RECONOCIMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO Y ELABORAREL CIRCUITO DE ARRANQUE CON CONTACTORES, APLICANDO PUERTAS

LÓGICASTIPO TTL EN EL CIRCUITO DE CONTROL

1.- OBJETIVO: Revisar, estudiar y aplicar la teoria estudiada para reconocer y ubicar a los diferentes componentes de las maquinas asincronas trifasicas, tomando lectura de las resistencias internas con el instrumento adecuado. Aplicar la teoria estudiada para elaborar el esquema de instalacion y realizar el montaje del circuito correspondiente utilizando contactores, para la operacion de un motor asincrono trifasico. Medir la corriente que toma en el arranque y la corriente de operacion normal.2.- FUNDAMENTO TEORICO: Desarrollar la teoria que explique el funcionamiento del motor de induccion trifasico, donde el circuito de control electromecanico es reemplazado por un circuito digital basico aplicando tecnologia TTL o CMOS.3.- ELEMENTOS A UTILIZAR: Para los fines del ensayo se utilizara:

Multímetro. Puente de resistencias Megometro Motor asíncrono trifásico.

4.- PROCEDIMIENTO DE EJECUCION:Reconocer e identificar los terminales del motor, elaborar el esquema de conexiones de los componentes encontrados. (Indicar el tipo de motor segun la informacion obtenida). Medir con el instrumento adecuado el valor de la resistencia interna de cada componente, la resistencia de aislamiento del estator. Registrar los datos de placa. Reconocer e identificar los terminales del motor, elaborar el esquema de conexiones de las bobinas. (Indicar las caracteristicas del motor segun la informacion de su placa).Medir con el instrumento adecuado el valor de la resistencia interna de las bobinas entre lo terminales T1-T2; T2-T3 y T3-T1. Almacenar la información recogida. MAQUINA ELECTRICAS I Página 1

Elaborar el diagrama completo del circuito de fuerza para una tensión de alimentación de 380V. Elaborar el diagrama del circuito de control considerando una tensión de alimentación a la bobina del contactor de 220V.DATOS EXPERIMENTALES

R aislamiento R bobinas I arranque I vacio

T1 ∞ 6.02 14.6 1.6T2 ∞ 6.12T3 ∞ 6.20

5.- CUESTIONARIO DE EVALUACIÓN:5.1.- Defina la función de cada componente ubicado en el motor ensayado.

Estator: Un estátor es una parte fija de una máquina rotativa, la cual alberga una parte móvil (rotor). En los motores asíncronos trifásicos, tienen un bobinado distribuido en ranuras a 120º. Tienen tres bobinados en el estator, estos bobinados están desfasados 2 π/ (3P), siendo P el numero de polos de la maquina Rotor: El Rotor es el componente que gira (rota) en una máquina eléctrica, generalmente montada en un eje. En los motores asíncronos existen dos tipos, jaula de ardilla o rotor bobinado:

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Jaula de ardilla: en su interior contiene barras conductoras a lo largo ,de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. Los bobinados inductores en el estator de un motor de inducción instan al campo magnético a rotar alrededor del rotor. El movimiento relativo entre este campo y la rotación del rotor induce corriente eléctrica, un flujo en las barras conductoras. Alternadamente estas corrientes que fluyen longitudinalmente en los conductores reaccionan con el campo magnético del motor produciendo una fuerza que actúa tangente al rotor, dando por resultado un esfuerzo de torsión para dar vuelta al eje. Los conductores se inclinan levemente a lo largo de la longitud del rotor para reducir ruido y para reducir las fluctuaciones del esfuerzo de torsión que pudieron resultar, a algunas velocidades, y debido a las interacciones con las barras del estator. El número de barras en la jaula de la ardilla se determina según las corrientes inducidas en las bobinas del estator y por lo tanto según la corriente a través de ellas. Las construcciones que ofrecen menos problemas de regeneración emplean números primos de barras. El núcleo de hierro sirve para llevar el campo magnético a través del motor. Su estructura y material se diseña para reducir al mínimo las pérdidas. Las láminas finas, separadas por el aislamiento de barniz, reducen las corrientes parásitas que circulan resultantes de las corrientes de Foucault. El material, un acero bajo en carbono pero alto en silicio, con varias veces la resistencia del hierro puro, en la reductora adicional. El contenido bajo de carbono le hace un material magnético suave con pérdida bajas por histéresis. Carcaza: Es el soporte fabricado en material no conductor, con un alto grado de rigidez y rigidez al calor , sobre el cual se fijan todos los componentes conductores del contactor. Electroimán: Es el elemento motor del contactor. Está compuesto por una serie de elementos cuya finalidad es transformar la energía eléctrica en magnetismo, generando un campo magnético muy intenso, el cual a su vez producirá un movimiento mecánico. Bobina: Es un arrollamiento de alambre de cobre muy delgado y un gran número de espiras, que al aplicársele tensión genera un campo magnético. El flujo magnético produce un electromagnético, superior al par resistente delos muelles (resortes) que separan la armadura del núcleo, de manera que estas dos partes pueden juntarse estrechamente. Cuando una bobina se energía con A.C la intensidad absorbida por esta, denominada corriente de llamada, es relativamente elevada, debido a que en el circuito prácticamente solo se tiene la resistencia del conductor. Esta corriente elevada genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo puede atraer a la armadura, a pesar del gran

