INFORME N° 04 MAC

M QUINAS AC LABORATORIO N° 04 “MEDICIÓN DE LOS PARÁMETROS

ELÉCTRICOS DE UN MOTOR DE INDUCCIÓN”

Apellidos y Nombr es: Alumno(s):

Nota

FLORES GOMEZ, Ángel MUÑOZ VILLANUEVA, Claudio ROSADO BALDÁRRAGO, Braulio

Profesor: Programa Profesional

PhD. María Teresa Mendoza Electrotecnia Industrial : Semestre 

Fecha de entrega:

28

03

2016

PROGRAMA DE FORMACION REGULAR

IV

ANALISIS DE TRABAJO SEGURO

MÁQUINAS AC TAREA

“Medición de los parámetros eléctricos de un motor de inducción ”

FECHA

22/03/2016

DOCENTE

PhD. María Teresa Mendoza

MESA

06

Integrantes N°

1. FLORES GOMEZ, Ángel 

3. ROSADO BALDÁRRAGO, Braulio 

2.  MUÑOZ VILLANUEVA, Claudio 

4.

PASOS BASICOS DEL TRABAJO

DAÑO (RIESGO) PRESENTE EN CADA PASO

CONTROL DE RIESGO

1

Gestión y traslado de recursos al Caídas, impacto en extremidades, área de trabajo. caída de material.

Ubicar la zona de desplazamiento y sujetar bien los materiales a desplazar.

2

Inspección de los recursos de Impacto en extremidades. trabajo.

Realizar la inspección con las dos manos y sujetando firmemente.

3

Armado de los circuitos generación de tensión alterna.

Riesgo eléctrico, extremidades.

impacto

en

Evitar el contacto con los puntos energizados, no energizar sin la autorización del inspector, evitar mover constantemente los equipos.

4

Energización de los circuitos, toma Riesgo eléctrico, de datos. extremidades.

impacto

en

Evitar el contacto con el circuito mientras se realiza la energización y recolección de datos.

5

Traslado de recursos a las gavetas, orden y limpieza.

GRUPO

A

de

Caídas, impacto en extremidades, caída de material.

ESPECIALIDAD:

C4

Ubicar la zona de desplazamiento, sujetar bien los materiales a desplazar y evitar el piso resbaloso. APROBADO POR (DOCENTE)

PROGRAMA DE FORMACION REGULAR

MÁQUINAS AC “Medición De Los Parámetros Eléctricos De Un Motor De Inducción ”

Nro. DD-106 Página 1 Semestre : PFR :

1. INTRODUCCIÓN

Los motores asíncronos o de inducción son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. Los motores asíncronos o de inducción, son prácticamente motores trifásicos. Están basados en el accionamiento de una masa metálica por la acción de un campo giratorio. Están formados por dos armaduras con campos giratorios coaxiales: una es fija, y la otra móvil. También se les llama, respectivamente, estator y rotor. El devandado del rotor, que conduce la  corriente alterna que se produce por inducción desde el devanado del estator conectado directamente, consiste de conductores de cobre o aluminio vaciados en un rotor de laminaciones de acero. Se instalan anillos terminales de cortocircuito en ambos extremos de la "jaula de ardilla" o bien en uno de los extremos en el caso del r otor devanado. Los motores de inducción de rotor devanado son menos utilizados, debido a su mayor  costo, y a que requieren de más mantenimiento que los de  jaula de ardilla.

IV C-4

MÁQUINAS AC “Medición De Los Parámetros Eléctricos De Un Motor De Inducción ”

Nro. DD-106 Página 2 Semestre : PFR :

2. 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.

3. MATERIALES Y/O RECURSOS: 

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.

FIG. 01: Equipos utilizados en el laboratorio de Motor Síncrono

4. MARCO TEORICO: 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.

IV C-4

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1.

Nro. DD-106 Página 3 Semestre : PFR :

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

FIG. 02: Medición de la resistencia del estator con un puente wheastone 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. 2.

