Propuesta; Manual de Prácticas de Máquinas Eléctricas, para

Universidad de Costa Rica

Facultad de Ingenierıa

Escuela de Ingenierıa Electrica

Propuesta; Manual de Practicas de

Maquinas Electricas, para implementarse

en Universidad Tecnica Nacional

Por:

Silvio B. Blanco Garay

Ciudad Universitaria “Rodrigo Facio”, Costa Rica

Diciembre de 2013

Propuesta; Manual de Practicas de

Maquinas Electricas, para implementarse

en Universidad Tecnica Nacional

Por:

Silvio B. Blanco Garay

IE-0499 Proyecto electrico

Aprobado por el Tribunal:

Ing. Tony Delgado Carvajal

Profesor guıa

Ing. Carlos Ruız Rodrıguez Ing. Billy Quesada SolanoProfesor lector Profesor lector

Dedicatoria

Dedico este trabajo a mis hijos porque inspirado en ellos siempre he logradocumplir con mis metas. A mis padres por darme el ser y por brindarme apoyocuando lo necesite, en especial a mi madre que me enseno a ser fuerte. Miesposa por estar siempre a mi lado en momentos difıciles y brindarme sucomprension. Tambien va para mis hermanos y a toda mi familia en general.

Sin todos estos seres yo no serıa quien soy, todos ellos son parte de mi viday me han influenciado a ser cada dıa mejor como persona y como profesional,cada uno es especial para mı.

v

Reconocimiento

Este reconocimiento va al profesor guıa de proyecto: Ing. Tony Delgado Car-vajal y los lectores los Ing. Carlos Ruız Rodrıguez e Ing. Billy Quesada Solano,por brindarme su apoyo en este trabajo. Extiendo este reconocimiento a todosy cada uno de los profesores que se han encargado de irme formando comoprofesional, tambien al senor director de la carrera Dr. Jorge Romero, y a cadauno de los funcionarios de la UCR que apoyan indirectamente a la formacionde buenos profesionales para este paıs.

vi

Resumen

El presente trabajo es el informe final del curso Proyecto Electrico para optaral grado de: Bachillerato en Ingenierıa Electrica de la Universidad de CostaRica. Dicho informe tiene de objetivo principal: Desarrollar un manual depracticas para los cursos Laboratorio de Maquinas Electricas I y Laboratoriode Maquinas Electricas II de la carrera Ingenierıa Electrica de la UniversidadTecnica Nacional. Ademas cuenta con los siguientes objetivos especıficos:

• Analizar los contenidos de los cursos de Maquinas Electricas I y II.

• Determinar los metodos a emplear para la realizacion de los experimen-tos segun los objetivos que plantean cada practica.

• Establecer los procedimientos que se deben ejecutar en cada experimentosegun los objetivos trazados en cada practica.

El informe final esta conformado por cuatro capıtulos: El primer capıtulo esintroductorio que consta de la introduccion, alcances del proyecto, objetivos,metodologıa etc. El segundo capıtulo contiene los antecedentes de la Univer-sidad Tecnica Nacional y fundamento teorico que sera utilizado en las notasteoricas de cada experimento o practica. El tercer capıtulo es de formulacionde los experimentos, consta de 14 experimentos de Laboratorio de MaquinasElectricas y 2 experimentos introductorios. En este tercer capıtulo tambiense levanta un listado de las maquinas y equipo existentes actualmente en laUTN sede Pacifico, tambien hace un corto analisis de algunas debilidades quetiene que mejorar la carrera de Ingenierıa Electrica. El cuarto capıtulo es elde conclusiones y recomendaciones.

Una de las conclusiones mas importantes, no solo para este proyecto sinopara toda la ingenierıa electrica en general, es acerca de la importancia quetienen los cursos de Maquinas Electricas por ende la Universidad TecnicaNacional esta reforzando mucho en lo referente a reformulacion de la carrera,tambien esta adquiriendo nuevo equipo y esta invirtiendo en la construccionde nuevas instalaciones.

vii

Indice general

Indice de figuras xi

Indice de cuadros xii

Nomenclatura. xiii

1 Introduccion. 1

1.1 Introduccion del informe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Alcance del proyecto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.4 Metodologıa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.5 Desarrollo o contenido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Antecedentes y Fundamentos Teoricos. 5

2.1 Antecedentes de la Carrera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2 Transformadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3 Transformadores Trifasicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.4 Estudio de Motores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.5 Motor de Induccion Trifasico o Motor Asıncronos. . . . . . . . 172.6 Motor de Induccion Monofasico. . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.7 Motor Universal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362.8 Motor Sıncrono. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362.9 Circuito Motor Sıncrono de rotor cilındrico. . . . . . . . . . . . 382.10 Circuito Motor Sıncrono de polos salientes. . . . . . . . . . . . 392.11 Expresiones de potencia para Motor Sıncrono de rotor cilındrico. 402.12 Motor de Corriente Continua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

3 Desarrollo. 47

3.1 Revision de los planes de estudios de los cursos de Laboratoriosde Maquinas Electricas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.2 Conformacion de las guıas de laboratorios. . . . . . . . . . . . . 483.3 Practica introductoria 1: Utilizacion Basica del Unitrain-I. . . . 513.4 Practica introductoria 2: Utilizacion Basica de programas como

Matlab o Scilab. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523.5 Practica # 1: Transformador Monofasico. . . . . . . . . . . . . 533.6 Practica # 2: Transformador Trifasico. . . . . . . . . . . . . . . 56

ix

3.7 Practica # 3: Motor Induccion Trifasico. . . . . . . . . . . . . . 583.8 Practica # 4: Motor de Induccion Monofasico, arranque por

capacitor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613.9 Practica # 5: Motor de Induccion Monofasico, arranque por

capacitor y marcha con capacitor permanente. . . . . . . . . . . 633.10 Practica # 6: Motor Sincronico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663.11 Practica # 7: Aplicacion de las Maquinas de Corriente Alterna. 683.12 Practica # 8: Motores de Corriente Continua, excitacion en

derivacion y excitacion serie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693.13 Practica # 9: Control de Maquinas de Corriente Continua. . . 713.14 Practica # 10: Motor Universal a partir Maquina de Corriente

Continua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723.15 Practica # 11: Construccion de Maquinas de Corriente Continua. 743.16 Practica # 12: Generadores de Corriente Alterna. . . . . . . . . 753.17 Practica # 13: Caracterısticas de estado estacionario del gene-

rador sincronico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763.18 Practica # 14: Generador de corriente continua. . . . . . . . . 78

4 Conclusiones y recomendaciones. 81

Bibliografıa 85

x

Indice de figuras

2.1 Clasificacion de las Maquinas Electricas [1]. . . . . . . . . . . . . . 7

2.2 Transformador ideal con carga (Guru y Hiziroglu, 2008). . . . . . . 7

2.3 Determinacion de polaridad de Transformador (Wildi, 2007). . . . 9

2.4 Ejemplo de curva de saturacon de transformador (Wildi, 2007). . . 10

2.5 Modelos aproximados de los transformadores a) Referido al prima-rio b) Al secundario c) Sin rama de excitacion referido al primariod) sin rama de excitacion referida al secundario (Chapman, 2005). 11

2.6 Pruebas para determinacion de parametros a) Conexion de circuitoabierto b) Conexion de cortocircuito(Chapman, 2005). . . . . . . . 12

2.7 Conexiones de transformadores trifasicos a) delta-delta b) delta-Yc) Y-delta d) Y-Y (Chapman, 2005). . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.8 Clasificacion de Motores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.9 Principio basico de un motor(Wildi, 2007). . . . . . . . . . . . . . 19

2.10 Circuito equivalente del motor (Wildi, 2007). . . . . . . . . . . . . 20

2.11 Caracterıstica tıpica velocidad-par de un motor induccion trifasico(Wildi, 2007). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.12 Circuito equivalente por fase de un motor, equilibrado (Wildi, 2007). 22

2.13 Circuito equivalente por fase de un motor: a) rotor fijo b) sin carga(Guru y Hiziroglu, 2008). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.14 Corte de un Motor Monofasico (Wildi, 2007). . . . . . . . . . . . . 25

2.15 Teorıa del campo cruzado (Wildi, 2007). . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.16 Teorıa del campo cruzado (Guru y Hiziroglu, 2008). . . . . . . . . 27

2.17 Teorıa del campo cruzado (Guru y Hiziroglu, 2008). . . . . . . . . 29

2.18 a)Motor de fase dividida b)Diagrama fasorial (Wildi, 2007). . . . . 31

2.19 a)Motor arranque con capacitor b)Diagrama fasorial (Wildi, 2007). 32

2.20 Motor Universal (Wildi, 2007). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.21 Pruba de motor monofasico con rotor bloqueado y circuito auxiliarabierto (Guru y Hiziroglu, 2008). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.22 Motor Universal (Wildi, 2007). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.23 Caracterısticas de Motor Universal 115V 60Hz (Wildi, 2007). . . . 37

2.24 Circuito equivalnte motor sıcrono de rotor cilındrico (Guru y Hizi-roglu, 2008). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.25 Circuito equivalnte motor sıcrono de polos salientes (Guru y Hizi-roglu, 2008). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.26 Circuito equivalnte motor serie (Guru y Hiziroglu, 2008). . . . . . 42

xi

2.27 Par y potencia desarrollados a) funcion de la corriente de armadurab) funcion de la velocidad (Guru y Hiziroglu, 2008). . . . . . . . . 43

2.28 Circuito equivalnte motor en derivacion (Guru y Hiziroglu, 2008). . 452.29 Caracteristicas velocidad-corriente de armadura (Guru y Hiziroglu,

2008). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.30 Par y potencia desarrollados en funcion de la velocidad (Guru y

Hiziroglu, 2008). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Indice de cuadros

3.1 Componentes UniTrain-I (Lucas-Nulle, 2011b). . . . . . . . . . . . 493.2 Licencias LabSoft para uso del Unitrain (Lucas-Nulle, 2011b). . . . 503.3 Lista de motores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503.4 Lista de Transformadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503.5 Lista de equipos de medicion para experimentos de Maquinas Elec-

tricas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513.6 Lista Osciloscopios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

xii

Nomenclatura.

a relacion de transformacion.

B campo magnetico.

BM susceptancia de magnetizacion del transformador.

E tension de inducido.

Eg fuente de baja tension.

EL tension de lınea.

ELP tension de lınea del primario.

ELS tension de lınea del secundario.

Ep tension fasorial primaria del transformador.

Es tension fasorial secundaria del transformador.

ep tension primaria del transformador.

EφP tension de fase del primario.

EφS tension de fase del secundario.

es tension secundaria del transformador.

Ex tension en el punto x.

fem fuerza electromotriz.

fm frecuencia.

fp factor de potencia.

fs frecuencia sincronica.

GN conductancia de perdidas del nucleo del transformador.

I corriente.

Ibr corriente entre fase en condiciones de rotor fijo.

xiii

ICAb corriente de circuito abierto del transformador.

ICC corriente de cortocircuito del transformador.

Ioc corriente de entrada en condiciones sin carga del motor.

Im corriente maxima del motor sincronico.

Ip corriente fasorial en el devanado primario del transforma-dor.

IΦ corriente fasorial de la resistencias del rotor.

Is corriente fasorial en el devanado secundario del transfor-mador.

ip corriente en el devanado primario del transformador.

is corriente en el devanado secundario del transformador.

I1 corriente fasorial referida al estator del motor de induc-cion trifasico.

I2 corriente del rotor.

J puente o cable de conexion.

l longitud.

L1 inductancia por fase del estator.

n velocidad natural (rpm).

Np relacion de vueltas del primario del transformador.

nr velocidad sincronica (rpm) del motor sincronico.

Ns relacion de vueltas del secundario del transformador.

ns velocidad sincronica (rpm) del motor de induccion.

ωm velocidad angular.

ωs velocidad sincronica angular.

Pag potencia del entrehierro.

Pbr potencia en condiciones de rotor fijo.

PCAb potencia de circuito abierto del transformador.

xiv

PCC potencia de cortocircuito del transformador.

Pd potencia desarrollada.

Φ flujo magnetico.

Φm flujo mutuo en el transformador.

Φm flujo maximo del motor sincronico.

Φmax flujo maximo del transformador.

Φr flujo de rotacion del motor sincronico.

Pin potencia de entrada.

Pm perdidas del nucleo.

Po potencia de salida.

Pr perdidas de rotacion.

Prcl perdida del cobre rotor.

Pscl perdida total del cobre en el estator.

Rc resistencia de perdidas en el nucleo del motor de induc-cion.

Re resistencia serie del motor de induccion.

RN resistencia de perdida del nucleo del transformador.

Rp resistencia primaria del transformador.

Rs resistencia secundaria del transformador.

R1 resistencia por fase del estator.

R2 resistencia del rotor.

s deslizamiento.

τd electromagnetico desarrollado por el motor.

θ angulo del factor de potencia.

v velocidad.

Vbr tension aplicada en condiciones de rotor fijo.

xv

VCAb tension de circuito abierto del transformador.

VCC tension de cortocircuito del transformador.

Voc tension de entrada en condiciones sin carga del motor.

Vp tension fasorial aplicada al primario.

vp tension aplicada al primario.

V1 tension de alimentacion por fase del motor

Woc potencia de entrada en condiciones sin carga del motor.

Xe reactancia serie del motor de induccion.

XM reactancia de magnetizacion del transformador.

Xp reactancia primaria del transformador.

Xs reactancia secundaria del transformador.

X1 reactancia de dispersion por fase del estator.

X2 reactancia del rotor.

YE admitancia de excitacion del transformador.

Ze impedancia total en serie del motor de induccion.

Zp impedancia del lado del primario.

Zs impedancia de la carga en el lado del secundario.

ZSE impedancia en serie referida al lado primario.

xvi

1 Introduccion.

1.1 Introduccion del informe.

El presente documento es un aporte a la Universidad Tecnica Nacional el cualpretende realizar una propuesta para desarrollar las practicas en los cursos deLaboratorio Maquinas Electricas I (IEA-415) y Laboratorio Maquinas Electri-cas II (IEA-415), los cuales forman parte del plan de estudio de BachilleratoIngenierıa Electrica. La propuesta pretende crear un manual de practicas delos cursos citados.

La Universidad Tecnica Nacional (UTN) es la mas joven de las Universi-dades Publicas en Costa Rica, esta se creo por la Ley Organica No. 8638 de14 de mayo del 2008, la finalidad de su creacion se da por la separacion quehay entre la educacion tecnica y la educacion universitaria, ademas la UTNdebe ofrecer una educacion integral que garantice simultaneamente su optimaformacion profesional y tecnica, ası como su desarrollo integral, moral, cul-tural y personal. Esta universidad nacio de la fusion de seis instituciones deeducacion tecnica superior. (J, 2009)

La carrera Bachillerato en Ingenierıa Electrica de la UTN es relativamentenueva en esta universidad, el primer grupo de estudiantes ingreso el segundocuatrimestre del 2012, El plan de estudio y la malla curricular de esta carreraestan desarrollados, pero las guıas de los experimentos estan en proceso dedesarrollo tomando en cuenta los planes de estudios.

El curso Laboratorio de Maquinas Electricas I esta conformado por seispracticas a desarrollar, que son las siguientes:

• Transformador Monofasico.

• Transformador Trifasico.

• Motor Universal.

• Motor de induccion Monofasico.

• Motor Sincronico.

• Motor de Induccion Trifasico.