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entrehierro y la resistencia mecánica del resorte o muelle que los mantiene separados en estado de reposo. Una vez que se cierra el circuito magnético, al juntarse el núcleo con la armadura, aumenta la impedancia de la bobina, de tal manera que la corriente de llamada se reduce considerablemente, obteniendo de esta manera una corriente de mantenimiento o trabajo mucho más baja. Núcleo: Es una parte metálica, de material ferromagnético, generalmente en forma de E, que va fijo en la carcaza. Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la bobina (colocada en la columna central del núcleo), para atraer con mayor eficiencia la armadura. Armadura: Elemento móvil, cuya construcción se parece a la del núcleo, pero sin espiras de sombra, Su función es cerrar el circuito magnético una vez energizada la bobina, ya que en este estado de reposo debe estar separado del núcleo, por acción de un muelle. Este espacio de separación se denomina entre hierro o cota de llamada. Las características del muelle permiten que, tanto el cierre como la apertura del circuito magnético, se realizan en forma muy rápida (solo unos 10milisegundos). Cuando el par resistente del muelle es mayor que el par electromagnético, el núcleo no lograra atraer la armadura o lo hará con mucha dificultad. Por el contrario, si el par resistente del muelle es demasiado débil, la separación de la armadura no se producirá con la rapidez necesaria. Contactos: Son elementos conductores que tienen por objeto establecer o interrumpir el paso de corriente, tanto en el circuito de potencia como en circuito de mando, tan pronto se energice la bobina, por lo que se denominan contactos instantáneos. Todo contacto está compuesto por tres elementos: dos partes fijas ubicadas en la coraza y una parte móvil colocada en la armadura, para establecer o interrumpir el de la corriente entre las partes fijas. El contacto móvil lleva un resorte que garantiza la presión y por consiguiente la unión de las tres partes. Contactos principales: Su función específica es establecer o interrumpir el circuito principal, permitiendo o no que la corriente se transporte desde la red a la carga. Contactos auxiliares. Contactos cuya función específica es permitir o interrumpir el paso de la corriente a las bobinas de los contactares o los elementos de señalización, por lo cual están dimensionados únicamente para intensidades muy pequeñas.

5.2.- De los valores registrados de resistencia de aislamiento y resistencia interna de las bobinas haga la evaluación correspondiente y determine sí son los adecuados, explique ¿por qué?MAQUINA ELECTRICAS I Página 4

PRIMER CASO ESTRELLA: Resistencia entre U-V: 6.02 MΩResistencia entre V-W: 6.12 MΩResistencia entre W-U: 6.20 MΩ

SEGUNDO CASO: Medir la resistencia de aislamiento cuando tiene múltiples salidas:Se identifican las bobinas:Se miden las resistencias de aislamiento entre bobinas:

5.3.- De acuerdo al Código Eléctrico Nacional elabore el diagrama unifilar completo de instalación del motor asíncrono trifásico para operar con las protecciones adecuadas, en arranque directo.

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5.4.- Enumere las diferencias operativas y constructivas entre un motor trifásico que tiene sus devanados del estator en conexión estrella y otro que tenga los devanados en conexión delta. Cuando conectas los devanados de un motor en estrella, y conectas las terminales sobrantes a las tres líneas de la trifásica, la tensión en cada fase(devanado) del motor es 1/√3 del voltaje "de línea" -es decir, el voltaje entre existente entre cada par de líneas de la trifásica. Algo así como el 57.7% del voltaje de línea. Conectado en delta, la tensión sobre cada fase es la misma que la de línea. Esta relación mutua entre las tensiones de fase "en delta" y "en estrella es siempre la misma. En Europa, por ejemplo, utilizan 380 V para el suministro industrial. En este caso, la tensión de fase para un motor conectado en estrella es de 220 V, que es 380/√3. Por cierto, lo dicho para las tensiones es válido también para las corrientes, sólo que a la inversa. Es decir, si tengo un motor conectado en delta, la corriente que circula por cada uno de los hilos de alimentación, al llegar al motor, encuentra dos caminos. La corriente "por fase", o sea, en cada devanado, es igual a la corriente de línea dividido entre √3. Por el contrario, si la conexión fuera en estrella, cada fase queda en serie con una de las líneas, yla corriente, obligadamente, es la misma.

