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Ensayo a equipo mecánico eléctrico.
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LUCAS-NLLE Lehr- und Megerte GmbH Siemensstrae 2 D-50170 Kerpen
Descripciones de ensayo
Mquinas trifsicas defunciones mltiples
de 300 W
SO5166-9G
Mquinas trifsicas de induccin 2Motor trifsico de anillos colectores
EEM 05
Mquinas trifsicas de funcionesmltiples de 300 W
Descripciones de ensayo1 edicin
Este manual de instrucciones est protegido por derechos de propiedad literaria.Todos los derechosreservados. El manual de instrucciones no puede reproducirse en ninguna forma, sea por fotocopia,microfilm u otros procedimientos ni traducirse en un idioma aplicable para mquinas, especialmenteinstalaciones de procesamiento de datos, sin el previo consentimiento por escrito de la compaa LUCAS-NLLE GmbH.
Quedan expresamente excluidas de esto las hojas de trabajo para estudiantes que pueden ser multiplicadasdentro de la institucin que ha adquirido este manual, segn lo requerido y sin ser alteradas.
Cualquier cambio hecho por personas no autorizadas por la compaa LUCAS-NLLE GmbH para hacerloinvalidar la responsabilidad del fabricante y los posibles derechos a garanta.
LUCAS-NLLE Lehr- und Megerte GmbHDireccin: Siemensstrae 2 D-50170 Kerpen (Sindorf)Direccin postal: Postfach 11 40 D-50140 KerpenTel.: 02273 / 567-0 Fax: 02273 / 567-30
Mquinas trifsicas de induccin 2 EEM 05
3
ndice
ndice 3
Seguridad 6Normas a observar 6Indicaciones relativas a la seguridad 6
Descripcin del sistema 7
El aparato de control 7
Registro de las curvas caractersticas del motorcon el PCI 9
Mquina trifsica asincrnica con anilloscolectores: Arranque, control del n.d.r. einversin del sentido de giro 11
Introduccin 11Objetivo del ensayo 12Ejercicios 12
Soluciones Resultados de medicin 12Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 14Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 15Aparatos necesarios 16Esquema elctrico 16
Hoja de trabajo Resultados de medicin 17
Mquina trifsica asincrnica con anilloscolectores: Tensin, corriente y frecuencia delrotor 19
Introduccin 19Objetivo del ensayo 19Ejercicios 20
Soluciones Resultados de medicin 20Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas 22Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 23Aparatos necesarios 24Esquema elctrico 24
Hoja de trabajo Resultados de medida 25
Mquina trifsica asincrnica con anilloscolectores: Comprobar los datos de la placa decaractersticas 27
Introduccin 27Objetivo del ensayo 28Ejercicios 28
Soluciones Resultados de medida 28
Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas 32Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 33Aparatos necesarios 34Esquema elctrico 34
Hoja de trabajo Resultados de medida 35
Mquina trifsica asincrnica con anilloscolectores: Curvas caractersticas de aceleracinpara diferentes resistencias de rotor 38
Introduccin 38Objetivo del ensayo 38Ejercicios: 39
Soluciones Resultados de medida 39Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 42Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 43Aparatos necesarios 44Esquema elctrico 44
Hojas de trabajo Resultados de medida 45
Mquina trifsica asincrnica con anilloscolectores: Curvas caractersticas de carga 48
Objetivo del ensayo 48Ejercicios 48
Soluciones Resultados de medida 48Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 50Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 51Lista de piezas 52Esquema elctrico 52
Hojas de trabajo Resultados de medida 53
Mquina trifsica sincrnica: Conexin y arranque55Introduccin general 55
Introduccin 55Ejercicios 56
Soluciones Resultados de medida 56Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 58Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 59Componentes y aparatos necesarios 60Esquema elctrico 60
Hojas de trabajo Resultados de medida 61
Mquina trifsica sincrnica: Servicio reguladorde fase 63
Introduccin 63Objetivo del ensayo 63
Mquinas trifsicas de induccin 2EEM 05
4
Ejercicios 63
Soluciones - Resulados de medida 63Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 65Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 66Aparatos necesarios 67Esquema elctrico 67
Hoja de trabajo Resultados de medida 68
Mquina trifsica sincrnica: Curvascaractersticas de carga 69
Introduccin 69Objetivo del ensayo 69Ejercicios 69
Soluciones - Resultados de medida 69Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 71Esquema de instalacin y de cableado, sistemasde cajas 72Componentes y aparatos necesarios 73Esquema elctrico 73
Hojas de trabajo Resultados de medida 74
Mquina trifsica sincrnica: Curvascaractersticas en V 76
Introduccin 76Objetivo del ensayo 76Ejercicios 76
Soluciones - Resultados de medida 77Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 78Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 79Componentes y aparatos necesarios 80Esquema elctrico 80
Hojas de trabajo Resultados de medida 81
Generador trifsico sincrnico: Conexin y ajustede la tensin 82
Introduccin 82Introduccin en el ensayo 83Objetivo del ensayo 83Ejercicios 83
Soluciones Resultados de medida 83Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 86Esquema de instalacin y cableado, sistema decajas 87Componentes y aparatos necesarios 88Esquema elctrico 88
Hojas de trabajo Resultados de medida 89
Generador trifsico sincrnico: Curvascaractersticas de carga 90
Introduccin 90Objetivo del ensayo 90Ejercicios 90
Soluciones Resultados de medida 91Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 92Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 93Aparatos necesarios 94Esquema elctrico 94
Generador trifsico sincrnico: Sincronizacin ala red con el cicruito de lmparas encendidas /apagadas y el circuito de circulacin 96
Introduccin 96Objetivo del ensayo 97Ejercicios 97
Soluciones Resultados de medida 97Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 99Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 100Aparatos necesarios 101Esquemas elctricos 101
Hojas de trabajo Resultados de medida 102
Generador trifsico sincrnico: Sincronizacin ala red con frecuencmetro doble, voltmetro dobley sincronoscopio 104
Introduccin 104Objetivo del ensayo 104Ejercicios 104
Soluciones Resultados de medida 105Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 108Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 109Aparatos necesarios 110Esquema elctrico 110
Hojas de trabajo Resultados de medida 111
Generador trifsico sincrnico: Sincronizacin ala red con frecuencmetro doble, voltmetro dobley voltmetro de tensin cero 114
Introduccin 114Objetivo del ensayo 114Ejercicios 114
Soluciones Resultados de medida 115Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 118
Mquinas trifsicas de induccin 2EEM 05
5
Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 119Aparatos necesarios 120Esquema elctrico 120
Hojas de trabajo Resultados de medida 121
Mquina trifsica asincrnica: Transformadorgiratorio trifsico 124
Introduccin 124Objetivo del ensayo 124Ejercicios 124
Soluciones Resultados de medida 125Esquema de instalacin y de cableado, sistemade placas de aprendizaje 127Esquema de instalacin y de cableado, sistemade cajas 128Aparatos necesarios 129Esquema elctrico 129
Hojas de trabajo Resultados de medida 130
Mquinas trifsicas de induccin 2EEM 05
6
Seguridad
Normas a observar
Controlar que estn correctamenteapretados o fijados los tornillos moleteadosen el pie del motor y el manguito deacoplamiento (Power-Grip) en el rbol delmotor! Emplear cubiertas de rbol!
