guia para el laboratorio de maquinas electricas ii

7/22/2019 Guia Para El Laboratorio de Maquinas Electricas II

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UNIVERSIDAD DE CARABOBO

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA ELCTRICA

DEPARTAMENTO DE POTENCIA

GUA PARA EL LABORATORIO DE MQUINASELCTRICAS II

FRANCISCO RODRIGUEZ

NAPOLEN ARTEAGA

AGOSTO 2007


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LABORATORI O DE MAQUI NAS ELECTRI CAS I I


UNIVERSIDAD DE CARABOBO Pgi na i

I NTRODUCCI N

El Labor at or i o de Maqui nas El ct r i cas I I est a concebi do

como un compl ement o a l a f or maci n t er i co- pr ct i ca delest udi ant e de maqui nas de cor r i ent e al t er na, a ni vel delspt i mo semest r e de l a car r er a de I ngeni er a El ct r i ca en l aUni ver si dad de Carabobo.

El pr opsi t o de l as cesi ones de l abor at or i o es per mi t i rque el est udi ant e conf r ont e l as bases concept ual es adqui r i dascon l as exper i enci as demost r at i vas y l as si t uaci ones r eal es,cont r i buyendo al desar r ol l o de su pensami ent o ci ent f i co,car act er i zado por :

1. La act i t ud r ecept i va haci a l a i nvest i gaci n.2. La capaci dad de obser vaci n, i dent i f i caci n y

del i mi t aci n de pr obl emas.3. La f or mul aci n, acept aci n o rechazo de hi pt esi s.Dur ant e l as sesi ones de l abor at or i o, el est udi ant e

ej ecut ara conexi ones y mani obr as sobr e maqui nas r eal es,sust ent ando as l as noci ones adqui r i das dur ant e l as cl asest er i cas. Adems, l a real i zaci n de mont aj es ci r cui t al es condi f er ent es equi pos de medi ci n, per mi t i r ref or zar l asdest r ezas par a conect ar , l eer cor r ect ament e e i nt er pr et ar l asl ect ur as de l os di st i nt os i nst r ument os de medi ci n.

EI cur so se cont empl a di vi di do en 12 pr ct i cas. Si nembargo, se ha consi der ado r ecomendabl e r eal i zar una pr ct i ca

adi ci onal , que en est e t r abaj o se denomi na PRACTI CA No O, conel f i n de r et omar al gunas i deas de cur sos ant er i or esr el aci onadas con l os si st emas t r i f si cos y el manej o de l osi nst r ument os bsi cos de medi ci n. Est a pr ct i ca pr el i mi nart i ene una dur aci n de una semana (una sesi n de l aborator i o) .

Las prct i cas 1 y 2 se ref i er en a l os devanados de l asmqui nas de cor r i ent e al t er na. Cada una de el l as t i ene unadur aci n de una semana. El docent e- f aci l i t ador podr or gani -zar al gr upo de est udi ant es para que, en una mi sma sesi n, set r abaj en ambas prct i cas si mul t neament e. La apl i caci n deest e pr ocedi mi ent o, obedecer a l a di sponi bi l i dad de equi posen el l abor at or i o segn el nmer o de est udi ant es.

Las pr ct i cas 3 y 4 se r ef i er en al gener ador si ncr ni co.En el l as, se consi deran al gunos ensayos que permi t en model ary pr edeci r el compor t ami ent o de una mqui na si ncr ni ca que,en f orma ai sl ada, al i ment a a una carga el ct r i ca. Cada una del as pr ct i cas, se r eal i za en una sesi n de l abor at or i o.


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LABORATORI O DE MAQUI NAS ELECTRI CAS I I


UNIVERSIDAD DE CARABOBO Pgi na i i

Las pr ct i cas 5 y 6 enf ocan su atenci n haci a el f unci o-nami ent o de una mqui na si ncr 6ni ca conect ada a una red de

pot enci a i nf i ni t a. Las act i vi dades que se cont empl an, dur ant el a ej ecuci 6n de est as pr ct i cas, est n or i ent adas a l ar eal i zaci 6n de mani obr as que per mi t an descr i bi r y expl i car elf unci onami ent o de l a mqui na si ncr ni ca como generador omot or de acci onami ent o. El t i empo est i mado, par a cada una deest as pr ct i cas, suel e ser una semana; event ual ment e, pudi er ar equer i r se una sesi n adi ci onal , di r i gi da baj o al gunaest r at egi a met odo1ogi ca par t i cul ar , con el f i n de asegur ar l aconsecuci n de l os obj et i vos de ambas prct i cas.

Las prct i cas 7, 8 Y 9 per mi t en ensayar al mot or t r i f -si co de i nducci 6n. Se consi der an ensayos di r i gi dos a: model ar

al mot or de i nducci n ci r cui t al ment e, expl i car sucompor t ami ent o baj o carga, anal i zar al gunas oper aci ones anor -mal es y descr i bi r sus car act er st i cas de f unci onami ent o en elar r anque. Est as t r es pr ct i cas se r eal i zan en dos sesi ones del abor at or i o.

Las pr ct i cas l O, 11 Y 12 consi der an el est udi o de l osmotores monof si cos de i nducci n y se car act er i zan por ser der pi da ej ecuci n, por l o que, f r ecuent ement e, una sesi n del abor at or i o r esul t a suf i ci ent e par a l l evar a cabo l asact i vi dades cor r espondi ent es a l as t r es pr ct i cas.

El est udi ant e no debe ol vi dar que cual qui er pr obl ema que

se pr esent e dur ant e l a ej ecuci n de al guna pr ct i ca ( compor -t ami ent os i nesper ados de l os equi pos ut i l i zados, ausenci a det ensi n en al gn punt o del mont aj e ci r cui t al di spar o depr ot ecci ones, et c. ) es una f uent e de her r ami ent as par adesar r ol l ar habi l i dades t cni cas; en cuant o a l a l ocal i zaci nde f al l as y l a sol uci n de pr obl emas de cabl eado. No obst an-t e, es i mpor t ant e que se t omen l as medi das de segur i dadper t i nent es par a evi t ar acci dent es i nnecesar i os.

Con el f i n de actual i zar y depur ar cada vez ms elcont eni do de est as gu as, el depar t ament o de pot enci a, at r avs de l a f i gur a de cual qui er a de sus pr of esores deMqui nas El ct r i cas, agr adece l as suger enci as y r ecomenda-ci ones que puedan apor t ar l os usuar i os de est e mater i al ant eevent ual es er r ores de f orma o cont eni do.


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LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS II

DEPARTAMENTO DE POTENCIAUNIVERSIDAD DE CARABOBO Pgina 1

PRACTICA No 0

Medir la potencia y el factor de potencia de una cargatrifsica.

PREPARACIN PREVIA

1.Defina: conexin Y, conexin D, sistema trifsicoequilibrado y desequilibrado, factor de potencia,ngulo de impedancia, potencia activa, reactiva ypotencia aparente.

2.Repase la forma de conectar los siguientesinstrumentos en los sistemas trifsicos ampermetro,voltmetro, vatmetro, medidor de Cos,transformadores de corriente y transformadores detensin.

3.Demuestre que utilizando los dos vatmetrosmonofsicos se puede medir la potencia trifsicaconsumida por una carga (mtodo de los dosvatmetros).

4.Dibuje el diagrama fasorial de una carga R-Lbalanceada conectada en Y y Delta. Indique corrientes

de fase y de lnea, as como tensiones de fase y delnea.

5.A partir de los diagramas fasoriales de 4.,demuestre las siguientes expresiones

Vlinea = .Vfase (en una estrella)Ilinea = .Ifase (en un tringulo)

6.Demuestre que la potencia trifsica consumida unacarga equilibrada est dada por:

P3= 3.Vlin.Ilin.fp

7.Explique cmo puede medirse la potencia trifsicaconsumida por una carga balanceada si para tal finsolo se dispone de un vatmetro monofsico.

FUNDAMENTOS

La potencia consumida por una carga trifsica puedemedirse a travs de varios mtodos, segn su naturaleza

MANEJO DE INSTRUMENTOS

OBJETIVO


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a)La medicin en cargas desbalanceada se puede realizarusando un vatmetro trifsico, tres vatmetrosmonofsicos o en su defecto con dos vatmetrosmonofsicos.

b)La medicin con cargas balanceadas puede realizarsecon los mtodos mencionados anteriormente en "a",adems de poderse llevar a cabo con un solo vatmetromonofsico conectado convenientemente.

La medicin del factor de potencia de una carga trifsicabalanceada se puede llevar a cabo utilizando un medidortrifsico, empleando el mtodo de los dos vatmetros ousando un medidor monofsico adecuadamente conectado. Laconexin elctrica de los medidores de factor de potenciaes similar a la de los vatmetros.

EQUIPOSUn Vatmetro Polifsico.Un Vatmetro Monofsico.Un medidor de Cos .Dos Ampermetros.Dos Voltmetros.Un Transformador de Corriente.Un Transformador de Tensin.Fuente de Poder.Carga Resistiva e Inductiva.

Un Interruptor tripolarNOTA: El estudiante seleccionar los rangos de cadainstrumento de acuerdo a su aplicacin.

PROCEDIMIENTO

1.Ejecute las conexiones indicadas en el esquema anexopara una carga resistiva pura. En dicho esquema sloaparecen conectados los ampermetros y voltmetros.El estudiante realizar la conexin del resto de los

instrumentos.