Para el caso del curso Laboratorio de Maquinas Electricas II este tambiense conforma por seis practicas a desarrollar y son las siguientes:

1

2 1 Introduccion.

• Aplicacion de las Maquinas de Corriente Alterna.

• Motor Universal como Maquina de Corriente Continua.

• Construccion de Maquinas de Corriente Continua.

• Motores de Corriente Continua.

• Generadores de Corriente Continua.

• Aplicacion de Maquinas de Corriente Continua.

1.2 Alcance del proyecto.

El proyecto es una propuesta que la Universidad Tecnica Nacional puede to-mar en cuenta o no para la implementacion en los experimentos en los cursosde Laboratorios de Maquinas Electricas I y II de la carrera de Ingenierıa Elec-trica. Los alcances dependeran del equipo y maquinas existentes en los recintosde los laboratorios de dicha carrera, ası como de la adquisicion de software ynuevos equipos de parte de la institucion. Importante tener en cuenta que launiversidad esta gestionando compra de nuevos motores, generadores y trans-formadores para la realizacion de los experimentos.

1.3 Objetivos.

Objetivo general.

Realizar un manual de practicas para los cursos Laboratorio de MaquinasElectricas I y Laboratorio de Maquinas Electricas II de la carrera IngenierıaElectrica para optar por el grado de Bachillerato de la Universidad TecnicaNacional.

Objetivos especıficos.

• Analizar los contenidos de los cursos de Maquinas Electricas I y II de laUniversidad Tecnica Nacional.

• Proponer los metodos a emplear para la realizacion de los experimentossegun los objetivos que plantean cada practica.

• Escoger los procedimientos que se deben ejecutar en cada experimentosegun los objetivos trazados en cada practicas.

1.4. Metodologıa. 3

1.4 Metodologıa.

La metodologıa a utilizar para lograr los objetivos del proyecto son los siguien-tes:

• Revision de los planes de estudios de los cursos en cuestion para desa-rrollar los experimentos.

• Investigacion teorica para conformar el marco teorico de cada experi-mento.

• Verificacion del equipo y las maquinas que posee la universidad paradesarrollar los experimentos.

• Comprobacion del funcionamiento de estas maquinas para realizar losexperimentos.

• Adaptacion del analisis de las maquinas electricas utilizadas en los ex-perimentos por medio de la simulacion con aplicaciones como MATLABy/o SCILAB.

• Realizacion de cada experimento para conformar el manual.

1.5 Desarrollo o contenido.

El presente informe consta de cuatro capıtulos, el primero es capıtulo intro-ductorio, el segundo es de antecedentes de la Universidad Tecnica Nacional yfundamento teorico que sera parte de las notas teoricas de los experimentos,el tercer capıtulo es el de formulacion de los experimentos, consta de 14 ex-perimentos de Maquinas Electricas y 2 experimentos introductorios. Ademasen este capıtulo se hace un listado de las maquinas existentes en la UTN sedePacifico. El ultimo capıtulo es de conclusiones y recomendaciones.

2 Antecedentes y Fundamentos

Teoricos.

En el presente capıtulo se realizara una resena rapida de la carrera IngenierıaElectrica de la UTN ademas se pretende construir los fundamentos teoricospara la implementacion de los experimentos, se utilizaran libros referente alestudio de maquinas electricas ası como el uso de paginas de informacion dela UTN y algunos documentos informativos de la Carrera Bachillerato en In-genierıa Electrica de la UTN, importante mencionar que en algunos casos setomaron en cuenta las guıas de laboratorio de los cursos de Maquinas Elec-tricas de la carrera de Ingenierıa Electrica de la Universidad de Costa Rica,entre los libros a tomar en cuenta como referencia estan;

1. Maquinas Electricas y Transformadores. Autor; Bhag S. Guru y HuseyinR. Hiziroglu, ano 2008.

2. Maquinas Electricas. Autor; Stephen Chapman, ano 2005.

3. Maquinas Electricas y Sistemas de Potencia. Autor; Theodore Wildi,ano 2007.

4. Maquinas Electricas. Autor; A. E. Fitzgerald, ano 2005.

2.1 Antecedentes de la Carrera.

La Sede del Pacıfico de la Universidad Tecnica Nacional promueve la creacionde carreras tecnicas, con el fin de ofrecer a la poblacion estudiantil una ofertaacademica acorde con la realidad actual, permitiendo el acceso de los futu-ros graduados a mejores oportunidades laborales en el mercado ocupacionalde la region y del paıs. La propuesta, surge de la relacion de la UTN, Sededel Pacıfico con empresas de la zona, ası como del estudio del mercado laboralrealizado por la institucion en el ano 2007, el cual tuvo una cobertura del 91%de la poblacion de interes constituido por 173 empresas e instituciones perte-necientes a distintos sectores economicos de la provincia de Puntarenas, cuyofin principal consistıa en conocer las necesidades de las areas de especialidad,capacitacion y actualizacion del recurso humano.

A partir del Estudio del Mercado Laboral-2007, se determino que el 52%de las empresas e instituciones consultadas consideran pertinente la implemen-tacion de la carrera de Electricidad aplicada al sector industrial. De aquı, es

5

6 2 Antecedentes y Fundamentos Teoricos.

importante considerar que la industria puntarenense y la costarricense en ge-neral, necesitan ingenieros mas practicos, capaces de resolver problemas agil-mente y bajo presion, personal actualizado en campos relacionados con laelectricidad, tales como la automatizacion de procesos industriales entre otrosetc.

La solicitud para la revision del Bachillerato en Ingenierıa Electrica consalida lateral de Diplomado en Electricidad en la Universidad Tecnica Nacional(UTN) fue enviada a la Oficina de Planificacion de la Educacion Superior porel senor Rector de la UTN, Lic. Marcelo Prieto Jimenez, en nota R-312-2011,del 13 de junio, con el objeto de que cumpla lo establecido en la Ley Organicade la Universidad Tecnica Nacional, en el cual se establece lo siguiente:

Artıculo 6-Tıtulos y grados universitarios: Los tıtulos que otorgue la Uni-versidad a sus graduados se regiran por las normas y nomenclatura estableci-das por CONARE, particularmente en lo relativo a carga academica, unidadesde valor academico o creditos, grados y cualquier otro aspecto, con el objeto degarantizar la unidad del Sistema Nacional de Educacion Superior UniversitarioEstatal en la materia. Fragmentos tomados de Dictamen sobre la propuestade creacion del Bachillerato en Ingenierıa Electrica de la Universidad TecnicaNacional

2.2 Transformadores.

Esta seccion y las que continuan no pretende hacer un estudio profundo demaquinas electricas, pero si se busca manejar conceptos importantes necesa-rios para realizar los montajes en cada experimentos, importante saber quelas maquinas electricas se divide en dos grandes grupos, maquinas estaticas yrotativas, obviamente las estaticas son los transformadores y las rotativas sonmotores y generadores en la figura 2.1 puede verse como clasificar principal-mente las maquinas.

En su forma mas simple, un transformador consta de dos bobinas electri-camente aislada una de otra pero devanada sobre el mismo nucleo magnetico.Una corriente variable en el tiempo en una bobina establece en el nucleomagnetico un flujo tambien variable en el tiempo. Debido a la elevada per-meabilidad del nucleo, la mayor parte del flujo se enlaza con la otra bobina einduce en ella una fuerza electromotriz (fem) variable en el tiempo (tension).La frecuencia de la fem inducida en la otra bobina es la misma que la corrienteen la primera bobina. Si se conecta a la otra bobina a una carga, la fem indu-cida en la bobina establece en ella una corriente. Ası, la energıa se transfierede una bobina a otra por medio del flujo magnetico en el nucleo, observese lafigura 2.2 esta pertenece a un transformador ideal, de ellas se puede distinguirtanto el devanado primario como el secundario (Guru y Hiziroglu, 2008).

2.2. Transformadores. 7

Figura 2.1: Clasificacion de las Maquinas Electricas [1].

Figura 2.2: Transformador ideal con carga (Guru y Hiziroglu, 2008).

La bobina a la que la fuente suministra la fem se llama devanado primario,la bobina que envıa la fuerza a la carga se denomina devanado secundario,cualquiera de los dos devanados puede conectarse a la fuente o la carga. Lafem inducida en una bobina es proporcional al numero de vueltas que tiene,es posible que haya una tension mas elevada a traves del devanado secundariorespeccto al devanado primario, para tal caso hablamos de un transformadorelevador, caso contrario se hablarıa de un transformador reductor (Guru yHiziroglu, 2008).

De acuerdo con la ley de induccion de Faraday el flujo magnetico Φ, en elnucleo induce una fem ep en el devanado primario que se opone a la tensionaplicada. Para las polaridades de la tension aplicada vp y la fem inducida parael devanado primario es posible escribir.

ep = Npd(Φ)

dt. (2.1)


En forma semejante, la fem inducida en el devanado secundario es:

es = Nsd(Φ)

dt. (2.2)

De las ecuaciones 2.1 y 2.2 se obtiene:

vpvs

=epes

=Np

Ns. (2.3)

Una practica comun es definir la relacion entre vuelta del primario al se-cundario como la relacion a llamada relacion de transformacion.

Np

Ns= a. (2.4)

isip

=Np

Ns= a (2.5)

Escribiendo las ecuaciones en su forma fasorial:

Vp

Vs

=Ep

Es

=Is

Ip=

Np

Ns= a. (2.6)

Despejando:VpIp∗ = VsIs∗. (2.7)

Se llega a la potencia compleja que suministra la fuente al devanado primarioy es igual a la potencia compleja que suministra el devanado secundario a lacarga.

VpIp = VsIs. (2.8)

Con Zs como la impedancia de la carga en el lado del secundario, entonces:

Zs =Vs

Is=

1

a2Vp

Ip=

1

a2Zp. (2.9)

Zp = a2Zs. (2.10)

Polaridad del transformador.

Antes de conectar un transformador es necesario conocer su polaridad de losdevanados observese la figura 2.3. Para determinar si un transformador poseepolaridad aditiva o sustractiva, se debe proceder como a continuacion se detalla(Wildi, 2007).

• Conectar el devanado primario Ep a una fuente Eg de baja tension.


Figura 2.3: Determinacion de polaridad de Transformador (Wildi, 2007).

• Hacer una conexion adyacente entre el devanado primario y secundariocon un puente J como se ve en la figura 2.3.

• Conectar un voltımetro entre los otros dos extremos adyacentes de ambosdevanados.

• Conectar otro voltımetro a la entrada del transformador Ep.

Para realizar la comprobacion de la polaridad se puede observar que pue-den ocurrir dos situaciones, que Ex = Ep + Es que serıa un transformadoraditivo, la otra situacion serıa Ex = Ep−Es que serıa para un transformadorsustractivo.

Curva de saturacion sin carga o de vacıo.

Este procedimiento se incrementa gradualmente la tension de entrada al pri-mario Ep del transformador, dejando el secundario al vacıo. Conforme se elevala tension, el flujo mutuo Φm se incrementa en proporcion directa, de acuerdocon la ecuacion 2.11 Por ello, la corriente de excitacion Io se incrementara,pero cuando el entrehierro empiece a saturarse, la corriente de magnetizacionIm tendra que incrementarse fuertemente para producir el flujo requerido. Segraficara de Ep frente a Io, se observara incremento marcado de la corrienteal pasar por el punto de operacion normal como se observa en la figura 2.4.Por lo general los transformadores estan disenados para operar a una densidadde flujo pico de aproximadamente 1.5 T, la que corresponde aproximadamenteal codo de la curva de saturacion. Por lo tanto, cuando se aplica una tensionnominal a un transformador, la densidad de flujo correspondiente es de apro-ximadamente 1.5 T. Se puede exceder la tension nominal en aproximadamente10 por ciento, pero si se tuviera que aplicar dos veces la tension nominal, la co-


Figura 2.4: Ejemplo de curva de saturacon de transformador (Wildi, 2007).

rriente de excitacion podrıa llegar a ser incluso mayor que la corriente nominala plena carga (Wildi, 2007).

Φmax =Eg

4,44fN(2.11)

Circuitos equivalentes aproximados de un Transformador

Las perdidas que ocurren en los transformadores reales deben tenerse en cuentapara obtener un modelo exacto del comportamiento de un transformador. Losprincipales aspectos que se deben considerar son: (Chapman, 2005).

1. Perdidas del cobre: Son causadas por el calentamiento resistivo en los de-vanados primarios y secundarios del transformador. Son proporcionalesal cuadrado de la corriente de los devanados.

2. Perdidas por corrientes parasitas: provocadas por el calentamiento resis-tivo en el nucleo del transformador. Son proporcionales al cuadrado dela tension aplicada al transformador.


Figura 2.5: Modelos aproximados de los transformadores a) Referido al pri-mario b) Al secundario c) Sin rama de excitacion referido al primario d) sinrama de excitacion referida al secundario (Chapman, 2005).

3. Perdidas por histeresis: Estan asociadas con la reubicacion de los do-minios magneticos en el nucleo durante cada semiciclo. Estos son unafuncion compleja y no lineal de la tension aplicada al transformador.

4. Flujo Disperso: Los flujos que escapan del nucleo y pasan a traves de solouno de los devanados del transformador son flujos dispersos, estos flujosproducen una auto inductancia en los devanados primarios y secundariosy deben de ser tomados en cuenta.

El circuito equivalente exacto no es muy util para el analisis de circuitospracticos, para analizar los circuitos practicos generalmente es necesario con-vertir el circuito a uno equivalente, por lo tanto el circuito se refiere a su ladoprimario o secundario, en ciertas aplicaciones se omite por completo la ramade excitacion sin causar errores y como ventaja se obtienen circuitos simples,ver la figura 2.5 (Chapman, 2005).

Determinacion de los valores de los componentes en el modelo

del transformador

Experimentalmente se pueden medir los valores de impedancias y resistenciasen los modelos del transformador se pueden obtener aproximaciones adecuadascon solo realizar las pruebas de circuito abierto y de cortocircuito (Chapman,2005).


Figura 2.6: Pruebas para determinacion de parametros a) Conexion de circuitoabierto b) Conexion de cortocircuito(Chapman, 2005).

1. Pruebas de circuito abierto: se realizan conectando el transformador co-mo se observa en la figura 2.6a, ademas se debe aplicar la tension nominalal primario del transformador.

2. Pruebas de corto circuito: se realizan conectando el transformador comose observa en la figura 2.6b, a diferencia de la prueba anterior se debeaplicar la corriente nominal al primario del transformador, por ende esconveniente usar una fuente variable.

De la prueba de circuito abierto se ve claramente que el devanado secunda-rio queda abierto y el primario se conecta a la alimentacion, para este caso eldiagrama equivalente es muy similar al de la figura 2.6a. Los valores Rp y Xp,son muy pequenos comparados con RN y XM como para causar una caıdade tension significante, por lo que se desprecian las caıdas de tension y solose toma en cuenta la caıda de tension de la rama de excitacion. (Chapman,2005).

La manera mas facil de calcular los valores de RN y XM es calcularprimero la admitancia.

GN =1

RN

(2.12)


BM =1

XM

(2.13)

Ambos elementos estan en paralelo por ende se suman sus admitancias.

YE = RN − jBM =1

RN

− j1

XM

(2.14)

La magnitud de la admitancia de excitacion referida al primario puedecalcularse la tension y corriente de la prueba de circuito abierto.

| YE |= ICAb

ECAb

(2.15)

El angulo se calcula con el factor de potencia del circuito y esta dado por:

FP = cosθ =PCAb

ICAb ECAb

(2.16)

θ = cos−1PCAb

ICAb ECAb

(2.17)

El factor de potencia del transformador siempre es en atraso.

