y (2) sean aproximadamente iguales (caso contrario comunicarse con el especialista).

5.- PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO (IEEE 112 /1978 ITEM 4.8)

6.- PRUEBA CON CARGA (IEEE 112 /1978 ITEM 4.2)



7.- ENSAYO DE TEMPERATURA (IEEE 112 /1978 ITEM 5.3 MET. 3)


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8.- COMPENSACION REACTIVA IEC 831 ITEM 1 – 2 Y VDE 560 ITEM 4.


Los motores tipo rotor bobinado son utilizados en cargas pesadas tales como: - Molinos.- Centrífugas.- Llenadotas de bebidas.- Chancadoras- Cargas que necesiten un torque elevado.

10.- CUESTIONARIO

9. Enumere y defina las características nominales de las máquinas rotativas de inducción rotor bobinado. Además tome las características de placa del motor utilizados en su experiencia.

10.Cómo se invierte el sentido de giro de éste motor asíncrono y cuantas posibilidades tengo de hacerlo. Haga las conexiones que Ud. ha realizado.

11.Realice todos los cálculos necesarios que le conduzca a construir el diagrama equivalente monofásico valorado, referido al estator con sus valores registrados y calculados en los ensayos de vuestros laboratorios.

12.Graficar VLINEA vs I1, PNUCLEO vs I1.

13.Determinar las pérdidas rotacionales en el motor probado.14.Graficar las curvas T, EF y FP vs velocidad.15.Elabore un formato del protocolo de pruebas que Ud. realizaría en las

máquinas eléctricas tipo rotor bobinado.16.Conclusiones y recomendaciones (muy importante).

11.- BIBLIOGRAFIA

Ver motor tipo jaula de ardilla


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VI.- PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA MOTORES ASINCRONOS

TABLA N° 1.- RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

DEVANADO TERMINALES Raisl. ( M ) OBSERVACIONESROTOR K , L , M vs MASA

ESTATOR

U1 - V2 V1 - W2W1 - U2 U1,V1,W1 vs MASA

TABLA N° 2.- RESISTENCIA OHMICA POR FASE

DEVANADO TERMINALES Rmedido( ) Voltios Amper. Rfase ( ) Tamb.C

ROTORK - L / 2L - M / 2M - K / 2


* Utilizando un puente Wheatstone.* Utilizando una batería, voltímetro y amperímetro.

TABLA N° 3.- PRUEBA DE LA IMPEDANCIA ESTATORICA Y ROTORICA

DEVANADO TERMINALES V (Voltios) I ( Amp. ) Z ( ) OBSERVACIONES


ROTORK - LL - MM - K

TABLA N° 4.- MEDIDA DE LA RELACION DE TRANSFORMACION

ESTATOR ROTOR Factor de transfor-mación " a "

OBSERVACIONES

TERMINALES V ( Voltios ) TERMINALES V ( Voltios )U1 - U2 K - LV1 - V2 L - M


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W1 - W2 M - K


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TABLA N° 5.- PRUEBA DE VACIO

V FASE( VOLTIOS )

I FASE( AMPERIOS

)

P( VATIOS )

Q( VARS )

S(VOLT–AMP)

VELOCID.RPM

COS

TABLA N° 4.- PRUEBA DE CORTO CIRCUITO ( ROTOR BLOQUEADO )

V FASE ( VOLTIOS ) I FASE ( AMPERIOS ) P Q S COS

RS RT ST R S T VATIOS VARS VOLT-AMP.

TABLA N° 5.- PRUEBA CON CARGA ( PRUEBA AL FRENO )

VRSVOL.

VSTVOLT.

VRTVOLT.

IRAMP.

PINGR.VATIOS

PUTILVATIOS

TORQUEN-m

EFICIEN%

VELOCRPM

COS


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I.- 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 aplicación industrial a sido irremplazable en algunos modelos y modernizados en otros dado la particularidad de sus características de funcionamiento.Los MCC mas importantes son los siguientes:

Autoexcitados (tipo shunt, serie y excitación compuesta). Excitación independiente.


Los objetivos del presente trabajo son:

Hacer conocer la constitución electromecánica de los MCC. Familiarizarse con la simbología y conexionado de los MCC de nuestro

laboratorio en los ensayos según las normas IEC y NEMA. Conexión y puesta en servicio del MCC. Inversión de giro. Determinar sus pérdidas, eficiencia en función de la corriente de campo. A partir de los ensayos realizados obtener el modelo de la máquina. Registro de los valores característicos y curvas características de

funcionamiento específicas de los MCC. Evaluación de las mediciones realizadas y registradas. Presentación del protocolo de pruebas según normas IEC, NEMA y IEEE.

