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motores de induccion

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maquinas sincronas

Text of motores de induccion

S.E.P. S.N.E.S.T. D.G.E.S.T.INSTITUTO TECNOLGICO del IstmoTRABAJO:UNIDAD 1PRESENTA:LEIVER LPEZ SNCHEZJONATAN LPEZ VASQUEZJOS REN SALINAS SANTIAGOXHUNAXHI GPE. LPEZCHENTE GUTIERREZSEMESTRE:6ESPECIALIDAD:INGENIERA ELCTRICAMATERIA:MOTORES DE INDUCIN Y ESPECIALESASESOR:ING.EFRAIN DE LA CRUZ SNCHEZH. CD. DE JUCHITN DE ZARAGOZA, OAX., JUNIO DEL 2015.Heroica ciudad de juchitan de Zaragoza, oax. Agosto del 2009.AGRADECIMIENTOS

A NUESTROS PADRES:Por el apoyo que nos brindaron En este difcil camino de la vida,Por la ayuda recibida en la finalizacin De este trabajo, por la comprensin y la Paciencia demostrada hacia nosotrosPor todo y por mucho ms.Muchas gracias!

A LOS PROFESORES: Agradecemos a los profesores Por la atencin prestada, para Realizar el siguiente trabajo, Por las correcciones hechas, Y la orientacin para El presente trabajo Muchas gracias!

NDICE pg.Portada 01Agradecimientos 02 ndice 03 Notacin 04 Acrnimos 05 Lista de figura 06Resumen 07 Introduccin 081.1 Antecedentes Captulo 2 2.1- obtencin de componente fundamental de FMM 9-102.2.- efectos de la carga electromagntica del motor 11-142.3.- efecto de la carga en el comportamiento electromagntico del motor 15-162.4.- medida de la resistencia de devanados en motores 17-21Generadores elctricos Conclusin 22Recomendaciones 23Bibliografa 24

NOTACINV= voltsM=mega ohmMA=mega ampereA= amperef.m.m= fuerza magnetomotrizfem= fuerza electromotriz= funcin del tiempo

ACRONIMOS

C C= cambie de corrienteDISCHARGING = descarga

LISTA DE FIGURASFIG.1.- CORRIENTE EN LA ARMADURAFIG.2.-MQUINA DINAMO-ELCTRICAFIG.3 Y 4.- DINAMO Y MOTORFIG.5.- GENERADOR Y MOTORFIG.6.- GENERADORFIGURA 7. CONEXIN DEL RMO-M AL OBJETO DE PRUEBAFIGURA 8. MIDIENDO LA RESISTENCIA DEL DEVANADO DEL ESTATOR DE UN MOTOR DE ALTERNAFIGURA 9. MIDIENDO LA RESISTENCIA DEL DEVANADO DEL ESTATOR DE UN MOTOR ASNCRONOFIGURA 10. MIDIENDO LA RESISTENCIA DEL DEVANADO DEL ROTOR DE UN MOTOR DE ANILLOS ROZANTES.FIGURA 11. EL MEN DE RESULTADOS DEL RMO-M.

RESUMENEl presente trabajo contiene como se obtiene el componente fundamental de la fem, el anlisis fsico y matemtico formado por un estator trifsico, bifsico y polos sombreados en tanto cmo se comporta el efecto de la carga electromagntica de un motor; terminando con una prueba de resistencia en los devanados .

CAPTULO IINTRODUCCIN1.1 AntecedentesElmagnetismoes uno de los aspectos delelectromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de lanaturaleza. Las fuerzas magnticas son producidas por elmovimientode partculas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relacin entre laelectricidady el magnetismo. El marco que enlaza ambas fuerzas, es el tema de este curso, se denominateoraelectromagntica. La manifestacin ms conocida del magnetismo es lafuerzade atraccin o repulsin que acta entre losmaterialesmagnticos como elhierro. Sin embargo, en toda lamateriase pueden observar efectos ms sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender laestructuraatmica de la materia.