YE =ICAb

ECAb

< −θ =ICAb

ECAb

< −cos−1FP (2.18)

En la prueba de cortocircuito; se hace un cortocircuito entre los terminalesde secundario y el davanado primario se conecta a la fuente de alimentacion.Para esta parte la tension de alimentacion es relativamente baja, ademas quela corriente que pasa por la rama de de excitacion es despreciable, entonces lamagnitud de la impedancia en serie referida al lado primario del transformadores; (Chapman, 2005).

| ZSE |= ECC

ICC

(2.19)

El factor de potencia de la corriente esta dado por:

FP = cosθ =PCC

ECC ICC

(2.20)

Por lo tanto:

ZSE =ECC < 00

ICC < −θ0=

ECC

ICC

< θ0 (2.21)

La impedancia en serie es:

ZSE = Req − jXeq = (RP + a2RS) + j(XP + a2XS) (2.22)


Regulacion de Tension.

Una importante caracterıstica del transformador es la regulacion de tension.Con la tension aplicada al primario mantenido de manera constante a su valornominal, la regulacion de tension, en porcentaje se define por la ecuacion:

RV =ES,NL − ES,FL

ES,FL

∗ 100 (2.23)

Donde:ES,NL; Tension en el secundario sin carga.ES,FL; Tension en el secundario a plena carga.

2.3 Transformadores Trifasicos.

Los transformadores pueden ser inherentemente trifasicos, con tres devanadosprimarios y tres secundarios montados en un nucleo de tres patas. Sin embargo,se obtiene el mismo resultado con tres transformadores monofasicos conectadoentre sı para formar un banco de transformadores trifasico.(Wildi, 2007).

Propiedades basicas de los bancos de transformadores

trifasicos.

Cuando se utilizan tres transformadores monofasicos para transformar ten-sion trifasica, los devanados se pueden conectar de varias maneras. Ası losprimarios se pueden conectar en delta y los secundarios en Y, o viceversa.Como resultado, la relacion de tension de entrada trifasica a la tension desalida trifasica depende no solo de la relacion de vueltas de los transforma-dores, sino tambien de la manera en que estos estan conectados. Un bancode transformadores trifasicos tambien puede producir un desplazamiento defase entre la tension de entrada trifasica y la tension de salida trifasica. Lacantidad del desplazamiento de fase depende de la relacion de vueltas de lostransformadores y de como estan interconectados los primarios y secundarios.Ademas, la caracterıstica de desplazamiento de fase permite cambiar el nume-ro de fases. Al realizar las conexiones, es importante observar las polaridadesdel transformador. Un error en la polaridad puede ocasionar un cortocircuitoo desbalancear las tensiones y corrientes de lınea. Se puede entender el com-portamiento basico de los bancos de transformadores trifasicos balanceadoshaciendo las siguientes suposiciones simplificadoras: (Wildi, 2007).

1. Las corrientes de excitacion son despreciables.

2. Las impedancias del transformador, producidas por la resistencia y lareactancia de dispersion de los devanados, son despreciables.

2.3. Transformadores Trifasicos. 15

3. La potencia de entrada aparente total al banco de transformadores esigual a la potencia de salida aparente total.

Ademas, cuando se conectan transformadores monofasicos para formar unsistema trifasico, retienen todas sus propiedades monofasicas, como la relacionde corriente, la relacion de tension y el flujo en el nucleo. Dadas las marcasde polaridad X1, X2 y H1, H2, el desplazamiento de fase entre el primarioy el secundario es cero, en el sentido de que EX1X2 esta en fase con EH1H2.(Wildi, 2007).

Generalmente se pueden realizar las siguientes conexiones con transforma-dores triasicos:

1. Conexion delta-delta.

2. Conexion delta-Y.

3. Conexion Y-delta.

4. Conexion Y-Y.

Conexion delta-delta.

Esta conexion no tiene un desplazamiento de fase asociado y no presentaproblemas de cargas desequilibradas o armonicos la configuracion se observaen la figura 2.7a (Chapman, 2005).

ELP

ELS

=EφP

EφS

= a (2.24)

Conexion delta-Y.

En esta conexion la tension de lınea primaria es igual a la tension de faseprimaria, mientras que las tensiones en el secundario se relacionan por ELS =√3EφS , la configuracion se puede ver en la figura 2.7b. en esta configuracion

se da un desfase de la tension secundaria respecto a la primaria de 30 grados.(Chapman, 2005).

ELP

ELS

=EφP√3 EφS

=

√3

a(2.25)

Conexion Y-delta.

En esta conexion la relacion tension de lınea primaria con las tensiones en elsecundario se relacionan por ELP =

√3EφP , mientras que las tensiones de fase

en el secundario es igual a las tensiones de lınea, la configuracion se puede ver


Figura 2.7: Conexiones de transformadores trifasicos a) delta-delta b) delta-Yc) Y-delta d) Y-Y (Chapman, 2005).

2.4. Estudio de Motores. 17

en la figura2.7c. en esta configuracion tambien se da un desfase de la tensionsecundaria respecto a la primaria de 30 grados. (Chapman, 2005).

ELP

ELS

=

√3 EφP

EφS

=√3a (2.26)

Conexion Y-Y.

Para esta configuracion la tension en el primario esta dada por EφP = ELP√3

y en el secundario la relacion esta dada por ELS =√3EφS . Esta conexion

presenta dos problemas, el primero es; si las cargas no estan equilibradas, seconlleva a que las tensiones de fase del transformador pueden llegar a des-equilibrarse severamente. El segundo problema; las terceras armonicas puedenser grandes. Las tensiones en cualquier fase estaran separadas 120 grados, sinembargo las componentes de la tercera armonica de cada fase, estaran en faseentre sı. Observese la configuracion en la figura2.7d (Chapman, 2005).

ELP

ELS

=

√3 EφP√3 EφS

= a (2.27)

2.4 Estudio de Motores.

Los motores son maquinas electricas que se encargan de transformar ener-gıa electrica en mecanica, existe distintos tipos de motores, se pueden dividiren dos grupos; motores de corriente alterna y motores de corriente continua.los motores de corriente alterna se dividen en; motores sıncronos y motoresasıncronos, estos ultimos se sub dividen en motores trifasicos y monofasicos.Los motores trifasicos se subdividen en motores de rotor bobinado y rotor encortocircuito, los motores monofasicos se subdividen en bobinado auxiliar, deespiras en corto circuito y motores universales. Los Motores de Corriente con-tinua estos hay; de excitacion independiente, series, de excitacion o derivaciony derivacion compuesta. Ver figura 2.8.

2.5 Motor de Induccion Trifasico o Motor

Asıncronos.

Los motores de induccion trifasicos por ser simples, resistentes, baratos y fa-ciles de mantener, funcionan a velocidad esencialmente constante desde cerohasta plena carga. La velocidad depende de la frecuencia, por lo que estosmotores no se adaptan con facilidad al control de velocidad. Sin embargo,cada vez se utilizan mas los controladores electronicos de frecuencia variable


Figura 2.8: Clasificacion de Motores.

para controlar la velocidad de motores de induccion comerciales. Los motoresprincipalmente estan compuestos por una parte estacionaria, llamada estatory una parte rotativa, llamada rotor.

El estator compuesto de una armazon de acero que se encarga de soportarun nucleo cilındrico hueco compuesto de laminaciones apiladas. Varias ranurasequidistantes entre sı, hechas en la circunferencia interna de las laminaciones,proporcionan el espacio para el devanado del estator. Por otra parte el rotortambien esta compuesto de laminaciones ranuradas, apiladas cuidadosamentepara crear una serie de ranuras para el devanado del rotor. Hay dos tipos dede rotores, el primero es el rotor devanado trifasicos convencionales hechos dealambre y el segundo tipo de rotor es el jaula de ardilla. (Wildi, 2007).

La operacion de un motor de induccion trifasico esta basada en la apli-cacion de la ley de Faraday y la fuerza de Lorentz en un conductor. Paracomprender se explica el siguiente ejemplo: Considerese una serie de conduc-tores de longitud l, cuyos extremos se ponen en cortocircuito mediante dosbarras A y B observese la figura 2.9. Un iman permanente colocado sobre estaescalera conductora se mueve con rapidez hacia la derecha a una velocidad v,para que su campo magnetico B pase a traves de los conductores. Entoncesocurre la siguiente secuencia de eventos: (Wildi, 2007).

1. Se induce una tension E = Blv en cada uno de los conductores mientrasel flujo pasa por ellos (ley de Faraday).

2.5. Motor de Induccion Trifasico o Motor Asıncronos. 19

Figura 2.9: Principio basico de un motor(Wildi, 2007).

2. La tension inducida produce de inmediato una corriente I, la que flu-ye por el conductor debajo de la cara del polo, a traves de las barrasextremas y regresa a traves de los demas conductores.

3. Como el conductor que transporta corriente queda en el campo magne-tico del iman permanente, experimenta una fuerza mecanica (Fuerza deLorentz).

4. La fuerza siempre actua en una direccion para arrastrar el conductorjunto con el campo magnetico.

Supongase que el rotor gira velocidad constante nr/min en la misma di-reccion que el campo del estator. Sea esta la velocidad sincronica nsr/min,conocida como deslizamiento del motor, expresada generalmente como frac-cion de la velocidad sincronica, ahora bien el deslizamiento fraccionado s sedefine en la ecuacion 2.28. (Fitzgerald y Kingsley, 2005)

s =ns − n

ns(2.28)

La velocidad del rotor expresada en r/min expresada en funcion del desliza-miento.

n = (1− s)ns (2.29)

Ası mismo la velocidad angular ωm expresada en funcion de la velocidad sin-cronica angular ωs.

ωm = (1− s)ωs (2.30)

Entonces la frecuencia:fm = sfs (2.31)

Circuito equivalente aproximado.

Generalmente un motor de induccion bien disenado cumple con la mayor partede las siguientes condiciones (Guru y Hiziroglu, 2008).


Figura 2.10: Circuito equivalente del motor (Wildi, 2007).

• Resistencia del devanado muy pequena a fin de reducir perdidas del cobredel estator.

• Reactancia de dispersion en el devanado del estator se minimiza redu-ciendo la longitud media de las vueltas de cada bobina.

• Utilizacion de laminaciones de acero delgadas con perdidas bajas paraabatir las perdidas del nucleo. Por ende la resistencia equivalente de laperdida en el nucleo generalmente es alta.

• Permeabilidad del acero seleccionado para hacer las laminaciones es altay la densidad del flujo de operacion en el motor se mantiene por debajodel punto de inflexion de la curva de magnetizacion y en general lareactancias magnetica es alta.

Observese el circuito de la figura 2.10 este circuito proviene del circuitoequivalente por fase de un motor de induccion trifasico equilibrado referido alestator, pero tiene modificaciones donde se muestra las resistencias del rotory de la carga ademas de este circuito se obtiene la ecuacion 2.32, teniendo encuenta que I1 = IΦ + I2.

V1 = E1 + I1(R1 + jX1) (2.32)

Relacion de potencia.

En un motor de inducion trifasico en equilibrio.

Pin = 3V1I1cosθ (2.33)

Perdida total del cobre en el estator.

Pscl = 3I21R1 (2.34)

Perdidas del nucleo.Pm = 3I21Rc (2.35)


Potencia del entrehierro.

Pag = Pin − Pscl − Pm =3I2

2R2

s(2.36)

Perdida del cobre rotor.

Prcl = 3I22R2 = sPag (2.37)

Por ende la potencia desarrollada por el motor es:

Pd = Pag − Prcl =3I2

2(1− s)R2

s= (1− s)Pag = SPag (2.38)

con S = 1− s = nm

ns= ωm

ωsy es la velocidad normalizada del motor.

El par electromagnetico desarrollado por el motor es:

τd =Pd

ωm=

Pag

ωs= 3I22

R2

sωs(2.39)

Al restar perdidas de rotacion de la potencia desarrollada.

Po = Pd − Pr (2.40)

Realizando un analisis rapido a la ecuacion 2.39, se puede ver que el tor-que es directamente proporcional al cuadrado de I2, aunque estas guardanrelaciones inversas entre sı:

I2 =E1√

R2 +X2(2.41)

El valor de R2 es muy pequeno respecto a X2 por ende:

τds = 3I22R2

ωs(2.42)

Cuando el rotor empieza a girar, al incrementarse la velocidad produce unadisminucion del deslizamiento s, entonces:

I2 ≈E1

X2

(2.43)

Cuando el deslizamiento baja por debajo del deslizamiento crıtico sb, en-tonces R2/s se vuelve el factor dominante y ahora:

I2 =sE1

R2

(2.44)

El par desarrollado ahora es proporcional al deslizamiento, si este dismi-nuye tambien lo hace el par, en condiciones sin carga s es casi cero, observesela figura 2.11. Cuando se inicio con las caracterısticas del circuito equivalenteaproximado, habıa que cumplir con unas estipulaciones de donde se obtiene elcircuito de la figura 2.12.


Figura 2.11: Caracterıstica tıpica velocidad-par de un motor induccion trifasico(Wildi, 2007).

Figura 2.12: Circuito equivalente por fase de un motor, equilibrado (Wildi,2007).

Parametros del circuito Equivalente.

Para las siguientes pruebas observese la figura 2.13 Guru y Hiziroglu (2008).

1. Prueba de resistencia del estator.

2. Prueba de rotor fijo.

3. Prueba sin carga.

4. Prueba con carga.

Prueba de resistencia del estator.

Con esta prueba se determina la resistencia de cada devanado, R es el valorcon corriente continua de la resistencia entre dos terminales cualesquiera delmotor.

1. R1 = 0,5R Para conexion estrella.

2. R1 = 1,5R Para conexion delta.


Figura 2.13: Circuito equivalente por fase de un motor: a) rotor fijo b) sincarga (Guru y Hiziroglu, 2008).

Prueba de rotor fijo.

Puesto que la impedancia del circuito del rotor es relativamente pequena encondiciones de rotor fijo s = 1. La impedancia total en serie es:

Ze = R1 +R2 + j(X1 +X2) = Re + jXe (2.45)

Sean Vbr, Ibr, y Pbr; Tension aplicada, corriente especıfica y potencia entrefase en condiciones de rotor fijo.

Re =Pbr

I2br(2.46)

R2 = Re +R1 (2.47)

Pero:

Ze =Vbr

Ibr(2.48)


Por tanto:Xe =

√(Z2

e +R2

e) (2.49)

X1 = X2 = 0,5Xe (2.50)

Prueba sin carga.

Sean Woc, Ioc, y Voc; Potencia entrada, corriente de entrada y tension nominalaplicado por fase sin carga. Tambien Pfwφ perdida por friccion y viento porfase.

Poc = Woc− Pfwφ (2.51)

Resistencias de perdidas en el nucleo.

Rc =V 2oc

Poc(2.52)

Factor de potencia.

cosθoc =V 2oc

Poc(2.53)

La reactancia de magnetizacion es:

Xm =Woc

Iocsenθoc (2.54)

La reactancia de magnetizacion tambien puede calcularse como sigue.

Soc = VocIoc (2.55)

Qoc =√(S2

oc −W 2

oc) (2.56)

Xm =V 2oc

Woc(2.57)

Prueba con carga.

Para determinar experimentalmente las caracterısticas velocidad-par y la efi-ciencia de un motor de induccion, se acopla un motor dinamometro y se co-nectan los devanados trifasicos del estator a una fuente de poder equilibradatrifasica. Se empieza desde la condicion sin carga y se debe ir aumentandolentamente y se registran las lecturas correspondientes a la velocidad del mo-tor, el par en el eje, la potencia de entrada, la tension aplicada y la corrientede lınea. Con estos datos se calcula el rendimiento del motor en funcion de lavelocidad.

2.6. Motor de Induccion Monofasico. 25

Figura 2.14: Corte de un Motor Monofasico (Wildi, 2007).

2.6 Motor de Induccion Monofasico.

Los motores monofasicos son los motores electricos mas conocidos porque seutilizan en aparatos domesticos y herramientas portatiles. En general se em-plean cuando no se dispone de potencia trifasica. Existen muchos tipos demotores monofasicos en el mercado, cada uno disenado para satisfacer unaaplicacion especıfica. (Wildi, 2007).

Los motores de induccion monofasicos son muy parecidos a los de inducciontrifasica. Se componen de un rotor de jaula de ardilla y un estator ver figura2.14. El estator cuenta un devanado principal, el cual crea un juego de polos Ny S. Ademas tiene un devanado auxiliar pequeno que opera durante un breveperıodo en el arranque del motor. Este devanado tiene el mismo numero depolos que el devanado principal. (Wildi, 2007).

Principio de operacion.

El principio de operacion de un motor de induccion monofasico es complejo,puede ser explicado mediante la teorıa del campo cruzado observese la figura2.15. Cuando el rotor comienza a girar, se induce una fem en los conductoresdel rotor cuando atraviesan el flujo Φs del estator. Esta tension se incrementaa medida que se incrementa la velocidad del rotor, y hace que fluyan corrientesIr en las barras del rotor que estan frente a los polos del estator. Estas corrien-


Figura 2.15: Teorıa del campo cruzado (Wildi, 2007).

tes producen un flujo de ca Φr que actua perpendicular al flujo Φs del estator.Ademas importante el hecho que el flujo Φr no alcanza su valor maximo almismo tiempo que Φs. En realidad, Φr se retrasa casi 90

respecto a Φs, debidoa la inductancia del rotor. La accion combinada de Φs y Φr produce un campomagnetico rotatorio. El valor de Φr se incrementa conforme se incrementa lavelocidad y llega a ser casi igual que Φs a la velocidad sıncrona. Esto explica,en parte, por que el momento de torsion se incrementa conforme el motor seacelera. (Wildi, 2007).

Velocidad Sincronica.

La velocidad sıncrona de los motores de induccion monofasicos esta dada porla ecuacion 2.58, donde; P es el numero de polos y f la frecuencia. Muyimportante saber que el rotor gira a una velocidad menor que la sincronicay el deslizamiento a plena carga por lo general es de entre el 3% y el 5%.(Wildi, 2007).

ns =120 f

P(2.58)

Supongase en seguida que el rotor esta girando en sentido de las manecillasdel reloj con velocidad nm. el campo magnetico tambien gira en la mismadireccion, por consiguiente la velocidad sıncrona del campo rotatorio en sentidoa las manecillas del reloj es −ns entonces (Guru y Hiziroglu, 2008):

s =ns − nm

ns= 1− nm

ns(2.59)

A partir de aquı se obtiene un circuito equivalente de inducion monofasicode deslizamiento s cualquiera, ver figura 2.16.


Figura 2.16: Teorıa del campo cruzado (Guru y Hiziroglu, 2008).

Analisis de un motor de induccion monofasico.

Del circuito de la figura2.16 sale el analisis de las ecuaciones siguiente;

Zf = Rf + jXf = 0,5jxm(R2/s+ jX2)

R2/s+ j(X2 +Xm)(2.60)

Zb = Rb + jXb = 0,5jxm(R2/(2− s) + jX2)

R2/(2− s) + j(X2 +Xm)(2.61)

Si Z1 = R1 + jX1 es la impedancia del devanado del estator, entonces laimpedancia de entrada es:

Zin = Z1 + Zf + Zb (2.62)

La corriente del devanado del estator es:

I1 =V1

Zin

(2.63)


La potencia de entrada es:

Pin = Re[V1I∗1 ] = V1I1cosθ (2.64)

Para calcular potencia del entrehierro asociada a cada campo rotatorio,debe calcularse las corrientes en el rotor en ambas ramas.

I2f = I1jxm

R2/s+ j(X2 +Xm)(2.65)

I2b = I1jxm

R2/(2− s) + j(X2 +Xm)(2.66)

La potencia devido a los campos rotatorios anterior y posterior se calcula:

Pagf = I22fR2

0,5

s(2.67)

Pagb = I22bR2

0,5

2− s(2.68)

pero RfyRb son equivalentes entonces:

Pagf = I21Rf (2.69)

Pagb = I21Rb (2.70)

La potencia neta en el entrehierro es:

Pag = Pagf + Pagb (2.71)

Potencia mecanica desarrollada es:

Pd = (1− s)Pag = τdωm = τd(1− s)ωs (2.72)

El par desarrollado por el motor es:

τd =Pag

ωs(2.73)

Potencia disponible en el eje es:

Po = Pd − Pr (2.74)

Par de carga en el eje del motor:

τd =Po

ωm(2.75)


Figura 2.17: Teorıa del campo cruzado (Guru y Hiziroglu, 2008).

Par desarrollado por los campos rotatorios anterior y posterior:

τdf =Pagf

ωs(2.76)

τdb =Pagb

ωs(2.77)

Par neto desarrollado por el motor.

τd = τdf − τdb (2.78)

Observese la figura 2.17, aquı se muestran los pares desarrollados τdf y τdb. Lascurvas se extienden hacia la region de velocidad negativa, esto para mostrar elpar que debe superarse cuando el motor se impele por un impulsor primarioen sentido de giro inverso.

Tipo de motores monofasicos.

Dependiendo del tipo de arranque ası reciben el nombre los motores monofa-sicos.

1. Motor de fase dividida.

2. Arranque por capacitor.


3. Arranque por capacitor y marcha por condensador.

4. Motor de capacitor de fase dividida permanente.

5. Polos sombreados.

Motor de fase dividida.

El devanado principal de un motor monofasico de fase dividida es hecho dealambre relativamente grueso, con el fin de reducir las perdidas del cobre I2R.Ademas tiene un numero relativamente grande de vueltas. Por lo tanto, encondiciones de rotor bloqueado, la reactancia inductiva es alta y la resistenciaes baja. La corriente Is con rotor bloqueado se retrasa considerablemente conrespecto a la tension aplicada E (Wildi, 2007).

En el motor de fase dividida el devanado auxiliar tiene un numero rela-tivamente pequeno de vueltas de alambre fino. Su resistencia es mayor y sureactancia es menor que las del devanado principal, por lo que la corrienteIa con el rotor bloqueado esta casi en fase con E. El angulo de fase α resul-tante entre Ia e Is produce el momento de torsion de arranque. Observese lafigura2.18, se puede observar del diagrama fasorial la corriente de lınea IL esigual a la suma fasorial de Is e Ia. Durante el arranque, por lo general es 6 a7 veces la corriente nominal del motor. Debido al fino alambre utilizado en eldevanado auxiliar, la densidad de corriente es alta y el devanado se calientamuy rapido. Si el periodo de arranque dura mas de 5 segundos, el devana-do podrıa quemarse, por ende debe estar protegido por un relevador termicointegrado (Wildi, 2007).

Arranque por capacitor.

Este motor es identico a un motor de fase dividida, con excepcion que el de-vanado auxiliar tiene casi tantas vueltas como el devanado principal, tambiencuenta con un capacitor y un interruptor centrıfugo conectados en serie aldevanado auxiliar. El capacitor se elige de modo que Ia se adelante aproxima-damente 80 respecto a Is, lo cual. Con esto se logra momentos de torsion dearranque muy parecidos a los motores de fase dividida, tambien la corrienteen el devanado auxiliar es aproximadamente la mitad, por ende durante elarranque, el devanado auxiliar de un motor con capacitor se calienta menos.La corriente de lınea IL con rotor bloqueado es menor, aproximadamente de4 a 5 veces la corriente nominal a plena carga. Debido al alto momento detorsion de arranque y al valor relativamente bajo de Ia, este motor es muyadecuado para aplicaciones que implican periodos de arranque frecuentes oprolongados, observese figura 2.19 (Wildi, 2007).


Figura 2.18: a)Motor de fase dividida b)Diagrama fasorial (Wildi, 2007).

El motor por arranque por capacitor y marcha por condensador y Motorde capacitor de fase dividida permanente siguen siendo combinaciones del mis-mo motor de fase dividida, con el primero esta hecho para requerimientos decarga especıfica este tiene un factor de potencia bajo a velocidad nominal, porende tiene una baja eficiencia. El otro tipo de motor son utilizados en apli-caciones con mınimos requerimientos de arranque y ademas tienen arranquesmuy frecuentes.

Polos Sombreados.

El motor de polos sombreados es muy comun para aplicaciones menores a0.05hp por su construccion muy simple. En esencia, es un pequeno motor de


Figura 2.19: a)Motor arranque con capacitor b)Diagrama fasorial (Wildi,2007).


Figura 2.20: Motor Universal (Wildi, 2007).

jaula de ardilla cuyos devanados auxiliares constan de un anillo de cobre quecubre una parte de cada polo. El devanado principal es una bobina simpleconectada a la fuente de ca. Observese la figura 2.20 La bobina produce unflujo Φ total, este se considera constituido por tres componentes, Φ1, Φ2 y Φ3,todos en fase. El flujo Φ1 enlaza el anillo en cortocircuito en el polo izquierdo,e induce una corriente Ia un tanto grande. Esta corriente produce un flujoΦa retrasado con respecto a Φ1. Por consiguiente, Φa tambien se retrasa conrespecto a Φ2 y Φ3. La accion combinada de (Φ2 + Φ3) y Φa produce un debilcampo rotatorio, el cual arranca el motor. La direccion de rotacion es dellado no sombreado al lado sombreado (anillo) del polo. El polo de la derechaestablece un momento de torsion similar. El flujo Φ2 induce una corriente Iben el anillo, y el flujo resultante Φb se retrasa con respecto a Φ2. Como antes,la accion combinada de (Φ1+Φ3) y Φb produce un debil campo rotatorio queimpulsa el rotor en el sentido de las manecillas del reloj.

Prueba de Motores monofasicos.

Para las siguientes pruebas observese la figura 2.21, donde se muestra un motormonofasico con devanado auxiliar abierto. La prueba se lleva a cabo ajustando


Figura 2.21: Pruba de motor monofasico con rotor bloqueado y circuito auxiliarabierto (Guru y Hiziroglu, 2008).

la tension aplicada hasta que el devanado principal conduzca, debido a que eldeslizamiento en estado de reposo en hacia una direccion u otra es unitario,la impedancia del circuito del rotor generalmente es mucho mas pequena quela reactancia de magnetizacion (Guru y Hiziroglu, 2008).

1. Prueba de rotor fijo.

2. Prueba sin carga.

Prueba de rotor fijo.

Sean Vbm, Ibm, y Pbm; Tension aplicada, corriente en el devanado principal ypotencia suministrada en condiciones de rotor fijo, esta prueba se puede hacerde dos formas, la primera con el devanado auxiliar abierto y la otra con eldevanado principal abierto. Devanado auxiliar abierto.

Zbm =Vbm

Ibm(2.79)

La resistencia total del circuito es:

Rbm =Pbm

I2bm(2.80)

La reactancia total es:Xbm =

√(Z2

bm +R2

bm) (2.81)

Desde el circuito aproximado.

Rbm = R1 +R2 (2.82)

Xbm = X1 +X2 (2.83)


La resistencia del devanado principal es conocida entonces:

R2 = Rbm −R1 (2.84)

Separando la reactancia de dispersion del devanado principal y del rotor:

X1 = X2 = 0,5Xbm (2.85)

Devanado principal abierto: esta es otra forma de efectuar la prueba arotor bloqueado, Sean Pba, Vba, y Iba; potencia de entrada, tension aplicadaal devanado auxiliar, corriente en el devanado auxiliar cuando el rotor esta enreposo. La resistencia total del circuito es:

Rba =Pba

I2ba(2.86)

Debido a que l resistencia del rotor ya es conocida:

R2a = Rba −Ra (2.87)

Separando la reactancia de dispersion del devanado principal y del rotor:

X1 = X2 = 0,5Xbm (2.88)

donde a es la vuelta efctiva del devanado auxiliar.

a =√(R2a

R2m) (2.89)

Prueba sin carga con devanado auxiliar abierto.

Sean VnL, InL, y PnL; Tension aplicada, corriente y potencia del motor encondicion sin carga.

ZnL =VnL

InL(2.90)

Resistencias equivalente sin carga.

RnL =PnL

I2nL(2.91)

Reactancia sin carga.XnL =

√(Z2

nL −R2

nL) (2.92)

Sin embargo. XnL = X1 + 0,5Xm + 0,5X2. X1 = X2 = 0,5Xbm. X1 +0,5X2 = 0,75Xbm.

Ası la ecuacion:Xm = 2XnL − 1,5Xbm (2.93)

Finalmente la perdida de rotacion es:

Pr = PnL − I2nL(R1 + 2,5R2) (2.94)


2.7 Motor Universal.

El motor universal monofasico es muy similar a un motor de cd en serie. Laconstruccion basica de un motor universal pequeno se muestra en la figura 2.22.Todo el circuito magnetico esta laminado para reducir perdidas por corrientesparasitas. Dicho motor puede operar con ca o cd, y el par o momento detorsion-velocidad resultantes son aproximadamente los mismos en cada caso.Por eso se llama motor universal. (Wildi, 2007).

Cuando el motor esta conectado a una fuente de ca, la corriente alternafluye a traves de la armadura y el campo en serie. El campo produce un flujo deca Φ que reacciona con la corriente que fluye en la armadura para producir unmomento de torsion. Como la corriente y el flujo en la armadura se inviertenal mismo tiempo, el momento de torsion siempre actua en la misma direccion.No se produce ningun campo rotatorio en este tipo de maquina; el principiode operacion es el mismo que el de un motor en serie de cd y posee las mismascaracterısticas basicas. (Wildi, 2007).

La ventaja principal de los motores universales de caballos de fuerza frac-cionarios es su alta velocidad y alto par o momento de torsion de arranque. Porconsiguiente se pueden utilizar para impulsar ventiladores centrıfugos de altavelocidad en aspiradoras. La alta velocidad y el pequeno tamano correspon-diente para una salida de potencia dada tambien es una ventaja al impulsarherramientas portatiles, como sierras y taladros electricos. Las velocidades sincarga tan altas como 5000 a 15000 r/min son posibles pero, como en cualquiermotor en serie, la velocidad se reduce con rapidez conforme se incrementa lacarga. (Wildi, 2007).

Los motores en serie se construyen en muchos tamanos, desde los peque-nos motores de juguetes hasta los grandes motores de traccion utilizados an-teriormente en algunas locomotoras electricas. La figura 2.23 da las curvas dedesempeno de ca de un motor universal de 1/100 hp, 115 Vy 8000 r/min. Lacorriente a plena carga es de 175 mA. (Wildi, 2007).

2.8 Motor Sıncrono.

Como su nombre lo indica, un motor sincronico funciona en condiciones deestado estable a una velocidad fija llamada velocidad sincronica, esta velocidaddepende de la frecuencia de la tension aplicada y el numero de polos del motor.Si el par de carga excede el par maximo que puede desarrollar el motor estese detiene y el par promedio desarrollado es cero. El motor sıncrono no tienecaracterıstica inherente de autoarranque, por lo que debe ser impulsado a casila velocidad sıncrona con algun medio auxiliar antes que pueda sincronizarsea la red de suministro (Guru y Hiziroglu, 2008).