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Sintetizando: Conexión en estrella: Voltaje por fase = voltaje de línea/√3.Corriente por fase = corriente de línea. Conexión en delta: Voltaje por fase = voltaje de línea. Corriente por fase = corriente de línea /√3. Por otra parte, el hecho de que la conexión en delta no tenga neutro obedece auna imposibilidad física. Sencillamente, la configuración no lo admite. No es posible tener una terminal común que se pueda dejar "flotante", pues todas las terminales ya están ocupadas. Obviamente, este no es el caso de la conexión estrella.

5.5.- Si el motor analizado operaría con un variador de frecuencia, que restricciones pondría para que el motor mantenga sus características operativas.Al trabajar con variador de frecuencia, los principales problemas del uso de motores convencionales serian:

Problemas a bajas velocidades: La auto ventilación es insuficiente para el régimen permanente a bajas revoluciones, al menos si se quiere mantener el par nominal, lo que nos obliga a instalar ventilación forzada exterior (dificultades de montaje) o bien a sobredimensionar el motor. Problemas a altas velocidades: El fabricante del motor no suele garantizar el rango de velocidades por encima de la nominal durante el que mantiene la potencia constante. De hecho, la auto ventilación provoca una caída muy rápida de la potencia a medida que aumenta la velocidad de giro, debido a la potencia mecánica absorbida por el propio ventilador, potencia que debería estar dedicándose a mover la carga. Destrucción de bobinados: Los armónicos presentes en la salida de potencia del variador son ricos en muy altas frecuencias y con el tiempo acaban degradando los bobinados, cuyos aislamientos no están preparados a largo plazo para un bombardeo permanente de transiciones abruptas de tensión. Caso de aplicaciones en lazo cerrado: El motor convencional no suele incorporar encoder de fábrica, siendo el técnico el que debe instalarlo, operación no siempre fácil y que comporta ciertos riesgos y complicaciones en la operación de puesta en marcha.

6.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Una aplicación muy interesante del puente Wheatstone en la industria es como sensor de temperatura, presión, etc. (dispositivos que varían el valor de sus resistencia de acuerdo a la variación de las variables antes mencionadas).

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Cuando se tiene bobinado independiente el usuario puede conectarlo en delta o estrella.-El cosΦ que da el motor es cuando esta a plena carga.-La designación de la bornera es siempre la misma.-La elección que hicimos en este motor para determinar lso terminales u,v,w,y,x y w lo realizamos en forma aleatoria. El megohmetro trabaja con la corriente de fuga.-Recordamos los valores normalizados de los megometros como: 250, 500, 1000,2000, 5000, 10000 y 30000 siendo los dos primeros para instalaciones domésticas. Para usar el puente de Wheatstone primero lo que realizamos fue hallar el aproximado del valor de la resistencia en los puntos indicados ya sean u-x, v-y, w-z; para luego con este valor referencial ya tendríamos el conocimientos para colocar la escala en el puente y así sacar el verdadero valor de la resistencia en esos puntos.-Los motores eléctricos son de suma importancia en la actualidad, debido a las diferentes aplicaciones industriales a los que son sometidos, es por ellos, que se deben tomar en cuenta todas las fallas que se presentan para el correcto funcionamiento delos mismos.-Un motor cuando comienza a sobre trabajar, es decir, que trabaja por encima de sus valores nominales, va disminuyendo su periodo de vida; esto nos lleva a concluir que si no se realiza un buen plan de mantenimiento el motor no durará mucho.-Un plan de mantenimiento debe realizarse tomando en cuentas las fallas que están ocurriendo en los motores. El resultado de este informe es presentar las aplicaciones de los motores eléctricos y las fallas que en ellos existen, pero debemos tener en cuenta que son conceptos queestán íntimamente relacionados.

7.- BIBLIOGRAFÍA: http://endrino.pntic.mec.es/jhem0027/maquinaasincrona/motorasincrono1.htm. http://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieria

electrica/respuestas/1296091/como-funciona-un-megometro. http://www.scribd.com/doc/305836/maquinas-electricas-la-maquina-y-el-motor-

induccion-trifasico. http://www.scribd.com/doc/305836/maquinas-electricas-la-maquina-y-el-motor-

induccion-trifasico.

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