Un servicio excesivamente prolongado delas mquinas con altas cargas conduce a uncalentamiento considerable de las mismas.El caso extremo - parada de la mquina -solamente debe presentarse durante untiempo corto! Todas las mquinas estnequipadas con interruptores trmicos que seactivan al superarse la temperatura deservicio admisible. Estos contactos deconexin sobresalen del dispositivo debornes y se deben unir, en el empleo delfreno de polvo magntico, con loscorrespondientes casquillos en el aparato decontrol (ver las instrucciones de manejo delaparato de control).
Todos los valores de medida se registraroncon aparatos de medicin habituales (en sumayora de la clase 1,5) con la tensin dered habitual 230/400V +5% -10% 50 Hz ycon mquinas de serie. Los valores demedida registrados se situarn, segn la
experiencia, en un margen de tolerancia del15%, referido al valor de medida indicado.A ese respecto, observe tambin la normaVDE 0530!Los valores de medida indicados en losensayos con corriente trifsica son valoresde conductor. Los valores de mazo queeventualmente se presentan estnmarcados de forma especial.
Indicaciones relativas a la seguridad
Los ensayos se realizan con tensiones altas.Estas tensiones suponen un peligro demuerte! Por lo tanto, compruebe lainstalacin experimental y especialmente lasconexiones elctricas antes de aplicar latensin de alimentacin.
Los motores de esta clase de potenciadesarrollan un par de giro elevado. Unainstalacin mecnica no conforme a lasnormas (conexin mecnica de motor yfreno) puede ocasionar daos personales ymateriales.
Emplee las lneas de medicin deseguridad! Todos los aparatos se debenponer a tierra con el conductor de proteccinverde-amarillo!Por lo dems, se remite a las normas VDEvigentes!
Mquinas trifsicas de induccin 2EEM 05
7
Descripcin del sistema
En servicio normal, los motores son cargados por
mquinas accionadas (p.e. bombas, mquinas
herramienta etc.), o sea el rbol del motor est
mecnicamente unido a la mquina accionada.
En los ensayos descritos en este manual, un freno de
polvo magntico representa la carga del motor. El
aparato de control de este freno sirve para la
determinacin del nmero de revoluciones y del par
de giro del motor. Permite ajustar de manera estable
cualquier estado de carga del motor - desde la
marcha en vaco hasta la parada.
Si se desea accionar un motor con carga, el rbol del
motor se debe unir mecnicamente al freno de polvo
magntico, y el freno se debe conectar elctrica-
mente al aparato de control.
Forma de proceder:
Acoplar mecnicam. el motor y el freno.
Controlar si el manguito de acoplamiento(Power-Grip) est correctamente fijado.
Colocar la cubierta de acoplamiento.
Unir firmemente los pies de la mquina pormedio de tornillos moleteados.
Conectar elctricamente el aparato decontrol al freno.
Conectar el freno de polvo magntico a lared (el ventilador empieza a girar).
Poner en marcha el aparato de control.(Establecer la alimentacin de corrientepor medio de la lnea de aparato en fro enla cara dorsal del aparato!).
Conectar el contacto trmico del motor pormedio de dos lneas de medicin de 4mmal aparato de control (casquillos motor J).
Realizar los ajustes bsicos en el aparatode control.
Aplicar la tensin de alimentacin una vezcomprobadas las conexiones y llevar a cabo elensayo.
El aparato de control
Estructura del aparato de control para el freno de polvo magntico
SO3212-6SCONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER
APARATO DE CONTROL PARA FRENO DE POLVO MAGNETICO
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
34
5
2
1
1V/Nm
UM Un
1V/1000min-1 BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin-1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL nx1 x2 x5
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
TORQUE MPAR DE GIRO M
REVOLUTIONS n NUMERO DE REVOLUCIONES n
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Mquinas trifsicas de induccin 2EEM 05
8
1 Set/Start ValuePotencimetro de precisin de 10 marchas para elajuste del valor terico del reguladoropcionalmente par de giro M (0..Mmax) o
nmero de revoluciones n (0..6000 min-1).Valor de escala 10: Freno descargado(=par remanente / marcha libre)Valor de escala 0: Freno totalmente cargado(=par mximo / parada)
2 Par de giroInterruptor basculante para la conmutacin decampos de la indicacin del par de giro
3 Par de giro mximo paraservicio automtico
Limita el par de giro en servicio automtico para nosobrecargar las mquinas.
4 Modo Contr.
Conmutador de modos de servicioM M = constante. Para motores en
los que el nmero de revolucionessolamente vara poco en estado decarga (comportamiento deconexin en derivacin).p.e.: Motores sincrnicos, motoresasincrnicos solamente hasta elpar de vuelco
OL Open Loop; servicio sin regular, enel que el freno es excitado sin queel aparato de control mantengaconstante una de las magnitudes(M o n).
n n = constante. Para motores en losque el nmero de revolucionesdepende en gran medida de lacarga (comportamiento deconexin en serie).p.e.: Motores con par de vuelco(mquinas asincrnicas)
5 CERO/Nm
Potencimetro para el ajuste del dispositivo demedida en estado sin carga y para el ajuste del cerode la indicacin del par de giro.
