Motores asíncronos trifásicos

Método de rendimiento separado. Velocidad de sincronismo. Campos magnéticos. Conductores. Deslizamiento. Principio de funcionamiento

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ENSAYO DE UN MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO POR EL MÉTODO DE LOS RENDIMIENTOS SEPARADOS.

Descripción del motor asíncrono o motor de inducción:

-Estator:

Esta formado por tres bobinas o grupos de tres bobinas separados 120º eléctricos.

Sea el arrollamiento de un motor trifásico bipolar. Lo alimentamos mediante un sistema trifásico.

El campo magnético creado por el sistema trifásico en los instantes A, B, C y D.

Observamos que se crea un campo magnético giratorio en el estator.

En medio ciclo de una fase ha dado media vuelta, luego la velocidad del campo magnético en este caso, en r.p.m. será:

ns= f · 60

En el caso de que la máquina tenga más de un par de polos:

ns= (f · 60) / P

A la velocidad del campo magnético giratorio se le llama velocidad de sincronismo.

-Rotor:

Existen dos tipos fundamentales:

  • Rotor en jaula de ardilla o en cortocircuito

  • Ventajas:

    -no requiere mantenimiento

    -no sufre averías

  • Rotor bobinado o de anillos rozantes

  • Ventajas:

    -permite limitar la intensidad absorbida en el arranque

    -permite regular la velocidad

    Principio de funcionamiento

    Los conductores del rotor son cortados por el campo magnético giratorio

    Se induce en ellos una f.e.m.

    Los conductores del rotor están cortocircuitados por los extremos (jaula de ardilla) o unidos a un reóstato exterior.

    Circula por ellos una corriente cuyo sentido viene dado por la regla de la mano derecha.

    Por los conductores del rotor circula corriente y estás inmersos en un campo magnético.

    Aparece sobre ellos una fuerza cuyo sentido viene dado por la regla de la mano izquierda.

    Como consecuencia el rotor girará en el mismo sentido que el campo magnético giratorio pero a una velocidad n algo inferior a la de sincronismo ns ya que si n = ns , los conductores del rotor no cortarían líneas de fuerza.

    Llamamos deslizamiento a:

    S = (ns -n) / ns 0< s <1

    Al arrancar el motor.

    S = 1 rotor parado

    Si se bloquea el eje del motor.

    S= 0 entonces ns =n.

    Realización de la práctica:

    Disponemos de los siguientes elementos:

    • Motor asíncrono de 2 pares de polos.

    • Y-d 660/380 V. Conexión en triángulo.

    • Línea 3 x 380V.

    • Dinamo con excitación derivación y reóstato de carga que utilizaremos como carga acoplada al eje del motor.

    Deducimos que:

    -La velocidad de sincronismo es:

    ns = (60 · f)/ P= (50 ·60) /2 = 1500 rpm.

    -La conexión ha de ser en triángulo.

    Circuito:

    Procedimiento:

  • Previo a la puesta en marcha:

  • Medimos con un polímetro la resistencia de una fase del motor.

  • En vacío:

    • Para que funcione en vacío abrimos en AG de la dinamo ( se aproxima a vacío ya que la dinamo no proporciona ninguna intensidad ni a la carga ni a la excitación).

    • Determinamos las pérdidas en el cobre.

    Pcu = 3RIof2

    • Determinamos las pérdidas constantes.

    P0=Pfe + Pr + Pcu

    Pérdidas constantes: Pk= Pfe +Pr

    Pr: pérdidas por el rozamiento

    Las pérdidas constantes apenas varían con la velocidad del motor.

    Pk= P0 +Pcu =(W1+-W2) - Pcu= (W1+-W2) - 3R Iof2

    • Deslizamiento:

    S= (ns -n) /ns ns = (f ·60) / P

    • Factor de potencia:

    Cos ρ= P0 /( 3 Uol · Iol) = P/ S= (W1+-W2) / ( 3· Ula · Ila)

  • En carga:

    • Cerramos en Ag con lo que la dinamo hace de carga del motor, regulando el reóstato conseguiremos los distintos valores de I de la tabla.

    • Determinamos, además de las pérdidas en el cobre, deslizamiento y factor de potencia, el rendimiento:

    ðm = ðe · ðr

    ðm: rendimiento del motor.

    ðe: rendimiento del estator.

    ðr: rendimiento del rotor.

    ðe= ((W1+-W2) - (Pcu + Pk)) / (W1+-W2)

    ðe= (E2 · I2 · Cos ρ2 - I22 · R2) / (E2 · I2 · Cos ρ2) = 1- S

    Ya que:

    I22 · R2= ( I2 · R2) I2= S · E2 · Cos ρ2 · I2

    Resultados:

    Ila

    (A)

    P (W)

    N

    rpm

    S

    ðr

    (%)

    ðe

    (%)

    ðm

    (%)

    Cos ρ

    If

    (A)

    Pcu=

    3RIf2

    Pcu+Pk

    (W)

    W1

    W2

    W1+-W2

    Io=0.9

    -140

    210

    70

    1500

    0

    1

    0

    0

    0.11

    0.52

    27.01

    70

    1.1

    80

    420

    500

    1450

    0.03

    0.97

    0.83

    0.80

    0.69

    0.63

    39.65

    82.65

    1.2

    140

    440

    580

    1450

    0.03

    0.97

    0.84

    0.81

    0.73

    0.69

    47.56

    90.56

    1.3

    180

    520

    700

    1450

    0.03

    0.97

    0.85

    0.83

    0.81

    0.75

    56.19

    99.31

    1.4

    220

    560

    780

    1440

    0.04

    0.96

    0.86

    0.82

    0.84

    0.80

    63.93

    106.93

    1.5

    260

    600

    860

    1430

    0.04

    0.96

    0.86

    0.82

    0.87

    0.86

    73.88

    116.88

    1.6

    290

    610

    900

    1420

    0.05

    0.95

    0.85

    0.81

    0.85

    0.92

    84.55

    127.50

    1.7

    320

    630

    950

    1405

    0.06

    0.94

    0.85

    0.80

    0.85

    0.98

    95.94

    138.94

    1.8

    360

    680

    1040

    1400

    0.06

    0.94

    0.85

    0.80

    0.87

    1.03

    105.9

    148.90

    1.9

    380

    760

    1140

    1390

    0.07

    0.93

    0.85

    0.79

    0.91

    1.09

    118.7

    161.70

    2

    410

    800

    1210

    1385

    0.07

    0.93

    0.85

    0.79

    0.91

    1.15

    132.1

    156.10

    Resistencia bobina= 33.3 ð

    Pk= Po- 3R·Iof2= 70-27.01= 43 W.

    Gráfica: