ELT-ETN F.N.I

LABORATORIO # 9

ENSAYO EN CORTOCIRCUITO

DEL MOTOR ASINCRONO

1. OBJETIVO

Conocer las consideraciones para el ensayo en cortocircuito del motor de inducción o asincrónico.

Tomar conocimiento del procedimiento para el ensayo en cortocircuito del motor de inducción o asincrónico.

Determinar los valores de los parámetros eléctricos del motor de inducción o asincrónico.

2. MARCO TEÓRICO

1.1 Introducción.-

El motor de inducción o maquina asíncrona, se caracteriza por no mantener constante su velocidad mecánica sujeto a la velocidad sincrónica del campo magnético del inductor, debido a que la velocidad del rotor es inferior a la velocidad del campo magnético generado en el estator, para un análisis (idealmente) para las condiciones del motor de inducción en vacío se considera la velocidad del rotor igual a la velocidad síncrona, en la practica la velocidad en vacío es ligeramente inferior a la velocidad síncrona por las pérdidas de rozamiento y resistencia aerodinámica del motor de inducción.

Se debe tomar en cuenta que los motores reciben el nombre de inducción o asíncronas, debido a que la velocidad de giro del motor no es la de sincronismo impuesta por la frecuencia de la red eléctrica.

1.2 Ensayo en cortocircuito.-

Como se indicó en el anterior laboratorio (ensayo en vacío del motor asíncrono), la velocidad de rotación del campo magnético (estator) está dado por:

nsinc = 120 fe

PDonde fe es la frecuencia del sistema en hertz y P es el número de polos en la

máquina.

Se expresa la velocidad mecánica del eje del rotor en términos de la velocidad síncrona y del deslizamiento.

nm=(1−s )nsinc

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El deslizamiento se define como:

s=nsinc−nmnsinc

La frecuencia en el rotor se puede expresar como:

f r=s f e

f r=nsinc−nmnsinc

f e

f r=p120

(nsinc−nm )

El ensayo de cortocircuito se realiza bloqueando el rotor impidiéndole que gire, es decir nm=0, por lo que se tendrá el deslizamiento s = 0 y R= 0 lo que indica que el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito. Al estator se le aplica una tensión creciente, partiendo de cero, hasta quela corriente absorbida sea la asignada, Icc= I1n (por fase), midiendo a la vez la tensión aplicada V1cc (fase) y la potencia absorbida Pcc (total). La corriente de vacio I0 es entonces despreciable frene a I1n debido a la pequeña tensión necesaria, por lo tanto se desprecia la rama en paralelo, lo que se muestra en el siguiente cuadro:

En cortocircuito, el circuito equivalente, es como sigue:

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Tensión de ensayo reducida

Perdidas Fe muy pequeñas

RFe despreciable

Corriente por Xµ despreciable

Se elimina rama paralelo

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El deslizamiento s = 1, entonces la resistencia dinámica será:

R=R2 '

s(s−1)

R=R2 '

1(1−1 )=0

Además tomar en cuenta que para condiciones de cortocircuito nm = 0 e I ≠ 0

Conocida la potencia de cortocircuito, se podrá calcular los valores de los parámetros eléctricos del motor de inducción o asincrónico, de acuerdo con las siguientes expresiones:

cos φCC=PCC

m1V 1CC I 1n

Y de aquí resultan los valores:

RCC=R1+R2'=V 1CCI 1n

cos φCC

XCC=X 1+X2'=V 1CCI 1n

senφCC

En consecuencia, el ensayo de cortocircuito permite obtener los parámetros de la rama serie del motor de inducción o asincrónico

3. MATERIAL Y EQUIPO.

Un motor de inducción trifásico, que tiene las siguientes características:o Tensión nominal

V = 220 – 380 (V)o Corriente nominal:

In = 5,9 – 3,4 (A)o Potencia nominal

Pn = 2 (Hp)o Frecuencia

nominal f = 50 (Hz)o Velocidad nominal

n = 2800 (rpm)

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Alimentación de tensión trifásica (variable)o Conexión para la salida del voltaje máx. a entrada igual a la salida

Input en A1 A2 A3 = 415 V-3Ø-50/60 HzOutput en E1 E2 E3 = 0.415 (V)

o Conexión para la salida del voltaje máx. a entrada mayor a la salida

Input en B1 B2 B3 = 415 V-3Ø-50/60 HzOutput en E1 E2 E3 = 0.47 (V)

o Corriente de salida = 6 (A)

Instrumentos de medición:o Voltímetro "Fluke" 115. o Escala de Tensión:

200 [mV] – 750 [V]AC 200 [mV]– 100 [V] DC

o Amperímetro "Minipa" ET-2082Bo Escala de Corriente:

200 [μA] – 20 [A] AC 200 [μA] – 20 [A] DC

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o Un vatímetro analógico

Cables para conexión

4. CIRCUITO PARA EL LABORATORIO.

5. DESCRIPCIÓN DEL LABORATORIO.

Realizar el circuito de laboratorio, como se indica en el punto 4

Se debe iniciar el laboratorio con una tensión reducida, cortocircuitando uno de

los lados del transformador (en el caso de nuestro laboratorio, se cortocircuita el

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secundario). Haciendo que no se mueva el rotor, o sea con una velocidad

mecánica igual a cero

Realizar el laboratorio con el cuidado respectivo.

6. LECTURAS OBTENIDAS EN EL LABORATORIO

7. CÁLCULOS Y GRÁFICOS

cos φ0=290

3∗70.9√3

3.46=0.68

φ0=46.96 °

Con este parámetro, es posible obtener los parámetros de la rama serie del motor:

RCC=R1+R2'=V 1CCI 1n

cos φCC

Por lo tanto :

RCC=R1+R2'=70.93.46

cos46.96 °

RCC=13.98[Ω]

XCC=X 1+X2'=70.93.46

sen46.96 °

XCC=14.98 [Ω]

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Lectura nº V1cc [V] Icc [A] Pcc = Pcu[W] Cos ϕ

1 70.9 3.46 290 0.68

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Req=2111.20 [Ω ]

X eq=404.15 [Ω ]8. ANÁLISIS DE RESULTADOS

En presente ensayo de laboratorio, se utilizó nuevamente el circuito equivalente del motor de inducción o asíncrono, con sus respectivos parámetros resistivos e inductivos, pero esta vez se centró la atención en los parámetros de la rama serie

que son RCC y XCC.

Mediante las ecuaciones que permiten describir el comportamiento de un motor de inducción, se observó que es posible deducir el comportamiento en cortocircuito del motor asíncrono, resultando que con s=1 los términos de la rama serie se vuelven muy pequeños (anulándose la rama en paralelo) y por tanto, se puede obtener con el ensayo en cortocircuito los parámetros de la rama serie.

Se determinó la resistencia y reactancia de la rama serie del motor asíncrono que se tiene en laboratorio, mediante las lecturas experimentales de PCC y ICC y V1cc,

que permitieron calcular φ0 y con éste remontar a Rcc y Xcc.

9. BIBLIOGRAFIA.

Máquinas electromagnéticas Leander W. Matsch.

Máquinas eléctricas Stephen Chapman

Apuntes de catedra

Internet

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