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:

IV C-4

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Nro. DD-106 Página 4 Semestre : PFR :

El valor de la tensión V 0 del tipo de conexión del estator (estrella o delta). 3.

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.

Donde:

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

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4. 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

a)

PLACA DE CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR DE INDUCCIÓN DE ROTOR JAULA DE ARDILLA

FIG. 03: Placa de datos de motor jaula de ardilla usado en laboratorio

IV C-4

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Nro. DD-106 Página 6 Semestre : PFR :

a.1) 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(U1 – U2) = 66.1  Rb = R(V1 – V2) = 64.4  Rc = R(W1 – W2) = 64.3 

1 = ++     CÁLCULOS: Para FC = 1,5

1 =

 66.1 64.4  64.3    =   1.5 = .  Ω 3 3

Donde FC es el factor de c orrección por efecto Skin, cuyo valor para el motor es FC = 1.5 R1 = 97.4

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b) PRUEBA EN VACÍO b.1) Armar el circuito de la figura adjunta El rotor del motor debe girar libremente (no debe de estar acoplado al freno de polvo magnético).

FIG. 04: Esquema de conexiones de primer circuito

b.2) Alimentar el circuito a tensión nominal del motor. UN = 378.9 V b.3) Anote las mediciones realizadas. NOTA: Las mediciones siguientes fueron obtenidas con el instrumento FLUKE 43B

V = 378.9 V I = 0.355 A → (conexión delta) I/ √3 → 0.205 A P = 103 W

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b.4) Con los datos obtenidos calcule la impedancia equivalente y las pérdidas rotacionales del motor. Potencia en vacío:  =  ∗  ∗  Potencia Rotacional:  =  −(3  ∗  )  =  −(3 ∗  ) − . . Zo=Vo/Io

→ XE +

Xm

ZRB= VRB / IN

   =  ∗ 

  =  ∗







PRB, IN, VRB

Zeq = X1 + XM

 ZRB= VRB / IN = 378.9/0.205 = 18 48,293 Ω

→

Zeq = 1848,293 PROT = PTOTAL – Pcue0 PROT =438.915 W PROT2 =363.135 W

 = 0.43 CALCULOS:

 =

 378.9 = = .  Ω  ∗ 0.205 ∗ 0.43

 =  −(3 ∗  ) =103-3 ∗ 0.0205 ∗ 4298.355=438.915 W  =  −(3 ∗  ) − . .= 103-3 ∗ 0.0205 ∗ 4298.355 − 75.780 =363.135 W

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Nro. DD-106 Página 9

MÁQUINAS AC

Semestre : PFR :

“Medición De Los Parámetros Eléctricos De Un Motor De Inducción ”

IV C-4

GRÁFICAS: Potenciavs.VoltajeNominal 80 416.78,72.79

70

378.78,66.17 60 303.84,52.94

50 40

Series1

227.34,34.71 30 151.56,26.47

20 75.77,13.23 10 0 0

100

200

300

400

500

PotenciaRotacionalvsVoltajeNominalalcuadrado 80 173713.9,72.79

70

143481.86,66.17 60 92318.74,52.94 50 40

51683.47,39.71

30 22970.43,26.47 20 5742.6,13.23 10 0 0

20000

40000

60000

80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

Ser…

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c)

Nro. DD-106 Página 10 Semestre : PFR :

PRUEBA A ROTOR BOQUEADO

c.1) Acople el motor al freno Dinámico (Active drive) y gire la perilla de control hacia la derecha hasta el final.

c.2) Ponga el control de tensión de la fuente en cero voltios.

c.3) Haga las conexiones de la figura 1.

c.4) Alimente el circuito y suba gradualmente la tensión hasta obtener en el amperímetro la corriente nominal (el motor debe estar frenado).

c.5) Anote las mediciones realizadas.

