Motor Jaula De Ardilla Delta f6a5y
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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
Motor de Inducción Jaula de Ardilla configuración ∆. Maquinas Eléctricas Integrantes: Coria Rosales Fredy Hernández cuevas Pascual León González Daniel Palacios Díaz Uriel Ramos Mendoza Fernando Daniel Uribe Ramírez Danilo
Profesor: Ing. Munguía Tapia José Enrique.
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
Cd. Y Puerto. Lázaro Cárdenas Mich.21 de Abril Del 2015.
Índice
Portada……………………………………………………………………………………. ……………………………………...……………1
Introducción……………………………………………………………………………………… …………………………………………..3
Marco teórico……………………………………………………………………………………………… …………………………………4
Objetivos…………………………………………………………………………………………… ………………………………………..…5
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
Material y Equipo……………………………………………………………………………………………… …………………………..6
Procedimiento…………………………………………. ………………………………………………………………………………7-11
Conclusión………………………………………………………………………………………… …………………………………………12
Introducción
El rotor mas sencillo y de mayor aplicación en los motores de induccion, es el que se denomia jaula de ardilla, de donde se deriva el nombre de motor de induccion jaula de ardilla. El rotor de la jaula de ardilla se compone de un nucleo de hierro laminado que tiene ranuras longitudinales alrededor de su periferia. Barras solidas de cobre o alumunio se presionan firmemente o se incrustan en las ranuras del rotor. A ambos extremos del rotor se encuentran los anillos de corto circuito que van soldados o sujetos a las barras en corto circuito tienen una resistencia mucho menor que la del nucleo. En un motor de induccion de jaula de ardilla ensamblado, la periferia del rotor esta separada del estator por medio de un pequeño entrehierro. La magnitud de este entrehierro es, en efecto, tan pequeña como lo permitan los requerimentos mecanicos. Cuando se aplica potencia al estator de un motor de induccion, se establece un campos magnetico giratorio, conforme a todos los metodos que se han estudiado aquí. Cuando el campo comienza a girar, sus lineas de flujo cortan las barras de corto cirtcuito que estan alrededor de la superficie del rotor de jaula de ardilla y generan voltajes en ellas por induccion electromagnetica.
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
Fig. 1 Motor Jaula de Ardilla Configuración
∆.
Marco Teórico Se diseñan dos tipos básicos de motores para funcionar con corriente alterna polifásica: los motores síncronos y los motores de inducción. El motor síncrono es en esencia un alternador trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura están divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica. La variación de las tres ondas de corriente en la armadura provoca una reacción magnética variable con los polos de los imanes del campo, y hace que el campo gire a una velocidad constante, que se determina por la frecuencia de la corriente en la línea de potencia de corriente alterna. La velocidad constante de un motor síncrono es ventajosa en ciertos aparatos. Sin embargo, no pueden utilizarse este tipo de motores en aplicaciones en las que la carga mecánica sobre el motor llega a ser muy grande, ya que si el motor reduce su velocidad cuando está bajo carga puede quedar fuera de fase con la frecuencia de la corriente y llegar a pararse.
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
La mayor parte de los motores polifásicos se devanan con sus estatores conectados en delta. Existen fabricantes que ofrecen motores de inducción con el principio y el final de cada devanado de fase en forma saliente, con fines de conexión externa. En el caso de motores trifásicos se pueden conectar a la línea ya sea en estrella o en delta cuando se conectan en estrella, el voltaje que se imprime al devanado es 1/ ð3, (57.8%) del voltaje de línea. Por tanto es posible arrancar un motor con poco más de la mitad de su voltaje nominal y a continuación hacerlo trabajar en delta, con el voltaje nominal de línea y fase aplicados. Como el par varía de acuerdo con el cuadrado del voltaje impreso al estator la reducción del voltaje cuando se conecta en estrella producirá aproximadamente la tercera parte del par de arranque a pleno voltaje. La conmutación de estrella a delta se debe hacer tan rápidamente como sea posible para eliminar grandes corrientes transitorias debidas a la pérdida momentánea de potencia. Por este motivo, se emplean interruptores de tres polos doble tiro con tensión de resorte y acción instantánea, en lugar de interruptores de cuchillas.
Fig. 2 Motor de Inducción Jaula de Ardilla
Objetivos
Objetivo General
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
Estudiar las propiedades del Motor de CA Objetivo Específico
Analizar la estructura de un motor trifásico de jaula de ardilla. Determinar sus características de arranque, de vacío y plena carga en la configuración delta.