2.8. Motor Sıncrono. 37

Figura 2.22: Motor Universal (Wildi, 2007).

Figura 2.23: Caracterısticas de Motor Universal 115V 60Hz (Wildi, 2007).


Figura 2.24: Circuito equivalnte motor sıcrono de rotor cilındrico (Guru yHiziroglu, 2008).

La armadura del motor sıncrono tiene un gran numero de ranuras disenadapara alojar los tres devanados de fase de doble capa, los excita una fuentetrifasica equilibrada, los devanados de fase sujetos a exitacion producen uncampo magnetico uniforme que gira a lo largo de la periferia del entrehierro avelocidad sıncrona. Si el flujo maximo del flujo Φm producido por la corrientemaxima Im, la intensidad del campo rotatorio es:

Φr = 1,5Φm (2.95)

La velocidad sincronica en rpm, a la que gira el flujo alrededor de la peri-feria del entrehierro es:

nr =120f

P(2.96)

2.9 Circuito Motor Sıncrono de rotor cilındrico.

EL circuito equivalente de un motor sincronico se muestra en la figura 2.24, acontinuacion se expresan las ecuaciones de este circuito. (Guru 2008).

Va = Ea + IaRa + jIaXs (2.97)

despejando.

Ia =Va − Ea

Ra + jXs(2.98)

2.10. Circuito Motor Sıncrono de polos salientes. 39

Figura 2.25: Circuito equivalnte motor sıcrono de polos salientes (Guru y Hi-ziroglu, 2008).

La potencia promedio es:

Pin = 3VaIacosθ + VfIf (2.99)

Perdida del cobre.Pco = 3I2aRa + VfIf (2.100)

Al restar la perdida del cobre a la potencia desarrollada.

Pd = 3I2aRa − 3I2aRa (2.101)

Si ωs es la velocidad sincronica del motor entonces el par desarrollado es:

τd =Pd

ωs(2.102)

2.10 Circuito Motor Sıncrono de polos salientes.

De la figura 2.25 la tension de excitacion por fase puede expresarse como sigueen las proximas ecuaciones (Guru y Hiziroglu, 2008).

Ea = Va− IaRa−jIdXd−jIqXq = Va− IaRa−jIaXq−jId(Xd−Xq) (2.103)

Si se define E′a como:

E′a = Va − IaRa − jIaXq (2.104)


Entonces la ecuacion 2.104 puede expresarse como:

Ea = E′a − jId(Xd −Xq) (2.105)

2.11 Expresiones de potencia para Motor

Sıncrono de rotor cilındrico.

A partir de la ecuacion 2.101, la potencia desarrollada es:

Pd = 3Re[EaI∗a ] = 3Re[

EaV∗a − E2

a

Ra − jXs] = 3Re[

EaV∗a (Ra + jXs)

Z2s

−E2aRa

Z2s

−jE2

aXs

Z2s

]

(2.106)donde:

Zs = Ra − jXs (2.107)

Es la impedancia sıncrona, pero Z2s = ZsZ

∗s . Tomando la tension aplicada

como referencia Va = Va 6 00, se tiene Ea = Ea 6 − δ. La ecuacion 2.106 sepuede escribir.

Pd =EaVa

Z2s

[Racosδ +Xscosδ]−E2

aVa

Z2s

(2.108)

Cuando la resistencia de armadura es tan pequena que es de despreciable valor:

Pd =EaVasenδ

Xs(2.109)

El par desarrollado.

Td =EaVasenδ

Xsωs(2.110)

2.12 Motor de Corriente Continua.

Este tipo de motores transforman la energıa electrica en energıa mecanica.Impulsan dispositivos tales como malacates, ventiladores, bombas, calandrias,prensas punzonadoras y carros. Estos dispositivos pueden tener una caracte-rıstica de par o momento de torsion-velocidad muy definida (como una bombao un ventilador) o una extremadamente variable (como un malacate o un auto-movil). La caracterıstica de par o de momento de torsion- velocidad del motordebe ser adaptada al tipo de carga que tiene que impulsar, y este requerimientoha dado lugar a tres tipos basicos de motores: (Wildi, 2007).

1. Motor serie.

2. Motor en derivacion o Shunt.

3. Motor compuesto.

2.12. Motor de Corriente Continua. 41

Regulacion de velocidad

Para los motores de corriente continua es importante no pasar por alto laregulacion de velocidad, ya que los distintos tipos de motores son comparadosde acuerdo a esta caracterıstica. La corriente en la armadura de un motor seincrementa con la carga. Para una tension aplicada y constante, el incrementoen la corriente de armadura produce un decrecimiento de la fuerza contraelectromotriz, que provoca caıda de velocidad del motor. La regulacion develocidad es una medida del cambio de velocidad, desde el funcionamientosin carga y hasta plena carga. Si el cambio de la velocidad a plena carga seexpresa, entonces se le llama regulacion porcentual de velocidad (RV %) (Guruy Hiziroglu, 2008).

RV % =NmnL −Nmpc

Nmpc∗ 100 =

ωmnL − ωmpc

ωmpc∗ 100 (2.111)

donde:

• NmnL,ωmnL Velocidad sin carga.

• Nmpc,ωmpc Velocidad a plena carga.

Motor serie

En un motor serie la corriente de armadura cambia con la carga, y tambiencambia el flujo que produce el devanado de campo, de aquı que el flujo delmotor serie es una funcion de la corriente de armadura: el flujo por polo seexpresa en las siguientes ecuacion ademas de la fuerza contra electromotrizy el par que desarrolla el motor serie, vease la figura2.26 Guru y Hiziroglu(2008):

Φp = kfIa (2.112)

Ea = KakfIaωm (2.113)

τ = KakfI2

a (2.114)

De estas ecuaciones se puede ver que la fuerza contra electromotriz es di-rectamente proporcional a la corriente de armadura, ademas que el par desa-rrollado es directamente proporcional al cuadrado de esta corriente.

Del circuito de la figura 2.26 se tiene.

Ea = Vs − Ia(Ra +Rs +Rax) = Vs − IaR (2.115)


Figura 2.26: Circuito equivalnte motor serie (Guru y Hiziroglu, 2008).

Donde Ra + Rs + Rax es la resistencia total del circuito de armadura. Alsustituir Ea, se obtiene la ecuacion de velocidad del motor en terminos de lacorriente de armadura.

ωm =Vs − IaR

KakfIa(2.116)

Despejando:

Ia =Vs

(Kakfωm) +R(2.117)

Ahora bien sustituyendo en el par desarrollado:

τd =KakfV

2s

[R+Kakfωm]2(2.118)

A partir de esta ecuacion es evidente que para cualquier fin practico el pardesarrollado por el motor serie es inversamente proporcional al cuadrado dela velocidad, observese la figura 2.27 . La potencia desarrollada es:

Pd = EaIa = [Vs − IaR]Ia (2.119)

Para una tension constante, la potencia que desarrolla el motor serie es maximosi Ia → Iam y dPd/dIa → 0 el resultado es:

Iam =Vs

2R(2.120)

Pdm =V 2s

4R(2.121)


Figura 2.27: Par y potencia desarrollados a) funcion de la corriente de arma-dura b) funcion de la velocidad (Guru y Hiziroglu, 2008).


Motor en derivacion o shunt.

Si la tension es constante el flujo que crea el devanado es constante a continua-cion se ce el par desarrollado, vease la figura 2.28 donde se ve la configuracionen derivacion Guru y Hiziroglu (2008):

τd = KaΦpIa = KIa (2.122)

Si se trabaja a cierta carga.

Ea = Vs − IaRa (2.123)

Devido a queEa = KaΦpωm, la velocidad angular es:

ω =Vs − IaRa

KaΦp(2.124)

Importante saber que al incrementar la carga del motor suceden los si-guientes cambios:

1. Corriente de armadura Ia se incrementa para satisfacer la demanda delaumento de carga.

2. Aumenta la caıda de tension de la resistencia Ra del circuito de arma-dura.

3. Para una fuerza contra electromotriz fija Ea disminuye.

4. El flujo es constante cuando la reaccion de armadura es despreciable,entonces la fuerza contra electromotriz decrece con la velocidad, verfigura 2.29.

La velocidad del motor tambien se puede expresar como:

ωm = ωmnL − Ra

KaΦpIa (2.125)

Donde ωmnL = Vs/KaΦp, es la velocidad del motor sin carga. Ahora bienvolviendo al par desarrollado

τd =KaΦpVs

Ra−

K2aΦ

1pVs

Raωn (2.126)

Es posible demostrar que la potencia del motor shunt es maxima cuando lavelocidad es igual a 0,5ωmnL, la figura 2.30 . La potencia desarrollada maximaes:

Pdm =V 2s

4Ra(2.127)


Figura 2.28: Circuito equivalnte motor en derivacion (Guru y Hiziroglu, 2008).

Figura 2.29: Caracteristicas velocidad-corriente de armadura (Guru y Hiziro-glu, 2008).


Figura 2.30: Par y potencia desarrollados en funcion de la velocidad (Guru yHiziroglu, 2008).

3 Desarrollo.

En el presente capıtulo se hara el planteamiento de las practicas que realiza-ran en los cursos de Maquinas I y II, cabe recalcar que este trabajo lo quebusca es sugerir a la Universidad Tecnica Nacional sobre las debilidades quese encuentren en sus programas, para que en el futuro hagan reformulacion desus planes de estudio. Tambien se buscara cumplir con los objetivos propues-tos en el capıtulo I del presente trabajo escrito, ademas se plantearan tantoslos objetivos de cada experimento y los procedimientos a seguir. Uno de losobjetivos de esta investigacion es la revision y el analisis de las practicas delos cursos de Laboratorio de Maquinas Electricas.

3.1 Revision de los planes de estudios de los cursos

de Laboratorios de Maquinas Electricas.

En la revision de los programas se ha detectado algunas debilidades en lo re-ferente a practicas de generadores, en este momento no se realizan por faltade este tipo de maquinas, las practicas de estos laboratorios contemplan prac-ticas de transformadores y motores y los experimentos con estas maquinas sise realizan. Importante mencionar que el programa de los cursos teoricos sicontemplan el analisis de generadores.

Otra debilidad es el orden que se realizan las practicas, unas se presentanantes que otras, por ende el orden en que se estan planteando los laboratoriospueden tomarse como sugerencia a seguir en la realizacion de los experimentos.

Existen algunos factores de peso por el cual de momento se dan estasdebilidades de los cursos: La primera es que la universidad es relativamentereciente, fundada por la fusion de varias instituciones para universitarias y ensus antiguos programas no contaban con cursos de laboratorios para MaquinasElectricas, solamente existıan cursos teoricos de Maquinas y por consiguientelos equipos de estas materias no estan completos de momento. Aunque ac-tualmente la Universidad esta haciendo grandes esfuerzos en lo referente ainversion en equipamiento en todas las areas, no solo en Maquinas, sino pa-ra todos los cursos que tienen complemento de cursos con Laboratorios. Lasantiguas instituciones heredaron a la UTN la carreras de Diplomados en Elec-tronica, por ende Maquinas Electricas no era un fuerte de los planes de estudio.Otro factor de peso es que a la carrera de ingenierıa Electrica es relativamentenueva y hasta el momento solo han ingresado dos generaciones de estudiantes

47

48 3 Desarrollo.

y por ende hay cursos que se estan dando por primera vez. Ademas que estanueva carrera se inicio siguiendo lineamientos sugeridos por CONARE, quesolicito que los cursos de orden tecnico tenıan que estar conformados por uncurso teorico y un curso practico y ambos tenıan que ser independientes.

La universidad recientemente ha adquirido nuevos equipos de Electro Neu-matica, Microprocesadores, Electronica Analogica, Automatizacion y esta enprocesos equipos de Hidraulicas, tambien se ha estado invirtiendo en la comprade motores y transformadores, ademas que se adquirio una estacion de trabajode la Marca Lucas-Nulle serie Unitrain-I para utilizarse en los experimentosde Maquinas Electricas; esta es una serie modular que sirve para el analisis deMaquinas Electricas, este modulo cuenta con sistema de adquisicion de datosy modulos de simulacion para los distintos experimentos, tambien cuenta conla licencia de funcionamiento llamado LabSoft. Por el momento la desventajasque presentan este modulos es su valor monetario que es muy elevado por lotanto la universidad de momento no puede realizar compras de otros modulo,pero aun ası se esta estudiando la posibilidad de ir adquiriendo mas modulosde trabajo.

3.2 Conformacion de las guıas de laboratorios.

A continuacion se presenta el desarrollo de las guıas de cada experimento,que consta de objetivos, lista de equipos a utilizar, y los procedimientos, laparte teorica fue abordada en el capıtulo II, ademas el estudiante debe aplicarconocimientos adquiridos en los cursos teoricos y desarrollar el habito de lainvestigacion para desarrollar parte teorica que no fue tratada en el capıtuloII. Por otra parte aunque se le daran estos ıtem al estudiante, el estudiantetendra la responsabilidad de redactar sus propios objetivos, anotar su listade equipo y redactar sus procedimientos. Ya que lo que se quiere es ver laperspectiva de lo que el estudiante esta aprendiendo. Importante mencionarque el Modulo Unitrain-I sera de gran utilidad para los casos en que no secuente con equipo para realizar ese tipo de montaje algunos ejemplos puedeser la falta de motores sincronicos y de generadores.

Importante listar los equipos y los equipos de medicion con que cuentaactualmente la carrera de Ingenierıa Electrica, antes de empezar por defi-nir los experimentos, a continuacion se listara los componentes que tienen elUniTrain-I y la lista de equipo como motores y transformadores existentes.

Equipos y Maquinas para desarrollar los experimentos.

Primero se definira rapidamente que es el Unitrain-I ¿Que es el Unitrain-I?Es una interface que provee entradas, salidas, reles y tecnologıa de medicionnecesaria para la experimentacion. Contiene un microprocesador propio y una

3.2. Conformacion de las guıas de laboratorios. 49

Cuadro 3.1: Componentes UniTrain-I (Lucas-Nulle, 2011b).

Modulo Tipo

Interfaz SO4203-2AExperimentador SO4203-2BFuente de alimentacion ampliada SO4203-2DEstromboscopios (2 Unidades) SO4203-2GMaquina Sincronica (Tarjeta de Experimentacion) SO4204-7URotor de Anillos Colectores Sin serieRotor de Sincronico Sin serieRotor de de Reluctancias Sin serieMaquina de Corriente Continua (Tarjeta de Experimentacion) SO4204-7SConmutador Sin serieMaquina Asıncrona (Tarjeta de Experimentacion) SO4204-7TRotor de Iman Permanente Sin serieRotor Jaula de Ardilla Sin serieRotor con Devanado Abierto Sin serieTransformador Trifasico (Tarjeta de Experimentacion) SO4204-7Y

memoria de medicion. El Hardware de experimentacion se conecta al PC atraves de un bus serie universal (USB), los datos de medicion se transmitenal ordenador y los ajustes a la interfaz. El manejo y ajustes de hardware, asıcomo las mediciones en tiempo real, efectuadas en cada experimento real, serealiza a traves de instrumentos virtuales que son mostrados en la pantalladel computador. Estos instrumentos virtuales son activados por medio delsoftware llamado LabSoft. (Lucas-Nulle, 2011b)

En la tabla 3.1 se listan los componentes que trae todo el modulo Unitrain-I con el que cuenta la Universidad Tecnica Nacional sede Pacıfico y la tabla3.2 se listan los CD de licencias del software de control LabSoft.