V = 93.1 V I = 0.562 A P = 110 W

∅=43.94 Cos ∅=0.72 Sin ∅=0.68 c.6) Calcular los siguientes parámetros (escriba la fórmula y reemplace valores)

f. de p. = 0.72 ZLR

 =

= 165.65 

 93.1 =  0.562

IV C-4

MÁQUINAS AC “Medición De Los Parámetros Eléctricos De Un Motor De Inducción ”

RLR

= 119.268 

 =  ∗  ∅ = 165.65 ∗ 0.72

XLR

  =

R2

= 243.72 



 93.1 = = 243.72 ∗  ∅ 0.562 ∗ 0.68

= 146.32 

 =  −  = 243.72 − 97.4 = 146.32

X1

= 97.49 

  = 0.4 ∗  = 0.4 ∗ 243.72 = 97.49

X2

= 146.23 

  = 0.6 ∗  = 0.6 ∗ 243.72 = 146.23

Xm

  =

= 2047.23 

 379.3 = = 2047.23  ∗  ∅ 0.215 ∗ 0.903

Nro. DD-106 Página 11 Semestre : PFR :

IV C-4

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c.7) Complete los valores en el circuito siguiente:

d) CURVAS DE CARGA EN CONEXIÓN TRIÁNGULO e.1)

Armar el circuito de la Figura Nº 3.

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IV C-4

Nro. DD-106 Página 13

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“Medición De Los Parámetros Eléctricos De Un Motor De Inducción ”

e.2) tabla.

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

Tabla Nº 2 U (V)

380 Voltios

M (Nm)

0.16

0.21

0.46

0.67

0.82

1.13

I (A)

0.37

0.43

0.54

0.65

0.75

0.98

n (RPM)

3565

3527

3482

3437

3409

3322

P1 (watts)

247

282

336

389

430

539

S (VA)

243.5

283.02

355.41

427.82

493.63

645.02

P2 (watts)

59.70

77.56

167.73

241.15

292.73

393.10

1.00

0.98

0.93

0.89

0.86

0.85

24.17

27.50

49.91

61.99

68.07

72.93

0.97

2.03

3.28

4.53

5.31

7.72

DATOS ANOTADOS

DATOS

Cos

CALCULADOS

S (%)

Para Hallar Potencia Aparente S (VA):

 = √  ×  ×  √3 × 380 V × 0.37A = 243.5 VA √3× 380 V × 0.43A = 283.02 VA √3× 380 V × 0.54A = 355.41 VA √3× 380 V × 0.65A = 427.82 VA √3× 380 V × 0.75A = 493.63 VA √3× 380 V × 0.98A = 645.02 VA

IV C-4

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Para Hallar Potencia De Salida (P 2):

 =

×× 

0.16 Nm × 3565 RPM × π = 59.70  30 0.21 Nm × 3527 RPM × π = 77.56  30 0.46 Nm × 3482 RPM × π = 167.73  30 0.67 Nm × 3437 RPM × π = 241.15  30 0.82 Nm × 3409 RPM × π = 292.73  30 1.13 Nm × 3322 RPM × π = 393.10  30 Para Hallar Eficiencia (η)

  =

 × % 

59.70 W × 100% = 24.17 % 247 W 77.56 W × 100% = 27.50 % 282 W 167.73 W × 100% = 49.91 % 336 W 241.15 W × 100% = 61.99 % 389 W 292.73 W × 100% = 68.07 % 430 W 393.10 W × 100% = 72.93 % 539 W

Nro. DD-106 Página 14 Semestre : PFR :

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Nro. DD-106 Página 15

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“Medición De Los Parámetros Eléctricos De Un Motor De Inducción ”

Para Hallar Deslizamiento (S%):

