7/23/2019 Reporte de Practica No. 7 - Arranque Por Autotransformador de Un Motor de Induccin 3

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Materia

Controles Elctricos

PracticaArranque por autotransformador de un motor de induccin 3

Docente

Ing. Mungua Tapia Jos Enrique

Integrantes

Aguilar Camacho Juan Carlos

Razo Negrete Francisco Javier

Rosas Viveros Miguel ngel

Serrano Chvez Arturo

Sotelo Garca Ernesto

Ciudad y Puerto de Lzaro Crdenas, Michoacn, Octubre del 2015.

TECNOLGICO NACIONAL DE MXICO

Instituto Tecnolgico de Lzaro Crdenas

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INTRODUCCIN

Otra manera de lograr el arranque a voltaje reducido es usando un transformadorde reduccin simple del tipo de autotransformador. Con derivaciones alautotransformador en puntos especficos, se pueden lograr diversas reducciones en

el voltaje de salida del arrancador.Los autotransformadores proporcionan una manera ms costosa pero tambin msefectiva de reducir la corriente de arranque. Durante el ciclo de arranque, el voltajeen las terminales del motor se reduce en proporcin a la relacin de vueltas detransformador. Excepto por la cada de voltaje a travs del transformador, el voltajede terminal se mantiene relativamente constante. En trminos de la corriente delnea y para una reduccin dada en la torsin de arranque, el arranque porautotransformador da una mayor reduccin en la corriente de arranque que elarranque con resistencia primaria.

El arrancador con autotransformador consiste en dos autotransformadoresconectados en delta abierta. Algunos fabricantes utilizan tres transformadoresaunque bastan dos.

Generalmente hay tres derivaciones que dan 50, 65 y 80% del voltaje total de lnea.La corriente del estator vara directamente con el voltaje aplicado aunque lacorriente de lnea vara con el cuadrado del voltaje aplicado. En consecuencia, latorsin de arranque vara directamente con la corriente de lnea. Las ventajasprincipales del arranque por autotransformador respecto del arranque conresistencia primaria son menor corriente de lnea y menor potencia de lnea. Unadesventaja es que el voltaje del motor se mantiene constante durante el primer pasodel arranque, en tanto que con el arranque con resistencia primaria el voltajeaumenta uniformemente conforme acelera el motor, lo que da una mejorcaracterstica de torsin. Otra desventaja es que al conmutar la derivacin a la lnea,el motor se desconecta momentneamente de sta. Por estas dos razones, laaceleracin con el arranque por autotransformador no es tan uniforme como con elarranque con resistencia.

Las funciones de operacin bsicas del arrancador con autotransformador son lasmismas que las del arrancador con resistencia primaria.

PRINCIPIO DE ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR.

Las operaciones de interrupcin se logran mediante contactores magnticos encombinacin con un relevador de sincronizacin. El relevador de tiempos inicia latransferencia de voltaje reducido a voltaje total. El primario de un autotransformadorest conectado entre Ll y L2 y el primario del otro transformador entre L3 y L2: Lossecundarios de salida estn derivados del primario para dar un voltaje un pocomenor que el de lnea.

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En la operacin, la bobina del contactor de aceleracin A recibe anergia conectar elmotor a las derivaciones de voltaje reducido del autotransformador. Despus dc unretraso para permitir al motor acelerar a voltaje reducido, el relevador TR de tiempoabre cl circuito de la bobina dc aceleracin, interrumpe los contactos A y cierra clcircuito dc bobina al contactor principal M que conecta el motor a todo el voltaje de

lnea. El relevador TR de tiempo entra en funcionamiento cuando se cierra el circuitode la bobina de aceleracin.

La derivacin elegida del autotransformador debe de dar al motor el valor de voltajems bajo que pueda llevar al motor a cierta velocidad antes de que se haga elcambio a la operacin a voltaje total. Si se hace la transferencia al voltaje total delnea antes de que el motor tenga la velocidad de operacin completa, la corrienteque se tome de la lnea ser ms alta que la que se tome al arrancar con voltajereducido. El ajuste del tiempo de transferencia y el uso de derivaciones de voltajedeben de dar la ms baja corriente posible y la corriente en la transferencia no debeexceder la de arranque.

MARCO TEORICO

DESCRIPCION DE LOS COMPONENTES DE LA PRCTICA.

Estacin de botones

Las aplicaciones de una estacin de botones son amplias; desde controles dearranqueparo adecuados para un motor de un proceso aislado simple hasta paraprocesos de control de mediana complejidad como un ascenso descenso de unagra o avance reversa de una banda transportadora.