III.- 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: El alumno verificará el dimensionamiento de la instrumentación a utilizarse, así mismo constatará que sus esquemas estén bien planteados.Para evitar el deterioro y/o avería de los instrumentos y equipos, el alumno no debe accionarlos por ningún motivo, sin la aprobación previa del profesor. La escala de todos los instrumentos debe ser la máxima.Al operar las cargas, comenzar con una carga mínima y aumentarlo en forma gradual hasta llegar al máximo permisible.


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BANCO ACTIVO DE PRUEBAS GENERADOR CORRIENTE CONTINUA

N° de pedido SO3636 – 6U N° 200 26 984 Tensión Nominal 230 Voltios Tensión armadura 220 VoltiosCorriente Nominal 3 Amperios. Corriente armadura 1 AmperioCorriente Arranque 9 Amperios Conexión IndependienteTorque Máximo 10 N – m Conexión Shunt.Potencia Aparente 800 VA Conexión CompuestaRégimen de servicio S1 Tensión 220 VoltiosRPM max. 4000 Corriente de campo 100 mA.Grado de protección IP20 Régimen de servicio S1AMPLIFICADOR INTERGRADO RPM 2000Tensión de pico 600 Voltios Grado de protección IP54Tensión RMS 400 Voltios Norma VDE 0530Corriente pico 10 Amperios Termostato 120° CCorriente RMS 7 Amperios GCC/MCC LUCAS NULLE

ITEM DESCRIPCION GENERAL DE LAS MAQUINAS Y EQUIPOS CANT.1 Manguito de acoplamiento 012 Cubierta de acoplamiento 013 Carga universal para máquinas de 300 vatios 014 Arrancador para máquina de corriente continua de 300 vatios 015 Regulador de campo para máquina de corriente continua 016 Fuente de alimentación de corriente continua 017 Multímetro digital FLUKE 018 Conectores de seguridad 049 Juego de cables de 4 mm² 2510 Multímetro analógico/digital – medidor de potencias y F.P. 02

El presente laboratorio debe facilitar los conocimientos orientados a la práctica de los motores de corriente continua. El contenido se centra en el análisis experimental de las máquinas auto excitadas y con excitación independiente.Al concluir el presente laboratorio Ud habrá aprendido el modo de funcionamiento, operación y respuesta de las características de operación en estado permanente y transitorio. Así mismo se demostrará las prácticas del control de tensión, inversión de giro y curvas características de los MCC.


1.- CONEXIÓN DEL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA


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SENTIDO DE ROTACION

En los arrollamientos de excitación la corriente fluye del número característico 1 hacia el 2. En el esquema F1 esta conectado al ( + ) y F2 esta conectado al ( - ). El sentido de rotación es directa ( horaria ) donde siempre A1 será positivo ( + ).

A1 F1 F2 A2 + + - -

M_

Wm

Ia

If

OPERACION COMO MOTOR IEC

La corriente del circuito de armadura fluye de A1 ( + ) hacia A2 ( - ).

ARROLLAMIENTO DE ARMADURA A1 ( + ) INICIO A2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO DE CONMUTACION B1 ( + ) INICIO B2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO DE COMPENSACION D1 ( + ) INICIO D2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO EXCITACION DERIVACION E1 ( + ) INICIO E2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO EXCITACION INDEPENCIENTE F1 ( + ) INICIO F2 ( - ) FIN

DESCRIPCION DEL CIRCUITO BORNES

INVERSION DE LA ROTACION

1.- Para lograr la inversión el sentido de rotacion se deberá invertir F1 y F2 ó A1 y A2 nunca los dos a la vez.

2.- Tener mucho cuidado cuando se realiza el cambio de polaridad en la armadura, pues si utilizamos el bobinado de conmutación revisar que tenga la polaridad correcta.


Motor DC excitación shunt Motor DC excitación independiente

Motor DC excitación serie Motor DC excitación compuesta


Esta medición se realiza aplicando los siguientes métodos: Voltio – amperimétrico en CC y CA. Ohmímetro de precisión. Puente de medición para resistencias pequeñas.


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2.1.- Medición de la Rf y Lf del circuito de campo. Ver GCC

2.2.- Medición de la RD y LD del circuito de compensación. Ver GCC

2.3.- Medición de la Ra y La del circuito de armadura. Ver GCC

3.- MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO N0RMALIZADO (IEEE 112/1978 – item 4.1) e (IEEE – 43 / 1991)

4.- MEDIDA DE INDUCTANCIA ROTACIONAL (Gaf)


Únicamente para controlar las pérdidas rotacionales.