=

 −  × % 

3600 RPM− 3565 RPM ×100%= 0.97 % 3600 RPM 3600 RPM− 3527 RPM × 100% = 2.0 3 % 3600 RPM 3600 RPM− 3482 RPM × 100% = 3.2 8 % 3600 RPM 3600 RPM− 3437 RPM × 100% = 4.5 3 % 3600 RPM 3600 RPM− 3409 RPM × 100% = 5.3 1 % 3600 RPM 3600 RPM− 3322 RPM × 100% = 7.7 2 % 3600 RPM

e.3)

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

Nm vs Cos φ 1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0 0.84

0.86

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1

1.02

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Nro. DD-106 Página 16

MÁQUINAS AC

Semestre : PFR :

“Medición De Los Parámetros Eléctricos De Un Motor De Inducción ”

n(RPM) vs I(A) 3600

3550

3500

3450

3400

3350

3300 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Nm vs P2 1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

IV C-4

Nro. DD-106 Página 17

MÁQUINAS AC

Semestre : PFR :

“Medición De Los Parámetros Eléctricos De Un Motor De Inducción ”

Nm vs n(RPM) 3600

3550

3500

3450

3400

3350

3300 0

e.4)

0.2

0.4

0.6

0.8

1

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

La máquina puede trabajar con un máximo de 1 amperio, además de tener una configuración de tipo delta, además de trabajar a una frecuencia de 60 hz, con un factor de potencia de 0.83. e.5) ¿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? Tienen una tenedencia evolutiva, debido a que incrementan los datos, excepto en la gráfica de Nm vs P2 (torque vs potencia de salida) ya que esta tiende a ser una tendencia líneal. e)

OPERACIÓN ÓPTIMA DEL MOTOR DE INDUCCIÓN TIPO JAULA DE ARDILLA

f.1) ¿De acuerdo a los resultados obtenidos a qué % de carga se obtiene la mejor eficiencia en la operación? Se obtiene mejor eficiencia a un 86.37 % de la carga

f.2)

Determinar el deslizamiento a 100% de la carga y compararlo con el indicado en la placa

Deslizamiento al 100% de la carga

3600 RPM− 3322 RPM × 100% = 7.7 2 % 3600 RPM Deslizamiento indicado en la placa

1.2

IV C-4

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Nro. DD-106 Página 18 Semestre : PFR :

3600 RPM− 3360 RPM × 100% = 6.6 7 % 3600 RPM Los valores son un poco variados, pero se asemejan, debido a que el deslizamiento obtenido fue con el 100% de la carga.

f.3)

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

Se obtiene el mejor cos  a un 86.37 % de la carga

IV C-4

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Nro. DD-106 Página 19 Semestre : PFR :

OBSERVACIONES:   

 

Se observó que para determinar la resistencia del estator fue necesario calcular los valores de resistencia de cada bobina del moto r. Se observó qu e para la pru eba en vacío el m otor jaula de ardilla trabajo s in c arga al rotor lo cu al permitió que girase libremente. Se observó que para la prueba de rotor bloqu eado se indujo carga en prim era instancia con tensión cero y post erior y gradualm ente se aum entó la tensión, sin embargo esto no camb ió la estática del r otor. Se observó el aument o de corr iente y descenso d e velocidad al aumentar carga al rotor d el moto r jaula de ardilla. Se obs ervó el efecto skin o piel es decir corriente alterna se obs erva que hay una mayo r densidad de cor riente en la superficie que en el centro.

5. CONCLUSIONES: FLORES GOMEZ, Ángel: 

Se concluy e que la resistencia del estator se midió en corriente con tinua debido a la naturaleza de campo s creados en el mo tor.



Se concluy e que debido a la con exión delta del mot or el valor medido de co rriente de

0.374 Ω debió dividirse entre √3 para obtener el valor de corriente correcto. 

Se concluye que el puente wh eastone indicado en el fundamento teórico sobre la determinación de la resistencia del estator s e usó en la experiencia mediante el instrumento flu ke 43b.