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2.Cierre el interruptor tripolar y energice con 220Ventre 1ineas. Ajuste la carga para que absorba de las1ineas una corriente de 3 amperios. Tome nota de lalectura de todos los instrumentos.

3.Repita el paso 2. para una carga R-L de factor depotencia 80%. Una vez tomadas todas las lecturas, abral interruptor tripolar sbitamente sin desactivar lafuente y observe las variaciones de los instrumentos.

PROBLEMAS Y TAREA1.Trace el diagrama fasorial de una carga trifsica

desbalanceada, de factor de potencia en adelanto,conectada en Delta y alimentada a partir de una fuente

conectada en Y. Indique las tensiones y corrientes delnea y de fase.

2.Dibuje el esquema para la medicin de potenciatrifsica empleando: tres vatmetros monofsicos y dosvatmetros monofsicos.

3.Cmo podra medirse el factor de potencia de unacarga balanceada si se dispone de: un ampermetro, unvoltmetro y dos vatmetros monofsicos?

4.Dibuje el esquema de conexiones para la medicin dela potencia y del factor de potencia de una cargatrifsica, empleando un vatmetro monofsico y unmedidor de Cosmonofsico.

5.Conclusiones


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PRACTICA No 1

PARTE I: CONOCIMENTO DE LA MAQUINA UNIVERSAL

OBJETIVO:Conocer la constitucin y el funcionamiento de la MquinaUniversal.

PREPARACIN PREVIA:Retome los siguientes aspectos de cursos anteriores:

a)Conceptos de H, B y . Diferencias entre ellos.b)Distribucin espacial de la FMM en el entrehierro de

una mquina.

c)Proceso de arranque y aceleracin de un motor decorriente continua.

d)Sistemas trifsicos balanceados.FUNDAMENTOS:La Maquina Universal (MU) para laboratorio, es una mquinade dos (2) polos, de rotor liso (entrehierro uniforme)acoplada a otra mquina (medidora de torque) de corrientecontinua, para funcionamiento como motor o como generador.

El estator de la Mquina Universal, tiene 24 ranuras Y undevanado con bobinas en una sola capa, acortadas en unaranura. Los terminales de las 12 bobinas no estnconectados entre el, sino que son extrados de una mquinapara tener acceso a cada bobina a travs de los bornesnumerados 1-1, 2-2, etc., segn se muestra en la Figura1.1.

Conectando apropiadamente los terminales de las bobinas sepueden realizar una gran variedad de devanados.

El rotor de la Mquina Universal tiene un devanado de pasocompleto de dos (2) polos, 30 ranuras, similar al de unaMquina de D.C., es decir cerrado. Cuando l es alimentadoa travs de los terminales A y A2, se produce unadistribucin de campo magntico similar a la producida porel campo de excitacin (rotor de una mquina sincrnica).De all que se lo utilice de dicha forma, cuando se deseaensayar la Mquina Universal como mquina sincrnica.


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Adicionalmente a los devanados rotricos y estatricosantes mencionados, la mquina universal posee una bobina deexploracin X1 - X2, ubicada en el travs de la cual se

puede observar el campo magntico producido por el rotor.

De igual forma en el rotor existe la X3 X4,con la cual sepuede observar el campo magntico producido en elentrehierro.

EQUIPO:Maquina Universal

PROCEDIMIENTO:Identifique la Mquina Universal y la MquinaDinamomtrica.

1.1. Identifique las bobinas del estator.

1.2. Idem para el rotor y las bobinas de exploracin.

PROBLEMAS Y TAREA:

1.La mquina dinamomtrica (motriz), es una mquina D.C.de conexin shunt. Dibuje el diagrama de conexioneselctricas de la misma, incluya todos los elementosque usted crea necesario.

2.Describa el procedimiento para arrancar mquinamotriz.

3.En la Figura 1.2 anexa se muestra un devanado rotricode 12 ranuras, 2 polos, paso completo, similar al queposee la mquina universal; si dicho devanado se

alimenta con una corriente D.C. a travs de los bornesF1 y F2 trace la distribucin espacial de la FMM.

4.Observaciones y Conclusiones relevantes.

PARTE IIOBJETIVO:Estudiar la distribucin espacial de la densidad de flujomagntico B(), producida por las mquinas elctricas.


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Existen bsicamente tres tipos de devanados en las mquinaselctricas, a saber:

1.Devanados Concentrados:Como los usados en el estator por el sistema deexcitacin de las mquinas de corriente continua ocomo los usados en el rotor por el sistema deexcitacin de las mquinas sincrnicas de polossalientes.

2.Devanados por Conmutador:Usados en el inducido de las maquinas D.C. yciertas mquinas A.C.

3.Devanados Distribuidos:Los cuales son usados por los devanados de fases delas mquinas A.C. tanto sincrnicas comoasincrnicas.

Cuando por alguno de estos devanados circula una corrienteelctrica, ellos producen una F.M.M.; si esta acta sola,se producir una distribucin de campo magntico H() sobreel circuito magntico de la mquina, la cual producir a suvez una distribucin de densidad de flujo magntico B().

La distribucin espacial de la densidad da flujo magnticoB() puede ser observada alimentando al devanado encuestin con una corriente continua de modo que el campomagntico sea invariable en el tiempo. Si se hace rotar unabobina de exploracin de paso completo en el entrehierro dela mquina, la tensin inducida en dicha bobina en eltiempo ser e = 2.B().l.V. Como l y V son constantes, laforma de onda e(t) observada en un osciloscopio tendr lamisma forma de B().

EQUIPOS:

Mquina Universal.

Osciloscopio.

Restato.

Ampermetro.

Fuente D.C.


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PROCEDIMIENTO:

1.Distribucin del campo magntico del rotor:1.1. Conecte el dinammetro (maquina motriz de

D.C.)como se muestra en la figura 1 y lleve alconjunto a una velocidad conveniente de valor "X" r.p.m. So recomienda un valor comprendido entre 1000 y2000 r.p.m.

1.2. Alimente el rotor d travs de los bornes A y A2,con una corriente D.C. de 1 amp y observe con elosciloscopio la tensi6n inducida en la bobina deexploracin del estator Xl - X2. Esta onda esrepresentativa de la distribucin espacial del campomagntico producido por el rotor (de una mquina

sincrnica de rotor liso).

NOTA: En caso de que las seales observadas tengan muchoruido y no estn bien definidas, comunqueselo alpersonal tcnico para que realice ajustes en el sistemade portaescobillas

2.Distribucin de campo magntico de un devanadodistribuido:Una de las caractersticas de los devanados distribuidoses que la forma de la FMM puede ser controlada

distribuyendo los conductores a travs de la periferiade la mquina. La influencia del ngulo de distribucinsobre la forma de la FMM se puede estudiar segn elsiguiente procedimiento:

2.1. Conecte las bobinas del estator en dos grupos de6 bobinas segn se muestra en la figura 2. Unalos terminales posteriores 1 y 7 segn puentea. Alimente con 1 amperio D.C. a travs de losterminales 1 y 7.

2.2. dem al punto 1.1.2.3. Observe la forma de onda del campo magntico con

un osciloscopio conectado a la bobina deexploracin X3X4. Ahora mueva el puente hacia 2y 8 segn b, para incluir dos bobinas en seriepor polo, lo cual origina un ngulo dedistribucin de 60. Repita para 3 y 9, y assucesivamente. Observe y dibuje en cada caso laforma de onda. Tome nota de los valores pico ydel periodo de las ondas. Relacione el periodo de

las ondas con su velocidad de trabajo X.


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3.Distribucin del campo magntico producido en uninstante de tiempo por corrientes trifsicasequilibradas:Para observar la distribucin espacial del campomagntico en un instante dado, es necesario simular las

corrientes trifsicas instantneas con corriente D.C. devalores adecuados. Por ejemplo, en el instante en el queIu es mxima positiva, Iv es igual a Iw y a su veziguales a la mitad del valor mximo y negativo (instante0, Figura 3-27 del texto Fitzgerald).

3.1. Conecte 01 devanado de la mquina para unaconexin "Y". Identifique c/u de los terminalesde fases y alimente a la fase U con +1 amp, a laV y W con -0,5 amp. Para ella realice el montajede la Figura 3.

3.2. dem al punto 1.1.3.3. Observe la distribucin del campo magntico

producido en instante "t=0-" del Fitzgerald,haciendo uso de un osciloscopio conectado a labobina do o exploracin X3 - X4

PROBLEMAS Y TAREA:

1.A partir de la configuracin del devanado de rotor,determine tericamente la distribucin del campomagntico.

2.A partir del devanado del estator conectado en Y,determine tericamente la distribucin del campomagntico para el instante t=0-de Fiztgerald.

3.Observaciones y conclusiones.

PARTE III

OBJETIVO:Estudiar los efectos del acortamiento y la distribucinde los devanados sobre la tensin inducida en unalternador.

PROCEDIMIENTO:1.Conecte el dinammetro (mquina motriz) segn se

muestra en la Figura 1. Ajuste su velocidad hasta

"X" r.p.m.


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2.Conecte las 12 bobinas del estator en serie paraformar un devanado distribuido abierto en susextremos. Vase Figura 4.

3.Conecte un osciloscopio para observar la tensininducida en la bobina 1 1, luego la de la bobina1 - l' ms lo do lo 2 - 2' y as sucesivamente hastaobservar 1 12. Observe el contenido armnico encada caso. Dibuje las Formas de Onda y tome nota desus valores caractersticos.

