RECONOCIMIENTO DEL MOTOR ASINCRONO TRIFASICO Y ELABORAR EL CIRCUITO DE ARRANQUE CON CONTACTORES

1. OBJETIVO:Revisar, estudiar y aplicar la teoría estudiada para reconocer y ubicar a los diferentes componentes de las maquinas asíncronas trifásicas, tomando lectura de las resistencias internas con el instrumento adecuado. Aplicar la teoría estudiada para elaborar el esquema de instalación y realizar el montaje del circuito correspondiente utilizando contactores para la operación de un motor asíncrono trifasico. Medir la corriente que toma en el arranque y la corriente de operación normal.

2. FUNDAMENTO TEORICO:

Supongamos que tenemos un imán moviéndose a lo largo de una escalerilla conductora tal y como se indica en la figura adjunta. Este imán en su desplazamiento a velocidad y provoca una variación de flujo sobre los recintos cerrados que forman los peldaños de la escalera. Esta variación de flujo genera una fem, definida por la ley de Faraday, e=(dΦ/dt), que a su vez hace que por dichos recintos circule una corriente. Esta corriente eléctrica provoca la aparición de una fuerza sobre la escalera definida por F=ILB que hace que la escalera se desplace en el mismo sentido que lo hace el imán.

La escalera nunca podrá desplazarse a la velocidad del imán, pues en el supuesto caso de que se desplace a la misma velocidad que el imán, la variación de flujo sobre los recintos cerrados seria nula, y por tanto la fem inducida también por lo que podríamos afirmar que la fuerza resultante también seria nula.En un motor asíncrono la escalera es el desarrollo lineal del rotor y el campo magnético que se desplaza es originado por un sistema trifásico de corrientes que circulan por el estator (Teorema de Ferraris).

2.1 Constitucion de la Maquina Asíncrona Trifásica: Tipos de Motores

2.1.1 Motor con Rotor Bobinado:

2.1.2 Motor con Rotor en Jaula de Ardilla:

2.1.3 Motor con Rotor en Doble Jaula de Ardilla:El rotor en estos motores esta constituido por dos jaulas, una externa de menor seccion y material de alta resistividad, y otra interna de sexxion mayor y material de baja resistividad. Ambas jaulas están separadas entre si en cada ranura por medio de una delgada rrendia que aumenta el flujo de dispersión en la jaula inferior. De este modo se consigue una jaula exterior de alta resistencia y baja reactancia y una jaula interior de baja resistencia y baja reactancia.En el arranque (la reactancia predomina sobre la resistencia, pues f es grande) la corriente fluye en su mayor parte por la jaula exterior (menor reactancia).A velocidad nominal (las resistencias predominan sobre la reactancia, f es muy pequeña) la corriente fluye en su mayor parte por la aula interior (menor resistencia).Con todo esto se consigue que en el arranque la resistencia sea alta, lo que implica alto par de arranque y baja intensidad, y a la velocidad nominal como la resistencia es baja se tiene buen rendimiento.

2.1.4 Motor con Rotor de Ranuras Profundas:Un efecto análogo al anterior se obtiene mediante un rotor de ranuras profundas, ocupadas por barras altas y profundas donde debido al efecto autoinductivo y de Foucault, la corriente se distribuye de forma diferente en el arranque y en el funcionamiento de trabajo.

2.2 Campo Magnetico Giratorio:El campo magnetico giratorio se obtiene con tres devanados desfasados 120° (acoplados en estrella o triangulo) y conectados a un sistema trifásico de AC.

En esta imagen el punto rojo es una marca de referencia que gira en menor velocidad que la flecha para ver que Nr<Ns.