El ajuste se realiza con el freno conectado y el motoracoplado. El freno debe estar totalmente descargadoy el motor apagado.El ajuste del cero se deber repetir tras elcalentamiento a temperatura de servicio y despus decada serie de medicin!Cuando el motor est conectado, ya se produce,debido a la friccin base del freno, una pequeacarga, o sea un par de giro.
6 ResetReposicionar un mensaje de averaUn mensaje de avera se presenta si el motor o elfreno se han calentado excesivamente, activndose elcontacto trmico de proteccin del motor. Para evitardaos, el freno y con ello tambin el motor sontotalmente descargados. El piloto que se encuentraencima est encendido. Despus de la refrigeracin,el piloto parpadea. Despus de borrarse el mensajede avera mediante RESET el freno puede volver aaccionarse normalmente.
7 Nmero de revoluciones
Interruptor basculante para la conmutacin de
campos de la indicacin del nmero de revoluciones
x0,5: 0..1500 min-1 Precisin 3%
x 1: 0..3000 min-1 "
x 2: 0..6000 min-1 "
8 INICIO AUTOM.Botn de inicio para el registro de valores de medida
9 Motor J
Casquillos de entrada para la conexin del contacto
trmico del motor (contacto de reposo). Por lo tanto,
para la proteccin del motor y del freno, estos
casquillos se deben conectar en cualquier caso a los
correspondientes conectores del motor!
10 BRAKEInterfaz para la unin del aparato de control con elfreno.Todos los dems elementos de unin no tienenimportancia para los ensayos que se van a realizar.
Mquinas trifsicas de induccin 2EEM 05
9
Por este motivo se remite al manual de instruccionesdel aparato de control.
Registro de las curvascaractersticas del motorcon el PCI
Las caractersticas del motor impresas en lassoluciones de muestra de este manual se registraronen su totalidad con el PCI (LM 8912). A continuacinse indicarn brevemente las formas de proceder parael registro de las curvas caractersticas y se darnalgunas indicaciones prcticas. Para descripcionesdetalladas, vanse los correspondientes manuales.
El PCI es un sistema registrador de valores de medidaque junto con un PC puede registrar y procesarvalores de medida elctricos.En este caso de aplicacin se registran el nmero derevoluciones y el par de giro del motor directamenteen las correspondientes salidas del aparato decontrol. Por razones de seguridad (separacingalvnica!), la corriente y la tensin del motor sealimentan por medio de un amplificador de separacin(LM 6113) en el PCI. El PC se hace cargo de larepresentacin grfica de los valores de medida.Se necesitan el programa WINDOWS (versin 3 osuperior) y el programa de aplicacin de PCI ASMA(SO 4001-6F).
Forma de proceder:
Instalar WINDOWS 3 o superior en el PC.
Instalar el programa ASMA segn el manualde instrucciones.
Montar el banco de pruebas del motor con elaparato de control y el freno, tal y como seindica arriba.
Conectar el PCI y el amplificador deseparacin con al cable de unin de 7 polos(correspondientes casquillos en las carasdorsales de los aparatos).
Conectar el PCI al interfaz serial (COM 1) delordenador. Si desea emplear el interfaz COM2, consulte las correspondientes indicacionesen el manual de ASMA!
G Procure sobre todo que en el canal B(medicin de corriente) no seasobreexcitado el campo de medicin.Se da el caso de una sobreexcitacincuando los valores de medida ya novaran .
Instale el siguiente circuito:
Unin del PCI con el aparato de control
Los ajustes bsicos del programa ASMA para todoslos ensayos de este manual se encuentran en losdisquetes de programa de ASMA. Los nmeros decaptulo indicados en estos disquetes corresponden alos captulos de este manual.
Mquinas trifsicas de induccin 2EEM 05
10
Conexiones del amplificador de separacin
Regla generalmente vlida: Por medio del canal Ase mide la tensin del motor y por medio del canal Bla corriente del motor.La resistencia en derivacin (shunt) necesaria para elconsumo de corriente deber presentar un valor de250 mW (p.e.: LM 6115) para mquinas de 300 W.
G Procure que la absorcin de corrientey de tensin se realicen en la mismafase (p.e.: L1) de la lnea dealimentacin del motor. El programaASMA calcula de los valoresmomentneos las diferentesmagnitudes. En otro caso se obtienenresultados de medida errneos!
G Indicaciones relativas a la mquinamotriz para el generador:El generador es accionado por unamquina de corriente continua enderivacin, cuyo nmero derevoluciones se puede ajustar pormedio de una tensin de inducidovariable.Si no se dispone de unacorrespondiente fuente de tensincontinua, el nmero de revolucionesse puede ajustar por medio de laresistencia de arranque y laresistencia de excitacin. Otraposibilidad es el ajuste del nmero derevoluciones por medio del freno depolvo magntico: (CONTR.-MODE = n ).
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Arranque, control del n.d.r. e inversin del sentido de giro
EEM 0501
11
Mquina trifsica asincrnica conanillos colectores:Arranque, control del n.d.r. einversin del sentido de giro
Introduccin
Estructura:
El estator de la mquina asincrnica est dotadode un devanado trifilar con los extremos dedevanado U1-U2, V1-V2, W1-W2. Los devanadosdel estator se pueden conectar en estrella o entringulo. Mediante la divisin de los devanadosdel estator se puede generar un nmero diferentede pares de polos que son decisivos para elnmero de revoluciones de la mquina.Revoluciones sncronas del campo giratorio:
nfp11=
El rotor tambin est dotado de un devanadotrifsico, cuyos principios estn unidos y cuyosextremos estn conducidos hacia fuera por mediode anillos colectores (bornes K, L, M). El devanadodel rotor est conectado en estrella. El entrehierroentre el estator y el rotor se mantiene lo msreducido posible para reducir en la mayor medidaposible las prdidas de entrehierro.
