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El motor sincrono




Enviado por hernando299



    1. Objetivos
    2. Pruebe su
      conocimiento
    3. El motor sincrono. Parte
      2
    4. Conclusiones

    Parte 1

    Objetivos

    * Examinar la construcción de un motor sincrono
    3Φ.

    * Obtener las características de los motores sincronos
    3 Φ.

    Procedimiento

    1. Examine la construcción del
    motor/generador sincrono, prestando particular atención a los devanados del rotor y el
    estator y los polos del rotor.

    a) Identifique las escobillas.

    b) Las escobillas pueden ser removidas?

    Rta: No, porque son las que le suministran la
    corriente de excitación al rotor.

    c) Note como los dos devanados del rotor llegan a los
    slip rings

    d) Identifique los retenes de los devanados del rotor.
    Están compuestos de barras de cobre
    insertadas en las cabezas de los polos y soldadas a cada uno de
    los polos a una lamina de cobre.

    e) Identifique los cuatro polos salientes justo debajo
    de los retenes de los devanados. También hay solo dos
    devanados, están conectados de tal forma que sus fuerzas
    magnetomotrices actúan en oposición. De esta manera
    se crean cuatro polos.

    2. Examine el panel frontal del cableado del
    modulo del motor/generador sincrono.

    1. Rta: 1 Y 4 ; 2 Y 5 ; 3 Y 6 ;

      Cuál es el valor
      nominal de la corriente de los devanados del
      estator?

      Rta: 8 Amp.

    2. Los tres devanados separados del estator estan
      conectados a los terminales.

      Rta: 120 V.

    3. Cual es el valor nominal del voltaje de los devanados
      del estator?

      Rta: 7 Y 8;

    4. El devanado del rotor esta conectado a través de
      la perilla a los terminales:

      Rta: 120V.

    5. Cuál es el voltaje nominal de los devanados
      del rotor?
    6. Cuál es la velocidad
      nominal del motor?

    Rta: 1800 r.p.m

    g) Cuál es la potencia mecánica de salida del motor?

    Rta: 2 KW.

    1. Identifique la resistencia de
      arranque

    i) Identifique la perilla de
    sincronización.

    3.

    a) Conecte su motor/generador sincrono al modulo de
    conexión.

    b) Instale el tacómetro eléctrico en su
    motor/generador sincrono.

    4.

    Usando la fuente, el amperímetro AC, el
    motor/generador sincrono y el modulo de motor/generador sincrono.
    Conecte el circuito como esta en la figura. Note que los tres
    devanados de los estatores están conectados en "Y" para
    conseguir 208V 3 Φ en la
    salida de la fuente (terminales 1, 2 y 3).

    5.

    a) Encienda la fuente, arranque el motor, usando el
    arrancador del motor sincrono. Note que el motor arranca
    lentamente y continua corriendo como un motor de inducción ordinario.

    b) Registre la dirección de rotación:

    Rta: La rotación se da en un sentido
    antihorario

    c) Mida y registre las tres corrientes de
    línea

    Rta: I1 = 5.6 Amp (ac) ; I2 = 6.1 Amp (ac) ; I3 =
    5.9 Amp (ac)

    d) Pare el motor usando el arrancador del motor sincrono
    y apagando la fuente.

    e) Intercambie una de las conexiones de la
    fuente.

    f) Encienda la fuente y arranque el motor.

    1. Rta: Ahora la rotación se dio en un
      sentido horario.

    2. Anote la dirección de
      rotación
    3. Mida y registre las tres corrientes de
      línea.

    Rta: I1 = 5.8 Amp (ac) ; I2 = 5.9 Amp (ac) ; I3 =
    6.0 Amp ( Ac)

    i) Pare el motor usando el arrancador de motor sincrono
    y apague la fuente.

    6.

    1. b) Conecte el motor/generador DC al modulo de
      conexión del motor/generador DC.

      7.

      a) Usando la fuente, el modulo amperímetro
      AC, el modulo arrancador, el modulo de conexión para
      motor sincrono, un reóstato de campo, y el modulo de
      medición DC, conecte mostrado en la
      figura.

      b) Asegúrese de que la perilla del
      interruptor de sincronizado este cerrada(arriba) y gire el
      reostato a favor de las manecillas del reloj (máxima
      resistencia). Note que el circuito de excitación esta
      conectado a los terminales 8 y N (120 V DC).

      c) Encienda la fuente y arranque el
      motor.

      d) Ajuste el reostato para una corriente de campo
      normal (100% del factor de potencia) .

      e) Pare el motor, apague la fuente y remueva el
      amperímetro del circuito de campo. Reconecte el
      circuito sin el amperímetro.

      8.

    2. Acople el motor/generador sincrono al motor/generador
      DC.

    1. a) Usando la fuente, el modulo de conexión de
      motor/generador DC, un reopstato de campo y tres
      módulos de resistencia, conecte el circuito mostrado
      en la figura.

      b) Note que el circuito de campo esta conectado a
      los terminales 8 y N.

      c) Encienda la fuente y ajuste el reostato para una
      corriente de excitación de 1.1A DC.

      d) Apague la fuente.

      e) Note que las tres resistencias variables
      están en paralelo. Todos los interruptores deben estar
      apagados.

      9.

      a) Cierre el interruptor de cada resistencia de 30
      ohm de todos los módulos de resistencia. Esto
      proveerá una resistencia equivalente de 10 ohm
      conectado al generador DC.

      b) Encienda la fuente.

      c) Arranque el motor usando el arrancador sincrono y
      observe que pasa. No trate de encender el motor por mas de 10
      segundos.

      d) Pare el motor y apague la fuente.

      e) Describa que pasa.

      Rta: El motor no arranco pese a que se
      sostuvo presionado el botón de arranque
      durante

      diez segundos, debido a la carga puesta en el
      produciéndole una corriente de

      excitación en su campo.

      f) Que indican los amperímetros?

      Rta : Cuando el arrancador comienza a
      dispararse las corrientes son máximas y al
      mismo

      tiempo oscilan cuando están en este
      punto.

      g) Debería un motor sincrono, bajo carga,
      arrancar con corriente de excitación en su
      campo?

      10.

      a) Abra los interruptores de 30 ohm. Todos los
      interruptores deben estar abiertos.

      b) Conecte el rotor del motor sincrono a la salida
      de la fuente de 0-120V DC variable (terminales 7 y
      N).

      c) Asegúrese que la salida de voltaje es
      cero.

      d) Cierre los interruptores de 30 ohm solo en un
      modulo. Esta carga resistiva permitirá que el motor se
      acerque lo suficiente a la velocidad sincrónica para
      poder ser
      sincronizado.

      e) Encienda la fuente y arranque el
      motor.

      f) Describa que pasa.

      Rta: observando los amperímetros se
      aprecia que las corrientes de nuevo son máximas y
      oscilan de forma permanente cuando se encuentran en este
      punto máximo.

      g) Su motor esta operando como un motor de
      inducción?

      Rta: si, ya que existe un limite superior
      finito para la velocidad del motor, en donde si el rotor del
      motor estuviera rotando a velocidad sincrónica las
      barras del rotor serian estacionarias con respecto al
      campo
      magnético y no habría voltaje inducido. Por
      lo cual eind seria igual a cero, no habría
      corriente en el rotor ni tampoco campo magnético
      rotorico, y sin este no habría a su vez par inducido y
      el rotor se frenaría.

      h) Cuidadosamente ajuste la salida de voltaje a 120V
      DC como lo indica el medidor de la fuente (posición 7
      Y N).

      Rta: observamos que el motor se estabiliza o
      se sincroniza cuando su nivel de voltaje

      llega a 44, 6 voltios.

    2. Describa que pasa.

      Rta: I1 = 4,9 Amp (ac) ; I2 = 4,7 Amp (ac) ,
      I3 = 4,4 Amp (ac)

    3. Cuidadosamente, mientras el motor esta corriente,
      cambie la escala de la
      línea de amperímetros de 30 a 5 A AC. Solo uno a
      la vez. Cuales son las corrientes de línea?
    4. El motor esta operando como motor
      sincrono?