Si por el arrollamiento polifásico del estator del motor de una maquina síncrona circula una corriente de pulsación ω y si hay p pares de polos, se origina un campo magnetico giratorio de p pares de polos y que giran a una velocidad ω/p (Teorema de Ferraris). Si el campo tiene distribucion senoidal:

El campo magnetico giratorio origina un flujo que induce corrientes en el rotor que interactúan con el campo magnetico del estator. En cada conductor del rotor se produce una fuerza de valor F = iLB que da a lugar al par motor:

2.3 Conexión de los Devanados:

2.4 Cambio del Sentido de Giro del motor:

Intercambiando dos fases ambia el sentido de giro del campo magnetico del estator y por lo tanto el sentido de giro del rotor:

3. ELEMENTOS A UTILIZAR:

- Multimetro.- Puente de resistencias.- Megometro.- Motor asíncrono trifásico.

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCION:- Reconocer e identificar los terminales del motor, elaborar el esquema de conexiones

de los componentes encontrados. Indicar el tipo de motor según la información obtenida.

- Medir con el instrumento adecuado el valor de la resistencia interna de cada componente, la resistencia de asilamiento del estator. Registrar los datos de placa.

- Reconocer e identificar los terminales del motor, elaborar el esquema de conexiones de las bobinas. Indicar las características del motor según la información de su placa.

- Medir con el instrumento adecuado el valor de la resistencia interna de las bobinas entre los terminales T1-T2, T2-T3 y T3-T1. Almacenar la información recogida.

- Elaborar el diagrama completo del circuito de fuerza para una tensión de alimentación de 380v. Elaborar el diagrama del circuito de control considerando una tensión de alimentación a la bobina del contactor de 220v.

5. CUESTIONARIO DE EVALUACION:5.1 Defina la función de cada componente ubicado en el motor ensayado.

o Carcaza:Es el soporte fabricado en material no conductor, con un alto grado de rigidez y rigidez al calor, sobre el cual se fijan todos los componentes conductores del contactor.

o Electroimán:Es el elemento motor del contactor. Esta compuesto por una serie de elementos cuya finalidad es transformar la energía eléctrica en magnetismo, generando un campo magnético muy intenso, el cual a su vez producirá un movimiento mecánico.

o Bobina:Es un arrollamiento de alambre de cobre muy delgado y un gran numero de espiras, que al aplicársele tensión genera un campo magnético.El flujo magnético produce un electromagnético, superior al par resistente de los muelles (resortes) que separan la armadura del núcleo, de manera que estas dos partes pueden juntarse estrechamente.Cuando una bobina se energía con A.C la intensidad absorbida por esta, denominada corriente de llamada, es relativamente elevada, debido a que en el circuito prácticamente solo se tiene la resistencia del conductor. Esta corriente elevada genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo puede atraer a la armadura, a pesar del gran entrehierro y la resistencia mecánica del resorte o muelle que los mantiene separados en estado de reposo. Una vez que se cierra el circuito magnético, al juntarse el núcleo con la armadura, aumenta la impedancia de la bobina, de tal manera que la corriente de llamada se

reduce considerablemente, obteniendo de esta manera una corriente de mantenimiento o trabajo mucho más baja.

o Núcleo:Es una parte metálica, de material ferromagnetico, generalmente en forma de E, que va fijo en la carcaza. Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la bobina (colocada en la columna central del núcleo), para atraer con mayor eficiencia la armadura.

o Armadura:Elemento móvil, cuya construcción se parece a la del núcleo, pero sin espiras de sombra, Su función es cerrar el circuito magnético una vez energizada la bobina, ya que en este estado de reposo debe estar separado del núcleo, por acción de un muelle. Este espacio de separación se denomina entre hierro o cota de llamada.Las características del muelle permiten que, tanto el cierre como la apertura del circuito magnético, se realizan en forma muy rápida (solo unos 10 milisegundos). Cuando el par resistente del muelle es mayor que el par electromagnético, el núcleo no lograra atraer la armadura o lo hará con mucha dificultad. Por el contrario, si el par resistente del muelle es demasiado débil, la separación de la armadura no se producirá con la rapidez necesaria.