Funcionamiento:
a) Anillos colectores sin conectar (abiertos):Al aplicar una tensin a los devanados del estator,se forma un campo giratorio magntico el cualinduce una tensin en los devanados del rotor.Puesto que no circula corriente por el devanadodel rotor (circuito abierto), no se genera unsegundo campo magntico. No hay ninguna accinde fuerzas sobre el rotor por lo que el motor estparado. La tensin existente en este caso en losanillos colectores se llama tensin en estado dereposo del rotor.El motor acta como un transformador en marchaen vaco.
b) Anillos roz. unidos por medio de resistencias:La tensin inducida en el rotor genera un flujo decorriente. Se forma un campo magntico. Segn laregla de Lenz, este campo magntico aspira acontrarrestar el efecto de la induccin. El resultadoes una accin de fuerzas entre el campomagntico del estator y l del rotor. El motor giraen el sentido del campo giratorio del estator. Con
un aumento del n.d.r. del rotor, disminuye cada vezms la intensidad y la frecuencia de la tensin delrotor. Sin embargo, el n.d.r. del rotor siempre serinferior a las revoluciones sncronas del campo delestator porque en otro caso no se inducira tensinen el rotor. Tambin es necesario inducir un parpequeo en la mquina en marcha en vaco parasuperar las prdidas internas.Esta diferencia entre el n.d.r. del rotor y el delcampo del estator se denomina disminucin deln.d.r.El proceso descrito presenta ventajas cuando secarga la mquina. Con una carga en aumentodisminuye el n.d.r. del rotor. A causa de ladisminucin del n.d.r. elevada, se induce unatensin alta en el rotor la cual genera una corrientede rotor alta y con ello - como deseado - un par degiro elevado del motor.
Comportamiento de funcionamiento:
A los anillos colectores se conectan tresresistencias en serie con el devanado del rotor, lascuales se denominan arrancadores para rotor.Una resistencia alta en el circuito del rotordisminuye la corriente del motor, porque eldevanado del rotor y el del estator actan como untransformador. Al mismo tiempo, se reduce(expresado de manera simplificada) el desfasajeentre la corriente del rotor y la del estator, de formaque suba el par de giro de la mquina. Lossiguientes diagramas muestran la dependencia delpar de giro del n.d.r. y la de la corriente del motordel n.d.r. para diferentes resistencias del rotor.
El arrancador de rotor permite pues disminuir lacorriente de arranque y aumentar el momento dearranque.Por este motivo, los motores trifsicos con anilloscolectores se emplean frecuentemente en grasde construccin (la alimentacin de corriente casisiempre es mala en los lugares de obras) o engrandes mquinas herramientas. En los motoresgrandes, las escobillas en los anillos colectores selevantan durante el servicio. En este caso eldevanado del rotor se pone en cortocircuito por
M
n
R = 0R = 3*R2R = 5*R2
n
R = 0
R = 3*R2
R = 5*R2
I
R1 = Resistencia del arrancadorR2 = Resistencia del devanado del rotor
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Arranque, control del n.d.r. e inversin del sentido de giro
EEM 0501
12
medio de un dispositivo mecnico para reducir eldesgaste el las escobillas y las prdidas.El n.d.r. del motor tambin se puede modificar,dentro de unos lmites estrechos, mediante elarrancador de rotor. Una resistencia del rotor altada lugar a un nmero de revoluciones bajo (vercurva caracterstica del par de giro - n.d.r.). Sinembargo, esto no es vlido para el n.d.r. del motoren marcha en vaco.
Peligro!En todos los ensayos se producen altastensiones que implican un peligro demuerte. Por lo tanto, solamente empleelas lneas de medicin de seguridad!Informe a los alumnos sobre los peligrosde las piezas de motor giratorias yprocure que siempre se emplencubiertas de eje y de acoplamiento!
Objetivo del ensayo
El estudiante deber:Conectar un motor trifsico asincrnico con rotor
de anillos colectores y ponerlo en marchacon diferentes resistencias de rotorexternas.
Medir la corriente en estado de reposo del motorpara diferentes resistencias de arranque.
Comentar la relacin entre la corriente de reposo yla resistencia de arranque.
Explicar, cmo se comportan el n.d.r. y la corrientedel estator en funcin del correspondienteescaln de conexin del arrancador.
Modificar y determinar el sentido de giro del motor.
Conectar y accionar el motor con circuito inversor.
Ejercicios
Conectar el motor
Mediciones en estado de reposo
Puesta en servicio e inversin del sentido de giro
Soluciones Resultadosde medicin
Elabore la instalacin experimental segn elesquema elctrico.
Realice los siguientes ajustes en el aparato decontrol:
Ajustes bsicos
Ampermetro Campos demedicin
3 A~
Aparato decontrol
Par de giroM
x 2
Freno depolvo magn.
N.d.r n 1500/min
ModoM=const.
5 Nm
Set/Start-Value
Ajustar de talforma que elmotor alcance elpar de giromx.sin llegar aque se produzcael arranque
Escaln dearranque
incialmente 1
Ponga en marcha el motor. Mida para cadaescaln de arranque la corriente en estado dereposo del motor. Escriba los valores de medidaen la tabla. Comente el resultado de medida.
Escaln dearranque
Corriente en in A
6 2,45 2,154 1,823 1,582 1,361 1,15
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Arranque, control del n.d.r. e inversin del sentido de giro
EEM 0501
13
Debido al efecto transformador entre el
estator y el rotor, al aumentar las
resistencias de arranque (o al descender
el nmero de escaln) disminuye la
corriente de reposo.
Se mantendr la instalacin de ensayo arribadescrita.
Realice los siguientes ajustes en el aparato decontrol:
AjustesbsicosAmpermetro Campos de
medicin3 A~
Aparato decontrol
Par de giro M x 2
Freno depolvomagntico
N.d.r. n 1500/min
Modo M=const. 2NmSet/Start-Value 10
Conmutadorde arranque
Inicialmente 1
Ponga en marcha el motor. Ajuste en el aparato decontrol un par de giro de2 Nm.Mida para cada escaln de arranque, empezandocon el escaln 1, la corriente de motor y el nmerode revoluciones. Escriba los valores de medida enla tabla.
(Par de giro constante: 2 Nm)Escaln Corriente I / A N.d.r. n / min-1
1 0,56 11302 0,56 12203 0,56 12904 0,56 13405 0,56 13906 0,56 1410
Deduzca de los valores de medida obtenidos larelacin entre la corriente del motor, el nmero derevoluciones y la resistencia (escaln) dearranque.
Debido al par de giro M constante, la
corriente de motor permanece igual, a
pesar de diferentes resistencias de
arranque. El nmero de revoluciones baja
al aumentar la resistencia de arranque.