4.Para observar el efecto del acortamiento sobre latensin inducida, conecte un canal del osciloscopioa la bobina de exploracin X1 X2 (escartica depaso completo) y el otro canal a la bobina 1-1'(estatrica acortada). Dibuje las formas de onda.Compare los resultados.

PROBLEMAS Y TAREA:

1.Qu es factor de paso?2.Qu es factor de distribucin? Dedzcalo.3.Qu importancia tienen los factores de paso y de

distribucin?

4.Observacin y conclusiones.


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FIGURA 1.1


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FIGURA 1.2

F2

F1


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FIGURA

1


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FIGURA

4


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PRACTICA No 2

DEVANADOS

OBJETIVO:

Realizar algunas conexione trifsicas en un devanado tpicode una mquina de corriente alterna.

PREPARACIN PREVIA

1.Defina: Espira, Bobina, Ranura, Capa, Paso Polar, Pasode Bobina, Acortamiento, Grado Mecnico, GradoElctrico Espacial, Campo Magntico Giratorio, Grupo yFase.

2.Interprete las variables de la ecuacin de corte:e = B.l.V.

3.Deduzca la siguiente expresin:Rf = 4,44.Kw.Npb.f.p

4.Qu relacin existe entre la velocidad de giro de uncampo magntico giratorio en r.p.m y la frecuencia de

alimentacin en Hz.

5.Cmo se puedo verificar que un devanado est bienConectado?

FUNDAMENTOS"

A diferencia de las mquinas de corriente continua, en lascuales el inducido va ubicado en el rotor, el inducido delos generadores de corriente alterna se ubica generalmenteen el estator. Los devanados de C.C. se caracterizan por

ser cerrados (esto significa que si partimos de un punto"A" del devanado, al recorrerlo llegamos nuevamente alpunto "A"). Los de C.A. son abiertos.

Se dice que un bobinado es concntrico, cuando todas lasbobinas que la constituyen tienen un mismo centro, por loque todas las bobinas de un mismo grupo son diferentes. Enlos bobinados excntricos, todas las bobinas del devanadoson iguales. Todos los devanados excntricos sonrealizados "por polos", por lo que teniendo esto presenteresulta que cada fase tiene tantos grupos de bobinas comopolos tiene la mquina.


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En todos los bobinados por polos los grupos de una mismafase que se deseen conectar en serie se unen de lasiguiente forma: final del primer grupo con principio deltercero; final del tercero con final del cuarto y assucesivamente.

Los bobinados excntricos de corriente alterna pueden serimbricados y ondulados y realizarse con una o dos capas. Asu vez, los devanados imbricados pueden ser enteros yfraccionarios.

Debido a que los sistemas trifsicos son los ms usuales,es lgico pensar que tanto de los alternadores como de losmotores A.C., sean los devanados trifsicos, los cuales sepueden obtener mediante arreglos y conexiones adecuadas delas distintas bobinas que constituyen el devanadoestatrico de la mquina. Segn sean las necesidades los

devanados trifsicos pueden ser conectados en estrellaserie (Y), estrella de dos ramas en paralelo (YY), deltaserie (D), delta de dos ramas en paralelos (DD) y en otroscasos estrellas y deltas de ms de dos ramas en paralelos.

PROCEDIMENTO:

1.A partir del devanado asignado tome nota de:N de Polos.N de Ranuras.N Capas.

N Bobinas.N Vueltas/bobinaPaso Polar en Ranuras y grados mecnicos.Paso Bobina en Ranuras y grados mecnicos.Acortamiento en Ranuras y grados mecnicos.

Identifique plenamente el tipo de devanado asignado (sies imbricado, Ondulado, Concntrico, Excntrico,Abierto, Cerrado, etc.)

1.1. Calcule el factor de paso y el de distribucin.1.2. Haciendo uso del esquema del bobinado haga las

conexiones necesarias para obtener 4 terminalespor fase.

1.3. Conecte el devanado segn la conexin que leindique el profesor

1.4. Partiendo de que cada bobina soporta unacorriente de 3 Amperios. Alimente el devanado conun Variac Trifsico hasta que absorba lacorriente permitida segn la conexin realizada.


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1.5. Verifique si las corrientes de lnea son iguales.En caso contrario revise las conexiones.

1.6. Verifique si se produce un campo magnticogiratorio introduciendo un rotor de prueba.

1.7. Realice ajustes en sus conexiones para invertirel sentido de giro del campo magntico. Determinetericamente a qu velocidad se mueve dicho campomagntico.

2.La mayora de los motores trifsicos pequeos y medianosson construidos de manera que puedan ser conectados endos tensiones. El propsito de ello es que el mismo

motor pueda sor utilizado en lugares con diferentestensiones. Usualmente los terminales de las bobinas conextradas externamente para ser conectados en serie paratensin alta o en paralelo para la baja. Prcticamentetodos los motores trifsicos (Americanos) de 2tensiones, tienen 9 terminales identificados, en formaestndar del T1 al T9. Cmo se identifican losterminales de los motores Europeos?

2.1. A partir del diagrama de bornes indicado en laFigura 2.1, realice las conexiones necesarias

tanto para alta como para baja tensin (Llene latabla anexa). Realice luego dichas conexiones enun motor trifsico del laboratorio que tenga elmismo esquema de sealizacin.

TENSIN L1 L2 L3 UNIRALTABAJA

2.2. dem al punto 2.1 pero para las conexiones en D yDD correspondientes a la Figura 2.2.

TENSIN L1 L2 L3 UNIRALTABAJA

En todos los bobinados por polos los grupos de una mismafase que se deseen conectar en serie se unen de lasiguiente forma: final del primer grupo con principio del


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tercero; final del tercero con final del cuarto y assucesivamente.

Los bobinados excntricos de corriente alterna pueden serimbricados y ondulados y realizarse con una o dos capas. Asu vez, los devanados imbricados pueden ser enteros y

fraccionarios.

Debido a que los sistemas trifsicos son los ms usuales,es lgico pensar que tanto de los alternadores como de losmotores A.C., sean los devanados trifsicos, los cuales sepueden obtener mediante arreglos y conexiones adecuadas delas distintas bobinas que constituyen el devanadoestatrico de la mquina. Segn sean las necesidades losdevanados trifsicos pueden ser conectados en estrellaserie (Y), estrella de dos ramas en paralelo (YY), deltaserie (D), delta de dos ramas en paralelos (DD) y en otros

casos estrellas y deltas de ms de dos ramas en paralelos.

PROCEDIMENTO:

3.A partir del devanado asignado tome nota de:N de Polos.N de Ranuras.N Capas.N Bobinas.N Vueltas/bobina

Paso Polar en Ranuras y grados mecnicos.Paso Bobina en Ranuras y grados mecnicos.Acortamiento en Ranuras y grados mecnicos.

Identifique plenamente el tipo de devanado asignado (sies imbricado, Ondulado, Concntrico, Excntrico,Abierto, Cerrado, etc.)

3.1. Calcule el factor de paso y el de distribucin.3.2. Haciendo uso del esquema del bobinado haga las

conexiones necesarias para obtener 4 terminalespor fase.

3.3. Conecte el devanado segn la conexin que leindique el profesor

PROBLEMAS Y TAREA:

1.A partir del devanado asignado, indique como seran lasltimas conexiones para lograr la D, DD, Y, YY.

2.Partiendo de que cada grupo de bobina soporta unatensin Vb y una corriente Ib, indique la tensin y


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corriente nominales de lnea en cada conexin sealadaen 1..

3.Explique a que se deben los pequeos desbalances que seobservan en las corrientes que absorbe el devanado que

usted conect.

4.Discuta la relacin entre la velocidad del campomagntico giratorio (determinado tericamente) y lavelocidad (aproximada) a la cual gir el rotor de pruebaempleado.

5.Indique todas las conexiones posibles que se puedenrealizar con un devanado trifsico imbricado de 8 polos.

6.A que se debe que la corriente de lnea requerida paramover un rotor de prueba en un devanado conectado en YYsea mayor e la requerida en uno conectado en Y?

7.Qu diferencias existen entre los devanados ondulados eimbricados?

8.Conclusiones.


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PRACTICA No 3

OBJETIVOS

Determinar las caractersticas de vaco y cortocircuito de

una mquina sincrnica.

PREPARACIN PREVIA:

1.Cmo se obtiene la caracterstica de cortocircuito deuna mquina sincrnica? Qu utilidad tiene?

2.Cmo se obtiene la caracterstica de vaco de unamquina sincrnica? Qu utilidad tiene?

3.Defina: Reactancia sincrnica saturada y no saturada.Cmo se obtienen a partir de los ensayos de vaco ycortocircuito?

4.Qu diferencia existe entre impedancia sincrnica yreactancia sincrnica?

5.Defina: Lnea de entrehierro y relacin decortocircuito.

6. Cmo se construye y qu utilidad tiene el tringulo dePotier?

7. Cmo se determina la regulacin con el mtodo laimpedancia sincrnica? Cmo se determina regulacinusando el tringulo de Potier?

EQUIPOS:

Los equipos necesarios y sus especificaciones debern serseleccionados por los estudiantes de conformidad con eldiagrama circuital del ensayo.