La tabla 3.3 y la tabla 3.4 presenta las caracterısticas, cantidades y tiposde motores y transformadores que posee actualmente la universidad sede Pa-cıfico. La tabla 3.5 presenta los equipos utilizados actualmente en los cursosde Laboratorios de Maquinas. Tambien se presenta la tabla 3.6 que presentalas caracterısticas de los osciloscopios utilizados.

50 3 Desarrollo.

Cuadro 3.2: Licencias LabSoft para uso del Unitrain (Lucas-Nulle, 2011b).

Modulo Software

Software del Interfaz Intstrumentos virtuales basicos de LabSoftMaquinas Sincronicas Navegador LabSoft para Maquinas SincronicasMaquinas de C.C. Navegador LabSoft para Maquinas de C.C.Maquinas Asıncrona Navegador LabSoft para Maquinas AsıncronasTransformador Trifasico Navegador LabSoft para Transformador Trifasico

Cuadro 3.3: Lista de motores.

Tipo Marca Pot. Hp V A Vel. rpm Cant.

Motor 1 φ ECHTOP 1/2 230 4.9 1725 2Motor 1 φ ECHTOP 1 230 4.9 1730 3Motor 1 φ WEG 1/2 110/220 4.9/8 1745 4Motor 3 φ KOHLBACH 1 220/380/440 4/2.3/2 1145 3Motor 3 φ WEG 1 220/440 3.6/1.8 1730 4Motor B 3 φ Baldor 5 208/230/460 13/12.2/6 3450 4Motor B 3 φ Lincoln 5 230/460 13.8/6.8 1740 1Motor 3 φ Baldor 5 208/230/460 14.8/14/7 1725 3Motor C.C Baldor 1 90 10 1725 2

Cuadro 3.4: Lista de Transformadores.

Tipo Marca Pot. KV A V Cant.

Transformador 1 φ AJ AT3032 1 120/240 Add 5Transformador 1 φ AJ AT3033 1 120/240 Sub 5Transformador 1 φ Square D 1/2 120/220-440 Add 3Transformador 3 φ AJ AT3034 5 240D/120-280Y 5

3.3. Practica introductoria 1: Utilizacion Basica del Unitrain-I. 51

Cuadro 3.5: Lista de equipos de medicion para experimentos de MaquinasElectricas.

Tipo Marca Pot. W V A MΩ Cant.

Fuente Ajust. A.C Ausgang – 0-150 5 – 2Vatımetro AC-DC SEW 120 120/240 1/2 – 10Voltımetro AC SEW – 75/150/300 – – 5Voltımetro DC SEW – 10/30/100 – – 5Amperımetro AC SEW – – 0.5/5/10 – 5Amperımetro DC SEW – – 0.3/1/3 – 5Med Aislamiento LT – – – 200/1000 10

Cuadro 3.6: Lista Osciloscopios.

Tipo Marca Canales MHz Cant.

Osciloscopio Digital Lecroy 4 70 10Osciloscopio Digital Textronix 2 100 10

3.3 Practica introductoria 1: Utilizacion Basica del

Unitrain-I.

Objetivo General:

Realizar introduccion en la utilizacion del modulo Unitrain-I: El estudiante de-be irse familiarizando con el Unitrain-I, ya que este modulo sera muy utilizadoen los experimentos.

Objetivos Especıficos:

• Usar el modulo Unitrain-I: El estudiante debe familiarizarse con el mo-dulo Unitrain-I.

• Analizar el funcionamiento de los instrumentos virtuales del Unitrain-Iy LabSoft: El estudiante debe conocer las herramientas con que cuentael Unitrain para realizar sus experimentos.

52 3 Desarrollo.

Equipo:

• UniTrain-I-Interface. SO4203-2A.

• Experimentador UniTrain-I SO4203-2B.

• Fuente de alimentacion ampliada UniTrain-I SO4203-2D.

• Estromboscopio SO4203-2G.

Procedimiento:

• Conocer las partes del Unitrain.

• Aprender a utilizar los distintos instrumentos virtuales del Unitrain.

Investigacion por parte del estudiante:

• Investigue acerca de ¿Que es el unitrain-I?

3.4 Practica introductoria 2: Utilizacion Basica de

programas como Matlab o Scilab.

Objetivo General:

Realizar introduccion en la utilizacion de programas como Matlab o Scilab:El estudiante debe conocer herramientas utiles en el area de ingenierıas quefacilitan las soluciones de ecuaciones complicadas y la realizacion de graficas.


• Explicar conceptos basicos de la utilizacion de Matlab o Scilab: El es-tudiante debe aprender a realizar operaciones basicas con programastraductores o interpretes como los son Matlab y Scilab.

• Realizar graficas con programas interpretes: El estudiante debe aprendera realizar graficas con programas interpretes.

• Utilizar funciones periodicas y graficarlas usando programas traductoreso interpretes: El estudiante debe aprender a hacer analisis de funcio-nes periodicas con la ayuda de programas interpretes, realizar graficas,barridos, asignacion de constantes, etc.

• Establecer el uso de estas herramientas para la formulacion de informesde los experimentos: El estudiante debe utilizar estas herramientas paraque la utilicen en la formulacion de sus respectivos informes.

3.5. Practica # 1: Transformador Monofasico. 53

Equipo:

• Computador con algun programa traductor instalado (Matlab o Scilab).

Procedimiento:

• Esta sera una leccion en la que el estudiante aplicara sus conocimientosfrente al computador.


• Investigue acerca de programas interpretes, los mas utilizados son Matlaby Scilab.

3.5 Practica # 1: Transformador Monofasico.

Objetivo General:

Explicar las caracterısticas generales de los transformadores monofasicos: Elestudiante debe conocer teoricamente las caracterısticas generales de los trans-formadores monofasicos, este conocimiento tiene que haberlo adquirido desdeel curso teorico y en este experimento; debe comprobar si lo aprendido teori-camente tiene alguna relacion con el experimento.


• Utilizar los datos de placas de transformadores reales. El estudiante tieneque anotar los datos de placas del transformador y aprender a relacionarestos datos con los conocimientos que adquirio de la teorıa.

• Distinguir el primario y secundario del transformador; el estudiante debemedir con un ohmımetro la resistencia interna de ambos devanados yverificar cual es primario y cual es secundario, ademas tiene que verificarla relacion de vueltas de ambos bobinados.

• Examinar la polaridad del transformador monofasico, el estudiante tieneque conectar el devanado primario del transformador a una fuente detension, ademas de conectar el devanado primario y secundario en serie,luego medir la caıda de tension entre ambos devanados y por ultimoverificar si es aditivo o substractivo.

• Construir la curva de histeresis del transformador; el estudiante debeconectar el transformador a una fuente variable de AC y medir tantotension de alimentacion como la corriente de consumo del transformador,

54 3 Desarrollo.

tiene que ir aumentando gradualmente de 10 en 10 la tension desde 0Vhasta 150V para un transformador con devanado de 120V, tiene que iranotando los datos de cada tension y corriente para luego obtener lacurva de histeresis.

• Obtener los parametros en cortocircuito del transformador; el estudiantedebe hacer los calculos de la corriente nominal del transformador, luegotiene que conectar el primario del transformador a una fuente de tensionvariable, tiene que conectar un puente al secundario del transformador ypor ultimo ir aumentando la tension desde 0V hasta obtener la corrientenominal, importante tener cuidado en esta prueba por que se podrıadestruir el transformador.

• Obtener los parametros de circuito abierto del transformador. Para estaprueba el estudiante tiene que conectar el transformado a la tensionnominal y dejar en vacıo el secundario del transformador.

• Calcular el modelo del transformador a partir de los valores obtenidosen los parametros de circuito abierto y cortocircuito.

Equipo:

• Transformador Monofasico 220/440V.

• Transformador Monofasico 120/12V.

• Fuente Variable de corriente alterna.

• Watımetro SAW.

• Amperımetro SAW.

• Voltımetro SAW.

• Multımetro de bolsillo.

• Cables de conexion.

Procedimiento:

• Leer y anotar los datos de placas de transformadores reales. se deberealizar esta prueba con al menos dos transformadores de distintas ca-racterısticas.

• Medir el primario y secundario del transformador con un ohmımetro eidentificar los devanados.

3.5. Practica # 1: Transformador Monofasico. 55

• Verifique si las impedancia medida del ıtem anterior se relaciona con lacaracterıstica de relacion de vueltas del transformador.

• Identificar la polaridad del transformador monofasico.

• Conectar un amperımetro para medir la corriente del primario del trans-formador.

• Conectar un voltımetro en el primario y otro en el secundario del trans-formador.

• Conectar el Vatımetro en el primario del transformador.

• Conectar el transformador a la fuente de tension variable, asegurese detenerla en 0V inicialmente y que el transformador este en vacıo.

• Aumentar paulatinamente la tension de 10V en 10V, y anotar los da-tos de tension, corriente y potencia hasta llegar a menos de un 130%de la tension nominal. Asegurese de no sobrepasar ningun momento lacorriente nominal del transformador.

• A partir de los datos obtenidos obtenga la curva de histeresis del trans-formador.

• Manteniendo la configuracion anterior en vacıo del transformador, lleguea la tension nominal y tome los datos de tension, corriente y potencia.

• Con los datos obtenidos calcule los parametros de circuito abierto deltransformador.

• Manteniendo la misma conexion lleve a 0V la tension de la fuente variabley apaguela, posteriormente ponga un puente en el devanado secundariodel transformador.

• Con cuidado de nunca sobrepasar la corriente nominal del transforma-dor aumente lentamente la tension de la fuente hasta obtener la corrientenominal del transformador. Anote los datos de tension, corriente y po-tencia.

• Con los datos obtenidos calcule los parametros de cortocircuito del trans-formador.

• Con los datos obtenidos calcule el modelo del transformador.

56 3 Desarrollo.


El estudiante debe investigar:

• Caracterısticas fısicas y electricas de los transformadores.

• Caracterısticas de construccion de los transformadores monofasicos.

• Mencione al menos 12 Aplicaciones practicas de los transformadores mo-nofasicos.

3.6 Practica # 2: Transformador Trifasico.

Objetivo General:

Interpretar las caracterısticas generales de los transformadores trifasicos. Ade-mas de verificar el funcionamiento de tres transformadores monofasicos co-nectados en distintas configuraciones trifasicas: El estudiante debe tener losconocimientos teoricos de las caracterısticas generales de los transformadorestrifasicos, ademas de comprobar si hay diferencias, ventajas y desventajas.


• Utilizar conexiones normalizadas con tres trasformadores monofasicos ycon un trasformador trifasico: El estudiante debe utilizar los dos tipos debancos de transformadores ası ira adquiriendo experiencia acerca de quepuede encontrar en la calle y pueda dar buenas soluciones a problemasreales.

• Realizar cada una de las siguientes la conexiones para 3 transformadoresmonofasicos: Yy0, Dd0, Dy5, Yd5, Yy6, Dd6, Dy11, Yd11. El estudiantedebe hacer las conexiones de cad una de esas configuraciones, con lafinalidad de aprender a interpretar diagramas fasoriales.

• Usar un osciloscopio digital para obtener las senales de cada una de lasconexiones anteriores: El estudiante por medio del osciloscopio podraobservar el desfase que se da al realizar las conexiones normalizadas yası podra comprender mejor los diagramas fasoriales de estas conexiones.

• Utilizar un transformador trifasico y realizar las conexiones hechas con elbanco de transformadores monofasico: El estudiante estara en capacidadde realizar las mismas conexiones que se hizo con tres transformadoresmonofasicos.

3.6. Practica # 2: Transformador Trifasico. 57

Equipo:

• 3 Transformador Monofasico 220/440V.

• Transformador trifasico 220/440V.


• Osciloscopio Digital.

• Vatımetro SAW.





Procedimiento:

• Realizar la conexion Dy5 con los tres transformadores monofasicos, tenerel debido cuidado con el devanado que se conecta a tierra y el aterrizajedel osciloscopio, ya que se podrıa provocar un cortocircuito.

• Observar la senal de tension del primario en el canal 1 y la tensiondel secundario en el canal 2, y verifique si el desfase corresponde a laconfiguracion Dy5.

• Realizar la conexion Yd5 con los tres transformadores monofasicos, tenerel debido cuidado con el devanado que se conecta a tierra y el aterrizajedel osciloscopio, ya que se podrıa provocar un cortocircuito.

• Observar la senal de tension del primario en el canal 1 y la tensiondel secundario en el canal 2, y verifique si el desfase corresponde a laconfiguracion Yd5.

• Realizar la conexion Yy6 con los tres transformadores monofasicos, tenerel debido cuidado con el devanado que se conecta a tierra y el aterrizajedel osciloscopio, ya que se podrıa provocar un cortocircuito.

• Observar la senal de tension del primario en el canal 1 y la tensiondel secundario en el canal 2, y verifique si el desfase corresponde a laconfiguracion Yy6.

58 3 Desarrollo.

• Realizar la conexion Dd6 con los tres transformadores monofasicos, tenerel debido cuidado con el devanado que se conecta a tierra y el aterrizajedel osciloscopio, ya que se podrıa provocar un cortocircuito.

• Observar la senal de tension del primario en el canal 1 y la tensiondel secundario en el canal 2, y verifique si el desfase corresponde a laconfiguracion Dd6.

• Realizar la conexion Dy11 con los tres transformadores monofasicos,tener el debido cuidado con el devanado que se conecta a tierra y elaterrizaje del osciloscopio, ya que se podrıa provocar un cortocircuito.

• Observar la senal de tension del primario en el canal 1 y la tensiondel secundario en el canal 2, y verifique si el desfase corresponde a laconfiguracion Dy11.

• Realizar la conexion Yd11 con los tres transformadores monofasicos,tener el debido cuidado con el devanado que se conecta a tierra y elaterrizaje del osciloscopio, ya que se podrıa provocar un cortocircuito.

• Observar la senal de tension del primario en el canal 1 y la tensiondel secundario en el canal 2, y verifique si el desfase corresponde a laconfiguracion Yd11.

• Realizar las mismas conexiones anteriores con un transformador trifasi-co.

• Comprobar el desfase utilizando el osciloscopio para ver si es el mismoefecto que se dio con los tres osciloscopios monofasicos.


El estudiante debe investigar:

• Conexiones normalizadas de los transformadores trifasicos.

• Estudiar si las siguientes conexiones son utilizadas: Yy0, Dd0, Dy5, Yd5,Yy6, Dd6, Dy11, Yd11.

3.7 Practica # 3: Motor Induccion Trifasico.

Objetivo General:

Realizar medicion de parametros de motores de induccion trifasicos y aprendera interpretar caracterısticas fısicas y electricas atreves de los datos de placa y

3.7. Practica # 3: Motor Induccion Trifasico. 59

conexion: El estudiante debe aprender a realizar las mediciones de parametrosde los motores de induccion trifasico, ası tambien debe conocer las conexionesinternamente los devanados del motor y ademas interpretar sus caracterısticasque ofrece el fabricantes en sus datos de placa.


• Interpretar datos de placas del motor: El estudiantes debe interpretar losdatos de placas del motor ademas de conocer las conexiones sugeridaspor el fabricante en estos datos de placas.

• Desarmar y armar completamente un motor de induccion trifasico: Elestudiante debe tener la capacidad de conocer internamente las partes delmotor, ademas tiene que aprender a desmontarlo y armarlo nuevamente.

• Obtener los parametros de vacıo y cortocircuito del motor de inducciontrifasico. El estudiante debe tener la capacidad de calcular los parame-tros del motor de induccion trifasico.

Equipo:

• Motor de induccion trifasico.


• Fuente Variable de corriente directa.

• Torquımetro.

• Vatımetro SAW.





Procedimiento:

• Leer los datos de placa de caracterısticas del motor.

• Interpretar las conexiones sugeridas por el fabricante en los datos deconexion del motor.

• Verificar el estado de las conexiones actuales del motor.

60 3 Desarrollo.

• Verifique el funcionamiento del motor.

• Proceder a desmontar el motor, para esta parte es importante la senali-zacion.

• Senalizar las partes del motor y proceder a quitar los tornillos, el procesode senalizacion de las tapas se debe hacer cuidadosamente, ya que deesto dependera que el motor funcione correctamente cuando se vuelca aarmar nuevamente.

• Al retirar las tapas utilice las herramientas adecuadas, si estas estanmuy duras, utilice un mazo de goma, para darles golpes para aflojarlas.

• Desmontado el motor identifique las partes internas y el devanado.

• Proceda a montar nuevamente todas las partes del motor, verifique quelas marcas hechas antes de desarmarlo coincidan.

• Revise nuevamente las conexiones del motor y verifique que sean correc-tas.

• Realice pruebas de funcionamiento del motor.

• Proceda a realizar las pruebas de vacıo del motor. (Cespedes, 2007).

• Realice las mediciones de Corriente de arranque, corrientes de vacıo, asıcomo la de medicion del torque de arranque, potencia de vacıo.

• Con los datos obtenidos calcule los respectivos parametros.

• Bloquee el rotor del motor y realice las pruebas con dicho nombre. (Ces-pedes, 2007).

• Mida tension, corriente y potencia, ademas del torque de arranque.

• Importante tener en cuenta que tambien se debe hacer medicion de laresistencia en corriente directa, recomendable aplicarle de 10 a 20V.c.dy medir la corriente. (Valverde, 2007).


• Analice todos los datos obtenidos y calcule el modelo del motor de in-duccion trifasico.

3.8. Practica # 4: Motor de Induccion Monofasico, arranque por capacitor.61


• Investigar estandares de medicion de parametros de los motores de in-duccion trifasicos.

• Indagar acerca de la estructura interna de conexion de los motores deinduccion trifasicos.

3.8 Practica # 4: Motor de Induccion Monofasico,

arranque por capacitor.

Objetivo General:

Interpretar caracterısticas fısicas y electricas de dichos motores y realizar tec-nicas de arranque de los motores monofasicos e : El estudiante debe conocerla estructura interna los motores monofasicos y ademas saber interpretar suscaracterısticas a traves de los datos de placas, tambien debe conocer tecnicasde arranque de los motores de induccion monofasicos.


• Realizar conexiones de tecnicas de arranque de los motores de induccionmonofasicos: El estudiante aprender a realizar tecnicas de arranque de losmotores de induccion monofasicos, especıficamente de motor de arranquepor capacitor.

• Aprender a leer datos de placas del motor. El estudiante debe apren-der a interpretar los datos de placas del motor ademas de conocer lasconexiones sugeridas por el fabricante en estos datos de placas.

• Desarmar y armar completamente un motor de induccion monofasico. Elestudiante debe tener la capacidad de conocer internamente las partes delmotor, ademas tiene que aprender a desmontarlo y armarlo nuevamente.

• Obtener los parametros de vacıo y cortocircuito del motor de induc-cion monofasico. El estudiante debe tener la capacidad de calcular losparametros del motor de induccion monofasico.

Equipo:

• Motor de induccion monofasico de un capacitor de arranque.



62 3 Desarrollo.

• Torquımetro.

• Vatımetro SAW.





Procedimiento:

• Leer los datos de placa de caracterısticas del motor arranque por capa-citor.




• Proceder a desarmar el motor, para esta parte es importante la senali-zacion.



• Con el motor desmontado identifique las partes internas e identifique losdevanados auxiliar y de arranque.




• Proceda a realizar las pruebas de vacıo del motor. (Valverde, 2007).

3.9. Practica # 5: Motor de Induccion Monofasico, arranque por capacitor y

marcha con capacitor permanente. 63

• Realice las mediciones de tension de vacıo, corrientes de vacıo, ası comola potencia de vacıo.


• Bloquee el rotor del motor y realice dicha prueba. (Valverde, 2007).




• Analice todos los datos obtenidos y calcule el modelo del motor de in-duccion monofasico.

• Realice los ajustes necesarios para cambiar el giro de este motor.


• Investigue como se puede cambiar el giro de este motor.

3.9 Practica # 5: Motor de Induccion Monofasico,

arranque por capacitor y marcha con capacitor

permanente.

Objetivo General:

Interpretar caracterısticas fısicas y electricas de dichos motores y realizar tec-nicas de arranque de los motores monofasicos e : El estudiante debe conocerla estructura interna los motores monofasicos y ademas saber interpretar suscaracterısticas a traves de los datos de placas, tambien debe conocer tecnicasde arranque de los motores de induccion monofasicos.


• Realizar conexiones de tecnicas de arranque de los motores de induccionmonofasicos: El estudiante aprender a realizar tecnicas de arranque de losmotores de induccion monofasicos, especıficamente de motor de arranquecon capacitor y capacitor de marcha.

64 3 Desarrollo.

• Interpretar datos de placas del motor. El estudiante debe aprender a in-terpretar los datos de placas del motor ademas de conocer las conexionessugeridas por el fabricante en estos datos de placas.

• Desarmar y armar completamente un motor de induccion monofasico. Elestudiante debe tener la capacidad de conocer internamente las partes delmotor, ademas tiene que aprender a desmontarlo y armarlo nuevamente.

• Obtener los parametros de vacıo y cortocircuito del motor de induc-cion monofasico. El estudiante debe tener la capacidad de calcular losparametros del motor de induccion monofasico.

Equipo:

• Motor de induccion monofasico de dos capacitores de arranque y demarcha.



• Torquımetro.

• Vatımetro SAW.





Procedimiento:

• Leer los datos de placa de caracterısticas del motor arranque por capa-citor.




• Proceder a desarmar el motor, para esta parte es importante la senali-zacion.

3.9. Practica # 5: Motor de Induccion Monofasico, arranque por capacitor y

marcha con capacitor permanente. 65



• Con el motor desmontado identifique las partes internas e identifique losdevanados auxiliar y de arranque.




• Proceda a realizar las pruebas de vacıo del motor. (Valverde, 2007).

• Realice las mediciones de tension de vacıo, corrientes de vacıo, ası comola potencia de vacıo.


• Bloquee el rotor del motor y realice dicha prueba. (Valverde, 2007).




• Analice todos los datos obtenidos y calcule el modelo del motor de in-duccion monofasico.


• ¿Que pasarıa si se suprime el capacitor de marcha de este tipo de motor?

66 3 Desarrollo.

3.10 Practica # 6: Motor Sincronico.

Objetivo General:

Interpretar caracterısticas fısicas y electricas a traves de los datos de placa yconexion de los motores sıncronos utilizando el Modulo Unitrain: El estudiantedebe saber interpretar las caracterısticas que ofrece el fabricantes en los datosde placa de los motores sincronicos con la ayuda de modulo de simulacionUnitrain.


• Comprender el funcionamiento del motor sincronico con la ayuda delUnitrain: El estudiante se apoyara con el modulo Unitrain para observarcaracterısticas de funcionamiento de los motores sincronicos.

• Obtener curva frecuencia contra velocidad del motor sincronico: El es-tudiante debe obtener la curva frecuencia vrs velocidad apoyandose enlos instrumentos virtuales que tiene tanto Unitrain y LabSoft.

• Verificar el desfase que se da entre el estator y el circuito del rotorde anillos colectores: El estudiante debe las senales y desfases que sedan tanto en el estator utilizando el osciloscopio virtual del Unitrain yLabSoft.

Equipo:




• Tarjeta experimental UniTrain-I SO4204-7U.

• Estroboscopio SO4203-2G.

Procedimiento:

• Realice el montaje del Modulo de adquisicion de datos. (Lucas-Nulle,2011a).

• Observe los componentes del motor que ofrece el Unitrain.

• Realice el montaje de la tarjeta experimental del Unitrain en el modulode adquisicion de datos.

3.10. Practica # 6: Motor Sincronico. 67

• Conecte la fuente de alimentacion experimental.

• Despliegue los instrumentos virtuales del Unitrain, fuente de alimenta-cion virtual trifasica. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Conecte la alimentacion trifasica al motor. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Verifique el comportamiento del rotor.

• A continuacion conecte la excitacion del rotor y verifique el comporta-miento del mismo.

• Desactive la alimentacion trifasica y active el instrumento virtual delcontrol de motores U/f, ajuste el tiempo de rampa a 30s, la frecuenciade 50Hz a 75Hz como lımite, tension inicial 6V.

• Manteniendo la misma conexion y el control de motores; conecte el es-troboscopio y despliegue el controlador virtual del estroboscopio.

• Active el boton U/f del controlador de motores para visualizar la ventanade caracterısticas.

• Ajuste la curva cumpliendo los siguientes parametros: Tension inicial6V, frecuencia lımite 75 Hz. (Lucas-Nulle, 2011a).

• En el estroboscopio virtual, ajuste una frecuencia de destellos, realicemediciones con el valor inicial de 10Hz y vaya toando las medidas de 10en 10 hasta llegar a 70Hz.

• Mida la velocidad de giro por medio del estroboscopio. Anote las velo-cidades de giro en la tabla que trae labsoft y despliegue el grafico.

• Despliegue el osciloscopio virtual. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Ajuste el Canal A para ver la senal del estator y el Canal B para ver lasenal del rotor.


• Investigue acerca de las aplicaciones de los motores sincronicos.

• Investigue como se realizan los procedimientos de medicion de parame-tros de este tipo de motores.

68 3 Desarrollo.

3.11 Practica # 7: Aplicacion de las Maquinas de

Corriente Alterna.

Objetivo General:

Disenar circuito de arranque y paro de una bomba trifasica con enclavamientoutilizando contactores: El estudiante disenara un circuito de arranque y paroutilizando contactores.


• Construir el circuito de control de una bomba haciendo uso de enclava-miento con contactores: El estudiante debe tener el conocimiento pararealizar enclavamiento con contactores para realizar el circuito de controlde arranque de la bomba.

• Realizar el montaje del circuito de control y potencia de la bomba: Elestudiante debe realizar el montaje del circuito disenado y realizar elmontaje del circuito de control y el de potencia.

Equipo:

• Contactores.

• Proteccion Termica.

• Botoneras arranque/paro.

• Bomba trifasica Baldor 5HP.

Procedimiento:

• Verifique los datos de placa de la bomba trifasica.

• Disene el circuito de control con enclavamiento de la bomba.

• Analice si el circuito disenado es funcional.

• Realice el montaje del circuito de control.

• Realice el montaje del circuito de potencia.

• Realice la prueba de funcionamiento.

3.12. Practica # 8: Motores de Corriente Continua, excitacion en derivacion

y excitacion serie. 69


• Investigue acerca de enclavamiento de contactores.

• ¿Que es un circuito de control de un motor?¿Que es un circuito de po-tencia?

3.12 Practica # 8: Motores de Corriente Continua,

excitacion en derivacion y excitacion serie.

Objetivo General:

Realizar conexiones de excitacion en derivacion y excitacion serie de un motorde corriente continua: El estudiante debe aprender a realizar las conexionesde excitacion en derivacion y serie de un motor de corriente continua.


• Usar la conexion de un motor c.c verificar que sucede con la velocidady medirla: El estudiante debe ser capaz de realizar las conexiones de unmotor de corriente continua y observar el comportamiento de la veloci-dad y medirlas con el estroboscopio.

• Modificar la posicion de las escobillas del motor de corriente continua yobservar el comportamiento: El estudiante debe mover las escobillas delmotor c.c. y ver el efecto que se produce, ademas debe estar capacitadopara explicar el comportamiento.

• Montar la conexion excitacion en serie: El estudiante debe efectuar la co-nexion de excitacion serie en el Unitrain-I y observar el comportamientode la velocidad.

Equipo:




• Tarjeta experimental UniTrain-I SO4204-7S.


70 3 Desarrollo.

Procedimiento:

• Inserte la tarjeta experimental SO4204-7S en el Experimentador UniTrain-I SO4203-2B. El eje del rotor se inserta en el rodamiento que se encuen-tra en el estator. Al colocar el rotor observe que la clavija de fijacion seinserte en el clavijero con la inscripcion 0. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Conecte el estator del motor y el rotor utilizando la configuracion enderivacion. Despliegue el instrumento virtual Control de motor de c.c.Seleccione un valor de 15 V.

• Observe el comportamiento de la maquina. ¿Se acelera rapidamente yluego se mantiene a velocidad constante?

• Realice la medicion de la velocidad de giro con el estroboscopio, delmotor con excitacion en derivacion. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Despliegue el instrumento virtual Control de motor de c.c. y el instru-mento virtual Estroboscopio; ajuste 15V. y una frecuencia de destellosa 30 Hz.

• Verifique el comportamiento de la velocidad del rotor con los datos ajus-tados y anotelos.

• Manteniendo la conexion anterior modifique la posicion de las escobillasdel motor de corriente continua, observe el efecto y explique. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Realice la conexion en la configuracion de excitacion en serie. Tenga elcuidado que la clavida de fijacion se inserte en el clavijero rotulado con0.

• Despliegue el instrumento virtual Control de motor de c.c. ajustelo a16V. Observe el comportamiento, comparelo con la configuracion ante-rior y explique. (Lucas-Nulle, 2011a).


• Investigue acerca del chisporroteo en las maquinas de corriente continuasy explique por que se da y como solucionarlo si es que hay soluciones, ocomo disminuir este efecto.

3.13. Practica # 9: Control de Maquinas de Corriente Continua. 71

3.13 Practica # 9: Control de Maquinas de

Corriente Continua.

Objetivo General:

Distinguir cambios internos y externos en el motor, para verificar que sucedecon la velocidad: El estudiante debe ejecutar cambio en valores de resistenciay tension para observar el comportamiento de la velocidad del motor.


• Cambiar el sentido de giro de una maquina de corriente continua, con ex-citacion en derivacion: El estudiante debe ser capaz de hacer la conexionen derivacion y cambiar la direccion de giro del motor, permutando eldevanado de inducido y el devanado de excitacion. (Lucas-Nulle, 2011a)

• Verificar el comportamiento sobre la velocidad de una resistencia de co-nectada en serie en el devanado de inducido, en la conexion excitacionen derivacion: El estudiante debe verificar el comportamiento de la ve-locidad al conectar en serie al inducido una resistencia.

• Distinguir la influencia de la tension de inducido sobre la velocidad degiro de un motor de corriente continua en derivacion: El estudiante tieneque medir con el estroboscopio la velocidad del motor y ver la diferenciaque produce en velocidad al variar la tension.

• Diferenciar la influencia que ejerce la tension de excitacion sobre la velo-cidad de giro: El estudiante tiene que verificar el comportamiento sobrela velocidad al variar la tension en el devanado de excitacion.

• Analizar que sucede con la corriente de arranque al agregar una resisten-cia de arranque: El estudiante debe agregar una resistencia para reducirla corriente de arranque en el motor.

Equipo:






72 3 Desarrollo.

Procedimiento:

• Realizar la conexion en derivacion del motor.

• Despliegue el instrumento virtual Control de motor de c.c. y ajuste 15V.Permute los devanados y observe el resultado en el eje. (Lucas-Nulle,2011a)

• Conecte en serie al devanado del inducido una resistencia.

• Observe el comportamiento de la velocidad.

• Ajuste la tension del instrumento virtual Control de motor de c.c. a unvalor de 20V. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Abra el instrumento virtual Estroboscopio y ajuste la frecuencia a 100Hzy mida la velocidad.

• Vaya bajando de 2V en 2V la tension de inducido y vaya anotandolo enla tabla presentada en el unitrain y oprima el ıcono del grafico obtenidoa partir de estos datos. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Realice el mismo procedimiento pero ahora modificando el devanado deexcitacion.

• Despliegue el instrumento virtual de control de Aceleracion a plena mar-cha y ajuste. Todos los Dt a 0,3s y tension a 0V.

• Active la alimentacion de corriente y verifique el comportamiento.


• Investigue acerca del control de las maquinas de corriente continua.

3.14 Practica # 10: Motor Universal a partir

Maquina de Corriente Continua.

Objetivo General:

Utilizar un motor de corriente continua como motor universal: El estudiantedebe conocer la diferencia entre el motor serie y el universal de corriente alternamonofasico.

3.14. Practica # 10: Motor Universal a partir Maquina de Corriente

Continua. 73


• Realizar la conexion a tension de corriente alterna de un motor de co-rriente continua de excitacion serie: El estudiante debe hacer la conexionde un motor de corriente continua a alimentacion de de corriente alterna.

• Verificar el comportamiento de la velocidad al variar la frecuencia: Elestudiante debe varıar la frecuencia del motor y observar lo que sucedecon este comportamiento que provoca en la velocidad del motor.

Equipo:






Procedimiento:

• Realizar la conexion del devanado de armadura del motor de corrien-te continua a la alimentacion de corriente alterna del unitrain. (Lucas-Nulle, 2011a)

• Realizar la conexion del devanado de excitacion en serie con un arreglode resistencias a la alimentacion de corriente alterna

• Despliegue el instrumento virtual Generador de corriente trifasica, ajus-telo a 13V y 50Hz, enciendalo.

• Verifique si el motor se acelera rapidamente hasta alcanzar su propiavelocidad de giro y mida dicha velocidad. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Varıe la frecuencia de la fuente de alimentacion y observe el funciona-miento de la maquina. ¿que sucede con el motor?

Investigacion por parte del estudiante

• Investigue ampliamente cual configuracion de motor en corriente conti-nua se utiliza como motor universal.

• Investigue la diferencia real entre un motor universal y la configuraciondel motor de corriente continua configuracion serie.

74 3 Desarrollo.

3.15 Practica # 11: Construccion de Maquinas de

Corriente Continua.

Objetivo General:

Construir un prototipo experimental de maquina de corriente directa con con-mutador.


• Investigar acerca de la construccion de maquinas de de Corriente Conti-nua: El estudiante debe investigar como se construyen las maquinas decorriente continua.

• Analizar como construir los conmutadores para la maquina que construi-ra: El estudiante debe analizar el tipo de construccion para conmutadoresy elegir el apropiado para su maquina.

• Elegir que tipo de maquina de corriente directa va construir: El estudian-te debe tomar una decision que tipo de maquina construir, osea puedeser un generador o un motor.

• Construccion de la maquina de corriente continua documentada: El estu-diante debe presentar pruebas con fotografıas o videos que efectivamenteel realizo la construccion.

Equipo:

• Los que el estudiante considere necesarios.

Procedimiento:

• Elegir el tipo de maquina a construir.

• Realizar un boceto de la construccion de la maquina.

• Construir la maquina.

• Pruebas de funcionamiento de la maquina.


• Investigacion acerca la construccion en masa de las maquinas de corrientecontinua.

3.16. Practica # 12: Generadores de Corriente Alterna. 75

3.16 Practica # 12: Generadores de Corriente

Alterna.

Objetivo General:

Utilizar la maquina sincronica del Unitrain-I como generador. El estudianteutilizara la maquina de sincronica que trae integrada el unitrain-I y la pondraa trabajar como un generador de corriente alterna.


• Usar una maquina de corriente alterna como generador trifasico con unrotor de iman permanente: El estudiante utilizara la maquina sincronicadel Unitrain-I, haciendo girar con los dedos el rotor de iman permanentepara obtener el efecto de generador.

• Obtener la senal generada por la maquina sincronica del Unitrain-I: Elestudiante obtendra la senal de corriente alterna generada por el modulogenerador.

Equipo:




• Tarjeta experimental UniTrain-I SO4204-7U.

Procedimiento:

• Monte los modulos de control y de simulacion del unitrain-I. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Realice el montaje de la tarjeta experimental de la maquina sincronicaSO4204-7U.

• Introduzca en el estator de la maquina sincronica el rotor de iman per-manente.

• Cablear el estator en conexion estrella, tenga cuidado de no se conectaa la red de alimentacion. (Lucas-Nulle, 2011a).

• Conecte el osciloscopio del UniTrain-I a los puntos de prueba del estatorSO4204-7U para medir la tension generada.

76 3 Desarrollo.

• Impulsando el rotor de iman permanente con los dedos, para obtenertension generada.

• Verifique onda obtenida en la grafica y verifique el desfase de las tresfases.


• Revisar los apuntes del curso de Maquinas Electricas e investigar el fun-cionamiento de un generador sincronico.

3.17 Practica # 13: Caracterısticas de estado

estacionario del generador sincronico.

Objetivo General:

Estudiar las caracterısticas de estado estacionario del generador sincronico. Elestudiante debe estar en la capacidad de estudiar las caracterısticas de estadoestacionario del generador sincronico.(Valverde, 2007).


• Usar una maquina de corriente continua como primotor para impulsarel generador sincronico: El estudiante utilizara la maquina de corrientecontinua como el primotor que impulsara el generador sincronico, conec-tado mecanicamente a traves de una banda o correa que se encargara dehacer girar el rotor del generador.(Valverde, 2007).

• Obtener la grafica de regulacion respecto a la corriente de armaduravrs. la tension en los terminales: El estudiante obtendra la grafica conlos datos obtenidos al realizar los cambios en los distintos valores deimpedancias.(Valverde, 2007).

• Realizar la curva de caracterısticas externas respecto a corriente de ar-madura vrs. corriente de campo: El estudiante obtendra la curva conlos datos obtenidos al realizar los cambios en los distintos valores deimpedancias.(Valverde, 2007).

Equipo:

• Maquina sincronica (generador).

• Maquina CC en derivacion (primotor).

3.17. Practica # 13: Caracterısticas de estado estacionario del generador

sincronico. 77

• Banda o correa.

• Tacometro.

• Fuente de Alimentacion.

• Voltımetro AC.

• Amperımetro CA.

• Amperımetro CC.

• Modulo de resistencias.

• Modulo de inductancias.

• Modulo de capacitancias.

Procedimiento:

• Conectar el devanado del rotor del generador a la salida variable decorriente continua de la maquina. (Valverde, 2007).

• Conectar el primotor (motor CC en derivacion) a la salida fija de lafuente de alimentacion. (Valverde, 2007).

• Ajustar la velocidad de giro a 1800 rpm con el reostato del primotor.(Valverde, 2007).

• Conectar impedancias resistivas a la salida del generador conectado enestrella para obtener la caracterıstica de regulacion del generador.

• Variar las impedancias y anotar los valores de corriente de campo ycorriente de armadura, importante mantener la velocidad de giro y latension constante. (Valverde, 2007).

• Realizar el mismo procedimiento de regulacion para impedancias con fac-tor de potencia de 0.707 en atraso y luego 0.707 en adelanto. (Valverde,2007).

• Conectar la corriente de campo, a la que el generador entregue la tensionde fase en los terminales. El generador debe estar inicialmente sin cargapara obtener las caracterısticas externas. Importante mantener constantela corriente de campo. (Valverde, 2007).

• Variar las impedancias resistiva y anotar los datos de cambios de latension y la corriente de armadura. (Valverde, 2007).

78 3 Desarrollo.

• Realizar el mismo procedimiento de regulacion para impedancias con fac-tor de potencia de 0.707 en atraso y luego 0.707 en adelanto. (Valverde,2007).

• Con los datos obtenidos de regulacion y caracterısticas externas dis-ponerse a graficar las curvas de regulacion y caracterıstica externa delgenerador sincronico. (Valverde, 2007).


• Revisar los apuntes del curso de Maquinas Electricas y verificar las di-ferencias que hay entre el generador sincronico y el motor sincronico.Importante poner atencion a los datos de regulacion de tension y carac-teristicas externas.

3.18 Practica # 14: Generador de corriente

continua.

Objetivo General:

Utilizar la maquina corriente continua como generador. El estudiante utilizarala maquina de corriente continua y la pondra a trabajar como un generadorde corriente continua.(Valverde, 2007).


• Usar una maquina sincronica como primotor para impulsar el genera-dor: El estudiante utilizara la maquina sincronica como el primotor queimpulsara el generador de corriente continua, conectado mecanicamentea traves de una banda o correa que se encargara de hacer girar el rotordel generador.(Valverde, 2007).

• Obtener la grafica de variacion de la tension respecto a la corriente dearmadura: El estudiante obtendra la grafica con los datos obtenidos alrealizar los cambios en los distintos valores de resistencia iniciando desdeel vacıo.(Valverde, 2007).

• Realizar la curva de corriente de campo en funcion de la corriente dearmadura: El estudiante obtendra la curva con los datos obtenidos alrealizar los cambios en los distintos valores de resistencia iniciando desdeel vacıo.(Valverde, 2007).

3.18. Practica # 14: Generador de corriente continua. 79

Equipo:

• Maquina sincronica (primotor).

• Maquina corriente continua (generador).

• Banda o correa.

• Tacometro.

• Fuente de Alimentacion.

• Voltımetro CC.

• Amperımetro CC.

• Modulo de resistencias.

Procedimiento:

• Ajustar la banda del primotor del generador de CC. (Valverde, 2007).

• Conectar generador de CC en operando en excitacion independiente.(Valverde, 2007).

• Buscar posicion neutra de las escobillas, ubicar el punto donde de lasescobillas entreguen la tension maxima para una misma corriente decampo. (Valverde, 2007).

• Verificar del ıtem anterior que las chispas emitidas por el generador seanmınimas. (Valverde, 2007).

• Para una corriente de campo mınima y midiendo la tension en terminalespara condicion de vacıo, varıe la corriente de campo y grafique la curvade magnetizacion a velocidad constante. (Valverde, 2007).

• Aplicar al generador la corriente de campo, a la que entrega la tensionde terminales del generador a una velocidad de 1800 rpm.

• Conectar distintos tipos de carga al generador.

• Los valores deben empezar desde altos valores de resistencia, hasta valo-res pequenos cuidando de no sobrecargar la maquina y ademas evitandosobrepasar los valores nominales de resistencias. (Valverde, 2007).

• Graficar la variacion de la tension respecto a la corriente de armadura.(Valverde, 2007).

80 3 Desarrollo.

• Obtener la curva de corriente de campo en funcion de la corriente de ar-madura, haciendo los mismos cambios de resistencias. Importante teneren cuenta la corriente de armadura consumida y la corriente de camponecesaria para lograr la tension de salida del generador.(Valverde, 2007).


• Revisar los apuntes del curso de Maquinas Electricas e investigar el fun-cionamiento de un generador de corriente continua.

4 Conclusiones y

recomendaciones.

A continuacion se presentan las conclusiones y recomendaciones del presenteinforme:

Conclusiones.

• Los cursos de Maquinas Electricas son de mucha importancia para laformacion de los Ingenieros Electricistas ya que en la industria se enfren-taran a un mundo construccion, manipulacion y control de maquinas.

• Estos cursos tiene debilidades pero se ven los esfuerzos por partes de launiversidad en invertir en infraestructura y equipos, caso puntual es lasolicitud que se hace en estos momentos ”Ley de rentas propias para laUTN”que esta en estudio en la asamblea legislativa.

• Por otra parte la universidad esta en la reformulacion de sus carreraspara ofrecer a la poblacion una alternativa mas en las areas tecnicas.

• El Untrain-I es una buena herramienta para comprender como funcio-nan las maquinas electricas, ya que ademas se pueden ir armando losmodulos de las maquinas y el estudiante puede ir refrescando la teorıadel experimento que va montando, y no solo eso por el hecho de ser mo-dular el estudiante puede ir viendo las partes de las distintas maquinasya que son modulos de maquinas desarmadas que el estudiante manipuladirectamente.

• Las practicas que se hicieron con maquinas sueltas y no con el Unitrain,ayudan mucho al estudiantes por que estas son maquinas reales con lasque los estudiantes van a lidiar cuando se enfrenten al campo laboral,ademas que se logra tener una familiarizacion de las maquinas con laslecturas de placas de especificaciones.

• Quizas el estudiante en el campo laboral nunca tenga que disenar unamaquina pero fabricar una maquina es una experiencia enriquecedora,y ya que se trata de un curso de experimentacion con maquinas porqueno fabricar una.

81

82 4 Conclusiones y recomendaciones.

• Se plantearon dos practicas introductorias, una para el uso del Unitrain-I, esta con la finalidad que el estudiante se vaya acostumbrando coneste modulo que lo utilizara en algunos experimentos. La otra practicaintroductoria busca que el estudiante aprenda acerca de la utilizaciony familiarizacion de herramientas como lo son programas traductores ointerpretes, ejemplos como Matlab y Scilab.

Recomendaciones.

• Obviamente el fortalecimiento en equipamiento es una de las principalessugerencias, aunque la universidad esta haciendo grandes esfuerzos eneste aspecto, es necesario la pronta adquisicion de mas equipos y ma-quinas para poder cumplir con los objetivos de los cursos de MaquinasElectricas y Laboratorios Maquinas Electricas.

• El Unitrain-I es una buena adquisicion y por ende serıa bueno adquiriruno o mas modulos. La marca Lucas-Nulle tambien posee otro tipo demodulos mas especializados para el montaje de experimentos de maqui-nas electricas.

• Existen otro tipo de modulos para el estudio experimental de maquinaselectricas, como los modulos LabVolt que se utilizan en los cursos delaboratorio de maquinas electrica en la Universidad de Costa Rica, sepodrıa hacer un estudio de costos y ventajas que ofrecen entre la MarcaLabVolt y Lucas-Nulle.

• Se podrıa optar por adquirir maquinas sueltas para cumplir con los ob-jetivos en la experimentacion con maquinas electricas.

• Una lista recomendada de maquinas necesarias:

1. Generadores sincronicos.

2. Generadores de corriente continua.

3. Motores primotor (Se podrıan usar los mismos que ya tiene la uni-versidad, pero se tendrıan que adaptar).

4. Fuentes reguladas de corriente alterna.

5. Medidores de velocidad.

6. Medidores de torque.

• En la revision de los programas se puede observar que las practicas congeneradores son muy poca y se entiende por el hecho que es una carreranueva y que tiene que ir fortaleciendo con el tiempo, por ende es muy

4 Conclusiones y recomendaciones. 83

necesario ir reforzar los objetivos en esta area ya que los generadoresocupan un papel muy importante en el estudio de las maquinas electricas.

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Documents

Propuesta; Manual de Prácticas de Máquinas Eléctricas, para