o Contactos:Son elementos conductores que tienen por objeto establecer o interrumpir el paso de corriente, tanto en el circuito de potencia como en circuito de mando, tan pronto se energice la bobina, por lo que se denominan contactos instantáneos.Todo contacto esta compuesto por tres elementos: dos partes fijas ubicadas en la coraza y una parte móvil colocada en la armadura, para establecer o interrumpir el de la corriente entre las partes fijas. El contacto móvil lleva un resorte que grantiza la presión y por consiguiente la unión de las tres partes.Contactos principales: Su función especifica es establecer o interrumpir el circuito principal, permitiendo o no que la corriente se transporte desde la red a la carga.Contactos auxiliares. Contactos cuya función especifica es permitir o interrumpir el paso de la corriente a las bobinas de los contactares o los elementos de señalización, por lo cual están dimencionados únicamente para intensidades muy pequeñas.

5.2 De los valores registrados de resistencia de aislamiento y resistencia interna de las bobinas haga la evaluación correspondiente y determine si son los adecuados, explique ¿por qué?o PRIMER CASO ESTRELLA:

Resistencia entre U-V: 5000 MΩ Resistencia entre V-W: 5000 MΩ Resistencia entre W-U: 5000 MΩ

o SEGUNDO CASO: Medir la resistencia de aislamiento cuando tiene múltiples salidas:

Se identifican las bobinas:

Se miden las resistencias de aislamiento entre bobinas: V-Y= 2000 MΩ Z-W= 2500 MΩ U-X= 3500 MΩ

Se miden las resistencias de aislamiento entre bobinas y núcleo (también llamado contramasa o contratierra):

V-Y= 3500 MΩ Z-W= 4000 MΩ U-X= 2000 MΩ

Se utiliza el megohmetro: La resistencia aproximada con el multimetro fue de 5.1 Ω

V-Y= 4.802 Ω W-Z= 4.796 Ω U-X= 4.778 Ω

5.3 De acuerdo al Código Eléctrico Nacional elabore el diagrama unificar completo de la instalación del motor asíncrono trifásico para operar con las protecciones adecuadas en arranque directo.

5.4 Enumere las diferencias operativas y constructivas entre un motor trifásico que tiene sus devanados del estator en conexión estrella y otro que tenga los devanados en conexión delta.o Cuando conectas los devanados de un motor en estrella, y conectas las

terminales sobrantes a las tres líneas de la trifásica, la tensión en cada fase (devanado) del motor es 1/√3 del voltaje "de línea" -es decir, el voltaje entre existente entre cada par de líneas de la trifásica. Algo así como el 57.7% del voltaje de línea. Conectado en delta, la tensión sobre cada fase es la misma que la de línea.

o Esta relación mutua entre las tensiones de fase "en delta" y "en estrella es siempre la misma. En Europa, por ejemplo, utilizan 380 V para el suministro industrial. En este caso, la tensión de fase para un motor conectado en estrella es de 220 V, que es 380/√3.

o Por cierto, lo dicho para las tensiones es válido también para las corrientes, sólo que a la inversa. Es decir, si tengo un motor conectado en delta, la corriente que circula por cada uno de los hilos de alimentación, al llegar al motor, encuentra dos caminos. La corriente "por fase", o sea, en cada devanado, es igual a la corriente de línea dividido entre √3. Por el contrario, si

la conexión fuera en estrella, cada fase queda en serie con una de las líneas, y la corriente, obligadamente, es la misma.

o Sintetizando:Conexión en estrella: Voltaje por fase = voltaje de línea/√3.Corriente por fase = corriente de línea.

Conexión en delta: Voltaje por fase = voltaje de línea.Corriente por fase = corriente de linea/√3.

o Por otra parte, el hecho de que la conexión en delta no tenga neutro obedece a una imposibilidad física. Sencillamente, la configuración no lo admite. No es posible tener una terminal común que se pueda dejar "flotante", pues todas las terminales ya están ocupadas. Obviamente, este no es el caso de la conexión estrella.

5.5 Si el motor analizado operaria con un variador de frecuencia que restricciones

pondría para que el motor mantenga sus características operativas.o Al trabajar con variador de frecuencia, los principales problemas del uso de

motores convencionales serian: Problemas a bajas velocidades: La auto ventilación es insuficiente para

el régimen permanente a bajas revoluciones, al menos si se quiere mantener el par nominal, lo que nos obliga a instalar ventilación forzada exterior (dificultades de montaje) o bien a sobredimensionar el motor.

Problemas a altas velocidades: El fabricante del motor no suele garantizar el rango de velocidades por encima de la nominal durante el que mantiene la potencia constante. De hecho, la auto ventilación provoca una caída muy rápida de la potencia a medida que aumenta la velocidad de giro, debido a la potencia mecánica absorbida por el propio ventilador, potencia que debería estar dedicándose a mover la carga.

Destrucción de bobinados: Los armónicos presentes en la salida de potencia del variador son ricos en muy altas frecuencias y con el tiempo acaban degradando los bobinados, cuyos aislamientos no están preparados a largo plazo para un bombardeo permanente de transiciones abruptas de tensión.

Caso de aplicaciones en lazo cerrado: El motor convencional no suele incorporar encoder de fábrica, siendo el técnico el que debe instalarlo, operación no siempre fácil y que comporta ciertos riesgos y complicaciones en la operación de puesta en marcha.

6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:- Una aplicación muy interesante del puente Wheatstone en la industria es como

sensor de temperatura, presión, etc. (dispositivos que varían el valor de sus resistencia de acuerdo a la variación de las variables antes mencionadas).

- Cuando se tiene bobinado independiente el usuario puede conectarlo en delta o estrella.

- El cosΦ que da el motor es cuando esta a plena carga.- La designación de la bornera es siempre la misma.- La elección que hicimos en este motor para determinar lso terminales u,v,w,y,x y w lo

realizamos en forma aleatoria.- El megohmetro trabaja con la corriente de fuga.- Recordamos los valores normalizados de los megometros como: 250, 500, 1000,

2000, 5000, 10000 y 30000 siendo los dos primeros para instalaciones domesticas.- Para usar el puente de Wheatstone primero lo que realizamos fue hallar el

aproximado del valor de la resistencia en los puntos indicados ya sean u-x, v-y, w-z; para luego con este valor referencial ya tendríamos el conocimientos para colocar la escala en el puente y así sacar el verdadero valor de la resistencia en esos puntos.

- Los motores eléctricos son de suma importancia en la actualidad, debido a las diferentes aplicaciones industriales a los que son sometidos, es por ellos, que se deben tomar en cuenta todas las fallas que se presentan para el correcto funcionamiento de los mismos.

- Un motor cuando comienza a sobre trabajar, es decir, que trabaja por encima de sus valores nominales, va disminuyendo su periodo de vida; esto nos lleva a concluir que si no se realiza un buen plan de mantenimiento el motor no durará mucho.

- Un plan de mantenimiento debe realizarse tomando en cuentas las fallas que están ocurriendo en los motores.

- El resultado de este informe es presentar las aplicaciones de los motores eléctricos y las fallas que en ellos existen, pero debemos tener en cuenta que son conceptos que están íntimamente relacionados.

7. BIBLIOGRAFIA:- http://endrino.pntic.mec.es/jhem0027/maquinaasincrona/motorasincrono1.htm - http://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieria-electrica/

respuestas/1296091/como-funciona-un-megometro- http://www.scribd.com/doc/305836/maquinas-electricas-la-maquina-y-el-motor-

induccion-trifasico- http://www.scribd.com/doc/305836/maquinas-electricas-la-maquina-y-el-motor-

induccion-trifasico