PROCEDIMIENTO:

1.Conexiny arranque:Primeramente, determine la resistencia en C.D. de unade las fases del alternador a ensayar. Puede utilizarel mtodo volt-amperimtrico o cualquier instrumentodisponible en el laboratorio para tal fin.

1.1. Conecte la mquina motriz y el alternador deacuerdo al diagrama de conexiones.


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1.2. Tome nota de las caractersticas de placa de lamquina sincrnica. Estos valores no deben serexcedidos durante el ensayo.

1.3. Arranque la mquina motriz y llvela velocidadnominal del alternador. ESTA VELOCIDAD DEBEMANTENERSE CONSTANTE DURANTE TODO EL ENSAYO.

2.Caracterstica de vacio E = F (Im). ("S" Abierto)Partiendo de Im=0, vare la corriente en de excitacin,en tantos pasos como usted desee, hasta el mximopermisible. Para cada paso tome nota de pares de valores(E,Im). Partiendo del ltimo valor, repita elprocedimiento para tomar valores en descenso.

3.Caracterstica de cortocircuito Ia = Fm(Im).

3.1 Ajuste el restato de excitacin de la mquinasincrnica hasta conseguir Im = O. Cortocircuitelas tres. fases del alternador (cerrando elinterruptor S) manteniendo un ampermetro enuna de ellas.

3.2 Vare la corriente de armadura en pasos, hastaalcanzar su valor mximo permisible. Esto selogra variando el restato de excitacin Rmy.

Para cada paso tome nota de los pares de valores(Ia,Im). Verifique que la velocidad se mantieneconstante.

4. Caracterstica de carga a factor de potencia cero.Slo se determinarn 2 puntos experimentalmente:

4.1. Un primer punto:V=0, I=IN, fp=0, If=?

Que es el mismo de cortocircuito.

4.2. Un segundo punto:V=VN, I=IN, fp=0, If=?

Cuyo valor se tomar haciendo uso de una cargainductiva.

4.3. A partir de los ensayos realizados, determine laFMM de reaccin de armadura y la reactancia de

dispersin. Para ello deber construir eltringulo de Potier.


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5.Determinacin de la regulacin:5.1. Cargue la maquina en condiciones nominales (VN,

IN) con carga de factor de potencia igual a 0,8inductivo. Tome nota de las variables

involucradas.

5.2. Remueva la carga sin realizar ningn otro ajusteque no sea el de mantener la velocidad constante.Tome nota de la tensin de vaco. Calcule laregulacin experimentalmente a partir de esteensayo.

5.3. Partiendo de que usted conoce el Triangulo dePotier de esa mquina, as como sus curvas demagnetizacin y cortocircuito, determine

(mediante calculo) la regulacin y la excitacinnecesaria para alimentar a una carga con lascaracterstica indicadas en 5.1. Compare losresultados obtenidos en 5.2.

5.4. dem a 5.3, pero partiendo de que usted conoce laimpedancia sincrnica.

5.5. Compare los mtodos de Potier y de impedanciasincrnica con el resultado real obtenido en 5.2.

PROBLEMAS Y TAREA:

1.Trace la curva de vaco y la caracterstica decortocircuito en el mismo grfico con Im como eje comn.

2.Para cada valor de Im, lea en la grfica los valores deE y de Icc. Realice el cociente para obtener laimpedancia sincrnica. Grafquela en la misma curvaanterior.

3.Calcule la reactancia saturada y no saturada.4.Calcule la reaccin de cortocircuito del generador.5.Trace el diagrama fasorial a escala del generador bajo

la condicin nominal de cortocircuito.

6.Concluya en cuento a la exactitud de los mtodos declculo de regulacin.


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PRACTICA No 4

FUNCIONANIENTO DE UN ALTERNADORSINCRONICO BAJO CARGA

OBJETIVOS1.Interpretar y describir la operacin de un Alternador

Sincrnico que funciona bajo carga, en forma aislada.

2.Graficar la variacin de tensin que se manifiesta enlos terminales de la mquina, cuando se producenvariaciones en la corriente de carga y se mantiene lafrecuencia en un valor constante (variacin de tensin,regulacin de frecuencia).

3.la variaci6n de frecuencia que experimenta la tensin enbornes de la mquina, cuando se producen variaciones enla corriente de carga y se mantiene constante el valorr.m.s. de la tensin en terminales (variacin defrecuencia, regulacin de tensin).

PREPARACION PREVIA

1.Le es posible quemar el devanado inducido de unAlternador Sincrnico an sin que est entregandopotencia activa a una carga? Razone su respuesta.

2.Qu ocurre con la velocidad de un alternador sincrnicosi la potencia mecnica suministrada a su eje (Pm) estransitoriamente menor que la potencia elctrica (Pe)entregada a la carga? Repita suponiendo lo contrario, esdecir: Pm>Pe.

3.Qu es funcionamiento aislado? Qu es funcionamientoen paralelo con una red de potencia?

4.A partir del diagrama unifilar anexo, dibuje el diagramade conexiones y seleccione los equipos necesarios.

FUNDAMENTACIN

Un generador sincrnico que funciona como fuente nica,suministrando energa elctrica a una carga, se comportacomo una fuente de tensin alterna cuya frecuencia estdeterminada por la velocidad de la mquina motriz y elnmero de polos del alternador. La corriente y el factor depotencia del mismo, estn determinados por la excitacin dela mquina, por su impedancia y por la naturaleza de lacarga.


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En la prctica, a nivel de centrales de generacin, losgeneradores sincrnicos requieren sistemas que controlen latensin (valor r.m.s.) y la frecuencia de la seal devoltaje en terminales. Esto se hace con el fin de asegurarun suministro de energa estable a nivel del sistema

Interconectado nacional.

PROCEDIMIENTO:1.Conecte la mquina motriz y el alternador segn el

diagrama de conexiones.

2.Manteniendo S abierto y el restato Rmy enposicin de 1m = O, proceda a arrancar la mquinamotriz. Ajuste su velocidad da forma tal que la

velocidad del conjunto sea la velocidad nominal delalternador.

3.Ajuste el restato Rmy del alternador hasta lograrque la tensin en bornes sea la nominal. Tome nota dela corriente de excitacin Im. Este valor, al igualque el de la velocidad, deben mantenerse constantesdurante esta parte del experimento.

3.1. Cierre el interruptor S y, con la cargaresistiva Rb, vare la corriente de armadura en

tantos pasos como usted considere conveniente,hasta alcanzar la corriente nominal (mantenga lavelocidad constante en cada paso). En cada paso,tome nota de la tensin terminal y de lacorriente de armadura.

3.2. Abra el interruptor S, sustituya la cargaresistiva por una inductiva pura, conectadaapropiadamente.

3.3. Cierre el interruptor S y vare la corriente dearmadura segn los pasos permitidos por la


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carga. En cada paso, tome nota de la tensinterminal y de la corriente de armadura. Verifiqueque Im y la velocidad se mantienen constantes.Recuerde no exceder el valor nominal de lacorriente de armadura.

3.4. Abra el interruptor S y sustituya la cargainductiva por una capacitiva pura.

3.5. Cierre el interruptor "SR y vario la corriente dearmadura segn los pasos permitidos por la carga.En cada paso, tome nota de la tensin terminal yde la corriente de armadura. Termine el ensayocuando la tensin de lnea en terminales de lamquina haya alcanzado unos 300 voltios.

El punto 3 (3.1 a 3.5) permiti estudiar la forma en quevaria libremente la tensi6n con los cambios de carga;mientras tanto, la velocidad y, por ende, la frecuencia, sehan regulado con el fin de mantener las constantes.

4.Abra el interruptor S". Con la velocidad ajustada en suvalor nominal, vare el restato "Rmy. Hasta obtener latensin nominal en los terminales de la mquina, la cualtendr que mantenerse constante durante el resto delexperimento. De aqu en adelante, se estudiar lavariacin de frecuencia con regulacin de tensin, esdecir se permitir que la velocidad vare libremente conlos cambios de carga.

4.1 Cierre el interruptor S y, con la cargaresistiva Rb, vare la corriente de armaduraen tantos pasos como usted considereconveniente, hasta alcanzar su valor nominal. Noolvide mantener la tensin siempre en su valornominal. En cada paso_ tome las lecturas de losinstrumentos (torqumetro, frecuencmetro,tacmetro, vatmetro, ampermetro, voltmetro,medidor de Cos~).

4.2 Abra el interruptor "S. Sustituya la cargaresistiva por una inductiva, conectadaapropiadamente. Repita el punto 4.1.

4.3 Abra el interruptor S. Sustituya la cargainductiva por una capacitiva pura, conectadaconvenientemente. Repita el punto 4.1.

PROBLEMAS Y TAREA

1.Empleando los datos de las experiencias 3.1 a 3.5,trace las caractersticas Vt (tensin en terminales)vs. la (corriente de carga) para los tres tipos de

carga estudiados. Utilice una misma grfica con Ia"como eje comn.


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2.Describa las diferencias entre las tres curvas y luegoexplique el porqu de dichos comportamientos.

3.Utilizando el valor de la reactancia sincrnicaobtenida en la practica N 3, trace un diagramavectorial a escala del alternador, alimentando con

corriente nominal y tensin nominal a una carga defactor de potencia cero y naturaleza inductiva.

4.Repita el paso 3 para una carga de factor de potenciacero y naturaleza capacitiva.