    Rta: si, porque su voltaje adquiere un
    determinado valor limite superior en donde encuentra la
    sincronización o dicho de otra forma se estabiliza o
    adquiere una velocidad constante.

    l) Regrese el voltaje a cero, pare el motor y apague la
    fuente.

    11.

    a) Conecte el circuito mostrado en la figura. Note que
    el motor sincrono esta conectado para configuración de
    arrancado normal. ( Como un motor trifasico de armadura de
    ardilla).

    b) Note que el estator del motor esta conectado a los
    terminales 4, 5 y 6 de la fuente.

    c) Note también que los dos voltímetros
    están enserie. El voltaje actual E2 es
    E2= V1+V2.

    d) El selector de la fuente debe estar en 4 y
    5.

    12.

    a) Remueva los tres módulos de resistencia
    variable de la armadura del circuito del generador y
    reemplácelo por un disyuntor DC. No altere cualquiera de
    las otras conexiones.

    b) Cierre el disyuntor para corto-circuitar el generador
    y producir el máximo torque.

    13.

    a) Encienda la fuente y ajuste la salida de voltaje a
    140V AC.

    b) Arranque el motor y mantenga el dedo en el
    botón de arrancado mientras rápidamente se mide
    E1(debe ser menos de 140V AC), V1,
    V2, las corrientes de línea y el torque de
    arranque. Luego quite el dedo del botón y el motor debe
    parar.

    Rta: E1 = 125,7 V (ac) V2 = 143,2 V
    (ac)

    V1 = 142,7 V (ac) I2 = 2,2 A (ac)

    I1 = 2,2 A (ac) I3 = 2,2 A (ac)

    Su torque es igual a 7 N.m

    c) Calcule el voltaje de rotor y la corriente de
    línea.

    Rta:

    E2 = V1 + V2 = 142,7 V + 143,2 V = 285,9 V

    IL = ( I1 + I2 + I3 ) / 3 = ( 2,2 A + 2,2 A + 2,2 A ) /
    3 = 2,2 A ( ac)

    14.

    a) Sabiendo que corrientes y voltajes son proporcionales
    a los voltajes del estator, calcule E2 e IL
    para pleno voltaje de arrancado.

    b) Sabiendo que el torque es proporcional al voltaje del
    estator de armadura, calcule el voltaje pleno de
    arrancado.

    15.

    a) Calcule la potencia aparente del motor a voltaje
    pleno de arrancado.

    b) Calcule el torque de plena carga correspondiente a
    2KW a 1800rpm.

    Rta: ind = p / Wm = 2000 W / ( 1800* 2*
    PI ) / 60 = 2000 / 188,44 = 10,61 N.m

    c) Explique porque un gran voltaje AC E2 fue
    inducido en los devanados del rotor.

    Rta: Si se fija una carga al eje de un motor
    sincrono este desarrollara suficiente par para mantenerse girando
    a la velocidad sincrónica junto con su carga, ocasionando
    una gran IF y a su vez una gran EA inducida en el rotor, este
    hecho es de gran importancia ya que le ocasiona al motor una
    ventaja de estabilidad o de sincronismo.

    16.

    a) Con un circuito intacto, arranque el motor usando el
    arrancador de motor sincrono. Mantenga su dedo en el botón
    de arrancado mientras el motor acelera.

    b) Después de unos segundos abra el disyuntor,
    manteniendo el dedo en el motor de arrancado. El motor comienza a
    andar a plena velocidad y correr como motor de inducción.
    Note el efecto sobre el voltaje inducido
    E2.

    c) Que le pasa a E2 cuando la velocidad
    aumenta?

    Rta: Si miramos desde el punto de vista en donde
    a un incremento de IF se ocasiona también un incremento en
    EA, pero que no afecta la potencia real suministrada por el
    motor, y vemos que al incrementarse IF no ocurre alguna
    variación con la velocidad del eje del motor, de ello
    podemos decir que E2 no se ve afectado al incrementarse la
    velocidad en el eje del motor y por el contrario después
    de haber tomado algún valor superior limite el se mantiene
    constante a menos que haya cambio en el
    par aplicado al motor porque ahí si ocurría cambios
    en IF y por consiguiente en EA también.