Elabore la instalacin experimental con unaalimentacin de corriente invertida o interconecteel interruptor inversor del sentido de giro. Losajustes arriba indicados en el aparato de control sedebern mantener. Ajuste sucesivamente laposicin 1 y 2. Indque el correspondiente sentidode giro. Explique cmo se consigue la inversin delsentido de giro.
Posicin 1: Marcha a derechas
Posicin 2: Marcha a izquierdas
Las fases L1 y L2 se intercambian de
manera que se invierta el campo
giratorio del estator y con ello el motor
invierta su sentido de giro.
En el motor trifsico asincrnico con rotor
de anillos colectores se invierte el sentido
de giro como en un rotor de jaula.
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Arranque, control del n.d.r. e inversin del sentido de giro
EEM 0501
14
Esquema de instalacin y de cableado, sistema de placas deaprendizaje
THREE PHASE MAINS SUPPLY 400V~/415V~ DREHSTROMVERSORGUNG 400V~/415V~ SO3212-1B
L1
L2
L3
N
L1
L2
L3
N
D2
D1
F2F1
PE
SWITCHING ON: TURN KEY CLOCKWEISE,HOLD AND THEN TURN POWER SWITCH LEVER TO ON POSITIONEINSCHALTEN: SCHLSSEL RECHTS DREHEN, FESTHALTEN UND HEBEL AM LEISTUNGSSCHALTER AUF I STELLEN
SO3213 STARTER FOR SLIP - RING MOTORANLASSER FR SCHLEIFRINGLUFER
7 7 7
K L M
K L M1 7
2 63
45
MOVING-COIL MULTIMETER DREHSPUL-MULTIMETER SO5127
3V 10V 30V 100V 300V 1000V
3V 10V 30V 100V 300V 1000V1V0,3V0V=
0V~
0A~
0A=
3mA 10mA 30mA 0,1A 0,3A 1A 3A 10A
30mA 0,1A 0,3A 1A 3A 10A3mA 10mA0,3mA 1mA A=
A~
V=
V~
SO3212CONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER BRAKE STEUERGERT FR MAGNETPULVERBREMSE
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
3
4
5
2
1
1V/Nm
UM Un
1V/1000min -1BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin -1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL nx1 x2 x5
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
TORQUE MDREHMOMENT M
REVOLUTIONS n DREHZAHL n
SO3212MOTOR PROTECTION SWITCH 3POLE SCHALTER 0,24-0,4A
1
3
5
2
4
6
SO3212 CUT-OUT AUSCHALTER 3POLE AUSSCHALTER 3POL.
L1
L2
L3
U
V
W
XL1 7 8 U
XL2 5 6 V
XL3 3 4 W
XN 1 2 N
10
SE2662MAGNETIC POWDER BRAKE MAGNETPULVERBREMSE
M
U
n
f
UM fnM
U1 V1 W1
W2 U2 V2
SE2662
K L M
U1 V1 W1
U2 V2 W2
K L M
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Arranque, control del n.d.r. e inversin del sentido de giro
EEM 0501
15
Esquema de instalacin y de cableado, sistema de cajas
SE2662MAGNETIC POWDER BRAKE MAGNETPULVERBREMSE
M
U
n
f
UM fnM
U1 V1 W1
W2 U2 V2
SE2662
K L M
U1 V1 W1
U2 V2 W2
K L M
CONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER BRAKE STEUERGERT FR MAGNETPULVERBREMSE
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
1V/Nm
UM Un
1V/1000min-1 BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin-1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL n
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
0,5
11,5
2
2,5
x0,5 x1 x2,5
SO2662
L1
L2
L3
U
V
W
XL1 7 8 U
XL2 5 6 V
XL3 3 4 W
XN 1 2 N
10
CUT-OUT SWITCH 3 POLE AUSSCHALTER 3POL. SE2661
1
3
5
2
4
6
MOTOR PROTECTION SWITCH 3POLE M.- SCHALTER 0,24-0,4A SE2661
THREE PHASE MAINS SUPPLY DREHSTROMVERSORGUNG SE2661
L1
L2
L3
N
PE
SE2662-9J STARTER FOR SLIP - RING MOTORANLASSER FR SCHLEIFRINGLUFER
7 7 7
K L M
K L M
RMS - METEREFFEKTIVWERTM ESSER LM1005
30A10A 3A 1A0,3A0,1A
1KV300V100V 30V 10V 3V
AV RMS AC AC+DC
0(-) I U
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Arranque, control del n.d.r. e inversin del sentido de giro
EEM 0501
16
Aparatos necesarios
Sistema placas Sistema cajasSE2662-3W SE2662-3W Mquina trifsica de funciones mltiples 1SO3212-6S SE2661-3R Aparato de control para freno de polvo magnt. 1SE2662-3R SE2662-3R Freno de polvo magntico para aparato de contr. 1SE2662-2B SE2662-2B Cubierta de acoplamiento 1SE2662-2A SE2662-2A Manguito de acoplamiento 1SE2662-2C SE2662-2C Cubierta de final de eje 1SO3212-5C SE2662-2E Arrancador para motor trifsico con rotor de
anillos colectores1
Juego de accesorios 1SO3212-1B SE2661-9J Alimentacin de corriente trifsica 380V/16A 1SO3212-1J SE2661-3G Interruptor de seguridad para el motor, 3 polos 1SO3212-1W SE2661-5G Desconectador, de 4 polos 1SO5127-1C LM1001 Multmetro de bobina giratoria 1
Juego de accesorios 2SO5148-1F SO5148-1F Juego de lneas de medicin de seguridad 1
LiteraturaSO5151-9P SO5151-9P Mquinas trifsicas de induccin 2, Motores
trifsicos asincrnicos con rotor de anilloscolectores y mquinas trifsicas sincrnicas
1
Esquema elctrico
L1L2L3PE
U1 V1 W1
M
K L M
K L M
A
S1
F1
I> I> I>
Q1
U2 V2W2
Esquema elctrico
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Arranque, control del n.d.r. e inversin del sentido de giro
EEM 0501
17
Hoja de trabajo Resultados de medicin
Elabore la instalacin experimental segn elesquema elctrico.