5.Empleando los datos de las experiencias, 4.0 a 4.3,trace las caracterstica de f(frecuencia) vs.Ia(corriente de carga) para los tres tipos de cargaestudiados. Utilice una misma grafica con Ia2 comoeje comn.

6.Describa las diferencias entre las tres curvas y luegoexplique el porqu de dichos comportamientos.7.Explique que es un regulador de potencia-frecuencia en

mquinas motrices. Qu se conoce como caractersticaAsttica y Esttica de dichos reguladores?

8.Dibuje un diagrama de bloques donde se indique lamaquina motriz, el alternador, el sistema deregulacin automtica de tensin, el sistema deregulacin automtico de la frecuencia y la carga.


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PRCTICA No 5

OBJETIVO

Estudiar la Operacin de un Generador Sincrnico conectado

a una red de potencia finita.

CONTENIDO

Sincronizacin. Generacin de potencia activa y reactiva.Principio de conservacin de la energa. Fenmeno dependuleo (prdida de sincronismo).

PREPARACIN PREVIA

I. Dibuje los diagramas fasoriales de una mquinasincrnica conectada en cada una de las siguientes

situaciones:1.La mquina est recin sincronizada (flotando sobre

la lnea).

2.La mquina entrega potencia reactiva a la red, sinintercambiar potencia activa.

3.La mquina entrega potencia activa a la red, sinintercambiar potencia reactiva.

4.La mquina recibe potencia reactiva de la red, sinintercambiar potencia activa.

5.La mquina recibe potencia activa de la red, sinintercambiar potencia reactiva.

6.La mquina entrega a la red potencia activa ypotencia reactiva.

7.La mquina recibe de la red potencia activa ypotencia reactiva.

8.La mquina entrega a la red potencia activa ypotencia reactiva y trabaja en el lmite deestabilidad.

9.La mquina recibe de la red potencia activa ypotencia reactiva y trabaja en el lmite deestabilidad.

II. Para cada uno de los modos de funcionamientoanteriores, identifique si se trata de una mquinasincrnica funcionando como generador o como motor.Identifique el que corresponde a un condensadorsincrnico.


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FUNDAMENTOS

En la mayora de los casos, los grandes alternadores seencuentran conectados al sistema interconectado a la rednacional de suministro do energa elctrica. Esta red,tambin conocida como sistema de potencia infinita, posee

la propiedad de ser capaz de mantener la tensin y lafrecuencia en valores constantes. Una barra (nodo) de dichared se conoce como "barra infinita".

Cuando un generador sincrnico se conecta a una barrainfinita, la frecuencia y la tensin en bornes sonimpuestas por la red, siendo su funcionamiento en estascondiciones un tanto diferente al modo de funcionamientoaislado.

Para que dos o ms alternadores puedan conectarse enparalelo o para que un alternador pueda conectarse a una

red elctrica es necesario reunir una serie de requisitos,conocidos como condiciones de sincronizacin.

Una vez que un alternador se encuentra recin sincronizado(flotando sobre la lnea), mediante maniobras adecuadas sepueden conseguir diversas formas de funcionamiento:

1.Flotando sobre la Lnea:1.1 Sobrexcitado.1.2 Subexcitado.

2.Suministrando Potencia Activa:2.1 Sobrexcitado.2.2 Subexcitado.

La capacidad que tiene una mquina sincrnica (generador omotor) para transferir potencia activa, no solo vienedeterminada por las limitaciones trmicas y mecnicas de lamisma, sino tambin por el ngulo limite () mximo paratransferir la en forma estable. En este sentido, se defineel lmite de estabilidad como la potencia activa mxima porencima de la cual se pierde el sincronismo.

EQUIPOSEl estudiante seleccionar los equipos de acuerdo condiagrama de conexiones sugerido para los ensayos.

PROCEDMIENTO

1.Conecte la mquina motriz y el alternador segn eldiagrama de conexiones. Previamente se habrseleccionado el mtodo de sincronizacin.


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1.1. Cierre el interruptor "SR" y "SL" manteniendoabierto el interruptor "SS". Conecte una cargaresistiva que absorba uno potencia trifsica delorden de 600 W. Tome lectura de los instrumentosde medicin.

1.2. Conecte en paralelo con RB una carga inductivatal que el factor de potencia de la combinacinR-L sea de 0,8. Tome nota de la lectura de losinstrumentos.

1.3. Ejecute el procedimiento de sincronizacin.1.4. Una vez sincronizada la mquina sincrnica

(flotando sobre la lnea), incremente lacorriente de excitacin Imy y tome nota de lalectura de los diferentes instrumentos demedicin, incluyendo el torque. Realice este

procedimiento en tantos pasos como usted desee,hasta obtener el valor nominal de la corriente dearmadura.

1.5. Regrese "Imy" al valor de partida que tenia antesde iniciar el paso anterior. A partir de estevalor, repita el paso 1.4 pero reduciendo a"Imy", tomando la precaucin de no exceder lacorriente nominal de armadura.

1.6. Regrese el valor "Imy" al punto de partida delpaso 1.4.

2.Generacin de Potencia Activa y Reactiva.2.1. Aplique un torque mecnico "T1" desde la mquina

motriz hacia el generador (no exceda la corrientenominal). Tome nota de los instrumentos.

2.2. Para el valor de torque anterior, incremente lacorriente "Imy" en tanto a pasos como usteddesee tomando las lecturas de todos losinstrumentos. NO EXCEDA LA CORRIENTE NOMINAL DE

ARMADURA. Repita para una reduccin de "Imy".

2.3. Regrese el valor de "Imy" hasta el valor que haceque la corriente de armadura sea mnima.

2.4. Repita loa pasos 2.1 y 2.2 para otro valor detorque "T2".

2.5. Repita 2.3. Realice alguna maniobra que usted


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conozca para observar inestabilidad. Observe elfenmeno de penduleo con una lmparaestroboscpica. No demore mucho en este paso yaque la mquina pudiera sufrir algn dao.

2.6. Realice los ajustes necesarios en el alternador,para lograr que la potencia activa y reactivasuplidas por la red sean nulas. Tome notade las lecturas de los instrumentos.

2.7. Realice los ajustes necesarios para lograr que elalternador suministre una potencia activatrifsica de 1200 W con un factor de potencia de0,85 en retraso. Tome nota de las lecturas de losinstrumentos.

2.8. Bajo las condiciones anteriores desconecte lacarga R-L. Tome nota de los instrumentos yanalice lo ocurrido.

PROBLEMAS Y TAREA

1.Describa secuencialmente el procedimiento desincronizacin.

2.Cules son los mtodos comnmente empleados parasincronizar y en que se fundamentan?

3.Qu es un sincronoscpio?4.Cules son los lmites trmicos y mecnicos de una

mquina sincrnica?

5.Qu se conoce como lmite de estabilidad en rgimenpermanente y limite de estabilidad transitoria?

6.Identifique cada situacin de la mquina en la practicacon los diagramas fasoriales realizados en lapreparacin previa.

7.Trace las curvas en V del alternador para variosvalores de potencia.

8.Qu utilidad practica le dara usted a las curvas enV? Ejemplifique

9.Analice los resultados y emita las conclusiones


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PRACTICA No 6

OBJETIVO

Estudiar las propiedades de la maquina sincrnicafuncionando como motor conectado a un sistema de potenciainfinita.

PREPARACIN PREVIA

1.Compare los motores CC con los motores sincrnicos,tomando en cuenta variables como: utilidad versatilidady disponibilidad de alimentacin para cada uno.

2.Identifique los modos de funcionamiento de un motorsincrnico:

2.1. Compensador de fase.2.2. Motor de accionamiento.

3.Repase lo referente al intercambio de potencia activa yreactiva entre la maquinas sincrnica y la red cuando:

3.1. Se producen variaciones en la corriente deexcitacin, siendo constante el torque aplicada ala maquina en sentido contrario al movimiento deleje.

3.2. Se producen variaciones en el torque (aumentos odisminucin a partir de su valor inicial, ensentido contrario a la velocidad), siendoconstante la corriente de excitacin.

4.Enumere algunas ventajas de la compensacin estticafrente a la sincrnica.

PROCEDIMIENTO

1.Realice el montaje anexo. Adicionalmente, conecte unmedidor de Cos, un vatmetro y un ampermetro en losterminales del motor sincrnico.

2.Tome nota de los datos de placa de la mquina, luegoejecute el procedimiento de sincronizacin.

3.Motor sincrnico como compensador de fase.3.1.

Realice los ajustes necesarios para obtenerdiferentes puntos de una curva en V para un


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torque de O N-m (Vacio). En cada punto, tome notade todas las lecturas de los instrumentos, ascomo de la indicacin "LEAD" (Capacitivo) o "LAG"(Inductivo) del medidor de Cos.

3.2. Repita el punto 3.1 para un torgue de 3 N-maplicado en sentido contrario al movimiento deleje.

4.La maquina sincrnica como motor para accionamiento.4.1. Ajuste el restato de campo del medidor de torque

para llevar el valor de torque a un mnimo.Ajuste el restato de campo de la mquinasincrnica para llevar la corriente de armadura aun valor mnimo. Tome nota de la corriente de

excitacin de la mquina sincrnica. La corrientede excitacin debe mantenerse constante durantetoda la prueba.

4.2. Cargue la mquina sincrnica variando el restatode campo del medidor de torgue en tantos pasoscomo usted desee, hasta llegar al valor nominalde corriente de armadura del motor sincrnico.Para cada paso, tome nota de las lectura de losinstrumentos incluyendo el torgue.

4.3. Ajuste el torgue a un valor mnimo, con elrestato de campo del medidor de torque. Cambiela corriente de excitacin de la .mquinasincrnica a 0,6 amperios y mantngala constantedurante el resto del ensayo.

4.4. Cargue la mquina sincrnica variando el restatode campo del torqumetro y la carga "RB", hastaalcanzar el valor nominal de corriente del motorsincrnico. Para cada paso tome nota de laslecturas de los instrumentos, incluyendo el

torgue.


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PROBLEMAS Y TAREA

1.Trace las caractersticas siguientes:1.1. Curvas en "V" (parte 3).1.2. Corriente estatrica versus potencia de salida Ia

= f(Pout) (parte 4), para dos corrientes deexcitacin diferentes.

1.3. Potencia reactiva consumida por el motor versuspotencia de salida Q = f(Pout) (parte 4), parados corrientes de excitacin diferentes.

2.Calcule en base a las mediciones realizadas, elporcentaje de potencia nominal de la mquina sincrnica,que se puede usar cuando sta opera como compensador de

fase sobreexcitado.3.Qu limita la potencia disponible de la mquina en el

caso anterior (2)?

4.Cmo podra aumentarse la potencia disponible cuando lamquina sincrnica opera como compensador de fasesubexcitado?

5.Investigue sobre el uso que hoy en da se les da a losmotores sincrnicos en la industria.


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PRACTICA No 7

MOTOR DE INDUCCIN DE JAULA DE ARDILLA

OBJETIVOS

1.Determinar el circuito equivalente de un molar deinduccin de jaula de ardilla (MIJA).

2.Medir la eficiencia a diferentes cargas de un MIJA.3.Graficar la caracterstica torque-deslizamiento a dos

tensiones de alimentacin diferentes.

4.Estudiar los efectos que sobre la mquina tiene laprdida de una de las fases de alimentacin.

PREPARACION PREVIA

1.Dibuje el circuito equivalente por fase de un motor deinduccin, referido al estator. Interprete elsignificado de cada uno de los elementos que contieneel modelo.

2.Cul es la utilidad del modelo circuital del motor deinduccin?

3.Defina: Eficiencia (n) y Deslizamiento (S).4.Clasifique las prdidas asociadas al funcionamiento un

motor de induccin.

5.Dibuje una caracterstica tpica Torque vs.Deslizamiento para un motor de induccin. Estudie losefectos de la variacin de tensin en bornes sobreesta caracterstica.

6.Suponga que un motor de induccin trifsico estacoplado a una carga mecnica que demanda potenciaconstante Qu efecto tendra sobre la mquina laprdida de una de las fases de alimentacin? Razone.

7.Mencione algunas ventajas del motor de induccin deardilla frente al motor sincrnico.

8.Qu es y para qu sirve un arrancador Y-D?


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PROCEDIMIENTO

I. Determinacin del Circuito Equivalente.1.1. Tome nota de los datos de placa de la mquina aensayar. Mida la resistencia de una de las fases

del motor usando un mtodo conveniente. Conecteluego la mquina de acuerdo a la tensin disponibleen el laboratorio para su funcionamiento. No supereningn valor nominal durante las pruebas.

1.2. En los terminales de la mquina (bornes) conecte unvoltmetro, un ampermetro y un vatmetro. Utilicealgn otro equipo disponible en el laboratorio(tacmetro o lmpara estroboscpica) para medir la

velocidad en el eje del motor una vez iniciados losensayos.

1.3. Arranque la tensin reducida sin carga mecnicaacoplada al eje del motor, con el fin de dar inicioal ensayo en vaco.

1.4. Incremente la magnitud de la tensin dealimentacin en tantos pasos como usted desee,hasta llegar a la tensin nominal. En cada paso,tome nota de las lecturas de los instrumentos y de

la velocidad de la mquina.

1.5. Reduzca la tensin de alimentacin a cero y mida elgiro del motor bloqueando su eje de alguna forma.Se proceder ahora a iniciar el ensayo a rotorbloqueado.

1.6. Con el rotor bloqueado, aumente gradualmente latensin en tantos pasos como usted desee, hastaalcanzar la corriente nominal. En cada paso, tomenota de las lecturas de los instrumentos.

II. Medicin de la Curva de Eficiencia y la Caractersticade Torque

2.1. Inserte un arrancador Y-D en los terminales delmotor de induccin. Coloque el selector en laposicin "O". Conecte el voltmetro, ampermetro yvatmetro de las experiencias anteriores en losterminales de alimentacin.

2.2. Acople el eje del motor de induccin altorqumetro, el cual funcionar como generador.

2.3. Lleve la tensin de alimentacin del motor hasta220 voltios (entre lneas).


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2.4. Pase el selector del arrancador a la posici6n "Y".Una vez logrado el arranque, pase el seleccionadora la posicin D y mantngalo all para el restodel ensayo.

2.5. Realice los ajustes necesarios en el torqumetropara cargar al motor de induccin con 1N-m. Tomenota de las lecturas de los instrumentos conectadosen los terminales del motor de induccin y de suvelocidad.

2.6. Repita el punto 2.5 incrementando el torque enpasos de 1N-m, hasta que la corriente absorbida porel motor sea la nominal.

2.7. Lleve el torque de carga a un mnimo. Luegodesconecte la alimentacin del motor de induccin ylleve el selector del arranque a la posicin 0.

III. Efecto de la tensin en bornes.3.1. Manteniendo el selector del arranque en 0, lleve

la tensin de alimentacin del motor de induccin a176 voltios (80% de 220).

3.2. Arranque el motor de induccin segn el paso 2.4.3.3. Repita el ensayo de carga a tensin reducida (176

V) segn los pasos 2.5 a 2.7.

IV. Operaciones Anormales.4.1. Arranque el motor de induccin con 220, segn el

paso 2.4.

4.2. Realice los ajustes del torqumetro hasta lograrque el motor de induccin absorba su corrientenominal.

4.3. Reduzca la tensin de alimentacin del motor deinduccin en un 15% y, rpidamente tome nota de laslecturas de los instrumentos de medicin (tensin,corriente, potencia, torque y velocidad). Tanpronto como haya tomado las lecturas, restituya latensin de alimentacin a su valor nominal.

4.4. Disminuya el torque hasta que el motor absorba el50% de la corriente nominal.

4.5. Desconecte una de las fases de alimentacin delmotor y, rpidamente, observe las lecturas de los

instrumentos. Reponga la fase remova tan prontocomo sea posible. Procure no realizar esta maniobra


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en la fase donde se encuentra el ampermetro, yaque de hacerlo, no podr observar la variacin decorriente.

4.6. Reduzca el torque al valor mnimo.4.7. Reduzca gradualmente la tensin aplicada al motor

hasta llegar a cero. Observe el comportamiento dela mquina y las lecturas de los instrumentos.

PROBLEMAS Y TAREA

1.Trace la curva de Tensin Aplicada vs. Velocidad para elensayo de vaco practicado en I.

2.Determine el circuito equivalente por fase del motor deinduccin ensayado.

3.Utilizando los datos de ensayo en vaco, determine elfactor de potencia del motor de induccin a tensinnominal.

4.Utilizando los datos del ensayo a rotor bloqueado,determine el factor de potencia del motor de induccin acorriente nominal.

5.En base al circuito equivalente determine la corriente yel factor de potencia durante el arranque directo aplena tensin.

6.Qu perdidas pueden determinarse con los ensayos devaco y rotor bloqueado?

7.Determine la eficiencia y el deslizamiento para cada unode los torques de carga correspondientes a las pruebasII y III.

8.Dibuje las grficas de Eficiencia vs Potencia de Salida(vs. Psal) empleando las mediciones realizadas en laspruebas II y III. Trace ambas curvas sobre el mismosistema coordenado y analice los resultados.

9.dem a 8. Para las graficas Torque vs. Deslizamiento (Tvs. S). Mediante extrapolacin, determine cuanto vale eldeslizamiento para torque=0. Compare con el valorterico esperado.

10. Determine el porcentaje de la corriente de vaco (atensin nominal) con respecto a la corriente nominal del


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motor. Por qu la corriente de vaco de un motor deinduccin de X kVA es porcentualmente superior a la deun transformador de X kVA?

11. dem a 8. para corriente Absorbida vs Deslizamiento (Ivs S).

12. A partir de los datos obtenidos en la prueba II.Calcule el factor de potencia a plena carga y tensinnominal. Compare con el suministrado en la placa.

13. Dibuje el diagrama circuital del interruptor Y-D ydescriba su funcionamiento.

14. Calcule tericamente el porcentaje de sobrecarga queexperimentan las fases sanas del motor en l

experiencia 4.5.

15. Cmo vara el torque suministrado por un motor deinduccin cuando su tensin de alimentacin se reduceen un porcentaje X%? Sugiere este comportamientoalgn mtodo de control de velocidad?

16. Consulte el catalogo de motor de induccin de unacompaa americana. Seleccione aleatoriamente uno dellos y transcriba sus caractersticas al informe deesta practica.

17. dem a 16. Para una compaa europea.18. En base a sus consultas en catlogos, enumere algunas

diferencias entre las especificaciones dadas por losfabricantes Americanos y los Europeos.

19. Investigue cmo se comporta un motor de induccincuando las tensiones de alimentacin no estnperfectamente equilibradas.

