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S.E.P. S.N.E.S.T. D.G.E.S.T.

INSTITUTO TECNOLÓGICO

del Istmo

TRABAJO:UNIDAD 1

PRESENTA:LEIVER LÓPEZ SÁNCHEZ

JONATAN LÓPEZ VASQUEZJOSÉ RENÉ SALINAS SANTIAGO

XHUNAXHI GPE. LÓPEZCHENTE GUTIERREZSEMESTRE:

6°ESPECIALIDAD:

INGENIERÍA ELÉCTRICAMATERIA:

MOTORES DE INDUCIÓN Y ESPECIALESASESOR:

ING.EFRAIN DE LA CRUZ SÁNCHEZ

H. CD. DE JUCHITÁN DE ZARAGOZA, OAX., JUNIO DEL 2015.

Heroica ciudad de juchitan de Zaragoza, oax. Agosto del 2009.

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AGRADECIMIENTOS

A NUESTROS PADRES:

Por el apoyo que nos brindaron En este difícil camino de la vida,Por la ayuda recibida en la finalización De este trabajo, por la comprensión y la Paciencia demostrada hacia nosotrosPor todo y por mucho más.¡Muchas gracias!

A LOS PROFESORES:

Agradecemos a los profesores Por la atención prestada, para Realizar el siguiente trabajo,

Por las correcciones hechas, Y la orientación para El presente trabajo

¡Muchas gracias!

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ÍNDICE pág.

Portada 01

Agradecimientos 02 Índice 03 Notación 04

Acrónimos 05

Lista de figura 06

Resumen 07

Introducción 08

1.1 Antecedentes

Capítulo 2

2.1- obtención de componente fundamental de FMM 9-10

2.2.- efectos de la carga electromagnética del motor 11-14

2.3.- efecto de la carga en el comportamiento electromagnético del motor 15-16

2.4.- medida de la resistencia de devanados en motores 17-21Generadores eléctricos Conclusión 22

Recomendaciones 23

Bibliografía 24

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NOTACIÓN

V= volts

MΩ=mega ohm

MA=mega ampere

A= ampere

f.m.m= fuerza magnetomotriz

fem= fuerza electromotriz

ƒ= función del tiempo

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ACRONIMOS

“C C”= cambie de corriente

DISCHARGING” = descarga”

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LISTA DE FIGURAS

FIG.1.- CORRIENTE EN LA ARMADURA

FIG.2.-MÁQUINA DINAMO-ELÉCTRICA

FIG.3 Y 4.- DINAMO Y MOTOR

FIG.5.- GENERADOR Y MOTOR

FIG.6.- GENERADOR

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

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 ASÍNCRONO

FIGURA 10. MIDIENDO LA RESISTENCIA DEL DEVANADO DEL ROTOR DE UN

MOTOR DE ANILLOS ROZANTES.

FIGURA 11. EL MENÚ DE RESULTADOS DEL RMO-M.

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RESUMEN

El presente trabajo contiene como se obtiene el componente fundamental de la fem, el análisis físico y matemático formado por un estator trifásico, bifásico y polos sombreados en tanto cómo se comporta el efecto de la carga electromagnética de un motor; terminando con una prueba de resistencia en los devanados .

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CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes

El magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que enlaza ambas fuerzas, es el tema de este curso, se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia.

CAPÍTULO II

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DESARROLLO

2.1 OBTENCIÓN DE COMPONENTE FUNDAMENTAL DE FMM

La fmm. Proveniente de la reacción de armadura, puede descomponerse en dos vectores ortogonales, de manera que, uno de ellos coincida con el eje polar, y el otro", con la línea interpolar. La componente del vector coincidente con el eje polar, la llamaremos componente directa de la reacción de armadura; y al que coincide con la línea interpolar, componente en cuadratura de la misma» Mientras la componente directa de la reacción de armadura M , actúa en el mismo circuito magnético del campo de la excitación, produciendo efectos similares, la componente en cuadratura de la reacción de armadura, ejerce su influencia a través 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 tensión V a los bornes esté en adelanto un ángulo 9 respecto a la intensidad de corriente en la armadura I (figura 1)»

FIG.1.- CORRIENTE EN LA ARMADURA

La reacción de armadura tiene que estar en fase con la corriente I. a Sea la reacción de armadura Ma cuyo valor puede descomponerse consecuentemente con lo dicho en dos vectores ortogonales cuyos valores son: Mad = Cd Ma senφ, son valores que dependerán del abarcamiento polar y del paso polarφ es el ángulo interno de la máquina que según el gráfico 37 lo podemos definir también como el *ángulo que existe entre la f.mm. De armadura y la fmm.