    Pruebe su conocimiento.

    1. Que precauciones debe tomar durante el periodo de
    arrancado de un motor sincrono?

    Rta: Reducir la velocidad del campo
    magnético del estator a un valor suficientemente bajo para
    que el rotor pueda acelerar y se enlace con el durante medio
    ciclo de rotación del campo magnético. Esto se
    puede llevar a cabo reduciendo la frecuencia de la potencia
    eléctrica aplicada.

    2. Enumere dos razones de por que los devanados del
    rotor de un motor sincrono es usualmente conectado a una
    resistencia externa durante el periodo de arrancado.( Aun si el
    rotor esta provisto con una armadura de ardilla).

    Rta:

    1. Cuando posee armadura de ardilla este ayuda a que el
      par inducido se adicione y no por el contrario se reste como
      pasaría si el rotor tuviera devanados convencionales en
      su armadura, entonces si se posee rotor jaula de ardilla este
      le ocasiona un solo sentido de giro al motor que seria lo mas
      conveniente para su utilidad.
    2. El estar conectado a resistencias externas durante el
      periodo de arrancado evita peligros si en determinado momento
      existen grandes corrientes que pueden llegar a sobrecalentar o
      quemar los devanados del rotor o el estator, acabando con la
      vida útil del motor o deteriorándola según
      sea el caso, este mecanismo de resistencias externas son
      sistemas de
      control se seguridad
      para los motores y a su vez sirven como determinado sistema de
      arrancado para ciertos motores que necesitan ser arrancados con
      carga de lo contrario habrían accidentes
      costosos para cualquier industria.

    3. Compare las características del motor sincrono
    con las armaduras de ardilla.

    Rta: Al ponerse un motor sincrono en marcha con
    su corriente normal de campo se produce un par primero en sentido
    contrario a las manecillas del reloj y luego en el sentido de las
    manecillas del reloj en un ciclo, lo cual produce un promedio
    igual a cero de estos dos torques aplicados en un ciclo al motor,
    lo cual lo hace ver como un método
    poco conveniente para cualquier uso; por el contrario existe el
    motor con armadura de ardilla en el que por su
    construcción vemos que sus laminas cortocircuitadas
    producen un par que siempre vaya en la misma dirección
    adicionadosen y no por el contrario se resten provocando un
    promedio diferente de cero.

    LABOARTORIO 14

    EL
    MOTOR SINCRONO

    PARTE 2

    Objetivos

    * Observar como un motor sincrono puede actuar como una
    inductancia o capacitancia variable.

    * Obtener la curva característica de corriente DC
    vs corriente AC para un motor sincrono.

    Procedimiento

    1. Conecte el motor/generador al modulo de
    conexión.

    2.

    a) Usando el modulo de la fuente, el arrancador del
    motor sincrono, el amperímetro AC, El medidor de factor de
    potencia, el modulo de conexión del motor, el
    volti-amperimetro DC, y un reostato de campo, conecte el circuito
    mostrado en la figura.

    b) Note que el arrancador del motor esta
    conectado a 208V, en la salida 3Φ de la fuente (1, 2 y
    3).

    c) Gire la perilla del reostato completamente en sentido
    de las manecillas de reloj.

    d) Asegúrese que el interruptor del rotor este
    abierto(abajo).

    3.

    1. Rta: I1 = 5.8 Amp (ac) ; I2 = 6,3 Amp (ac) ;
      I3 = 6,1 Amp (ac)

      b) Note el indicador del factor de potencia. Esta en
      adelanto o en atraso?

      c) Pare el motor.

      4.

      a) Cierre el interruptor del
      rotor(arriba).

      b) Cambie las conexiones de los tres
      amperímetros AC de 10 a 5 A.

