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8/17/2019 Trabajo Máquinas2
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ESCUELLA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA - UNAC
1MÁQUINAS ELÉCTRICAS II – 2016A
Introducción
En la actualidad, en el campo de la industria es muy importante el uso de las maquinaseléctricas rotativas, su infinidad de aplicaciones en todo tipo de procesos los haceindispensables. Es por ello que es importante tomar en cuenta su estudio detallado; desdelos principios físicos (funcionamiento) hasta las aplicaciones de estos para poder realizaruna reparación y o mantenimiento.
El estudio de estas máquinas empieza con el modelamiento matemático, es decir, hallar elcircuito equivalente en función de bobinas y resistencias. Este modelo será muy práctico almomento de analizar el funcionamiento eléctrico del motor, además de simplificarlo a unsimple circuito serie paralelo.
Los parámetros de este circuito equivalente serán necesarios para el cálculo de bobinadosy el calibre de los mismos, así como muchos otros componentes de la máquina.
Este trabajo se desarrollara con un análisis de la máquina a través de distintas pruebas(ensayo de corto circuito y ensayo del vacío) con el fin de encontrar los parámetros delcircuito equivalente, ya que el cálculo manual es extenso se desarrollara un programa enExcel con el fin de facilitar el cálculo y desarrollo, se finalizara con las conclusiones yrecomendaciones del caso.
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2MÁQUINAS ELÉCTRICAS II – 2016A
ContenidoIntroducción ....................................................................................................................................... 1
Marco Teórico .................................................................................................................................... 3
Norma IEC para maquinas eléctricas giratorias ........................................................................... 5
Datos y Resultados .............................................................................................................................. 6
Recomendación ............................................................................................................................... 10
Conclusiones .................................................................................................................................... 10
Bibliografía ........................................................................................................................................ 10
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Marco Teórico
1. Motor AsíncronoLos motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor de corriente alterna en el que
la corriente eléctrica del rotor, es producida por inducción electromagnética del campomagnético de la bobina del estator. Por lo tanto un motor de inducción no requiere unaconmutación mecánica.
2. Partes de un Motor Asíncrono
El motor asíncrono trifásico está formado por básicamente dos elementos los cuales son:
Rotor: que puede ser de dos tipos, de jaula de ardilla y bobinado
Estator: en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son trifásicasy están desfasadas entre sí 120º en el espacio.
Además el motor eléctrico dispone de muchas otras partes como el núcleo, losbobinados la carcasa los terminales, etc. el rotor estator y las demás partes sepueden ver en la figura 1
Figura 1
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3. Modelamiento del Motor Trifásico
El modelo a utilizar será un modelo análogo al modelo del transformador, estemodelo es el equivalente monofásico, el motor tiene este circuito para cada una desus fases y dependiendo de la conexión (Δ o Y) se harán los cálculos
correspondientes en tensión, corriente y potencia, dicho modelo se visualiza en lafigura 2:
Dónde:1: Tensión aplicada al estator1=1+ 1 : Impedancia del estator2=′2+ ′2 : Impedancia del rotor=+ : Impedancia del NUCLEO=′2(1−): simboliza la carga y es el equivalente a la potencia mecánica en el eje.: es el deslizamiento, es la relación que existe entre la velocidad del rotor y la del campomagnético giratorio.
Figura 2
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Norma IEC para maquinas eléctricas giratoriasEl instituto encargado de preparar, revisar y analizar las normas técnicas en la fabricaciónde motores eléctricos a nivel internacional es la Comisión Electrotécnica Internacional(I.E.C.), con sede en Suiza, y en los Estados Unidos de Norte América lo hace la
Asociación de Fabricantes Eléctricos Nacionales (NEMA). A nivel mundial los fabricantes de
motores adoptan las normas de marcación de terminales de acuerdo con la normalizaciónvigente en su respectivo país, derivadas principalmente de las normativas I.E.C. y NEMA.
Destacándose que en los motores fabricados bajo norma NEMA sus cables de conexiónson marcados con números desde el 1 al 12 y los fabricados bajo norma IEC tienen unamarcación que combina las letras U, V, W y los números desde el 1 hasta el 6. Los diseñosincluyen las tensiones a las cuales podrán ser energizados y cada norma en particularrealiza su marcación de terminales de conexión. Donde se muestra en la Figura 3
Figura 3
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Datos y Resultados
DATOS DEL PROBLEMA:
H Polos HP I nom Io/In Pfe Vcc/Vn Pcu Vn FREQ CONEX. Idc Vcc NUM. MARCA
mm A W W V HZ INTER. A V TERM.250 4 90 110 38 4500 14,3 6600 440 60 D 7,46 0,0648 6 WEG
RESULTADO DE LAS PRUEBAS DE VACIO Y ROTOR BLOQUEADO
To 19 o
C ns 1800 RPM nm 1681 RPM nv 1790 RPM
T 90 o
C
Material cu
Temperaturas Velocidad síncrona Velocidad del rotor Velocidad en el vacío
X K X K X K X K
0,0 1,0000 1,0 1,0052 2,00 1,0782 3,0 1,3181
0,1 1,0000 1,1 1,0076 2,1 1,0938 3,1 1,3510
0,2 1,0001 1,2 1,0107 2,2 1,1113 3,2 1,3850
0,3 1,0004 1,3 1,0147 2,3 1,1307 3,3 1,4199
0,4 1,0013 1,4 1,0197 2,4 1,1521 3,4 1,4557
0,5 1,0032 1,5 1,0258 2,5 1,1754 3,5 1,4920
0,6 1,0006 1,6 1,0332 2,6 1,2006 3,6 1,52880,7 1,0012 1,7 1,0421 2,7 1,2275 3,7 1,5658
0,8 1,0021 1,8 1,0524 2,8 1,2562 3,8 1,6031
0,9 1,0034 1,9 1,0644 2,9 1,2864 3,9 1,6405
Tabla Nº1
NEMA A NEMA B NEMA C NEMA D Rot. bob.