CAPTULO IIDESARROLLO2.1 OBTENCIN DE COMPONENTE FUNDAMENTAL DE FMMLa fmm. Proveniente de la reaccin de armadura, puede descomponerse en dos vectores ortogonales, de manera que, uno de ellos coincida con el eje polar, y el otro", con la lnea interpolar. La componente del vector coincidente con el eje polar, la llamaremos componente directa de la reaccin de armadura; y al que coincide con la lnea interpolar, componente en cuadratura de la misma Mientras la componente directa de la reaccin de armadura M , acta en el mismo circuito magntico del campo de la excitacin, produciendo efectos similares, la componente en cuadratura de la reaccin de armadura, ejerce su influencia a travs del espacio interpolar, produciendo un efecto diferente a Mad.Y al de la fmm de campo. Consideremos a un generador suministrando una potencia en tal forma que la tensin V a los bornes est en adelanto un ngulo 9 respecto a la intensidad de corriente en la armadura I (figura 1)

FIG.1.- CORRIENTE EN LA ARMADURALa reaccin de armadura tiene que estar en fase con la corriente I. a Sea la reaccin de armadura Ma cuyo valor puede descomponerse consecuentemente con lo dicho en dos vectores ortogonales cuyos valores son: Mad = Cd Ma sen, son valores que dependern del abarcamiento polar y del paso polar es el ngulo interno de la mquina que segn el grfico 37 lo podemos definir tambin como el *ngulo que existe entre la f.mm. De armadura y la fmm. Obtencin de la f.m.m en el hierro

La f.m.m es un punto del entrehierro de una maquina simtrica, no necesariamente ideal, se obtiene fcilmente a partir de la definicin de f. lo que hay que hacer es sumar las corrientes abrazadas por la lnea de induccin magntica que pasa por el punto considerado y dividir por dos. Para ello se tiene en cuenta que en una maquina simtrica una lnea de induccin corta al entrehierro en dos puntos situados simtricamente respecto al eje de la distribucin de corrientes que generan el campo magntico.

Se utiliza utiliza la lnea de induccin ADGFA que corta al entrehierro tambin en el punto D, simtrico de A respecto al eje de la distribucin de corrientes. Se cumplir que:

Y que:

Por lo consiguiente, la f.m.m tiene el mismo valor absoluto en todos los puntos del entrehierro y es igual a la mitad de las corrientes encerradas por una lnea de induccin:

Y su signo es positivo frente a los polos Norte del rotor y negativo frente a los polos Sur del rotor. Se obtiene pues, la distribucin de f.m.m.Naturalmente si i es constante en el tiempo (corriente continua) la f.m.m. no varia en el tiempo; pero si i cambia en el tiempo, la f.m.m. Es la funcin del tiempo.

2.2.-EFECTOS DE LA CARGA ELECTROMAGNTICA DEL MOTORMquina Dinamo-elctrica

Es la ms sencilla dinamo de disco desarrollada por Faraday, que consiste en un disco de cobre que se monta de tal forma que la parte del disco que se encuentra entre el centro y el borde quede situada entre los polos de un imn de herradura. Cuando el disco gira, se induce una corriente entre el centro del disco y su borde debido a la accin del campo del imn. El disco puede fabricarse para funcionar como un motor mediante la aplicacin de un voltaje entre el borde y el centro del disco, lo que hace que el disco gire gracias a la fuerza producida por la reaccin magntica.

FIG.2.-MQUINA DINAMO-ELCTRICA

El campo magntico de un imn permanente es lo suficientemente fuerte como para hacer funcionar una sola dinamo pequea o motor. Por ello, los electroimanes se emplean en mquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades bsicas: el campo magntico, que es el electroimn con sus bobinas, y la armadura que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magntico y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitacin en el caso del motor. La armadura es por lo general un ncleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores.La dinamo y el motor.- Empleando un imn y una espira con unos anillos colectores es posible generar corriente elctrica alterna, si sustituimos los anillos colectores por un solo anillo dividido en dos partes aisladas entre s tendremos una dinamo. En este caso la corriente circula en un solo sentido, corriente contina.