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6.- PRUEBA CON CARGA (IEEE 112 /1978 ITEM 4.2 )

Para la prueba con carga se tendrá que conectar el freno dinámico LN como FRENO y seleccionado en control de TORQUE. Seguir las indicaciones del profesor.



7.- ENSAYO DE TEMPERATURA (IEEE 112 /1978 ITEM 5.3 MET. 3)


8.- CLASIFICACION DE LOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

Motor con excitación shunt.- Se conecta el circuito del inductor en paralelo con el circuito del inducido (comparten la misma fuente externa). Ambos circuitos están calculados para trabajar con una fuente común.

IL = Ia + If

V = Ea + ( Ra . Ia )

Ea = Gaf . If . Wm , Te = Gaf . If . Ia , V = Ea + V V = Vf = ( Radj + Rf ) . If

Fneta = Fcampo - Farmadura


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Esta máquina ha recibido este nombre debido a que su devanado inductor está conectado en derivación a su inducido. Dicho devanado está conformado de muchas espiras y de un conductor delgado debidamente aislado.

Motor con excitación independiente.- Con la finalidad de obtener una intensidad de campo magnético 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 tendrá 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 continuación podemos detallar las siguientes ecuaciones:

V = Ea + Ra . Ia

Ea = Gaf . If .Wm , Te = Gaf . If . Ia , V = Ea + V


Vf = ( Radj + Rf ) . If

El circuito de campo tiene las mismas características de construcción que el GCC tipo shunt y difiere en la utilización de una fuente completamente independiente.

Motor con excitación compuesta.- El funcionamiento más estable de los motores hacen que la máquina sea de muy buena calidad. Para lograrlo los fabricantes de máquinas de CC han combinado las características de un motor serie y shunt. Se crean entonces las máquinas compuestas que reúnen mejores características que las máquinas estudiadas anteriormente.


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Fneta = Fcampo + Fcompen. - Farmadura

Fneta = Nf . If + Nd . Id - Na . Ia

Según la ubicación de la conexión del circuito inductor, esta máquina puede denominarse de: Paso corto y largo.


Actualmente se construyen motores de corriente continua para atender cargas especiales que tienen torque elevado tales como:

- Molinos.- Centrífugas.- Llenadotas de bebidas.- Chancadoras- Cargas que necesiten un torque muy elevado.

10.- CUESTIONARIO

a) Enumere y defina las características de funcionamiento nominales del MCC. Tome los datos de placa del motor primo y del M.C.C. utilizados en sus ensayos.

b) De los ensayos de vacio graficar tomar datos de las pérdidas rotacionales. Haga una demostración teórica de sus resultados.

c) Del ensayo con carga graficar las siguientes curvas. V vs Ia, Pot vs Wm., EF vs Wm, EF vs Pot. , Pot. vs Ia, Ra Ia² vs Ia

d) 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.

e) Demuestre analíticamente los cambios encontrados.f) Como verificaría si el sistema de escobillas está calibrado

correctamente, haga un esquema. En caso de no estar bien calibrado, este efecto, como afectaría en el trabajo normal del MCC? Explique detalladamente su respuesta.

g) Recomendaciones.h) Conclusiones.


34


VI .- REALIZACION DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO

PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA MCC

TABLA N° 1.- MEDIDA DEL AISLAMIENTO DEL CIRCUITO DE :

CIRCUITO MEDIDOTERMINALES

RESISTENCIA ( M) INTRUMENTOS

CAMPO E1 - E2 Especificar marca Tipo, clase, etc.COMPENSACIÓN D1 - D2

ARMADURA A1 - A2

TABLA N° 2.- MEDIDA DE LA RESISTENCIA OHMICA Tamb : ..........° C

CIRCUITO MEDIDO TERMINAL RESIST.* OHMIOS

TENSION DCVOLTIOS

CORRIENTEAMPERIOS

RESISTENCIAOHMIOS **

CAMPO E1 - E2COMPENSACION D1 - D2ARMADURA A1 - A2* Utilizando puente Weasthone.** Utilizando método amperímetro – voltímetro.

TABLA N° 3 .- PRUEBA DE VACIO

V ( bornes )VOLTIOS

If AMPERIOS

Vf VOLTIOS

VELOCID.RPM

OBSERVACIONES

TABLA N° 4 .- PRUEBA CON CARGA

N° VVOLT.

IaAMP.

VfVOLT.

IfAMP.

VELOC.RPM

Psalida VATIOS

EF%

OBSERV.

1 MantenerIa = Cte2

3456


35



36


I.- INTRODUCCION

Los generadores de corriente continua, GCC, se estudian para poder comprender el proceso de auto excitación y comportamiento del material ferromagnético.En su aplicación industrial a sido desplazado por los rectificadores fijos(diodos) y variables (tiristores) de estado sólido en la alimentación de cargas que consumen grandes corrientes DC fijas y variables respectivamente.Los GCC mas importantes son los siguientes:

Auto excitados (tipo shunt). Excitación independiente. Excitación compuesta paso corto y largo.


Los objetivos del presente trabajo son:

Hacer conocer la constitución electromecánica de los GCC. Familiarizarse con la simbología y conexionado de los GCC de nuestro

labora-torio en los ensayos según las normas IEC y NEMA. Conexión y puesta en servicio del GCC. Inversión de la polaridad de dos formas. Determinar sus pérdidas, eficiencia en función de la corriente de campo. A partir de los ensayos realizados obtener el modelo de la máquina. Registro de los valores característicos y curvas características de funciona-

miento específicas de los GCC. Evaluación de las mediciones realizadas y registradas. Presentación del protocolo de pruebas según normas IEC, NEMA y IEEE.

III.- 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: El alumno verificará el dimensionamiento de la instrumentación a utilizarse, así mismo constatará que sus esquemas estén bien planteados.Para evitar el deterioro y/o avería de los instrumentos y equipos, el alumno no debe accionarlos por ningún motivo, sin la aprobación previa del profesor. La escala de todos los instrumentos debe ser la máxima.Al operar las cargas, comenzar con una carga mínima y aumentarlo en forma gradual hasta llegar al máximo permisible.


37



BANCO ACTIVO DE PRUEBAS GENERADOR CORRIENTE CONTINUA

N° de pedido SO3636 – 6U N° Tensión Nominal 230 Voltios Tensión armadura 220 VoltiosCorriente Nominal 3 Amperios. Corriente armadura 1 AmperioCorriente Arranque 9 Amperios Conexión IndependienteTorque Máximo 10 N – m Conexión Shunt./Comp.Potencia Aparente 800 VA Potencia nominal 0.2 KWRégimen de servicio S1 Tensión 220 VoltiosRPM max. 4000 Corriente de campo 100 mA.Grado de protección IP20 Régimen de servicio S1AMPLIFICADOR INTERGRADO RPM 2000Tensión de pico 600 Voltios Grado de protección IP54Tensión RMS 400 Voltios Norma VDE 0530Corriente pico 10 Amperios Termostato 120° CCorriente RMS 7 Amperios GCC/MCC LUCAS NULLE

ITEM DESCRIPCION GENERAL DE LAS MAQUINAS Y EQUIPOS CANT.1 Manguito de acoplamiento 012 Cubierta de acoplamiento 013 Carga universal para máquinas de 300 vatios 014 Arrancador para máquina de corriente continua de 300 vatios 015 Regulador de campo para máquina de corriente continua 016 Fuente de alimentación de corriente continua 017 Multímetro digital FLUKE 018 Resistencia de carga para experimentos en GCC 019 Conectores de seguridad 0410 Juego de cables de 4 mm² 2511 Multímetro analógico/digital – medidor de potencias y F.P. 02

El presente laboratorio debe facilitar los conocimientos orientados a la práctica de los generadores de corriente continua. El contenido se centra en el análisis experimental de las máquinas excitadas en derivación, compuesta e independiente.Al concluir el presente laboratorio Ud habrá aprendido el modo de funcionamiento, operación y respuesta de las características de operación en estado permanente y transitorio. Así mismo se demostrará las prácticas del control de tensión, polaridad y curvas características de los GCC.


1.- CONEXIÓN DEL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA


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SENTIDO DE ROTACION NORMALIZADA IEC 34 - 8


A1 F1 F2 A2 + + - -

GCC_

Wm

Ia

If

OPERACION COMO GENERADOR

La corriente del circuito de armadura fluye de A1 ( + ) hacia A2 ( - ).

ARROLLAMIENTO DE ARMADURA A1 ( + ) INICIO A2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO DE CONMUTACION B1 ( + ) INICIO B2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO DE COMPENSACION D1 ( + ) INICIO D2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO EXCITACION DERIVACION E1 ( + ) INICIO E2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO EXCITACION INDEPENCIENTE F1 ( + ) INICIO F2 ( - ) FIN

DESCRIPCION DEL CIRCUITO BORNES

INVERSION DE LA POLARIDAD EN BORNES ARMADURA

1.- Para lograr la inversión de la polaridad de la tensión en bornes se logrará cambiando el sentido de rotacion ó cambiar la poalridad de F1 y F2.