Obtención de la f.m.m en el hierro

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La f.m.m es un punto del entrehierro de una maquina simétrica, no necesariamente ideal, se obtiene fácilmente a partir de la definición de f. lo que hay que hacer es sumar las corrientes abrazadas por la línea de inducción magnética que pasa por el punto considerado y dividir por dos. Para ello se tiene en cuenta que en una maquina simétrica una línea de inducción corta al entrehierro en dos puntos situados simétricamente respecto al eje de la distribución de corrientes que generan el campo magnético.

Se utiliza utiliza la línea de inducción ADGFA que corta al entrehierro también en el punto D, simétrico de A respecto al eje de la distribución de corrientes. Se cumplirá que:

B (∝D )=−B(∝ A)

Fδ (αD )=−Fδ (αA)

ƒ (∝D )=−ƒ(∝ A)

Y que:

ƒ (∝ A )=|ƒ (∝D )|=12 ∑ADGFA

N . i

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

ƒ=Np . ir

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 distribución de f.m.m.

Naturalmente si iγ es constante en el tiempo (corriente continua) la f.m.m. ƒ no varia en el tiempo; pero si iγ cambia en el tiempo, la f.m.m. ƒ Es la función del tiempo.

2.2.-EFECTOS DE LA CARGA ELECTROMAGNÉTICA DEL MOTOR

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Máquina Dinamo-eléctrica

Es la más 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 imán de herradura. Cuando el disco gira, se induce una corriente entre el centro del disco y su borde debido a la acción del campo del imán. El disco puede fabricarse para funcionar como un motor mediante la aplicación 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 reacción magnética.

FIG.2.-MÁQUINA DINAMO-ELÉCTRICA

El campo magnético de un imán permanente es lo suficientemente fuerte como para hacer funcionar una sola dinamo pequeña o motor. Por ello, los electroimanes se emplean en máquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades básicas: el campo magnético, que es el electroimán con sus bobinas, y la armadura que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magnético y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitación en el caso del motor. La armadura es por lo general un núcleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores.

La dinamo y el motor.- Empleando un imán y una espira con unos anillos colectores es posible generar corriente eléctrica alterna, si sustituimos los anillos colectores por un solo anillo dividido en dos partes aisladas entre sí tendremos una dinamo. En este caso la corriente circula en un solo sentido, corriente continúa.

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FIG.3.- DINAMO Y MOTOR

FIG.4.- DINAMO Y MOTOR

La dinamo es una máquina reversible puede trabajar como generador o como motor. Como generador transforma la energía mecánica en energía eléctrica y como motor transforma la energía eléctrica en mecánica de rotación.

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FIG.5.- GENERADOR Y MOTOR

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Generadores y Motores EléctricosSon un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dínamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.

FIG.6.- GENERADOR

Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de un circuito de conducción fijo cuya intensidad puede variar, se establece o se induce una corriente en el conductor. El principio opuesto a éste fue observado en 1820 por el físico francés André Marie Amparé. Si una corriente pasaba a través de un conductor dentro de un campo magnético, éste ejercía una fuerza mecánica sobre el conductor.

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2.3.- EFECTO DE LA CARGA EN EL COMPORTAMIENTO ELECTROMAGNÉTICO DEL MOTOR

EFECTO DE LA VARIACIÓN 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 variación correspondiente en

el deslizamiento y la velocidad. Entonces si los demás 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 reducción en el desplazamiento, es decir el deslizamiento varía

inversamente con el cuadrado del voltaje o en proporción al inverso del par.

Para fines de cálculo, podemos resumir la relación entre par y voltaje de estator como

sigue:

En el cual el subíndice "n" representa el nuevo valor

El subíndice "o" representa el valor original.

El cálculo del deslizamiento con un cambio en el voltaje del estator (y del rotor) es un tanto

más complejo, porque el deslizamiento varía también con la resistencia del rotor, el voltaje

del estator y/o el par. La relación se puede resumir de la siguiente forma: para la cual se ha

definido previamente los símbolos y subíndices.

A la siguiente figura se muestra el efecto de una reducción en el voltaje del estator sobre la

curva característica par- deslizante

De un motor de inducción de jaula de ardilla de propósito 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 reducción del 80 % del voltaje del estator, suponiendo

una carga convencional cuyo par varíe 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 reducción semejante de voltaje produce tanto la reducción en el par como

aumento en el desplazamiento en el punto c. La extrapolación de los puntos a, b, y c

produce la línea de carga que aparece punteada para mayores reducciones en el voltaje del

estator.

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Por tanto si se tiene mayor calentamiento a la menor velocidad, así como una eficiencia

reducida, lo cual causa un rápido deterioro en el aislamiento del motor. Por tanto se

acostumbra limitar la variación de voltaje sobre el par, el deslizamiento y la velocidad,

empleando las ecuaciones 1 y 2

El siguiente ejemplo muestra que tanto resiste la velocidad de un motor comercial de

inducción 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

disminución de 1.23% en la velocidad!