FIG.3.- DINAMO Y MOTOR

FIG.4.- DINAMO Y MOTOR

La dinamo es una mquina reversible puede trabajar como generador o como motor. Como generador transforma la energa mecnica en energa elctrica y como motor transforma la energa elctrica en mecnica de rotacin.

FIG.5.- GENERADOR Y MOTOR

Generadores y MotoresElctricosSon un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energa mecnica en elctrica, o a la inversa, con medios electromagnticos. A una mquina que convierte la energa mecnica en elctrica se le denomina generador, alternador o dnamo, y a una mquina que convierte la energa elctrica en mecnica se le denomina motor.

FIG.6.- GENERADORDos principios fsicos relacionados entre s sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la induccin descubierto por el cientfico e inventor britnico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a travs de un campo magntico, o si est situado en las proximidades de un circuito de conduccin fijo cuya intensidad puede variar, se establece o se induce una corriente en el conductor. El principio opuesto a ste fue observado en 1820 por el fsico francs Andr Marie Ampar. Si una corriente pasaba a travs de un conductor dentro de un campo magntico, ste ejerca una fuerza mecnica sobre el conductor.

2.3.- EFECTO DE LA CARGA EN EL COMPORTAMIENTO ELECTROMAGNTICO DEL MOTOREFECTO DE LA VARIACIN DE VOLTAJE SOBRE LA VELOCIDAD DE UN MOTOR DE INDUCIDO DE JAULA DE ARDILLA O DE ROTOR DEVANADO.Si solo hacemos variar el voltaje del estator no se produce una variacin correspondiente en el deslizamiento y la velocidad. Entonces si los dems factores permanecen constantes, el par del motor es directamente proporcional al cuadrado del voltaje. Esto significa que si se aumenta el voltaje en el estator, se produce un aumento mucho mayor en el par y, correspondientemente, una reduccin en el desplazamiento, es decir el deslizamiento vara inversamente con el cuadrado del voltaje o en proporcin al inverso del par.Para fines de clculo, podemos resumir la relacin entre par y voltaje de estator como sigue:En el cual el subndice "n" representa el nuevo valorEl subndice "o" representa el valor original.El clculo del deslizamiento con un cambio en el voltaje del estator (y del rotor) es un tanto ms complejo, porque el deslizamiento vara tambin con la resistencia del rotor, el voltaje del estator y/o el par. La relacin se puede resumir de la siguiente forma: para la cual se ha definido previamente los smbolos y subndices.A la siguiente figura se muestra el efecto de una reduccin en el voltaje del estator sobre la curva caracterstica par- deslizanteDe un motor de induccin de jaula de ardilla de propsito general. Al voltaje nominal del estator Vs, el motor entrega el par nominal a un desplazamiento aproximado de 5 %, lo cual se ve en el punto a de la figura a una reduccin del 80 % del voltaje del estator, suponiendo una carga convencional cuyo par vare con la velocidad, disminuyen tanto el par como la velocidad, con lo cual se tiene un aumento en el deslizamiento, como se muestra en el punto b. Una reduccin semejante de voltaje produce tanto la reduccin en el par como aumento en el desplazamiento en el punto c. La extrapolacin de los puntos a, b, y c produce la lnea de carga que aparece punteada para mayores reducciones en el voltaje del estator.Por tanto si se tiene mayor calentamiento a la menor velocidad, as como una eficiencia reducida, lo cual causa un rpido deterioro en el aislamiento del motor. Por tanto se acostumbra limitar la variacin de voltaje sobre el par, el deslizamiento y la velocidad, empleando las ecuaciones 1 y 2El siguiente ejemplo muestra que tanto resiste la velocidad de un motor comercial de induccin de jaula de ardilla a un cambio de voltaje en el estator. Como se muestra en la parte (d) de ese ejemplo, cuando se reduce 10 % el voltaje del estator, tan solo produce una disminucin de 1.23% en la velocidad!