Se conclu ye que al tener el rotor bloqu eado por la carga (torque) a la que se so metió el mismo el valor de voltaje disminuyó considerablemente del valor nom inal siendo 93.1 V en c amb io el d e la co rrient e aum entó m idié nd os e en 0.973 A.



Se concluy e que al aumen tar gradualmente la carga (torque) al rotor los valores de potencia y corriente aumentan exponencialmente, al contrario de los valores de velocidad (RPM) cuyo s valores dism inuy en al aument ar carga.

MUÑOZ VILLANUEVA, Claudio: 

Se conc luyó que la m áquina d e induc ción es s imilar a u n transfo rmador, debido a su t rabajo de inducir tensión y c orriente al rotor.



Se concluye que los valores de potencia y corriente son directamente propo rcion ales al torque (Nm), caso c ontrario oc urre en la velocidad, que viene a ser inversamente proporcio nal.

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MÁQUINAS AC “Medición De Los Parámetros Eléctricos De Un Motor De Inducción ”  



Nro. DD-106 Página 20 Semestre : PFR :

Se lograron realizar de forma cor recta ensayos al m otor de induc ción y calc ul ar y m edir su s p arám etro s el é ct ric os . Se conclu yó que la resistencia tiene que ser medida en DC, de lo contrario, de s er alim entad o en A C, se crear ían c amp os m agn é tic os en el entr ehier ro y en el rotor. Se conclu yó que los p arámetros del moto r son mu y im portantes p ara com parar con las distintas p ruebas a realizar.

ROSADO BALDÁRRAGO, Braulio: 

Se concluy e que la resistencia en el estator se tiene que medir en corriente con tinua debid o a qu e con co rrient e alterna se c rearían cam po s m agné tico s en el ent rehierr o.



Al ser un a maquin a con similar comp osición qu e un transformador se le puede realizar pru ebas par a determ inar s us p arámet ros tales co m o la de vacío y la de ro tor bloqueado.



Conclu imo s que las pru ebas de vacío y ro tor blo queado sirv en para determinar los parámetro s d el mo tor de ind ucción.



Conclu imo s q ue en las pruebas de vacío lo s p arámetro s q ue arrojaran las medic iones ser án p arám etro s d el ent reh ierr o.



Conclu imo s que en las pr uebas de rotor b loqu eado los parámetro s que arrojaran las med icio nes serán p arám etros del d evanad o d e rot or.

IV C-4

Nro. DD-106 Página 21

MÁQUINAS AC

IV C-4

Semestre : PFR :

“Medición De Los Parámetros Eléctricos De Un Motor De Inducción ”

HOJA DE EVALUACIÓN Transformadores y Máquinas Síncrona Criterios de Desempeño

Ciclo: IV

Laboratorio N° 01

c) Realizar pruebas a componentes, equipos y sistemas eléctricos. Tema: El Motor Síncrono

Puesto de Trabajo:

Alumno:

Sección:

Nota parcial 1

Requiere No mejora aceptable X1 X0

Excelente X3

Bueno X2

2

2

1

0.5

0

2

2

1

0.5

0

2

2

1

0.5

0

3

3

2

1

0

3

2

1

0.5

0

Excelente

Bueno

CRITERIOA DE EVALUACIÓN Interpreta correctamente la lectura de los instrumentos de medición y correcta operación del circuito de pruebas. Interpreta correctamente los datos obtenidos durante el laboratorio. Realiza graficas como resultado de las pruebas efectuadas. Contesta todas las preguntas del procedimiento del laboratorio. Tiempo de ejecución del laboratorio.

Fecha:

11

CRITERIOA DE EVALUACIÓN

Requiere No mejora aceptable

Seguridad (personal y del equipo)

1

1

0.5

0

0

Observaciones y Conclusiones.

3

3

2

1

0.5

Presenta trabajo de investigación.

2

2

1

0.5

0

Prueba escrita u oral.

3

3

2

1

0

Nota parcial 2

09

NOTA FINAL 20