2.- Tener mucho cuidado cuando se realiza el cambio de polaridad directa en el circuito de armadura, pues el circuito de conmutación depende de la polaridad de la armadura.


39


Esquema de conexión del GCC excitación shuntRegulación por variación de tensión

Esquema de conexión del GCC excitación independiente Regulación por variación de tensión

Esquema de conexión del GCC excitación independiente Curva característica de carga

ESQUEMAS DE CONEXIÓN GCC EXCITACIÓN INDEPENDIENTE

Esquema de conexión del GCC excitación shuntautoexcitado - Sentido de giro y polaridad

Esquema de conexión del GCC excitación shuntautoexcitado - Curva característica de carga

ESQUEMAS DE CONEXIÓN GCC EXCITACIÓN SHUNT


Esta medición se realiza aplicando los siguientes métodos: Voltio – amperimétrico en CC y CA. Ohmímetro de precisión. Puente de medición para resistencias pequeñas.


40


2.1.- Medición de la Rf y Lf del circuito de campo.

2.2.- Medición de la RD y LD del circuito de compensación

2.3.- Medición de la Ra y La del circuito de armadura

Corrección por temperatura

Rf dc = Vdc / Idc Ohmios

Rf = R1 dc { 1 + a ( Ttrabajo - Tambiente ) } Ohmios

3.- MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO N0RMALIZADO (IEEE 112/1978 – item 4.1) e (IEEE – 43 / 1991)


41


Realizar las medidas tal como se contemplan en las normas de la IEEE, ya descritas en los ensayos del motor tipo jaula de ardilla.

4.- MEDIDA DE INDUCTANCIA ROTACIONAL( Gaf)

Se trata de hallar el valor de la inductancia rotacional, Gaf, del generador de corriente continua para lo cual se tendrá que hacer el montaje del esquema que a continuación presento.


42


Esquema de montaje del GCC en derivación de excitación externa Regulación por variación de tensión

Esquema de montaje del GCC excitación independiente Regulación por variación de tensión


43


Esquema de montaje del GCC excitación shuntSentido de giro y polaridad


44



Se trata de obtener los diferentes valores de la f.e.m. inducida en un generador de excitación independiente para diferentes valores de la corriente de excitación estando el GCC en vacío. Esta característica es necesario realizarla en forma ascendentes y descendentes.


Para la prueba con carga se tendrá que conectar el freno dinámico LN como motor primo y seleccionado en control de velocidad. Seguir las indicaciones del profesor.





8.- CLASIFICACION DE LOS GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA

Generador con excitación shunt.- Aprovechando las características de los materiales ferromagnéticos (tensión de remanencia y proceso de autoexcitación), se conecta el circuito del inductor en paralelo con el circuito del inducido (comparten la misma tensión en bornes). Ambos circuitos están calculados para trabajar con una fuente común.

Ia = IL + If

Ua = Ea - ( Ra . Ia + La . p . Ia )

Ea = Gaf . If . Wm , Te = Gaf . If . Ia , V = Ua + V V = Vf = ( Radj + Rf ) . If + Lf . p . If


Esta máquina ha recibido este nombre debido a que su devanado inductor está conectado en derivación a su inducido. Dicho devanado está conformado de muchas espiras y de un conductor delgado debidamente aislado.


45


Generador con excitación independiente.- Con la finalidad de obtener una intensidad de campo magnético constante 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 tendrá 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 continuación podemos detallar las siguientes ecuaciones:

Ua = Ea - ( Ra . Ia + La . p . Ia )

Ea = Gaf . If .Wm , Te = Gaf . If . Ia , V = Ua + V


Vf = ( Radj + Rf ) . If + Lf . p . If


46


El circuito de campo tiene las mismas características de construcción que el GCC tipo shunt y difiere en la utilización de una fuente completamente independiente.Generador con excitación compuesta.- El funcionamiento más estable de los generadores hacen que la máquina sea de muy buena calidad. Para lograrlo los fabricantes de máquinas de CC han combinado las características de un generador serie y shunt. Se crean entonces las máquinas compuestas que reúnen mejores características que las máquinas estudiadas anteriormente.

Fneta = Fcampo + Fcompen. - Farmadura

Fneta = Nf . If + Nd . Id - Na . Ia

Según la ubicación de la conexión del circuito inductor, esta máquina puede denominarse de: Paso corto y largo.