Ejemplo 1Un motor de jaula de ardilla trifsico, 10hp, cuatro polos, 220 V, produce un par de 30 lb pie a la velocidad nominal de 1710 r.p.m. calcular.* El desplazamiento y velocidad nuevos a un voltaje impreso en el estator igual a 242 V* repetir parte (a) a 198 V* El cambio porcentual en el deslizamiento y velocidad debido a un cambio de voltaje en la parte (a)* El cambio porcentual en el deslizamiento y velocidad debido a un cambio de voltaje en la parte (b)

2.4.- MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE DEVANADOS EN MOTORES/GENERADORES ELCTRICOSPreparacin para la prueba de resistencia del devanado del motorAntes de realizar la prueba de resistencia del devanado del motor, asegrese que:El objeto a ensayar se desconecta de su circuito de acuerdo con las normas locales de seguridad y est correctamente conectado a la tierra de proteccin.El equipo RMO-M est correctamente conectado a tierra. Para ello, conecte el tornillo de puesta a tierra en la parte posterior del RMO-M a la tierra de proteccin mediante el cable de conexin a tierra.Un extremo del devanado del objeto a ensayar est correctamente conectado a tierra.Los conductores del devanado a medir deben estar limpios. Los terminales de cable se tienen que limpiar con lija para asegurarse de que se elimina el recubrimiento de cualquier materia extraa, pintura, barniz o de xido.Mtodo de medidaPara realizar la prueba de resistencia del devanado de un motor se utiliza el mtodo de medicin de cuatro hilos (Kelvin). Proporciona los mejores resultados de medida posibles, ya que garantiza que la resistencia de los cables de conexin de corriente no est incluida en la medida.La corriente de prueba pasa a travs de los devanados conducida con cables de alta corriente. La cada de tensin a travs de los devanados se mide utilizando cables sensores.La colocacin de los cables es muy importante. Los cables de corriente se tienen que colocar siempre por fuera de los cables de medida. De esta manera, la resistencia de los dos cables y la resistencia de contacto de las pinzas se excluyen casi por completo de la medida de la resistencia del devanado.

FIGURA 7. CONEXIN DEL RMO-M AL OBJETO DE PRUEBA

ENSAYO DE LA RESISTENCIA DEL DEVANADO DEL MOTOR

El valor de la corriente de ensayo se tiene que seleccionar de acuerdo con la corriente nominal del devanado. La corriente de ensayo no debe exceder el 10% de la corriente nominal del bobinado. Valores ms altos de la corriente de prueba provocarn un aumento significativo de la resistencia del devanado debido al calentamiento.La resistencia del devanado de motores trifsicos de corriente alterna se mide entre los bornes terminales (las tres combinaciones).

FIGURA 8. MIDIENDO LA RESISTENCIA DEL DEVANADO DEL ESTATOR DE UN MOTOR DE ALTERNA

FIGURA 9. MIDIENDO LA RESISTENCIA DEL DEVANADO DEL ESTATOR DE UN MOTOR ASNCRONO

La resistencia del devanado de un rotor de anillo colector se mide directamente en los anillos colectores (la resistencia de transicin no lineal de las escobillas no est incluida en la resistencia medida del devanado).

FIGURA 10. MIDIENDO LA RESISTENCIA DEL DEVANADO DEL ROTOR DE UN MOTOR DE ANILLOS ROZANTES.

FIGURA 11. EL MEN DE RESULTADOS DEL RMO-M. Descarga del motor despus del ensayo de medida de resistencia de un arrollamientoSe deben tomar precauciones antes de desconectar los cables de prueba del motor ensayado, debido a la energa que puede quedar almacenada en el circuito magntico. Nunca desconecte los cables durante el proceso de prueba y espere siempre para la descarga a que la seal y el sonido del zumbador correspondientes se apaguen, de modo que el motor est descargado completamente.Cuando la medida se haya completado, se iniciar el proceso de descarga de corriente. Durante la descarga de corriente, se muestra el mensaje ven la pantalla del equipo. La inyeccin de corriente y la energa de descarga de la inductancia estn reguladas completamente. Un circuito de descarga intrnsecamente seguro, con indicador, disipa la energa magntica almacenada rpidamente, despus de cada prueba.RMO100MLa medida de la resistencia de un devanado de un motor elctrico se realiza de forma ventajosa con la utilizacin de RMO100M. El medidor de resistencia de devanados RMO100M est diseado para medir la resistencia de objetos inductivos utilizados en la industria de energa elctrica o ramas similares.La corriente de prueba de RMO100M est dentro del rango de 5 mA - 100A CC. El rango de medida se limita de 1 m a 1000 . La mxima tensin de entrada en el canal de deteccin de voltaje es de 5 V para todos los valores de corriente de prueba. Por esa razn, escoja la corriente de prueba de modo que para la resistencia esperada este valor no se supere.Si se va a medir del orden de 100 m la corriente debe estar por debajo de 50 A porque 50 A x 100 m = 5 V. El valorMximo de la tensin de medida es 5 V para todos los valores de corriente de prueba. Elija prueba de corriente para obtener un valor mximo de corriente para la resistencia esperada. Se recomienda escoger el valor de la corriente de ensayo adecuado para el valor esperado de la resistencia y que el valor de la tensin medida sea inferior a 5 V.De lo contrario, se muestra en el RMO100M el mensaje de error Change Current (cambie de corriente). Este mensaje se muestra si durante la prueba la tensin en el objeto ensayado es demasiado alta. En este caso, debe reducir la corriente de prueba y repetir la prueba. Este mensaje tambin se muestra si durante la prueba la inductividad del objeto a ensayar es demasiado alta. De la misma forma, reduzca la corriente de prueba y repita la prueba.Atencin: Espere hasta que desaparezca de la pantalla el mensaje de descarga, antes de retirar los cables.CONCLUSINEste proyecto de investigacin consisti la elaboracin de un protocolo acerca de varios subtemas acerca del comportamiento de efecto de la carga electromagntica, tanto como obtencin del componente fundamental de la fem y anlisis fsico y matemtico de la naturaleza.

RECOMENDACIONESLas recomendaciones que se hacen a las personas que en un futuro piensen en realizar este tipo de proyectos es que tomen en cuenta las caractersticas de cada tema antes de realizar su proyecto ya que de esto depender de que su proyecto de investigacin sea buena o no. Una muy buena recomendacin es que antes de iniciar con la elaboracin del proyecto de investigacin se cuente con suficiente informacin para finalizar de manera correcta con una informacin bien fundamentada ya que ese fue nuestro problema ya que no contamos con muchos libros.

BIBLIOGRAFA[1] Http://www.renovarte.es/campomagntico/evoluciondelaenergia.html

[2] Http://www.revistadelaenergia.es

[3] Brbara Anglica Rodrguez (2010), naturaleza del campo magntico http://www.conae.gob.mx http://www.wwindea.org[4] Manuel Leal Rubio, Aitor Domnguez Martin, lvaro len Reneses, Agustin Marcos Barrio, Alfonso Arbeteta Duran y Emilio Lechosa Urquijo. Comportamiento de la carga del motor ETSII Maquinas Hidraulicas.

[5] James L. Tangler. The Evolution of Rotor and Blade Design (2000), National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colorado.

[6] Gijs A.M. van Kuik, (2007) The LanchesterBetzJoukowsky Limit, Wind Energ.

[7] Hiroshi Imamura. Aerodynamics of wind Turbines, Deparment of Mechanical Engineering and Material Science, Yokohama National University, Japan.

[8] Tony Burton, David Sharpe, Nick Jenkins and Ervin Bossanyi (2001). Wind Energy Handbook, Ed. Wiley, England. [9] http://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#ixzz3fGcbo1UX

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