Ejemplo 1

Un motor de jaula de ardilla trifásico, 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)

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2.4.- MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE DEVANADOS EN MOTORES/GENERADORES ELÉCTRICOS

Preparación para la prueba de resistencia del devanado del motor

Antes de realizar la prueba de resistencia del devanado del motor, asegúrese que:

El objeto a ensayar se desconecta de su circuito de acuerdo con las normas locales de seguridad y está correctamente conectado a la tierra de protección.

El equipo RMO-M está correctamente conectado a tierra. Para ello, conecte el tornillo de puesta a tierra en la parte posterior del RMO-M a la tierra de protección mediante el cable de conexión a tierra.

Un extremo del devanado del objeto a ensayar está 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 extraña, pintura, barniz o de óxido.

Método de medida

Para realizar la prueba de resistencia del devanado de un motor se utiliza el método de medición de cuatro hilos (Kelvin). Proporciona los mejores resultados de medida posibles, ya que garantiza que la resistencia de los cables de conexión de corriente no está incluida en la medida.

La corriente de prueba pasa a través de los devanados conducida con cables de alta corriente. La caída de tensión a través de los devanados se mide utilizando cables sensores.

La colocación 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.

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FIGURA 7. CONEXIÓN 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 más altos de la corriente de prueba provocarán un aumento significativo de la resistencia del devanado debido al calentamiento.

La resistencia del devanado de motores trifásicos de corriente alterna se mide entre los bornes terminales (las tres combinaciones).

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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 ASÍNCRONO

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

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

FIGURA 11. EL MENÚ DE RESULTADOS DEL RMO-M.

Descarga del motor después del ensayo de medida de resistencia de un arrollamiento

Se deben tomar precauciones antes de desconectar los cables de prueba del motor ensayado, debido a la energía que puede quedar almacenada en el circuito magnético. Nunca desconecte los cables durante el proceso de prueba y espere siempre para la

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descarga a que la señal y el sonido del zumbador correspondientes se apaguen, de modo que el motor esté descargado completamente.

Cuando la medida se haya completado, se iniciará el proceso de descarga de corriente. Durante la descarga de corriente, se muestra el mensaje “ven la pantalla del equipo. La inyección de corriente y la energía de descarga de la inductancia están reguladas completamente. Un circuito de descarga intrínsecamente seguro, con indicador, disipa la energía magnética almacenada rápidamente, después de cada prueba.

RMO100M

La medida de la resistencia de un devanado de un motor eléctrico se realiza de forma ventajosa con la utilización de RMO100M. El medidor de resistencia de devanados RMO100M está diseñado para medir la resistencia de objetos inductivos utilizados en la industria de energía eléctrica o ramas similares.

La corriente de prueba de RMO100M está dentro del rango de 5 mA - 100A CC. El rango de medida se limita de 1 mΩ a 1000 Ω. La máxima tensión de entrada en el canal de detección de voltaje es de 5 V para todos los valores de corriente de prueba. Por esa razón, 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 mΩ la corriente debe estar por debajo de 50 A porque 50 A x 100 mΩ = 5 V. El valor

Máximo de la tensión de medida es 5 V para todos los valores de corriente de prueba. Elija prueba de corriente para obtener un valor máximo 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 tensión 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 tensión en el objeto ensayado es demasiado alta. En este caso, debe reducir la corriente de prueba y repetir la prueba. Este mensaje también 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.

Atención: Espere hasta que desaparezca de la pantalla el mensaje de descarga, antes de retirar los cables.

CONCLUSIÓN

Este proyecto de investigación consistió la elaboración de un protocolo acerca de varios subtemas acerca del comportamiento de efecto de la carga electromagnética, tanto como

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obtención del componente fundamental de la fem y análisis físico y matemático de la naturaleza.

RECOMENDACIONES

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Las recomendaciones que se hacen a las personas que en un futuro piensen en realizar este tipo de proyectos es que tomen en cuenta las características de cada tema antes de realizar su proyecto ya que de esto dependerá de que su proyecto de investigación sea buena o no.

Una muy buena recomendación es que antes de iniciar con la elaboración del proyecto de investigación se cuente con suficiente información para finalizar de manera correcta con una información bien fundamentada ya que ese fue nuestro problema ya que no contamos con muchos libros.

BIBLIOGRAFÍA

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

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

[3] Bárbara Angélica Rodríguez (2010), naturaleza del campo magnético http://www.conae.gob.mx http://www.wwindea.org

[4] Manuel Leal Rubio, Aitor Domínguez Martin, Álvaro león 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 Lanchester–Betz–Joukowsky 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