Experimento de Laboratorio 7- El Motor de Inducción de Jaula de Ardilla

Experimento de laboratorio 7 El motor de inducción de jaula de ardilla Objetivos: 1. Analiz Analizar ar la estr estruct uctura ura de de un motor motor trifásico de jaula de ardilla 2. Determ Determina inarr sus caracter característ ística icas s de arranque, de vacío y de plena carga

Exposición

El rotar más sencillo y de mayor aplicacin en los motores de induccin, es el que se denomina de jaula de ardilla, de donde se deriva el nom!re de motor de induccin de  jaula de ardilla. El rotar de jaula de ardilla se compone de un n"cleo de #ierro laminado que tiene tiene ranuras longitudi longitudinales nales alrededo alrededorr de su periferia. $arra arras s sli slid das de co!re !re o alumi lumini nio o se presionan %rmemente o se incrustan en las ranuras del rotar. A am!os e&tremos del rotar se encuent encuentran ran los anill anillos os de corto corto circ circuit uito o que que van van sold soldad ados os o suje sujeto tos s a las las !arr !arras as,, formando una estructura sumamente slida. 'uesto que las !arras en corto circuito tienen una una resi resist stenc encia ia muc# muc#o o meno menorr que que la del del n"cleo, no es necesario que se les aísle en forma orma esp especi ecial del n"c n"cleo leo. En alg algunos unos rotor otores es,, las las !ar !arras ras y los anil anillo los s de los e&tremos se funden en una sola estructura integral colocada en el n"cleo. (os elementos de corto circuito, en realidad son son vuel vuelta tas s en cort corto o cir circuit cuito o que que llev llevan an elevadas corrientes inducidas en ellas, por el )ujo del campo del estator. En comparacin con el complicado devanado del rotar .devanado, o con la armadura de un motor de c*d, el rotor de jaula de ardilla es relativamente simple. Es fácil de fa!ricar y generalmente tra!aja sin ocasionar pro!lemas de servicio. En un motor de induccin de jaula de ardilla ensa ensam! m!la lado do,, la peri perife feri ria a del del rotar otar está está sep separad rada del est estator ator por medi medio o de un peque+o peque+o entre entre#ie #ierr rro. o. (a magnit magnitud ud de este este entre#ierro es, en efecto, tan peque+a como 1 permitan permitan los requerimi requerimientos entos mecánicos mecánicos.. Esto asegura que, al efectuarse efectuarse la induccin induccin elec electr trom omag agnn-ti tica ca -sta -sta sea sea la más más fuert fuerte e posi!le. uando se aplica potencia al estator de un motor de induccin, se esta!lece un campo magn-t magn-tico ico girato giratorio rio,, confor conforme me a todos todos los m-todos que se #an estudiado #asta aquí. uan uando do el camp campo o comi comien enza za a gira girar, r, sus sus línea líneas s de )ujo )ujo corta cortan n las las !arr !arras as de cort corto o

