PRÁCTICA 1.

REFLEXIÓN SOBRE LA LEY DE FARADAY, DE LENZ, INDUCTANCIA CON NÚCLEO DE HIERRO, CON NÚCLEO DE AIRE Y EL TRANSFORMADOR ELEMENTAL.

Objetivo:

Analizar las leyes de Faraday, de Lenz, inductancias con núcleo cerrado, abierto y el transformador elemental.

Material necesario:

Bobina, galvanómetro e imán. 2 Voltímetros 2 Amperímetros Carga resistiva Variac Transformador de bobinas intercambiables.

Reporte

Ley de Faraday.- “Es una bobina que enlaza un flujo de magnitud variante con respecto al tiempo y en la cual se localizara un voltaje inducido”

Ley de Lenz.- “ La polaridad del voltaje inducido que menciona la ley de Faraday es tal que trata de producir una corriente que se oponga al cambio de flujo, esto es, si el flujo va aumentando en cierta dirección, el voltaje inducido tratara de producir una corriente que a su vez produzca un flujo en contra del aumento”

Cuando se introduce el imán en la bobina se puede ver en la lectura del amperímetro que el movimiento del imán hacia adentro y fuera se produce voltajes inducidos, y por lo tanto una corriente que tiene su dirección dependiendo como se introduce el imán.

Con esto se comprueban ambas leyes.

3.- Inductancias con núcleo cerrado y abierto.

Al estar el núcleo cerrado el flujo magnético transita más fácilmente debido al buen flujo que tiene el material, caso contrario al estar abierto el núcleo, el aire es un muy mal medio para el flujo esto hace que la corriente incremente para poder lograr un buen flujo.

4.- El transformador elemental.

La relación de transformación del transformador aumenta o reduce el voltaje según la forma en la cual es conectado, ya que los hay reductores o aumentadores como ejemplo se puede mencionar un transformador de 110 a 24 volts para proyectos. Aun así se producen perdidas de conexionado e internas por la construcción del transformador.

PRÁCTICA 2.

OBTENCIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL CIRCUITO EQUIVALENTE. PRUEBAS DE CORTO-CIRCUITO, CORRECCIÓN DE RESISTENCIAS POR TEMPERATURA. DATOS DE PLACA.

Objetivo:

Realizar las pruebas de corto circuito y circuito abierto y a partir de ellas obtener los parámetros del circuito equivalente de un transformador.

Material necesario:

Transformador. Autotransformador Amperímetro de CA Voltímetro Wattimetro para bajo factor de potencia de 5kW

Reporte:

Obtener los parámetros del transformador teóricamente después de haber obtenido los datos del transformador con las pruebas de corto circuito y de vacío.

PRÁCTICA 3.

TRANSFORMADORES BAJO DIFERENTES REGÍMENES DE CARGA

Objetivo:

Observar el comportamiento de un transformador con carga R-L y obtener su regulación y eficiencia.

Material necesario:

Voltimetro de CA de 0 – 300 Volts Voltimetro de CA de 0 – 150 Volts Amperimetro de CA de 0-15 Amp Amperimetro de CA de 0-30 Amp Transformador monofasico 2 Wattmetros de CA con rango adecuado de voltaje para haver

las mediciones del transformador utilizado. Carga resistiva e inductiva Factorimetro

V1 I1 W1 V2 I2 W2 Fp A Efic%

Reg%

120 3.61 80 236 1.18 278 .9 .508 60 1.69117 4.1 295 232 1.55 270 .9 .504 91.5 .86

116 5.3 510 229 2.3 480 .9 .507 94.1 1.3115 7.4 720 225 3.3 680 .9 .511 94.4 2.2114 9.1 910 221 4.3 870 .9 .516 95.6 3.2111 11.1 110

0216 5.2 104

0.9 .514 94.5 2.8

110 13 1250

212 6.2 1240

.9 .519 99.2 3.8

VoVi

IiIo

PiPo

En cada una de estas graficas el factor de potencia se mantiene en un valor de 0.9 y la eficiencia aumenta en la carga 1 está al 60% y en la carga 7 está al 99.2%

Conclusión.

Cuando se conecta para aumentar el voltaje en un transformador se reduce la corriente, la potencia es la misma teóricamente pero en la realidad existen perdidas. Cuando se pone una carga y se cuida el factor de potencia, los transformadores son más eficientes.

PRÁCTICA 4. CONEXIONES TRIFASICAS.

Objetivo:

Realizar las conexiones Y-Y, ∆-∆, Y-∆, usando transformadores monofásicos.

Conexión Y –Y

Conclusión:

En la conexión Y – Y las corrientes de línea son iguales a las de fase, y los voltajes de fase, son igual a 1/(3)^1/2 multiplicado por el voltaje de línea. El voltaje de línea esta desfasado 30 grados entre línea y línea.