Figura 1. Estacin de botones

Contactor electromagntico

Un contactor es un componente electromecnico que tiene por objetivo establecero interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuitode mando, tan pronto se d tensin a la bobina (en el caso de ser contactores

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instantneos). Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corrienteelctrica de un receptor o instalacin, con la posibilidad de ser accionado adistancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo,cuando no recibe accin alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable,cuando acta dicha accin. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada".

En los esquemas elctricos, su simbologa se establece con las letras KM seguidasde un nmero de orden.

Figura 2. Contactor electromagntico

Fuente de alimentacin trifsica

Una fuente de alimentacin es un adaptador que convierte la electricidad decorriente alterna suministrada por las compaas de energa en la corriente continuaque necesitan los equipos electrnicos. La fuente de alimentacin se encuentra yasea dentro de la carcasa del equipo o forma parte de la clavija que conecta el equipoa la energa de la casa. Las compaas elctricas producen electricidad en tresfases, que se transmite en tres cables. Una casa normalmente tiene una o dosfases. Las fuentes de alimentacin que se conectan a la corriente de la casa de 110

voltios son monofsicas. Las fuentes industriales tienen tres fases.

Figura 3. Fuentes de alimentacin trifsica

Transformadores de control

En muchas aplicaciones industriales y electrnicas, existe la necesidad de un voltajeconstante de corriente que se d rpidamente y con una pequea variacin en unacarga inicial. Entre los equipos que requieren de esto se incluyen los rels,interruptores elctricos controlados electrnicamente, solenoides, bobinaselectromagnticas que se mueven con corriente aplicada. Cada uno de estos,

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requiere una seal de control elctrica que sea rpida y precisa, de lo contrarioalgunos equipos no funcionarn adecuadamente. Aqu es donde aparecen lostransformadores de control.

Figura 5. Transformadores de control

Cable de conexin

Cables conectores es un trmino resolucin de problemas elctricos. No se refiere

a ayudar a arrancar la batera de un coche, a pesar de que los cables conectoresde la batera llevan a cabo la misma funcin bsica que los cables de conexinelctricos que completan un circuito. Los cables de conexin completan el circuitode un sistema elctrico de un automvil a otro, mientras que los cables de conexincompletan un circuito dentro de un dispositivo elctrico para ayudar a aislar

Figura 6. Cables de conexin

Motor induccin jaula de ardilla

Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comnmente en un motor deinduccin de corriente alterna. Un motor elctrico con un rotor de jaula de ardillatambin se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindromontado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales dealuminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo

en cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanzaentre esta jaula de anillos, las barras y la rueda de un hmster (ruedasprobablemente similares existen para las ardillas domsticas).

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Figura 7. Motor induccin jaula de ardilla

Temporizadores off y on delay

Son temporizadores que se caracterizan porque cuando su bobina se energiza suscontactos cambian de posicin de manera instantnea, pero el cambio retardado desus contactos lo realizan despus que su bobina se des energa.

Figura 8. Timer on delay

Rel trmico

Los rels trmicos son los aparatos ms utilizados para proteger los motores contra

las sobrecargas dbiles y prolongadas. Se pueden utilizar en corriente alterna ocontinua. Este dispositivo de proteccin garantiza:

Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen encondiciones de calentamiento anmalas.

La continuidad de explotacin de las mquinas o las instalaciones evitandoparadas imprevistas.

Volver a arrancar despus de un disparo con la mayor rapidez y las mejorescondiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas.

Figura 9. Rel trmico

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Autotransformador

Al igual que los transformadores, los autotransformadores funcionan basados enelprincipio de campos magnticos variantes en el tiempo,por lo que no pueden serutilizados en circuitos decorriente continua.Para reducir al mnimo las prdidas en

el ncleo debidas acorrientes de Foucault y a la histresis magntica, se sueleutilizaracero elctrico,laminado en finaschapas que luego se apilan y compactan.Las lminas del ncleo as construido se orientan haciendo coincidir la direccindel flujo magntico con la direccin de laminacin, donde la permeabilidadmagntica es mayor.

La relacin de transformacin de un autotransformador es la relacin entre elnmero de vueltas del devanado completo (serie + comn) y el nmero de vueltasdel devanado comn. Por ejemplo, con una toma en la mitad del devanado se puedeobtener una tensin de salida (en el devanado "comn") igual a la mitad del de la

fuente (o viceversa). Dependiendo de la aplicacin, la porcin del devanado que seutiliza slo para el circuito de alta tensin se puede fabricar con alambre de menorcalibre (puesto que requiere menos corriente) que la porcin del devanado comna ambos circuitos; de esta manera la mquina resultante es an ms econmica.

Figura 10. Autotransformador

https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Faradayhttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttps://es.wikipedia.org/wiki/Corrientes_de_Foucaulthttps://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resishttps://es.wikipedia.org/wiki/Acero_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Chapahttps://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3%A9ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3%A9ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Chapahttps://es.wikipedia.org/wiki/Acero_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resishttps://es.wikipedia.org/wiki/Corrientes_de_Foucaulthttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Faraday

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OBJETIVO GENERAL

Construir un arrancador a tensin reducida utilizando autotransformadores.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Determinar las caractersticas de torsin por ampere de un arrancador porautotransformador.

Comparar el arrancador con autotransformador contra el arrancador conresistencia primaria.

MATERIAL Y EQUIPO 2 Estaciones de botones.

2 Contactores electromagnticos.

1 Fuente de alimentacin trifsica 220Vca, 3f-4h, 15A, 0-220Vca 120Vcd.

1 Rel trmico.

1 Transformador de control 440-220/220-120Vca.

Cables para conexin.

1 motor de induccin de jaula de ardilla 3rb 1.2A, 1/4hp 208Vca.

1 Timer on delay.

2 Transformadores con derivaciones 220/180/110/24 Vca.

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PROCEDIMIENTO

1. Conectar el siguiente circuito.

Circuito 1. Diagrama de conexin para la prctica arranque con autotransformador.

2. Conectar 2 voltmetros en las terminales del motor con el fin de medir VL-L YVL-N.

3. Observe los contactos A normalmente cerrados en serie con la bobina deoperacin del Contactor principal M. estos contactos actan como un cierre

de combinacin elctrico que impide que se cierren los contactos M normalabiertos hasta que el Contactor A de aceleracin se haya soltado, evitandoque fluyan altas corrientes en los transformadores.

4. Monta el volante de inercia y el dinammetro.

5. Ajusta el timer a 10 s.

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6. Enciende la fuente, arranca el motor y observa su comportamiento (repite 3veces)

7. Par el motor y anota los voltajes de arranque del motor de las 3 pruebas.

ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR Tiempo del timer = 10sPrueba Voltaje L-L Voltaje L-N

1 104 Vca 0.4 Vca2 105 Vca 0.4 Vca3 105 Vca 0.4 Vca

Promedio 104.466 Vca 0.4 Vca

Tabla 1. Voltajes obtenidos en la prctica arranque con autotransformador.

8. La aceleracin con el arranque por autotransformador es tan uniforme comolo fue con las resistencias?

Fue un poco ms lenta, pero se observa una mayor reduccin de voltaje y corriente.Debido a que el autotransformador se ajust a su mximo nivel de reduccin, yaque este presentaba problemas al utilizar otra de sus derivaciones.

9. Cul fue el voltaje promedio del arranque con autotransformador?

El voltaje promedio del arranque de lnea a lnea fue igual a 104.466 Vca.

10. Conecta ampermetros a las terminales del motor. Arranca 3 veces el motory observa las lecturas de corriente. Anota las lecturas.

ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR Tiempo del timer = 10sPrueba Corriente de arranque

1 1.6 A2 1.9 A3 1.8 A

Promedio 1.766 A

Tabla 2. Corrientes de arranque obtenidas en la prctica arranque conautotransformador.

11. Promedia las corrientes de arranque.

La corriente de arranque promedio del arranque fue igual a 1.766 A

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12. Ajusta el retraso a 0 segundos y anota las corrientes mximas de arranque(3 veces) y promdialas.

ARRANQUE DEL MOTOR EN DIRECTA Tiempo del timer = 0sPrueba Voltaje L-L Voltaje L-N Corriente de arranque

1 220 Vca 1.62 Vca 6 A2 220 Vca 1.64 Vca 6.3 A3 220 Vca 1.64 Vca 6.1 A

Promedio 220 Vca 1.63 Vca 6.13 A

Tabla 3. Voltajes y corrientes de arranque obtenidas en la prctica arranque conautotransformador con tiempo de timer igual a cero segundos.

La corriente de arranque promedio del arranque fue igual a 6.13 A y el voltaje

promedio del arranque de lnea a lnea fue igual a 220 Vca.