0,5 Xbl 0,4 Xbl 0,3 Xbl 0,5 Xbl 0,5 Xbl
0,5 Xbl 0,6 Xbl 0,7 Xbl 0,5 Xbl 0,5 Xbl
B
Tipo de motor
X1
X'2
Seleccionar
Tipo de motor Nota: "Ingresar el dato con mayúscula"
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RESULTADOS:
Parámetros de nuestro circuito equivalente del motor
Medida de la resistencia del estator
RT 0,0087 ohm
R1 0,0130 ohm/f
R(T) 0,0167 ohm/f
Nota: empleando los valores de la tabla Nº1,
selecionamos el rango adecuado para estos valores
xo 3,8 Ko 1,6031
x 3,8161 K 1,6091
x1 3,9 K1 1,6405
R(AC) 0,0268 ohm/f
Pruebas de rotor bloqueado
Trifásico
Vcc 62,92 V
Inom 110 A
Pcu 6600 W
Monofásico
V1f 62,92 V
I1f 63,51 A
P1f 2200 W
Zbl 0,991 ohm/f
Rbl 0,545 ohm/f
Xbl 0,827 ohm/f
R'2 0,519 ohm/f
Pruebas en vacío
Trifásico
Vn 440 V
Io 41,8 A
Pfe 4500 W
Monofásico
V1f 440 V
I1f 24,133 A
P1f 1500 W
Ro 2,5755 ohm/f
Zo 18,232 ohm/f
Xo 18,049 ohm/f
RM 2,5487 ohm/f
X1 0,33082 ohm
X'2 0,49624 ohm
XM 17,7185 ohm
Impedancias del circuito (ohm/f)
Z1 0,0268159241409267+0,330824748538652j
ZM 2,54867456499633+17,7184639134838j
Z'2 0,518638621585156+0,496237122807977j
Z1 0,3319 ∟ 85,3659 o
ZM 17,9008 ∟ 81,8146 o
Z'2 0,7178 ∟
43,7355o
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8MÁQUINAS ELÉCTRICAS II – 2016A
Características nominales
s 0,0661
RL 7,3263 ohm/f
Zab 7,8606 ∟ 3,6195 o ohm/f
Z12 6,7097 ∟
25,1439 o ohm/f
ZRN 6,8806 ∟ 27,5435 o ohm/f
I1 63,9484 ∟ -27,543 o A
F.P 0,8867
V12 429,0729 ∟ -2,3996 o V
I'2 54,5850 ∟ -6,0191 o A
Pútil 65487 W
Ping 74845 W
n 0,8750
Tnom 372,0126 N.m
Características en el vacío
s 0,0056
RL 92,8363 ohm/fZab 93,3563 ∟ 0,3046 o ohm/f
Z12 17,1193 ∟ 71,3652 o ohm/f
ZRN 17,4416 ∟ 71,6290 o ohm/f
I1 25,2271 ∟ -71,6290 o A
F.P 0,3152
V12 431,8710 ∟ -0,2638 o V
I'2 4,6261 ∟ -0,5683 o A
Pútil 5960,190561 WT 31,7964 N.m
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Características en el arranque
s 1
Zab 0,7178 ∟ 43,7355 o ohm/f
Z12 0,6956 ∟ 45,1089 o ohm/f
ZRN 0,9729 ∟
57,8453 o ohm/f
I1 452,2687 ∟ -57,8453 o A
F.P 0,5322
V12 314,6148 ∟ -12,7364 o V
I'2 438,3041 ∟ -56,4719 o A
Pútil 298908 W
Ping 317725 W
Tarr 1585,7547 N.m
Características de torque máximo
RTH 0,0267 ohm/f
XTH 0,3248 ohm/f
smax 0,6314
RL 0,3028 ohm/fZab 0,9597 ∟ 31,1360 O ohm/f
Z12 0,9274 ∟ 33,4330 O ohm/f
ZRN 1,1618 ∟ 46,4305 O ohm/f
I1 378,7075 ∟ -46,4305 O A
F.P 0,6892
V12 351,2245 ∟ -12,9975 O V
I'2 365,9703 ∟ -44,1335 O A
Pútil 121672 W
nm 663,5410006 RPM
Tmáx 1751,0370 N.m
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Recomendación Existen softwares más ideales para el cálculo que se ha realizado cuyos resultados
son más específicos.
Conclusiones Los cálculos para el modelamiento de la máquina asíncrona son extensos por lo
que se usó el software para calcularlos.
Bibliografía
Operación Dinámica de motores Separatas del curso Ing. Huber Murillo Manrique
asíncronos trifásicos
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