Actualmente se construyen máquinas de CC únicamente con fines didácticos.Su aplicación industrial a sido reemplazado por los rectificadores estáticos.

10.- CUESTIONARIO

1.- Enumere y defina las características de funcionamiento nominales del GCC Tome los datos de placa del motor primo y del generador de C.C. utilizados en sus ensayos. 2.- De los ensayos de vacío graficar Ua vs If, en cada tipo de excitación.3.- Del ensayo con carga graficar las siguientes curvas. Pot, RPM, EF vs RPM, Pot(VL.IL), P(RaIa²), Ua vs Ia, 4.- De las pruebas con carga determine el rango de regulación de velocidad ( zona de trabajo estable) del GCC.5.- Que sucede en el GCC cuando se invierte el sentido de giro de su motor primo. Demuestre analíticamente los cambios encontrados.6.- Como verificaría si el sistema de escobillas está calibrado correctamente haqa un esquema. En caso de no estar bien calibrado, este efecto, como afectaría en el trabajo normal del GCC? Explique detalladamente sus respuestas.7.- Elabore su propio formato de pruebas realizadas en el laboratorio.8.- Recomendaciones y conclusiones.


47


VI .- REALIZACION DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO

PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA GCC

TABLA N° 1.- MEDIDA DEL AISLAMIENTO DEL CIRCUITO DE :

CIRCUITO MEDIDOTERMINALES

RESISTENCIA ( M) INTRUMENTOS

CAMPO E1 - E2 Especificar marca Tipo, clase, etc.CONMUTACIÓN S1 - S2 No existe

COMPENSACIÓN D1 - D2ARMADURA A1 - A2

TABLA N° 2.- MEDIDA DE LA RESISTENCIA OHMICA Tamb : ..........° C

CIRCUITO MEDIDO TERMINAL RESIST.* OHMIOS

TENSION DCVOLTIOS

CORRIENTEAMPERIOS

RESISTENCIAOHMIOS **

CAMPO E1 - E2CONMUTACION S1 - S2 XXX XXXX XXX XXXCOMPENSACION D1 - D2ARMADURA A1 - A2* Utilizando puente Weasthone.** Utilizando método amperímetro – voltímetro.

TABLA N° 3 .- PRUEBA DE VACIO

V ( bornes )VOLTIOS

If AMPERIOS

Vf VOLTIOS

VELOCID.RPM

OBSERVACIONES

12345678910


48


TABLA N° 4 .- PRUEBA CON CARGA

N° VVOLT.

IaAMP.

VfVOLT.

IfAMP.

VELOC.RPM

Psalida VATIOS

EF%

OBSERV.

1 MantenerIa = Cte2 “

3 “4 “5 “6 “7 “8 “

TABLA N° 5 .- PRUEBA DE REGULACION

N° VVOLT.

IaAMP.

VfVOLT.

IfAMP.

VELOC.RPM

PsalidaVATIOS

OBSERV.

1 MantenerV = Cte2

34

TABLA N° 6 .- ENSAYO DE LAS CARACTERISTICAS EXTERNAS

N° VVOLT.

IaAMP.

VfVOLT.

IfAMP.

VELOC.RPM

PsalidaVATIOS

OBSERV.

1 MantenerIf = Cte2 “

3 “4 “5 “6 “7 “8 “


49


ANEXO

ENSAYOS NORMALIZADOS EN MAQUINAS ELECTRICAS


50


1.- CONEXIÓN DEL MOTOR ASINCRONO TRIFASICO – JAULA DE ARDILLA NORMALIZADO (IEC 34 - 8)

Para este ensayo el motor trifásico debe ser conectado a una red de 400 voltios, 60 Hz, conectado en triangulo. Tal como la que acompañamos a continuación.

Más detalles ver: Diagrama de circuito conectar y arrancar y esquema de montaje conectar y arrancar.

SENTIDO DE ROTACION NORMALIZADA IEC 34 - 8


A1 F1 F2 A2 + + - -

GCC_

Wm

Ia

If


51



Esta medición se realiza aplicando el método los siguientes métodos: Voltio – amperimétrico. Ohmímetro de precisión. Puente de medición para resistencias pequeñas.

12

-Método del Voltio-Amperímetro.

-Método del Puente Wheastone.