Material y Equipo
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
1 Motor de Inducción Jaula de Ardilla. 1 Fuente alimentación de 120/208 VCA, 3φ, 120 VCD, 0-120 VCD. 1 Electrodinamómetro. Cables de conexión. Banda. Módulo de Medición de CA (250 VCA). Módulo de Medición CA (2.5/2.5/8 A).
Procedimiento 1._ Conectar el siguiente circuito para el electrodinamómetro.
W1 1
W2 2
4
5 0.000
A
0.000
A
0.000
A
+
I3 +
0-208VCA
I1 +
I2
Motor de Inducción Jaula de Ardilla
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
Fig. 3 Esquema de conexión del motor de inducción
.
2._ Conectar el siguiente circuito para el motor de inducción jaula de ardilla.
Electrodinamómetro Electrodinamómetro
V1 24 V
Fig. 4 Conexión del Motor de CA.
3._ No acople el motor con el dinamómetro mediante la banda. 4._ Conecte la fuente de alimentación u ajuste el voltaje a 208 VCA. El motor debe comenzar a funcionar. 5._ Mide y anota en la tabla 1, las 3 corrientes de línea, las lecturas del wattimetro y la velocidad del motor. Par (lbf*pl g) 0 3 6 9 12
I1 (Amps ) 3.97 3.5 3.64 3.65 3.65
I2 (Amps ) 3.65 3.6 3.61 3.61 3.66
I3 (Amps ) 3.49 3.9 3.88 3.87 3.90
W1 (Watts ) 415 470 520 590 655
W2 (watts ) 140 100 80 60 30
Tabla 1 Relaciones de corrientes y potencia.
Velocid ad (RPM) 1792 1753 1773 1763 1698
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y
Serie de puntos 1
Velocidad(rpm) 1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
x -1
-0.5
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
Par(lbf*plg)
Grafica 1. Relación Par- Velocidad del motor con conexión en Delta.
6._ Conecte la fuente de alimentación y mida rápidamente el voltaje, la corriente y el par de arranque desarrollado. Amperes= 18.89 A. Voltaje= 208volt. Par= 17 lbf*plg. 7._ Con los resultados de la tabla 1, calcula las características en vacío del motor de jaula de ardilla. Corriente = 0.6 Amperes. Potencia Aparente CARACTERISTICAS EN VACÍO DEL MOTOR DE JAULA DE ARDILLA EN ∆ Corriente (Ivacío)
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Ivacío = 0.6 A Potencia Aparente (Paparente) Paparente = (
√3
) (E) (Ivacío)
Paparente = (
√3
)(208 VCA)(0.6)
Paparente = 216.16 VA
Potencia Real (Preal) Preal = 140 W. Potencia Reactiva (Preactiva) Preactiva =
√P
Preactiva =
√(216.16)2−(140)2
2 aparente
−Preal2
Preactiva = 164.69 VAR
Factor de potencia (Cos (θ)) θ = Tan-1 (Preactiva/ Preal) θ = Tan-1(164.69 /140) θ = 49.63 ° Cos (θ) = 0.65
8._ Con los cálculos obtenidos, son tomados de la tabla 1 y se calculan las características a 9 lbf.plg del motor de jaula de ardilla.
