Transcript
Control Laboratorio N° 3 MOTORES DE INDUCCIÓN Erik Andrés Carreño Cruz 22/10/2016 1. Las pérdidas de energía en el hierro de un rotor de un motor asíncrono se consideran despreciables dado que la frecuencia de la corriente rotórica es bastante pequeña, si se desearía disminuir aún más el factor de perdida. En qué dirección se seccionaría el hierro del rotor. Sabemos que un motor de inductor está compuesto por dos partes claramente establecidas, el estator es la parte inmóvil, y el rotor la parte del motor que girara debido a la f.m.m del campo creado por la bobina del estator. Además, sabemos que la velocidad del campo magnético es distinta a la velocidad de giro del rotor, aunque estas velocidades traten de estabilizarse nunca podrán ser iguales, pues anularían la fuerza inducida y la corriente en el rotor. El desplazamiento se define como la diferencia relativa entre la velocidad del campo magnético y la velocidad del rotor, por lo tanto, tenemos: = − ∗ 100% = − ∗100% = ∗ Tomando: s: Velocidad de deslizamiento (expresada con base por unidad o en porcentaje). w s : Velocidad angular de sincronismo en radianes por segundo. w m : Velocidad angular del rotor en radianes por segundo. n s : Velocidad angular sincronismo en revoluciones por minuto. n m : Velocidad angular del rotor en revoluciones por minuto. f1: Frecuencia del Estator. f2: Frecuencia del Rotor. Las velocidades de sincronismo y del rotor intentaran igualarse en todo caso, por lo tanto, s 0, haciéndose cada vez más pequeño, por lo tanto, la frecuencia del lado del rotor disminuirá considerablemente, además sabiendo que las pérdidas en el hierro son proporcionales al cuadrado de la frecuencia, estas pérdidas serán mucho menores que las del estator, y por lo tanto despreciables. La superficie del hierro se seccionará para disminuir las perdidas por corrientes parasitas, el cual debería de seccionarse con tal que este sea perpendicular al flujo de corrientes que pasaría por los arrollamientos. En los motores con jaula de ardilla podemos ver que existe una pequeña inclinación ayudando a disminuir las perdidas por corrientes de Eddy. 2. Argumente la veracidad o falsedad de la siguiente preposición respecto de un motor trabajando a 3000 m.s.n.m. “Al estar a mayor altura la evacuación de calor disminuye dado que la densidad de aire es menor por tanto el rendimiento del sistema de refrigeración disminuye, pero también es factible decir que a mayor altura la temperatura ambiente es menor y por ende se da con mayor facilidad la transferencia de calor del motor al exterior ya que existe mayor gradiente térmico”. Los motores de inducción están hechos para operar en unas condiciones establecidas, pues la temperatura del ambiente no tiene que superar los 40º C, mientras que la altura geográfica no debe ser mayor a los 1000 m.s.n.m., trabajar con unas condiciones mayores provocaría un cambio drástico en la eficiencia del motor, el cual las propiedades de los refrigerantes cambiaran, En el siguiente cuadro nos muestra el factor de corrección que debemos de agregar para que el motor de inducción funcione en condiciones adecuadas: Por ejemplo, tenemos un motor de inducción operando en una fábrica a 3000 m.s.n.m., en una ciudad cuya temperatura de ambiente es de 10º C, el motor opera en condiciones normales con una corriente de 300 A. La nueva corriente será: = ∗ = 300 ∗ 0.92 = 276 La Rigidez Dieléctrica es una propiedad como el valor límite en el cual un material pierde sus propiedades aislantes para ser conductor, por lo tanto, según la ley de Parchen, esta rigidez dieléctrica es función de la presión y la distancia de los electrodos. Como consecuencia de esto, podemos determinar que al aumentar la altitud geográfica disminuirá la rigidez dieléctrica, puede que la aislación no soporte el nivel de voltaje nominal produciendo un arco eléctrico y ocasionando problemas graves en el motor eléctrico. La rigidez dieléctrica del aire (en condiciones normales de presión y temperatura) a nivel del mar es igual a 3 kV/mm. Como consecuencia de la disminución de Rigidez del Aire, las distancias de aislación (distancias de fuga) se aumentan 1,25 %por cada 100 m de aumento en la altura a partir de los 1.000m.s.n.m. El derrateo se define como la degradación que sufre la aislación de algunos equipos eléctricos, por lo explicado anteriormente es necesario disminuir el voltaje nominal al tener un motor de inducción a alturas elevadas: En la gráfica del Derrateo del Voltaje en un motor de inducción podemos ver que al aumentar la altura el factor de corrección disminuirá, así como lo explicado anteriormente en el cuadro. 3. Suponga que un motor se encuentra trabajando normalmente y de pronto una falla mecánica exterior en su eje hace que se detenga drásticamente. Indique si es o no posible y por qué que esto traiga como consecuencia que las demás cargas como iluminarias, computadoras y otros artefactos en funcionamiento se apaguen. La C.E.N establece unos requisitos mínimos de protección para los motores de inducción de baja tensión, el cual es necesario usar protecciones como contactares o interruptores magnéticos, el cual ante una posible falla mecánica apagara el motor para evitar daños severos tanto para el motor, como para su carga y el ambiente inmediato. Analizando esta falla, podemos darnos cuenta que el rotor disminuirá su velocidad drásticamente hasta alcanzar una velocidad 0, entonces el valor del desplazamiento será el máximo (s=1), por lo tanto, no existirá una resistencia de carga R2=0. Ahora, si en este caso el sistema de protección no es activado se producirá un parpadeo en las luminarias y en las computadoras, dependiendo del tipo de cargas que se encuentran en el sistema. 4. Por qué se realizan dos ensayos de rotor libre a un motor asíncrono. Pág. 308 Fraile Mora. Según el problema se realizaran dos ensayos al rotor de un motor asíncrono, uno de corriente continua a una de las fases, y otro en vacío para determinar los parámetros del hierro, esto se realiza ya que con un solo ensayo no bastaría para desarrollar el sistema, pues el número de ecuaciones es menor al número de incógnitas, en el primer ensayo determinaremos la resistencia del cobre del estator, y podemos determinar la potencia disipada por el efecto Joule, en el segundo ensayo podemos determinar la resistencia interna del hierro del rotor y por lo tanto las perdidas mecánicas del motor. 5. Por qué a los motores asíncronos no se les utiliza como transformadores si el principio de funcionamiento es el mismo. Sabemos muy bien que tanto un transformador como un motor de inducción tienen el mismo principio de funcionamiento, su diseño es muy distinto, pues un transformador está conformado por dos arrollamientos sobre un marco de hierro, en el cual el arrollamiento secundario podemos poner una carga la cual estará alimentada desde una fuente conectada al arrollamiento primario, la relación de voltaje está dada por la relación del número de vueltas de los arrollamientos, en un motor de inducción tendremos un estator y un rotor, ambos con un marco de hierro distinto, el cual gracias al campo magnético inducirá una corriente provocando el movimiento rotatorio en el rotor. El motor de inducción solo es posible usarlo en devanados polifásicos (mayormente trifásicos), los cuales ayudaran en la rotación del campo magnético, además en el motor de inducción el arrollamiento del rotor esta cortocircuitado, por lo tanto, no podemos conectar una carga en dicho conector, pero la carga se conecta en una manera distinta, gracias al eje rotatorio del motor de inducción podemos conectar la carga y esta se alimentará de manera mecánica. 6. Resolver el problema (4.17 página 413) del Fraile Mora.