13. Calcula en porcentaje la reduccin de corriente de arranque porautotransformador.

=

100

= . %

PARTE II: CALCULO DE LA TORSIN CON Y SIN ARRANQUE PORAUTOTRANSFORMADOR.

14. Acopla el dinammetro al motor de induccin jaula de ardilla mediante labanda de sincronizacin.

15. Ajusta el dinammetro a su mxima posicin en el sentido de cargamxima.

16. Ajusta el retraso a cero.

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17. Arranca el motor y mide la torsin de arranque en conjunto de las trescorrientes de lnea.

ARRANQUE DEL MOTOR EN DIRECTA Tiempo del tim er = 0s

Lnea Corrientes de arranque Torsin d e arranqu e

1 6.2 A28.2 lbs.*in

2 6.3 A3 6.2 A

Promedio 6.23 A

Tabla 4. Torsin y corrientes de arranque medidos a carga mxima con tiempo detimer igual a cero segundos.

18. Par el motor y calcula la corriente promedio de lnea para el arranque a

travs de la lnea.

La corriente de arranque promedio del arranque fue igual a 6.23 A.

19. Calcula la torsin por ampere de lnea dividiendo la torsin de arranqueentre la corriente promedio de lnea.

Torsin/Amperes = 4.52 lbs.*in

20. Ajusta el retraso del timer a 10 segundos.

21. Oprime el botn de arranque y mida la torsin de arranque y las trescorrientes de lnea.

ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR Tiempo del timer = 10sLnea Corrientes de arranque Torsin de arranque

1 1.43 A

3 lbs.*in2 1.38 A3 1.43 A

Promedio 1.41 A

Tabla 5. Torsin y corrientes de arranque medidos a carga mxima con tiempo de

timer igual a diez segundos.

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22. Calcule la corriente promedio de lnea para arranque conautotransformador.

La corriente de arranque promedio del arranque fue igual a 1.41 A.

23. Calcule la torsin por ampere de lnea dividiendo la torsin de arranqueentre la corriente promedio de lnea.

Torsin/Amperes = 2.12 lbs.*in

24. Apaga la fuente y ajusta el retraso a 0 segundos.

25. Enciende el motor, mide la torsin de arranque y las tres corrientes delnea.

ARRANQUE DEL MOTOR EN DIRECTO Tiempo del timer = 0s

Lnea Corrientes de arranque Torsin de arranque1 6 A

29.1 lbs.*in2 5.9 A3 6.1 A

Promedio 6 A

Tabla 5. Torsin y corrientes de arranque medidos a carga mxima con tiempo detimer igual a cero segundos.

26. Para el motor y calcula la corriente promedio de lnea para el arranquecon autotransformador.

La corriente de arranque promedio del arranque fue igual a 6 A.

27. Calcule la torsin por ampere de lnea dividiendo la torsin de arranqueentre la corriente promedio de lnea.

Torsin/Ampere=

4.85 lb*in

28. Calcula en porcentaje la reduccin en la torsin de arranque cuando seusa el arranque por autotransformador.

=

100

= . %

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30. Compara las caractersticas de torsin/ampere del arrancador conautotransformador con resistencia primaria.

Sin duda alguna el utilizar un autotransformador para arrancar motores sncronostrifsicos presenta una gran ventaja, ya que la reduccin de corriente y par es

mayormente significativa a comparacin de un arranque con resistencias primarias.

Adems el autotransformador presenta una mejor comodidad al momento de ajustarlos niveles de corriente para arrancar dichos motores, ya que cuenta con diferentesporcentajes de reduccin (Devanados). En cambio para utilizar resistencias esnecesario calcular su resistividad y por lo general es un poco ms tedioso ya quese tienen que cambiar si se desea realizar este tipo de maniobras.

CONCLUSIONES

Como se mencion anteriormente el autotransformador presento fallas por lo cuallos resultados obtenidos no fueron los esperados. Sin embargo se busc la manerapara poder solucionarlo, conectndolo en un devanado secundario que brindaramayor voltaje, ya que el motor no poda vencer la inercia de arranque.

En la prctica se observ el funcionamiento del motor arrancado mediante unautotransformador conectado en dos lneas. Se obtuvieron las medicionescorrespondientes de voltaje de lnea y lnea-neutro as como la corriente y torsinde arranque con y sin carga mxima.

A su vez se observ como este tipo de arranque con autotransformador es mseficiente que los otros arranques convencionales, ya que permite una mayorreduccin de voltajes, corrientes y torsin de arranque, as como una mejorcomodidad al momento de querer ajustar dichas valores.