Corriente (Icarga) Icarga = 3.65 A Potencia Aparente (Paparente-carga) Paparente-carga = (
√3
) (E) (Icarga)
Paparente-carga = (
√3
) (208 VCA)(1)
Paparente-carga = 1315 VA Potencia Real (Preal-carga) Preal-carga = 60 W. Potencia Reactiva (Preactiva-carga) Preactiva-carga =
√P
Preactiva-carga =
√(1315)2−(60)2
2 aparente
−Preal2
Preactiva-carga = 1313.63 VAR
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Factor de potencia (Cos (θ)) θ = Tan-1 (Preactiva/ Preal) θ = Tan-1(1315/60) θ = 87.38 Cos (θ) = 0.046 Potencia en hp Preal-carga en hp = (60 W)/746 Preal-carga = 0.0804 hp Eficiencia ŋ = (Psalida)/ (Pentrada) ŋ = (590/60) ŋ = 0.1016 ŋ ≈ 98.33%
Usando los resultados anteriores y de la tabla se pueden hacer los cálculos relacionados con el motor a 9lbf.plg, es decir a plena carga. De acuerdo a las medidas tomadas
Corriente de arranque a corriente de plena carga Iarranque a pc= 3.65 A Par de arranque a par de plena carga τ = 600(
I arranque a pc ¿ ¿2 3.65
τ = 600( ¿ ¿ 2
τ = 7993.5 N.m
9._ Genere una gráfica comparativa entre la configuración en estrella y delta
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y
Serie de puntos 1
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
x -1
-0.5
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
Grafica 2. Relación par-velocidad (Motor Jaula de Ardilla en Estrella) y
Serie de puntos 1
Velocidad(rpm) 1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
x -1
-0.5
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
Par(lbf*plg)
Grafica 3. Relación par-velocidad (Motor Jaula de Ardilla en Delta)
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Conclusión
Como se observa en la práctica el motor de inducción jaula de ardilla tiene un comportamiento o mejor dicho, las revoluciones que tiene en vacío son aproximadamente las mismas que cuando está sometido a carga. Y también se observa que la corriente absorbida cuando el motor se encuentra sometido a carga se incrementa proporcionalmente a la carga mecánica. Por esta característica el motor con conexión en DELTA es más eficiente que uno con conexión en ESTRELLLA: Ahora observaste el comportamiento en configuración delta (∆), por lo tanto se deduce que los voltajes de línea en delta son iguales a los voltajes de fase y la corriente de línea es igual a la corriente de fase multiplicada por raíz de 3.
VL =VF
IL =
√ 3 (IF)
En la conexión estrella (Y) es totalmente inverso el voltaje de línea es proporcional al voltaje de fase multiplicado por raíz de tres, siendo que de igual forma en la corriente de línea es igual a la de fase.
IL =IF
VL =
√ 3 (VF)
La eficiencia en este tipo de motores se incrementa en igual proporción a la carga mecánica, ya que cuando se encuentra en vacío es baja, como se observa en la práctica.
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
Por lo tanto puedes observar claramente que en un motor jaula de ardilla en delta consumes más corriente, al igual que la velocidad se mantiene constante, ya que esta configuración se utiliza para cargas pesadas. Y en la configuración estrella es muy bajo el consumo de corriente, al igual que la velocidad varia conforme el motor comienza a girar.
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Motor de Inducción Jaula de Ardilla configuración ∆. Maquinas Eléctricas Integrantes: Coria Rosales Fredy Hernández cuevas Pascual León González Daniel Palacios Díaz Uriel Ramos Mendoza Fernando Daniel Uribe Ramírez Danilo
Profesor: Ing. Munguía Tapia José Enrique.
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Cd. Y Puerto. Lázaro Cárdenas Mich.21 de Abril Del 2015.
Índice
Portada……………………………………………………………………………………. ……………………………………...……………1
Introducción……………………………………………………………………………………… …………………………………………..3
Marco teórico……………………………………………………………………………………………… …………………………………4
Objetivos…………………………………………………………………………………………… ………………………………………..…5
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
Material y Equipo……………………………………………………………………………………………… …………………………..6
Procedimiento…………………………………………. ………………………………………………………………………………7-11
Conclusión………………………………………………………………………………………… …………………………………………12
Introducción
El rotor mas sencillo y de mayor aplicación en los motores de induccion, es el que se denomia jaula de ardilla, de donde se deriva el nombre de motor de induccion jaula de ardilla. El rotor de la jaula de ardilla se compone de un nucleo de hierro laminado que tiene ranuras longitudinales alrededor de su periferia. Barras solidas de cobre o alumunio se presionan firmemente o se incrustan en las ranuras del rotor. A ambos extremos del rotor se encuentran los anillos de corto circuito que van soldados o sujetos a las barras en corto circuito tienen una resistencia mucho menor que la del nucleo. En un motor de induccion de jaula de ardilla ensamblado, la periferia del rotor esta separada del estator por medio de un pequeño entrehierro. La magnitud de este entrehierro es, en efecto, tan pequeña como lo permitan los requerimentos mecanicos. Cuando se aplica potencia al estator de un motor de induccion, se establece un campos magnetico giratorio, conforme a todos los metodos que se han estudiado aquí. Cuando el campo comienza a girar, sus lineas de flujo cortan las barras de corto cirtcuito que estan alrededor de la superficie del rotor de jaula de ardilla y generan voltajes en ellas por induccion electromagnetica.
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Fig. 1 Motor Jaula de Ardilla Configuración
∆.