Realice los siguientes ajustes en el aparato decontrol:
Ajustes bsicos
Ampermetro Campos demedicin
3 A~
Aparato decontrol
Par de giro M x 2
Freno de polvomagntico
N.d.r n 1500/min
ModoM=const.
5 Nm
Set/Start-Value
Ajustar de talforma que elmotor alcanceel par de giromximo sinllegar a quese produzcael arranque
Escaln dearranque
Inicialmente 1
Ponga en marcha el motor. Mida para cadaescaln de arranque la corriente en estado dereposo del motor. Escriba los valores de medidaen la tabla. Comente el resultado de medida.
Escaln dearranque
Corriente en A
6
5
4
3
2
1
Se mantendr la instalacin de ensayo arribadescrita.
Realice los siguientes ajustes en el aparato decontrol:
AjustesbsicosAmpermetro Campos de
medicin3 A~
Aparato decontrol
Par de giro M x 2
Freno depolvomagntico
N.d.r. n 1500/min
Modo M=const. 2NmSet/Start-Value 10
Conmutadorde arranque
Inicialmente 1
Ponga en marcha el motor. Ajuste en el aparato decontrol un par de giro de2 Nm.Mida para cada escaln de arranque, empezandocon el escaln 1, la corriente de motor y el nmerode revoluciones. Escriba los valores de medida enla tabla.
(Par de giro constante: 2 Nm)Escaln Corriente I / A N.d.r. n /
min1
1
2
3
4
5
6
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Arranque, control del n.d.r. e inversin del sentido de giro
EEM 0501
18
Deduzca de los valores de medida obtenidos larelacin entre la corriente del motor, el nmero derevoluciones y la resistencia (escaln) dearranque.
Elabore la instalacin experimental con unaalimentacin de corriente invertida o interconecteel interruptor invertidor del sentido de giro. Losajustes arriba indicados en el aparato de control sedebern mantener. Ajuste sucesivamente laposicin 1 y 2. Indque el correspondiente sentidode giro. Explique cmo se consigue la inversin delsentido de giro.
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0502
19
Mquina trifsica asincrnica conanillos colectores:Tensin, corriente y frecuenciadel rotor
Introduccin
Los motores trifsicos asincrnicos con rotor deanillos colectores tienen el mismo devanado delestator como las mquinas con rotor de jaula.
La diferencia reside en el rotor. ste ltimo no estejecutado como jaula en cortocircuito sino que estequipado con devanados trifsicos con el mismonmero de polos como el devanado del estator.
Los devanados del rotor estn conectados en unextremo en estrella; los extremos libres estnconducidos sobre anillos colectores y se conectanpor medio de escobillas al dispositivo de bornesdel motor (bornes K, L, M).
Debido al efecto transformador entre el estator y elrotor se genera una tensin en los devanados delestator y del rotor. Cuando los devanados del rotorestn abiertos, no circula corriente y no se generaun campo giratorio del rotor y por lo tanto el motorno arranca.
En los bornes K,L,M se puede medir la tensin enestado de reposos del rotor (comparar lasindicaciones en la placa de caractersticas delmotor) cuyos valores estn determinados por larespectiva relacin entre los devanados del estatory del rotor.
Las frecuencias del rotor y del estator sonidnticas.
Si el circuito del rotor est cerrado se origina, conun par de giro predeterminado, una corriente derotor segn la potencia desarrollada. La frecuenciadel rotor f2 es proporcional a la diferencia entre eln.d.r. del campo giratorio ns y el n.d.r. (del rotor) n,o sea al aumentar el nmero de revoluciones ndisminuye la frecuencia del rotor f2.
La relacin exacta es:
f2 = 50Hzns n
ns
- = 50 1Hz
nns
-
Para frecuencias de rotor muy bajas (< 1 Hz), laaguja de un ampermetro conectado en el circuitodel rotor oscila segn el reloj de la frecuencia delrotor.
Para frecuencias de rotor ms altas (> 2 Hz) seajusta, debido a la inercia del mecanismo medidor,una indicacin casi constante.
En el motor empleado, los devanados del estatorse conectarn en estrella para una tensin deservicio de 400 V (comparar las indicaciones en laplaca de caractersticas del motor).
Indicaciones relativas a laseguridad especiales
En todos los ensayos se presentanaltas tensiones que implican unpeligro de muerte. Solamenteemplee lneas de unin deseguridad.Informe a los estudiantes tambinsobre los peligros de las piezasgiratorias del motor y procure quesiempre se utilicen cubiertas de ejey de acoplamiento!
Objetivo del ensayo
El estudiante deber:
Conectar y poner en marcha un motor trifsicoasincrnico con rotor de anillos colectorespara determinar la tensin, la corriente y lafrecuencia del rotor.
Medir la tensin en estado de reposo del rotor yexplicar por qu el motor no arranca cuandolos bornes K, L, M estn abiertos.
Calcular la corriente y la frecuencia del rotor paradiferentes pares de giro.
Interpretar la relacin entre la frecuencia del rotor yel nmero de revoluciones.
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0502
20
Ejercicios
Medir la tensin en estado de reposo del rotor
Determinar la frecuencia de la tensin del rotorpara diferentes disminuciones del n.d.r.
Soluciones Resultadosde medicin
Elabore la instalacin experimental segn elesquema elctrico 1.
Realice los siguientes ajustes en el aparato decontrol:
Ajustes bsicos 300WVoltmetro Campos de
medida300 V
Aparato de control Par de giro M x 2Freno de polvomagntico
N.d.r. n 1500/min
Modo M=const. 5 Nm
Ponga en marcha el motor. Mida la tensin enestado de reposo del rotor. Explique por qu elmotor no arranca aunque no haya un par de carga.
La tensin en estado de reposo del rotor
es de 110 V. El motor no puede arrancar,
porque debido a los devanados abiertos
del rotor, no circula una corriente del rotor
y con ello no se genera un campo
giratorio del rotor.
Elabore la instalacin experimental segn elesquema elctrico 2. Los ajustes en el aparato decontrol se mantienen.Campo de medida del ampermetro: I = 1 A~
Ponga en marcha el motor. Ajuste los pares degiro indicados en la tabla. Mida el nmero derevoluciones n. Indque el valor superior e inferiorde la desviacin de la aguja del ampermetro.Determine, contando las oscilaciones de lacorriente del rotor por minuto, la frecuencia delrotor f2.