Conexión ∆ - ∆

Conclusión.-

La conexión ∆ - ∆ es útil cuando las cargas están desbalanceadas, ya que las corrientes se distribuyen igual a cada una de ellas.

Conexión Y - ∆

Conclusión.-

En la conexión Y - ∆ se usa para reducir voltajes, y su inverso, la ∆ - Y se usa para aumentarlos.

PRÁCTICA 5. ARRANCAR UN MOTOR 3Φ

Objetivo:

Arrancar un motor 3Φ mediante un arrancador en Δ-Y.

Un motor trifásico esta compuesto fundamentalmente por un roto y un estator, ambos están formados por un gran número de láminas ferromagnéticas, que disponen de ranuras en las cuales se colocan los devanados que generaran los campos magnéticos que harán girar al rotor.

En la práctica, se trabajo con un motor de 1.5 HP. Primero se conecto el motor utilizando la conexión en estrella (Y) tal como se muestra a continuación:

Se arrancó el motor utilizando un arrancador, tras lo cual, se tomaron valores de corriente así como las revoluciones por minuto del

motor con ayuda de un amperímetro y un tacómetro respectivamente. Las mediciones arrojaron los siguientes resultados:

In = 1 amp. nr = 1798 r.p.m.

Sin embargo, al arrancar el motor, se puede apreciar un pico de corriente en el amperímetro que, en teoría, debe ser seis veces la corriente obtenida después del arranque, y cuyo valor en la práctica, para esta conexión, fue de 5.6 amp.

6 In = 5.6 amp.

Tras haber hecho las mediciones anteriores, se conectó el motor utilizando una conexión en delta (Δ), de la forma en que se muestra en la siguiente página, y se realizaron las mismas mediciones que en la conexión en estrella.

Las medidas obtenidas en esta conexión fueron las siguientes:

In = 3 amp. nr = 1798

Y se obtuvo la medida del pico de corriente, cuyo valor fue: 6 In

= 11.6 amp.

Una vez realizadas las mediciones, calculamos el porcentaje de deslizamiento (%∫), el cual se obtuvo con la siguiente fórmula:

%∫ ¿nsic−nrnsic

×100

Donde:

nsic=120 fp

=120 (60Hz )

4 polos=1800 rpm

Ahora solo sustituimos los valores para obtener el porcentaje de deslizamiento:

%∫ ¿1800−17981800

×100=0 . 111%

Conclusiones.-

El motor trifásico es ampliamente utilizado debido a su buen funcionamiento. Sin embargo, deben tomarse las debidas precauciones con los picos de corriente generados durante el arranque, para lo cual se utilizan arrancadores que reducen estos picos para proteger el motor de cualquier posible daño.

PRÁCTICA 6.

EFICIENCIA DE UN MOTOR 3Φ

Objetivo:

Determinar la eficiencia de un motor 3Φ de inducción en Δ mediante las pruebas de vacío y rotor bloqueado.

Un motor de inducción trifásico de 2.5 HP, 220 volts, 4 polos, con una resistencia de las fases de 1.8 Ω y de 1390 RPM, fue probado y se obtuvieron los siguientes datos (Nota: la resistencia de fases se obtiene por medio de un puente de Kelvin o Wheatsone. Para una estrella la resistencia de las fases será ½ Rfase y para una delta 3/2Rfase.)

Prueba Voltaje Corriente PotenciaPrueba de

Vacío222 V 3.5 A 110 W

Prueba de Rotor

Bloqueado216 V 30.5 A 6100 W

Calcular lo siguiente:

a) Las pérdidas por fricción y ventilación, y las pérdidas en el hierro.

La resistencia para las fases de una delta = 1.8 Ω =

32R fase

Despejando obtenemos R fase=

23

(1 . 8Ω)=1 . 2Ω

Ph + Pfv = Po – 3I2Rfase = 110 W – 3(3.5 A)2(1.2 Ω) = 65.9 W

b) Pérdidas en el cobre del estator bajo carga (Pcu).

Pcu = 3 RIcc2 = 3(1.2 Ω)(30.5 A)2 = 3348.9 W

c) Potencia de entrada al rotor (Per).

Per = Pcc – (Ph + Pfv + Pcu) = 6100 W – (65.9 W + 3348.9 W) = 2685.2 W

d) Pérdidas en el cobre del rotor bajo carga (Pr).

Pr = S Per

S =

N s−N rN s

=1800 rpm−1390 rpm1800 rpm

=0.2277

Pr = 0.2277 (2685.2 W) = 611.42 W

e) Potencia de salida en el rotor (Pd).