Marco Teórico Se diseñan dos tipos básicos de motores para funcionar con corriente alterna polifásica: los motores síncronos y los motores de inducción. El motor síncrono es en esencia un alternador trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura están divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica. La variación de las tres ondas de corriente en la armadura provoca una reacción magnética variable con los polos de los imanes del campo, y hace que el campo gire a una velocidad constante, que se determina por la frecuencia de la corriente en la línea de potencia de corriente alterna. La velocidad constante de un motor síncrono es ventajosa en ciertos aparatos. Sin embargo, no pueden utilizarse este tipo de motores en aplicaciones en las que la carga mecánica sobre el motor llega a ser muy grande, ya que si el motor reduce su velocidad cuando está bajo carga puede quedar fuera de fase con la frecuencia de la corriente y llegar a pararse.
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
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La mayor parte de los motores polifásicos se devanan con sus estatores conectados en delta. Existen fabricantes que ofrecen motores de inducción con el principio y el final de cada devanado de fase en forma saliente, con fines de conexión externa. En el caso de motores trifásicos se pueden conectar a la línea ya sea en estrella o en delta cuando se conectan en estrella, el voltaje que se imprime al devanado es 1/ ð3, (57.8%) del voltaje de línea. Por tanto es posible arrancar un motor con poco más de la mitad de su voltaje nominal y a continuación hacerlo trabajar en delta, con el voltaje nominal de línea y fase aplicados. Como el par varía de acuerdo con el cuadrado del voltaje impreso al estator la reducción del voltaje cuando se conecta en estrella producirá aproximadamente la tercera parte del par de arranque a pleno voltaje. La conmutación de estrella a delta se debe hacer tan rápidamente como sea posible para eliminar grandes corrientes transitorias debidas a la pérdida momentánea de potencia. Por este motivo, se emplean interruptores de tres polos doble tiro con tensión de resorte y acción instantánea, en lugar de interruptores de cuchillas.
Fig. 2 Motor de Inducción Jaula de Ardilla
Objetivos
Objetivo General
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
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Estudiar las propiedades del Motor de CA Objetivo Específico
Analizar la estructura de un motor trifásico de jaula de ardilla. Determinar sus características de arranque, de vacío y plena carga en la configuración delta.
Material y Equipo
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
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1 Motor de Inducción Jaula de Ardilla. 1 Fuente alimentación de 120/208 VCA, 3φ, 120 VCD, 0-120 VCD. 1 Electrodinamómetro. Cables de conexión. Banda. Módulo de Medición de CA (250 VCA). Módulo de Medición CA (2.5/2.5/8 A).
Procedimiento 1._ Conectar el siguiente circuito para el electrodinamómetro.
W1 1
W2 2
4
5 0.000
A
0.000
A
0.000
A
+
I3 +
0-208VCA
I1 +
I2
Motor de Inducción Jaula de Ardilla
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Fig. 3 Esquema de conexión del motor de inducción
.
2._ Conectar el siguiente circuito para el motor de inducción jaula de ardilla.
Electrodinamómetro Electrodinamómetro
V1 24 V
Fig. 4 Conexión del Motor de CA.
3._ No acople el motor con el dinamómetro mediante la banda. 4._ Conecte la fuente de alimentación u ajuste el voltaje a 208 VCA. El motor debe comenzar a funcionar. 5._ Mide y anota en la tabla 1, las 3 corrientes de línea, las lecturas del wattimetro y la velocidad del motor. Par (lbf*pl g) 0 3 6 9 12
I1 (Amps ) 3.97 3.5 3.64 3.65 3.65
I2 (Amps ) 3.65 3.6 3.61 3.61 3.66
I3 (Amps ) 3.49 3.9 3.88 3.87 3.90
W1 (Watts ) 415 470 520 590 655
W2 (watts ) 140 100 80 60 30
Tabla 1 Relaciones de corrientes y potencia.
Velocid ad (RPM) 1792 1753 1773 1763 1698
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y
Serie de puntos 1
Velocidad(rpm) 1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
x -1
-0.5
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
Par(lbf*plg)
Grafica 1. Relación Par- Velocidad del motor con conexión en Delta.