    2. Encienda la fuente y arranque el motor. Anote los
      valores de las corrientes AC I1,
      I2eI3.

      I1 = 2,2 Amp (ac) I2 = 2,6 Amp (ac)

      I3 = 2,5 Amp (ac) IF = 0,55 Amp (ac)

      El factor de potencia esta aun en atraso?
      Si

      Son estos valores mas pequeños que los del
      paso 2. a). ? Si.

      d) Use el reostato para aumentar gradualmente la
      excitación DC hasta que el Factor de potencia sea por
      encima de 1.0. Luego, tan pronto la fuente es conectada, el
      motor actua como una resistencia y la corriente de
      línea es mínima.

      Anote los valores de las tres corrientes de
      línea.

      I1 = 0,8 Amp (ac) I2 = 0,9 Amp (ac) I3 = 0,8 Amp
      (ac)

       e) Anote los valores de la corriente de
      excitación a un factor de potencia de 1.0

      If = 0,95 Amp (ac)

      f) Aumente la excitación y note que las
      corrientes de línea comienzan a aumentar de nuevo. El
      motor esta generando potencia reactiva de la fuente y parece
      un capacitor.

      4.

      a) Para cada factor de potencia de la tabla mida y
      registre las corrientes de línea y la corriente de
      excitación.

      b) Regrese el voltaje a cero y apague la
      fuente.

    3. Arranque el motor y anote de nuevo los valores de
      AC de I1, I2 e I3 y la
      corriente de excitación If.
    4. Complete la tabla calculando la corriente de
      línea y los valores de los pasos 2. a) y 3.
      c)

    F.P

    CHARGE

    I1

    I2

    I3

    IF

    IL

     

     

    A

    A

    A

    A

    (I1+I2+ I3 / 3 )

    0,5

    Lagging

    1,5

    1,5

    0,7

    0,7

    1,23

    0,6

    Lagging

    1,2

    1,5

    1,5

    0,7

    1,4

    0,7

    Lagging

    1,0

    1,4

    1,2

    0,8

    1,2

    0,8

    Lagging

    0,9

    1,0

    1,0

    0,6

    0,96

    0,9

    Lagging

    0,8

    1,0

    0,8

    0,9

    0,86

    1,0

    0,8

    0,8

    0,7

    0,9

    0,76

    0,9

    Leading

    0,9

    1,0

    0,8

    1,0

    0,9

    0,8

    Leading

    0,9

    1,0

    0,8

    1,0

    0,9

    0,7

    Leading

    1,1

    1,1

    1,0

    1,06

    1,06

    0,6

    Leading

    1,3

    1,4

    1,2

    1,1

    1,3

    0,5

    Leading

    1,7

    1,8

    1,5

    1,4

    1,66

    Lagging

     

     

     

    0,0

     

    lagging

     

     

     

     

     

    Pruebe su conocimiento

    1.

    a) Dibuje los valores de corriente de línea vs
    los valores DC de la corriente de la tabla en la
    grafica.

    b) Dibuje una curva suave a través de los
    puntos.

    c) Dibuje los puntos de factor de potencia registrados
    vs los valores de corriente DC de la tabla, en la
    grafica.

    d) Dibuje una curva suave a través de los
    puntos.

    2. Podría un motor sincrono llamarse
    también un inductor sincrono?

    Rta: si porque en dicho motores el campo
    magnético estatorico posee una corriente de campo la cual
    induce un voltaje interno en el rotor de la maquina en donde con
    los efectos que se producen al arrancarlo y enlazarlo en marcha
    constante podemos determinarlo como un motor inductor
    sincrono.

    Conclusiones

    • Observamos el funcionamiento del motor sincrono y se
      pudo relacionar con el motor de inducción como si fuera
      un motor de inducción sincrono.
    • Detallar la diferencia de operar un motor con
      armadura con devanados de alambre de cobre con la de operar un
      motor con rotor jaula de ardilla y los beneficios que este trae
      con su construcción de barras cortocircuitadas
      .
    • Analizar el sistema de arranque que se le da a un
      motor sincronico con carga con el sistema de control
      mediante resistencias externas como sistema de
      protección al mismo motor.

     

     

    RIGOBERTO HERNANDO OLARTE

    ING Mecatronico. BUCARAMANGA – SANTANDER –
    COLOMBIA

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