Pd = Per – Pr = 2685.2 W – 611.42 W = 2073.78 W

f) Potencial de salida en rotor en HP.

Pd =

2073 .78W×1HP746W = 2.7798 HP

g) Par desarrollado (τ).

τ = 7.04

Pdrpm= 7.04

(2073 . 78W1390 rpm )

= 10.50 lb*pie

h) Porcentaje de eficiencia bajo carga (%η).

%η =

PdPer

×100=2073 .78W2685 .2W

×100= 77.23%

i) Factor de potencia (f.p)

Potencia = √3V cc I ccCosθ

Cosθ= Potencia

√3V cc I cc=6100W

√3 (216V ) (30 . 5 A ) =0.5345

Cos-1θ = 57.68°

Conclusiones:

El motor utilizado en esta práctica no es eficiente, y que su eficiencia esta por debajo del 80%.

PRÁCTICA 7. CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

Objetivo:

Analizar el comportamiento del factor de potencia en un motor 3Φ con un carga y en vacío.

Los valores que se midieron en esta práctica son los que aparecen en la siguiente gráfica:

τ η (rpm)

Potencia (W)

f.p. I (A)

0 1875 300 0.4 31 1850 500 0.4 3.22 1825 700 0.5 3.53 1800 900 0.52 3.874 1775 1150 0.6 4.375 1750 1350 0.68 4.776 1750 1500 0.7 5.217 1725 1800 0.75 5.98 1700 2100 0.78 6.679 1680 2400 0.8 7.5610 1665 2600 0.82 7.95

Con los valores obtenidos podemos hacer diversas gráficas para verificar el comportamiento de los diversos parámetros con respecto al par desarrollado por el motor.

Par Desarrollado vs. Velocidad del Motor

0

2

4

6

8

10

12

1650 1700 1750 1800 1850 1900

Velocidad del Motor (rpm)

Par Desarrollado

(lb*pie)

En la gráfica que aparece arriba podemos apreciar que la velocidad del motor se comporta de manera inversa al par desarrollado por el motor, ya que al aumentar la carga, la velocidad se reduce.

A diferencia de la velocidad del motor, la potencia y la corriente consumidas por este son directamente proporcionales al par que este desarrolla, ya que conforme este último parámetro aumenta, lo hacen también la potencia y la corriente consumidas por el aparato.

Pero, respecto a los intereses de esta práctica, lo que necesitamos conocer es el comportamiento del factor de potencia respecto al par que desarrolla el motor, la gráfica de éste comportamiento se muestra a continuación.

Par Desarrollado vs. Facto de Potencia

0

2

4

6

8

10

12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Factor de Potencia

Par Desarrollado

(lb*pie)

En esta gráfica podemos apreciar que, conforme aumenta la carga del motor, este desarrolla más par, corrigiendo así su factor de potencia. Al principio, el motor está sobredimensionado, con lo que su factor de potencia es muy bajo, al introducirle carga al motor, este aumenta su factor de potencia. Si se desea mejorar dicho factor aún más, se puede hacer uso de capacitares para corregirlo hasta el punto deseado.

Conclusiones:

Lo anterior se puede traducir en que, si un motor esta sobredimensionado, su factor de potencia es muy bajo y por lo tanto no es bueno, pero si el motor se trabaja a la carga para la que fue diseñado, su factor de potencia mejora considerablemente.

Incluso se puede mejorar aun más este factor de potencia con el uso de capacitares.

Por lo tanto, mejorar el factor de potencia de un motor que trabaja con la carga para la que se diseño es mucho más fácil y económico que tratar de mejorar el factor de potencia de uno que está sobredimensionado.

PRÁCTICA 8. MÁQUINAS DE CORRIENTE DIRECTA

Objetivo:

Analizar el comportamiento de un motor shunt de C.D. y un generador C.D. shunt.

Para esta práctica se utilizó el siguiente circuito:

Al energizar el circuito, el arrancador evitó los picos de corriente generados comúnmente al arrancar un motor. La resistencia del devanado de campo del motor estaba al mínimo para que, al circular una mayor corriente por dicho devanado, la velocidad del motor fuera mínima. La resistencia del devanado de campo del generador estaba al máximo para que el voltaje a la salida del generador fuera el menor posible.

Una vez que el motor se ha arrancado, la resistencia del devanado de campo del motor se fue aumentando para reducir la corriente que pasaba por él, aumentando así la velocidad con que gira el motor. A su vez, se reducía la resistencia del devanado de campo del generador para aumentar así el voltaje a la salida de este.

Se pudo apreciar que, al encender los focos, la velocidad del motor se reducía y aumentaba también la corriente de armadura del motor. Esto se debía a que al encender los focos, se esta aumentando la carga con la que trabaja el motor.