20. Defina brevemente cada una de las caractersticas quese especifican en la placa de un motor de induccinAmericano.

21. dem. a 20. para un motor de induccin Europeo.


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PRACTICA No 8

MOTOR DE INDUCCIN DE ROTOR DEVANADO

OBJETIVO

1.Medir la eficiencia a diferentes cargas, as como eltorque entregado como funcin del deslizamiento

2.Estudiar la influencia de la impedancia rotrica sobreel torque de arranque de la mquina.

3.Estudiar el control de velocidad por variacin de latensin de alimentacin y por variacin de laimpedancia rotrica.

PREPARACIN PREVIA

1.Cul es el efecto de la variacin de la resistencia,rotrica sobre la curva torque-deslizamiento de un motorde induccin de rotor devanado?

2.Cmo varia la frecuencia de las corrientes rotricascon la velocidad de la mquina?

3.Compare al motor de induccin de jaula de ardilla con elde rotor devanado, en cuanto a: utilidad de cada uno,aplicabilidad en la industria, costo de compra, partesconstituyentes, robustez y costo de mantenimiento.

PROCEDIMIENTO

1.Conexin:1.1. Conecte el torqumetro como generador y el motor de

induccin como motor, de acuerdo con el diagrama decircuito. El suiche S debe estar en posicinApagado" y el interruptor Y-D en la posicin 0.

1.2. Tome nota de los datos de placa del motor deinduccin.

1.3. El personal tcnico chequear las conexiones.2.Medidas de las caractersticas de Eficiencia y Torque.2.1. Ajuste el voltaje AC variable a 220 voltios.


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luego el suiche Y-D a la posicin "Y". Una vezlogrado el arranque de la mquina, pase el suichea la posicin "D. Verifique que la resistenciarotrica est ajustada en su valor mnimo.

2.2. Haga funcionar al torqumetro como generador.Verifique que en el momento de cerrar el suiche"S", la carga "RB" est ajustada a mximaresistencia (mnima corriente).

2.3. Jugando con el restato "shunt" del torqumetro yla resistencia de carga "RB", cargue al motor deinduccin con un torque de 1 N-m. Tome laslecturas de todos los instrumentos.

2.4. Repita el paso 2.3. para torques de 2,3,4,..etc.N-m. Finalice sus incrementos de momento en quela corriente absorbida sea la nominal. Para cadapaso, tome lecturas de todos los instrumentos.

2.5. Ajuste la resistencia "RB" a su valor d mnimacorriente. Abra luego el suiche "S" paradescargar al motor en estudio.

3.Control de Velocidad por Tensin de Armadura.3.1. Repita 2.1.3.2. Reduzca el voltaje de alimentacin del motor a

176 voltios (80% de 220 voltios).

3.3. Repita los pasos 2.2 a 2.5

4.Influencia de la Impedancia Rotrica en el torque dearranque.

4.1. Coloque el restato rotrico en mnimaresistencia (paso 5). Sostenga el rotar con lamano y sensibilcese con el mismo (observe cunfcil o difcil es moverlo).

4.2. Coloque el arrancador Y-D en posicin "D".4.3. Aplique gradualmente tensin AC (con el rotor

bloqueado) hasta alcanzar 5 amperios. Observe ytome nota del "grado de dificultad o facilidad"

para mantener al rotor en reposo. Una vez hechoesto, reduzca a cero la tensin de alimentacin.


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4.4. Incremente la resistencia rotrica colocando elrestato en la posicin 4. Incremente la tensinhasta alcanzar nuevamente 5 amperios. Tome nota dela sensibilidad.

4.5. Repita el paso 4.4 para las posiciones 3, 2, y 1del restato rotrico.4.6. Sustituya al restato rotrico por una impedancia

inductiva conectada en Y. Vare la Inductanciadesde un valor mnimo al mximo. En cada paso tomenota de la sensibilidad.

4.7. Repita 4.6 para una impedancia capacitivaconectada en Y.

5.Influencia de la impedancia rotrica sobre la curvatorque-deslizamiento5.1. Conecte nuevamente el restato rotrico en el

rotor del motor de induccin. Colquelo en unaposicin tal que el torque de arranque sea mximo.Mantngalo all para el resto de la experiencia.

5.2. Repita los pasos 2.2 a 2.5.5.3. Ajuste el restato rotrico aproximadamente a la

mitad mantngalo all para el resto de lasiguiente experiencia.

5.4. Repita 5.2PROBLEMAS Y TAREA

1.Dibuje los grficos de =f(Pout) para las experiencias2. y 3. En el mismo diagrama.

2.Dibuje los grficos de T=f(S) para las experiencias 2.,3. y 5. En el mismo diagrama. Extrapole los grficoshasta T=0 N-m Cunto vale el deslizamiento para esetorque?

3.Calcule el porcentaje de la corriente de vaco conrespecto a la corriente nominal para tres valores deresistencia rotrica.

4.Calcule el factor de potencia a plena carga, para tresvalores de la impedancia rotrica. Compare estos valorespara los correspondientes factores de potencia en vaco.

5.Concluya en relacin a los resultados grficos.


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PRACTICA No 9

ARRANQUE DE MOTORES TRIFSICOS DE INDUCCIN

OBJETIVOS

1.Analizar y describir el proceso de arranque yaceleracin de un motor trifsico de induccincontrolado por un conjunto do rels.

2.Conectar e identificar los elementos constituyentes deun tablero de control magntico.

3.Interpretar un esquema de control asignado por eldocente-facilitador.

PREPARACIN PREVIA

1.Por qu se hace necesario limitar la corriente de unmotor en el instante del arranque?

2.Discuta la validez de la siguiente afirmacin: El valorr.m.s. de la corriente absorbida por un motor trifsicode induccin en el instante del arranque, depende de lamagnitud de la carga mecnica acoplada al eje de la

mquina en dicho instante.

3.Explique las caractersticas de cada uno de lossiguientes mtodos tradicionales de arranque: arranqueestrella-delta, arranque con resistencias, arranque conreactancias, arranque con auto transformador y arranquedirecto.

4.Dibuje una curva torque-deslizamiento tpica deun motor trifsico de induccin. Seale luego sobredicha

5.curva la zona de frenado a contracorriente (plugging)y la zona de frenado regenerativo.6.Qu diferencia existe entre el frenado a

contracorriente y el frenado con corriente continua?

7.Qu es un rel y cmo funciona?8.Qu diferencia existe entre un rel y un contactor?9.Qu diferencia existe entre una proteccin de sobrecarga

y una proteccin contra cortocircuitos?En qu se diferenciaun fusible de un cortacircuitos (Braker) termomagntico ?


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10. Un motor de induccin es alimentado a partir de unC.C.M. (centro de control de motores). Dibuje elcircuito ramal, indicando los siguientes elementos:proteccin trmica, proteccin contra cortocircuitos,sistema de aterramiento, cable de alimentacin, C.C.M.,

contactor y motor.

PROCEDIMIENTO1.Solicite al docente-facilitador la asignacin tanto de

un esquema de arranque como de un motor trifsico deinduccin. Identifique dicho esquema y funcionamientocon los miembros del grupo de trabajo.

2.Ejecute las conexiones del esquema de arranque asigna-do. Tome nota de los datos de placa de la mquina. Noolvide conectar las tres fases del motor de acuerdo a

la magnitud de la tensin disponible para el tablero decontrol existente en el laboratorio.

3.En base a los datos de placa de la mquina y al esquemade control a utilizar, haga una estimacin de la co-rriente absorbida por el molar en el instante delarranque. En base a esto, incorpore un ampermetro derango adecuado en la entrada del motor.

4.Energice el sistema, para verificar el funcionamientodel tablero de control. De producirse algn imprevisto

por ejemplo: el motor no arranca, el motor quedaalimentado de solo dos fases, el circuito de control nocumple con alguna de sus funciones particulares, elmotor no para al pulsar stop, etc., revise nuevamentelas conexiones y compare con el esquema originalmenteasignado.

5.Repita el punto 4.0 hasta que el circuito funcione enforma adecuada.

6.Registre la corriente del motor en el instante delarranque. Compare con el valor nominal. NOTA: no realicedemasiados arranques consecutivos, puesto que puede serdaino para la mquina.

7.Registre la corriente del motor en vacio una vez alcan-zado el rgimen permanente. Compare con el valor nomi-nal.

8.Si el esquema asignado contempla inversin del sentido degiro, registre la corriente absorbida por el motor en elinstante de la inversin del giro (no realice esta maniobra

con demasiada frecuencia, ya que puede ser daino para lamaquina). Compare con la corriente en el instante delarranque.


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9.Realice las operaciones que considere convenientes paraidentificar, sobre el tablero de control los diferenteselementos que aparecen dibujados en el esquema decontrol asignado: rels de tiempo para abrir y tiempopara cerrar, rels de accin instantnea, fusibles,

resistencias, reactancias, autotrasformadores,pulsadores, etc.

PROBLEMAS Y TAREA

1.Qu es un PLC y para que sirve?2.Qu ventajas tiene el control magntico frente al

control electrnico digital?

3.Un transformador trifsico de 10kVA es alimentado conuna tensin de 480 V (lnea-linea), 60Hz. Registrndoseuna corriente absorbida en vaco de valor IM amperios.Seleccione justificadamente entre lasa siguientesalternativas:

3.1. IT > IM3.2. IT < IM3.3. IT = IM

4.Explique el significado de: ON DELAY y OFF DELAY.5.Describa el funcionamiento del sistema de control

asignado en la prctica.


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PRACTICA No 10

MOTOR UNIVERSAL

OBJETIVO

Medir la velocidad y calcular el rendimiento, para diversascargas, de un motor universal alimentado bien sea contensin alterna o con tensin continua.

PREPARACIN PREVIA

1.Por qu un motor de C.C. serie puede trabajaralimentado tanto con corriente continua como concorriente alterna?

2.Qu aplicaciones comunes (por ejemplo a nivel deelectrodomsticos) tienen los motores universales?

PROCEDIMIENTO

1.Ejecute las conexiones sealadas en el diagrama adjunto,donde el torqumetro funciona como generador acoplado almotor universal.


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2.Toma nota de las caractersticas de placa del universal.Calcule, a partir de estos datos, el torque nominal.

3.Funcionamiento en corriente alternaEl motor universal tiene las mismas caractersticas deun motor serie, de manera que NO DEBE OPERARSE ENVACIO EN NINGN MOMENTO

3.1. Cierre S y coloque "RB en la posicin demnima corriente. Aplique tensin D.C. al campodel torqumetro hasta alcanzar una corriente de0,4 amperios.

3.2. Aplique tensin alterna al motor universal eincremntela gradualmente hasta alcanzar 220

voltios.

3.3. Vare el torque de carga de modo que la velocidad3.4. lo haga en tantos pasos como usted considere

conveniente. En cada paso, tome nota de lasvariables: potencia, torque, velocidad, tensin y corriente. Es importante que la mayorvelocidad no exceda las 3.000 r.p.m y que la menor velocidad registrada no corresponda aun torque superior al 120% del nominal.

4.Funcionamiento en corriente continua.4.1. El motor ser alimentado con un voltaje

inferior al nominal, con la finalidad de que suvelocidad no exceda el alcance del tacmetro.

4.2. Alimente por Al y A2, en lugar de usar U1 y U2.Desconecte el transformador de corriente y elvatmetro (por qu?). Mantenga el ampermetro elvoltmetro. Cambie la alimentacin de A.C. a D.C.variable.

4.3. Repita el punto 3.14.4. Aplique tensin D.C. al motor universal e

incremntela gradualmente hasta alcanzar 150voltios.

4.5. Repita el punto 3.3.PROBLEMAS Y TAREA

1.Calcule la potencia de salida y el rendimiento para cadamedida realizada.


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2.Trace sobre una misma grfica las curvas de velocidadvs. Torque correspondientes a los datos tomados durantela ejecucin de las partes 3. y 4.

3.dem a 2. para las grficas de rendimiento vs. Potenciade salida.4.Cmo se puede invertir el sentido de giro de un motor

universal?

5.Enumere las conclusiones relevantes.


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PRACTICA No 11

MOTOR MONOFSICO DE ARRANQUE POR CONDENSADOR

OBJETIVODeterminar el torque de arranque y la caracterstica decarga de un motor de induccin monofsico de arranque porcondensador.

PREPARACIN PREVIA1.Analice el siguiente enunciado: La onda de la FMM

generada en un devanado monofsico excitado con unafuente de corriente alterna se puede descomponer enondas viajeras rotatorias

2.Explique el funcionamiento de un motor monofsico deinduccin a travs de la teora de los camposmagnticos giratorios.

3.Qu funcin desempea el condensador durante elarranque de un motor monofsico de induccin?

PROCEDIMIENTO

1.Realice las conexiones del diagrama adjunto. Alimente elmotor a partir de una fuente AC variable.


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2.Tome nota de las caractersticas de placa del motormonof6sico. Calcule, a partir de estos datos, el torquenominal.

3.Medicin de la eficiencia del motor.3.1. Ajuste la resistencia de carga "RB" y la

excitacin del torquimetro de modo que circulemnima corriente por la armadura de la mquinaD.C. Mantenga abierto el Interruptor "S".

3.2. Aplique tensin A.C. variable, incrementndolagradualmente hasta alcanzar 220 voltios. Una vezalcanzada la condicin de rgimen permanente, tomonota de la velocidad, el torque, la potencia y lacorriente absorbida por el motor monofsico.

3.3. Cierre el .interruptor "S" de la carga "RB".Jugando con el valor de "RB" y la corriente deexcitacin del torquimetro, vare el torque decarga en tantos pasos como usted considerenecesario, hasta alcanzar el torque nominal. Tomenota de las lecturas de los diferentesinstrumentos: torqumetro, vatmetro, tacmetro,ampermetros, etc.

4.Medicin del torque de arranque.Una forma de estimar el torque de arranque est basada encargar progresivamente al motor, a partir da una condicinde funcionamiento estable, hasta casi alcanzar el bloqueo.No obstante, esta experiencia debe realizarse a tensinreducida, para que la corriente absorbida por la mquina nosea excesiva.

Otra forma de estimar el torque de arranque de una formaprctica, se consigue al ejecutar el siguienteprocedimiento:

4.1. Cierre el interruptor "S" de la resistencia decarga "RS". Aplique 0,4 amperios al circuito deexcitacin del torqumetro y ajuste "RS" paramnima corriente en el circuito de armadura delTorqumetro.

4.2. Partiendo desde cero, incremente gradualmente latensin A.C. aplicada en bornes del motor monof-sico, hasta que ste se mueva ligeramente. Tomenota de la tensin A.C., el torque y la corrienteabsorbida por el mismo. ESTA MEDIDA DEBE EJECUTAR-

SE RAPIDAMENTE. Una vez tomadas las lecturas delos instrumentos, reduzca la tensin a cero.


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PROBLEMAS Y TAREA

1.Calcule la potencia de salida y el rendimiento para cadamedida realizada en la parte 3.

2.Empleando los datos de la parte 3. Trace sobre una mismagrfica las curvas de velocidad, corriente absorbida,factor de potencia, potencia d entrada y torque (todasvs. Potencia de salida).

3.En base a la experiencia 4. Calcule el torque dearranque del motor a 220 voltios.

4.Enumere algunos de los electrodomsticos convencionalesque sean accionados por motores monofsicos de arranque

con condensador.

5.Si un motor monofsico de arranque por condensador,perteneciente a algunos de sus artefactos elctricoscaseros, dejara de funcionar en un momento dado, Quprocedimiento seguira para detectar la falla? Razone surespuesta.

6.Concluya en base a las experiencias realizadas.


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PRACTICA No 12

MOTOR MONOFSICO DE FASE PARTIDA

OBJETIVO

Determinar la corriente de arranque y la caracterstica decarga de un motor de induccin monofsico de fase partida.

PREPARACIN PREVIA

1.Qu es un motor monofsico de fase partida?Cul es suprincipio de funcionamiento?

2.Qu es un interruptor centrfugo y qu funcindesempea?

3.Mencione algunos artefactos electrodomsticos que seanaccionados por un motor monofsico de fase partida.

PROCEDIMENTO

1.Realice las conexiones indicadas en el diagrama adjunto.Alimente al motor a partir de la fuente A.C. variable.


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2.Tomar nota de las caractersticas de placa del motormonofsico. Calcule, a partir de estos datos el torquenominal.

3.Medicin de la eficiencia del motor3.1. Aplique tensin A.C. variable, incrementando

gradualmente hasta alcanzar 220 voltios. Una vezalcanzada la condicin de rgimen permanente, tomenota de la velocidad, el torque, la potencia y lacorriente absorbida por el motor monofsico.

3.2. Cierre el Interruptor "S" de la carga "RB". Jugan-do con el valor de "RB" y la corriente de excita-cin del torqumetro, vare el torque de carga entantos pasos como usted considere necesario, hasta

alcanzar el 120 % del torque nominal. Tome nota delas lecturas de los diferentes instrumentos:torquimetro, vatmetro, tacmetro, ampermetros,etc.

4.Medicin de la corriente de arranqueEl valor de la corriente a rotor bloqueado oscila entre 5 y10 veces el valor de la corriente nominal, por tanto no esrecomendable medirla directamente a plena tensin. Lamedicin se realizar a tensin reducida y su valor serajustado adecuadamente para obtener la corriente de

arranque a plena tensin.

4.1. Retenga el eje del motor en estudio con las manos,para evitar su movimiento. Aplique, comenzandodesde cero, tensin de alimentacin e incremntelagradualmente por pasos, hasta alcanzar un valor de50 voltios. Tome nota de la corriente absorbida encada paso.

PROBLEMAS Y TAREA

1. Calcule la potencia de salida y el rendimiento paracada medida realizada en la parte 3.2. Empleando los datos de la parte 3.0, trace sobre una

misma grfica las curvas de velocidad, corrienteabsorbida, factor de potencia, potencia de entrada ytorque. (todas Vs. potencia de salida).

3. Trace la grafica que describe la variacin de lacorriente del rotor bloqueado vs. La tensin aplicada.Extrapole hasta 220 Voltios y tome nota del valor dela corriente de arranque a plena tensin.

4. Qu consecuencias traera para un motor monofsico defase partida que su interruptor centrfugo se quedara


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pegado?

5. Cmo se puede invertir el sentido de giro de un motormonofsico?

6. Compare las caractersticas de un motor monofsico defase partida con las correspondientes de un motormonofsico de arranque por condensador.

guia para el laboratorio de maquinas electricas ii

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