6._ Conecte la fuente de alimentación y mida rápidamente el voltaje, la corriente y el par de arranque desarrollado. Amperes= 18.89 A. Voltaje= 208volt. Par= 17 lbf*plg. 7._ Con los resultados de la tabla 1, calcula las características en vacío del motor de jaula de ardilla. Corriente = 0.6 Amperes. Potencia Aparente CARACTERISTICAS EN VACÍO DEL MOTOR DE JAULA DE ARDILLA EN ∆ Corriente (Ivacío)
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Ivacío = 0.6 A Potencia Aparente (Paparente) Paparente = (
√3
) (E) (Ivacío)
Paparente = (
√3
)(208 VCA)(0.6)
Paparente = 216.16 VA
Potencia Real (Preal) Preal = 140 W. Potencia Reactiva (Preactiva) Preactiva =
√P
Preactiva =
√(216.16)2−(140)2
2 aparente
−Preal2
Preactiva = 164.69 VAR
Factor de potencia (Cos (θ)) θ = Tan-1 (Preactiva/ Preal) θ = Tan-1(164.69 /140) θ = 49.63 ° Cos (θ) = 0.65
8._ Con los cálculos obtenidos, son tomados de la tabla 1 y se calculan las características a 9 lbf.plg del motor de jaula de ardilla.
Corriente (Icarga) Icarga = 3.65 A Potencia Aparente (Paparente-carga) Paparente-carga = (
√3
) (E) (Icarga)
Paparente-carga = (
√3
) (208 VCA)(1)
Paparente-carga = 1315 VA Potencia Real (Preal-carga) Preal-carga = 60 W. Potencia Reactiva (Preactiva-carga) Preactiva-carga =
√P
Preactiva-carga =
√(1315)2−(60)2
2 aparente
−Preal2
Preactiva-carga = 1313.63 VAR
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Factor de potencia (Cos (θ)) θ = Tan-1 (Preactiva/ Preal) θ = Tan-1(1315/60) θ = 87.38 Cos (θ) = 0.046 Potencia en hp Preal-carga en hp = (60 W)/746 Preal-carga = 0.0804 hp Eficiencia ŋ = (Psalida)/ (Pentrada) ŋ = (590/60) ŋ = 0.1016 ŋ ≈ 98.33%
Usando los resultados anteriores y de la tabla se pueden hacer los cálculos relacionados con el motor a 9lbf.plg, es decir a plena carga. De acuerdo a las medidas tomadas
Corriente de arranque a corriente de plena carga Iarranque a pc= 3.65 A Par de arranque a par de plena carga τ = 600(
I arranque a pc ¿ ¿2 3.65
τ = 600( ¿ ¿ 2
τ = 7993.5 N.m
9._ Genere una gráfica comparativa entre la configuración en estrella y delta
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y
Serie de puntos 1
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
x -1
-0.5
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
Grafica 2. Relación par-velocidad (Motor Jaula de Ardilla en Estrella) y
Serie de puntos 1
Velocidad(rpm) 1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
x -1
-0.5
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
Par(lbf*plg)
Grafica 3. Relación par-velocidad (Motor Jaula de Ardilla en Delta)
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Conclusión
Como se observa en la práctica el motor de inducción jaula de ardilla tiene un comportamiento o mejor dicho, las revoluciones que tiene en vacío son aproximadamente las mismas que cuando está sometido a carga. Y también se observa que la corriente absorbida cuando el motor se encuentra sometido a carga se incrementa proporcionalmente a la carga mecánica. Por esta característica el motor con conexión en DELTA es más eficiente que uno con conexión en ESTRELLLA: Ahora observaste el comportamiento en configuración delta (∆), por lo tanto se deduce que los voltajes de línea en delta son iguales a los voltajes de fase y la corriente de línea es igual a la corriente de fase multiplicada por raíz de 3.
VL =VF
IL =
√ 3 (IF)
En la conexión estrella (Y) es totalmente inverso el voltaje de línea es proporcional al voltaje de fase multiplicado por raíz de tres, siendo que de igual forma en la corriente de línea es igual a la de fase.
IL =IF
VL =
√ 3 (VF)
La eficiencia en este tipo de motores se incrementa en igual proporción a la carga mecánica, ya que cuando se encuentra en vacío es baja, como se observa en la práctica.
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Por lo tanto puedes observar claramente que en un motor jaula de ardilla en delta consumes más corriente, al igual que la velocidad se mantiene constante, ya que esta configuración se utiliza para cargas pesadas. Y en la configuración estrella es muy bajo el consumo de corriente, al igual que la velocidad varia conforme el motor comienza a girar.
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