Registre al mismo tiempo la frecuencia de lacorriente del rotor con el osciloscopio (conamplificador de separacin).Controle el resultado de medida mediante laecuacin:
f2 = 50 1Hznns
-
ns = Nmero de campo giratorio 1500 min-1
n = N.d.r. del motor
Explique la desviacin oscilante de la aguja delampermetro.
Par de giro M en Nm 0,25Nm (marchaen vaco)
N.d.r. n en min -1 1470Corriente en mA 470-490N de oscilaciones en min -1 62Frecuencia del rotor f2 medidaen Hz
1,03
Frecuencia del rotor f2calculada en Hz
1
0.0 0.5 1.0 1.5
0
1,5
3i/A
-3
t / s
Figura: Curso de la corriente del rotor en los anilloscolectores en marcha en vaco
Esto confirma el resultado en el marco de
la precisin de medida. Puesto que la
frecuencia del rotor es baja (
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0502
21
arriba y comente la indicacin casi constante delampermetro.
Par de giro M en Nm 1Nm
N.d.r. n en min-1 1400
Corriente I2 en A 1,22mA
Frecuencia del rotor f2 medida en Hz 3,25
Frecuencia del rotor f2 calculada enHz
3,33
0.0 0.5 1.0 1.5
0
1,5
3
t /s
i/A
-3
-1,5
Figura: Curso de la corriente del rotor con carga
Al descender el nmero de revoluciones naumenta la frecuencia del rotor f2. Parael nmero de oscilaciones relativamentealto (> 3 Hz), el mecanismo medidor esdemasiado inerte para poder oscilarsegn el reloj de la frecuencia del rotor.Se presenta una desviacin de la agujacasi constante. ...............................................
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0502
22
Esquema de instalacin y de cableado, sistema de placas
THREE PHASE MAINS SUPPLY 400V~/415V~ DREHSTROMVERSORGUNG 400V~/415V~ SO3212-1B
L1
L2
L3
N
L1
L2
L3
N
D2
D1
F2F1
PE
SWITCHING ON: TURN KEY CLOCKWEISE,HOLD AND THEN TURN POWER SWITCH LEVER TO ON POSITIONEINSCHALTEN: SCHLSSEL RECHTS DREHEN, FESTHALTEN UND HEBEL AM LEISTUNGSSCHALTER AUF I STELLEN
MOVING-COIL MULTIMETER DREHSPUL-MULTIMETER SO5127
3V 10V 30V 100V 300V 1000V
3V 10V 30V 100V 300V 1000V1V0,3V0V=
0V~
0A~
0A=
3mA 10mA 30mA 0,1A 0,3A 1A 3A 10A
30mA 0,1A 0,3A 1A 3A 10A3mA 10mA0,3mA 1mA A=
A~
V=
V~
SO3212CONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER BRAKE STEUERGERT FR MAGNETPULVERBREMSE
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
3
4
5
2
1
1V/Nm
UM Un
1V/1000min -1BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin -1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL nx1 x2 x5
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
TORQUE MDREHMOMENT M
REVOLUTIONS n DREHZAHL n
SO3212MOTOR PROTECTION SWITCH 3POLE SCHALTER 0,24-0,4A
1
3
5
2
4
6
SO3212 CUT-OUT AUSCHALTER 3POLE AUSSCHALTER 3POL.
L1
L2
L3
U
V
W
XL1 7 8 U
XL2 5 6 V
XL3 3 4 W
XN 1 2 N
10
SE2662MAGNETIC POWDER BRAKE MAGNETPULVERBREMSE
M
U
n
f
UM fnM
U1 V1 W1
W2 U2 V2
SE2662
K L M
U1 V1 W1
U2 V2 W2
K L M
Esquema elctrico 1
THREE PHASE MAINS SUPPLY 400V~/415V~ DREHSTROMVERSORGUNG 400V~/415V~ SO3212-1B
L1
L2
L3
N
L1
L2
L3
N
D2D1
F2F1
PE
SWITCHING ON: TURN KEY CLOCKWEISE,HOLD AND THEN TURN POWER SWITCH LEVER TO ON POSITIONEINSCHALTEN: SCHLSSEL RECHTS DREHEN, FESTHALTEN UND HEBEL AM LEISTUNGSSCHALTER AUF I STELLEN
SO3213 STARTER FOR SLIP - RING MOTORANLASSER FR SCHLEIFRINGLUFER
7 7 7
K L M
K L M1 7
2 6
34
5
MOVING-COIL MULTIMETER DREHSPUL-MULTIMETER SO5127
3V 10V 30V 100V 300V 1000V
3V 10V 30V 100V 300V 1000V1V0,3V0V=
0V~
0A~
0A=
3mA 10mA 30mA 0,1A 0,3A 1A 3A 10A
30mA 0,1A 0,3A 1A 3A 10A3mA 10mA0,3mA 1mA A=
A~
V=
V~
SO3212CONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER BRAKE STEUERGERT FR MAGNETPULVERBREMSE
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
3
4
5
2
1
1V/Nm
UM Un
1V/1000min -1BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin -1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL nx1 x2 x5
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
TORQUE MDREHMOMENT M
REVOLUTIONS n DREHZAHL n
SO3212MOTOR PROTECTION SWITCH 3POLE SCHALTER 0,24-0,4A
1
3
5
2
4
6
SO3212 CUT-OUT AUSCHALTER 3POLE AUSSCHALTER 3POL.
L1
L2
L3
U
V
W
XL1 7 8 U
XL2 5 6 V
XL3 3 4 W
XN 1 2 N
10
SE2662MAGNETIC POWDER BRAKE MAGNETPULVERBREMSE
M
U
n
f
UM fnM
U1 V1 W1
W2 U2 V2
SE2662
K L M
U1 V1 W1
U2 V2 W2
K L M
POWER
INPUT
LM6113
OUTPUT
700VAC max
700VAC max
700VAC max
700VAC max
A
B
C
310301003001000310301003001000310301003001000310301003001000
RANGE(V) OUTPUT-MODE OFFSET/GAIN
CHOPNORMAL
TRIGGER
AB
CHOP-F RQUENCY
HIGHLOW
A+BAxBD
+1V
+1V
+1V
+1V
A/CHOP
B/TRIG .