ENSAYOS REALIZADOS

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL ESTATOR :

L1

L2

L1

L2

L3

A

V

L3

V

A

R1 = 3RT / 2 R1 = RT / 2

R1 R1

R1

R1R1

R1

HM

EVALUACION DINAMICA DE LOS MOTORES ASINCRONOS TRIFASICOS ING. HUBER MURILLO M

Corrección por temperatura

R1 dc = Vdc / Idc Ohmios/fase

R1 = R1 dc { 1 + a ( Ttrabajo - Tambiente ) } Ohmios/fase

Corrección por efecto SKIN.


52

SENTIDO DE ROTACION


A1 F1 F2 A2 + + - -

M_

Wm

Ia

If


Pero los motores trifásicos trabajan en corriente alterna para el cual está diseñada, por esta razón es que resulta imprescindible hacer la corrección por efecto SKIN.

R1 ac ( Ttrabajp ) = K* R1 Ohmios / fase

Donde :K = Constante del efecto skin. R1 dc = Resistencia a temperatura ambiente ( Ttrabajo ). R1 = Resistencia a temperatura de trabajo ( Tambiente ). R1 ac = Resistencia estatórica en C.A. a = Coeficiente de temperatura y depende del material tala como: a (cobre) = 0.00393 °C-1 a (aluminio) = 0.035 °C-1

14

X = 0.063598 ( u . F / R 1 ) ½

Siendo: u = 1 (permeabilidad para materiales no magnéticos) y F = 60 Hz.

Tabla No 1.- Efecto Skin ( X vs K )

X K X K X K X K

0.0 1.0000 1.0 1.0052 2.0 1.0782 3.0 1.31810.1 1.0000 1.1 1.0076 2.1 1.0938 3.1 1.35100.2 1.0001 1.2 1.0107 2.2 1.1113 3.2 1.38500.3 1.0004 1.3 1.0147 2.3 1.1307 3.3 1.41990.4 1.0013 1.4 1.0197 2.4 1.1521 3.4 1.45570.5 1.0032 1.5 1.0258 2.5 1.1754 3.5 1.49200.6 1.0006 1.6 1.0332 2.6 1.2006 3.6 1.52880.7 1.0012 1.7 1.0421 2.7 1.2275 3.7 1.56580.8 1.0021 1.8 1.0524 2.8 1.2562 3.8 1.60310.9 1.0034 1.9 1.0644 2.9 1.2864 3.9 1.6405

EVALUACION DINAMICA DE LOS MOTORES ASINCRONOS TRIFASICOS ING. HUBER MURILLO M

CORRECCION POR EFECTO SKIN

La corrección por efecto SKIN es muy notoria en máquinas de mediano y gran porte, es decir, máquinas de inducción mayores de 50 KW.


53



Constituye una medición precisa de la resistencia del aislamiento a masa de los bobinados. La prueba consiste en aplicar una tensión de CC (IEEE – 43 / 1991), y medir la corriente de perdida luego de 60 segundos. La resistencia de aislamiento se calcula según la ley de OHM:

IR = Tensión aplicada / corriente de fuga medida

TENSIONES DC PARA PRUEBA DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO IEEE - 43

NIVEL TENSION DEL ARROLLAMIENTO

TENSION DE PRUEBA

1 < 1000 VAC 500 VDC2 1000 - 2500 VAC 500 - 1000 VDC3 2501 - 5000 VAC 1000 - 2500 VDC4 5001 - 12000 VAC 2500 - 5000 VDC5 > 12000 VAC 5000 - 10000 VDC

3.1.- INDICE DE POLARIZACION (IP) IEEE - 43

Mide cuantitativamente la capacidad de polarización del aislamiento a masa.La prueba de IP se realiza comúnmente a la misma tensión que la prueba de MEGOHM y tarda 10 minutos en completarse. El Valor de IP se calcula como:

IP = IR(10min) / IR(1min).

En general los aislantes en buenas condiciones mostrarán un índice de polarización alto, mientras que los aislantes dañados no lo harán. IEEE - 43 recomienda valores mínimos para las distintas clases térmicas de aislamiento de motores:

CLASE TERMICA IP CLASE TERMICA IPNEMA CLASE A 1.5 NEMA CLASE F 2.0NEMA CLASE B 2.0 NEMA CLASE H 2.0

3.2.- INDICE DE ABSORCION (IA) IEEE - 43

Es una variante del índice de polarización.En algunos materiales como la mica, la corriente que absorben los materiales toma 10 minutos o mas para caer a cero. Pero en sistemas de aislamiento modernos la corriente de absorción puede caer a cero en 2 o 3 minutos.


54


El Índice de absorción se calcula como:

IA = IR(60seg) / IR(30seg)

NIVELES DE INDICES DE ABSORCION Y POLARIZACION IEEE

NIVEL INDICE DE ABSORCION

INDICE DE POLARIZACION

ESTADO DE LA RESIST. AISLAMIENTO

D 0 - 1.0 0 - 1 PELIGROSOC 1.0 - 1.3 1 - 2 DEFICIENTEB 1.3 - 1.6 2 - 4 BUENOA 1.6 - SUPERIOR 4 - SUPERIOR EXCELENTE

3.3.- TENSION APLICADA (IEEE 112 / 1978 ITEM 6.2)

Demuestra que en el sistema de aislamiento a masa puede existir un voltaje aplicado alto sin exhibir una corriente de perdida extraordinariamente alta.

TENSIONES DE PRUEBA DE HIPOT RECOMENDADOSIEEE - 95, IEEE - 43, IEC 34.1 Y NEMA MG-1.

TIPOS TENSION PRUEBA DE LOS EQUIPOS

DESCRIPCION GENERAL VALORES DE LA TENSION APLICADA

VAC – PRUEBA Valor aproximado de tensión alterna de prueba empleada por el fabricante

2 x VAC MOMINAL(MAQUINA)

+ 1.000 VOLT.

VDC – PRUEBA INICIAL

Máxima tensión continua de prueba para la primera prueba (instalación de la máquina)

1,28 x VAC – PRUEBA VOLT.

V DC – PRUEBA PERIODICA

Máxima tensión continua de prueba para las verificaciones periódicas de la máquina

0,96 x VAC – PRUEBAVOLT.

Expresiones para determinar la tensión de prueba del test de comprobación en máquinas rotativas


55


3.4.- TENSION DE IMPULSO - IEC 34 -15 /1995 e IEEE - 522 /1992

Proporciona información acerca del Aislamiento entre espiras, y la capacidad del aislamiento a masa para soportar transitorios de frente de onda abrupto (como los que aparecen en servicio). Las razones para realizar la prueba de impulso es que diariamente, los motores están sometidos a transitorios de alta tensión y/o energía. Estos impulsos pueden dañar el aislamiento del motor y, en un tiempo, pueden provocar una falla en el mismo.



Las condiciones son las siguientes: La velocidad debe ser constante. El eje del motor debe estar completamente libre. La frecuencia debe ser la nominal del motor.

Con la finalidad de verificar las curvas de vacío sobreponerlos con las B vs H.

Bmax = ( VLL x 10-8 ) / 4.44 x f x A x N (Gauss)

H = ( N x 3 If ) / Lm (Amper-Vuelta/metro) Donde:

Lm = Longitud media al paquete magnético en m. N = Número de vueltas del bobinado estatórico por fase. A = Area transversal del paquete magnético estatórico = L x C L = Longitud del paquete magnético en m. C = Altura de la corona en m. f = Frecuencia del sistema Hz. VLL = Tensión de línea en Voltios.

5.- PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO (IEEE 112 /1978 ITEM 4.8 )

Las condiciones son las siguientes: La corriente de línea debe ser la nominal del motor. El eje del motor debe estar trabado. La frecuencia debe ser la nominal del motor.


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Para la prueba con carga se tendrá que conectar el freno LN.Seguir las indicaciones del profesor.En forma muy atenta y delicada manipular el regulador de velocidad del freno dinámico hasta que la corriente circulante consumida por el motor es la corriente nominal.Después del registro de las cargas aplicadas en el motor tomar el registro de la velocidad y torque. Aplicando la siguiente expresión se logrará calcular la potencia util.





8.- COMPENSACION REACTIVA IEC 831 ITEM 1 – 2 Y VDE 560ITEM 4.

Todos los circuitos industriales son resistivos inductivos en consecuencia la compensación reactiva es muy necesaria para ahorrar dinero en el pago de los kVAR-H consumidos y para dar cumplimiento de las NTCSE de nuestro país.

Los tipos de compensación reactiva son los siguientes:

Compensación individual. Compensación en grupo. Compensación automática centralizada. Compensación dinámica (tiempo real). Filtro activo de armónicas. Control de tensión


57


P

Q1QCQC

S1

QC = Q1 - Q2QC = Q1 - Q2øi

S2

fø

S2S2

fø fø fø

Qc = P [ Tanøi - Tanøf ]

Q2

45kvar =

15kvar + 15kvar + 15kvar

50kvar =

16.7kvar + 16.7kvar + 16.7kvar

60kvar =


45kvar =


50kvar =

16.7kvar + 16.7kvar + 16.7kvar

60kvar =



58

Lab Maquinas Elect Rotativas Ml-253 - 2014-II

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