circuito que están alrededor de la super%cie del roto otor de jaul jaula a de ardilla illa y gener enera an voltajes en ellas por induccin electrom electromagn-t agn-tica. ica. 'uesto 'uesto que estas !arras !arras están en corto circuito con una resistencia muy muy !aja !aja,, los los volt voltaj ajes es indu induci cido dos s en ella ellas s produ producen cen elevad elevadas as corrie corriente ntes s que circul circulan an por dic#as dic#as !arras !arras del del rotar rotar.. (as corri corrient entes es circulantes del rotar producen, a su vez, sus propios campos magn-ticos intensos. Estos campos locales de )ujo del rotar producen sus sus pro propios ios polos olos magn magn-t -tic ico os que son son atraídos #acia el campo giratorio. 'or lo tanto el rotar gira con el campo principal. El par de arranque del motor de induccin de  jaula de ardilla es !ajo, de!ido a que en reposo el rotar tiene una reactancia inductiva /0( relativamente grande con respecto a su resi resist sten enci cia a /. /. En esta estas s cond condic icio ione nes, s, se podr podría ía espe espera rarr que que la corr corrie ient nte e del del rota rotarr tuviera un atraso de 3 grados en relacin al voltaje del rotar. 'or lo tanto, se puede decir que el factor de potencia del circuito es !ajo. Esto Esto sign signi% i%ca ca que que el moto motorr es ine% ine%ci cient ente e como como carg carga a y que que no pued puede e toma tomarr de la fuente de alimentacin una energía realmente "til para su operacin. A pesar de su ine%ciencia, se desarrolla uu par, y el motor comienza a girar. onforme comienza a girar, la diferencia en velocidad entre el rotar y el campo rotatorio, o deslizamiento, va de un má&imo del 1 por ciento a un valor intermedio, por ejemplo, el 4 por ciento. onforme el deslizamiento se reduce en esta forma, la frecuencia de los voltajes inducidos en el rotor va en disminucin, porque el campo giratorio corta los conduc conductor tores es a una veloci velocidad dad menor, menor, y est esto, a su vez, vez, #ac #ace que se reduz eduzc ca la reactancia inductiva general del circuito. Al reducirse la reactancia inductiva el factor de potenci ncia comienza nza a aume umenta ntar. Este mejo mejora rami mien ento to se re) e)ej eja a en for forma de un incremento en el par y un aumento su!secuente en la velocidad. uan uando do el desl desliz izam amie ient nto o !aja !aja a un valo valorr comprendido entre el 2 y el 1 por ciento, la velo veloci cida dad d del del moto motorr se esta esta!i !ili liza za.. Esta Esta esta!ilizacin ocurre de!ido a que el par del motor disminuye por disminuir los voltajes y corrientes inducidas en el rotar, ya que por el peque+o deslizamiento, las .!arras del rotar cort cortan an poco poco )ujo )ujo del del camp campo o gira girato tori rio o del del estator. En consecuencia, el motor presenta un control automático de velocidad similar a la del motor en derivacin de e*d.

c El voltaje nominal de los devanados del estator son de 1& ' d (a velocidad nominal es de 1#7& r ( min, y la potencia del motor es de

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Instrumentos y equipo •

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5dulo de motor de induccin de jaula de ardilla 5dulo de electrodinammetro 5dulo de 6attímetro trifásico 5dulo de fuente de alimentacin /*127289, :cf 5dulo de medicin de e*a /249 5dulo de medicin de e*a /2.47 2.47 2.47 8A  ;acmetro de mano a!les de cone&in $anda

B. onecte el circuito que se ilustra en la Cigura 42*1, usando los *ódulos E*+ de

motor de jaula de ardilla, electrodinamómetro, att-metro tri./sico, .uente de alimentación y medición de e0a, o acople el motor al dinammetro todavíaF >!serve que los devanados del estator están conectados en estrella a trav-s del 6attimetro, a la salida trifásica varia!le de la fuente de alimentacin, terminales B. 4 G H.

Procedimiento  Advertencia: ¡En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición! 1. E&amine la construccin del 5dulo E5< 8221 de motor de induccin de caja de ardilla, %jándose especialmente en el motor, las terminales de cone&in v el alam!rado. 2. =denti%que los devanados del estator. >!serve que se componen de muc#as vueltas de alam!re de un diámetro peque+o, uniformemente espaciadas alrededor del estator. /(os devanados del estator son id-nticos a los de un motor de induccin de rotor devanado. a =denti%que el a!anico de enfriamiento. ! =denti%que los anillos de los e&tremos del rotor de jaula de ardilla. c >!serve la longitud del entre#ierro entre el estator v el rotor. d ?E&iste alguna cone&in el-ctrica entre el rotor y cualquier otra parte del motor@ :. mero de polos )a de ser construido con muc)o cuidado8, y en movimiento$ Este rotor es muc)o m/s complicado de .abricar y mantener que el de jaula de ardilla, pero permite el acceso al mismo desde el exterior a trav?s de unos anillos que son los que cortocircuitan los bobinados$ Esto tiene ventajas, como la posibilidad de utiliAar un reostato de arranque que permite modi;car la velocidad y el par de arranque, as@ como el reducir la corriente de arranque$ El motor de inducción de jaula de ardilla es una de las m/quinas m/s se3uras y m/s usadas en la industria porque esta mero de conductores8 situado en el interior del campo ma3n?tico 3iratorio creado por el estator, con lo cual se tiene un sistema .@sico muy e;caA, simple, y muy robusto b/sicamente, no requiere mantenimiento8$ :.