TRENNVERSTRKER
D
CH 1
EXT.Trigger
Esquema elctrico 2
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0502
23
Esquema de instalacin y de cableado, sistema de cajas
SE2662MAGNETIC POWDER BRAKE MAGNETPULVERBREMSE
M
U
n
f
UM fnM
U1 V1 W1
W2 U2 V2
SE2662
K L M
U1 V1 W1
U2 V2 W2
K L M
CONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER BRAKE STEUERGERT FR MAGNETPULVERBREMSE
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
1V/Nm
UM Un
1V/1000min-1 BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin-1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL n
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
0,5
11,5
2
2,5
x0,5 x1 x2,5
SO2662
L1
L2
L3
U
V
W
XL1 7 8 U
XL2 5 6 V
XL3 3 4 W
XN 1 2 N
10
CUT-OUT SWITCH 3 POLE AUSSCHALTER 3POL. SE2661
1
3
5
2
4
6
MOTOR PROTECTION SWITCH 3POLE M.- SCHALTER 0,24-0,4A SE2661
THREE PHASE MAINS SUPPLY DREHSTROMVERSORGUNG SE2661
L1
L2
L3
N
PE
SE2662-9J STARTER FOR SLIP - RING MOTORANLASSER FR SCHLEIFRINGLUFER
7 7 7
K L M
K L M
RMS - METEREFFEKTIVW ERTMESSER LM1005
30A10A 3A 1A0,3A0,1A
1KV300V100V 30V 10V 3V
AV RMS AC AC+DC
0(-) I U
Esquema elctrico 1
SE2662MAGNETIC POWDER BRAKE MAGNETPULVERBREMSE
M
U
n
f
UM fnM
U1 V1 W1
W2 U2 V2
SE2662
K L M
U1 V1 W1
U2 V2 W2
K L M
CONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER BRAKE STEUERGERT FR MAGNETPULVERBREMSE
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
1V/Nm
UM Un
1V/1000min-1 BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin-1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL n
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
0,5
11,5
2
2,5
x0,5 x1 x2,5
SO2662
L1
L2
L3
U
V
W
XL1 7 8 U
XL2 5 6 V
XL3 3 4 W
XN 1 2 N
10
CUT-OUT SWITCH 3 POLE AUSSCHALTER 3POL. SE2661
1
3
5
2
4
6
MOTOR PROTECTION SWITCH 3POLE M.- SCHALTER 0,24-0,4A SE2661
THREE PHASE MAINS SUPPLY DREHSTROMVERSORGUNG SE2661
L1
L2
L3
N
PE
SE2662-9J STARTER FOR SLIP - RING MOTORANLASSER FR SCHLEIFRINGLUFER
7 7 7
K L M
K L M
RMS - METEREFFEKTIVW ERTMESSER LM1005
30A10A 3A 1A0,3A0,1A
1KV300V100V 30V 10V 3V
AV RMS AC AC+DC
0(-) I U
CH 1
EXT.Trigger
POWER
INPUT
LM6113
OUTPUT
700VAC max
700VAC max
700VAC max
700VAC max
A
B
C
310301003001000310301003001000310301003001000310301003001000
RANGE(V) OUTPUT-MODE OFFSET/GAIN
CHOPNORMAL
TRIGGER
AB
CHOP-FRQUENCY
HIGHLOW
A+BAxBD
+1V
+1V
+1V
+1V
A/CHOP
B/TRIG.
TRENNVERSTRKER
D
Esquema elctrico 2
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0502
24
Aparatos necesarios
Sistema de placas Sistema de cajasSE2662-3W SE2662-3W Mquina trifsica de funciones mltiples 1SO3212-6S SE2661-3R Aparato de control para freno de polvo magnt. 1SE2662-3R SE2662-3R Freno de polvo magntico para aparato de contr. 1SE2662-2B SE2662-2B Cubierta de acoplamiento 1SE2662-2A SE2662-2A Manguito de acoplamiento 1SE2662-2C SE2662-2C Cubierta de eje 1SO3212-2B SE2661-5E Interruptor de inversin del sentido de giro 1SO3212-5C SE2662-2E Arrancador para motor tri. con rotor de anillos colect. 1
Juego de accesorios 1SO3212-1B SE2661-9J Alimentacin de corriente trifsica 380V/16A 1SO3212-1J SE2661-3G Interruptor de seguridad para el motor, 3 polos 1SO3212-1W SE2661-5G Desconectador, de 4 polos 1SO5127-1C LM1001 Multmetro de bobina giratoria 1SO5124-7K SO5124-7K Cronmetro 1
Juego de accesorios 2SO5148-1F SO5148-1F Juegos de lneas de medicin de seguridad 1
Conexin al PCLM8912 LM8912 Interfaz de LN PC/I1 1LM6113 LM6113 Amplificador de separacin de cuatro canales 1LM6119 LM6119 Cable de unin 1LM6115 LM6115 Equipo amperimtrico para corriente de inducido 1SO5126-6V SO5126-6V Lnea de med. de adapt. 4/2mm 100cm blanco 1SO5126-5A SO5126-5A Lnea de medicin 2mm 7,5cm negro 1SO4001-6F SO4001-6F Software ASMA 1SO4001-6A SO4001-6A Software PCI-Talk 1
LiteraturaSO5151-9P SO5151-9P Mquinas trifsicas de induccin 2, Motores trifsicos
asincrnicos con rotor de anillos colectores ymquinas trifsicas sincrnicas
1
Esquema elctrico
L1L2L3PE
U1 V1 W1
M
K L M
K L M
A
S1
F1
I> I> I>
Q1
U2 V2W2
A
L1L2L3PE
U1 V1 W1
MK L M
A
S1
F1
I> I> I>
Q1
U2 V2W2
V
ver esquema elctrico 1 ............esquema electr. 2
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 05*02
25
Hoja de trabajo Resultados de medida
Elabore la instalacin experimental segn elesquema elctrico 1.
Realice los siguientes ajustes en el aparato decontrol:
Ajustes bsicos 300WVoltmetro Campos de
medida300 V
Aparato de control Par de giro M x 2Freno de polvomagntico
N.d.r. n 1500/min
Modo M=const. 5 Nm
Ponga en marcha el motor. Mida la tensin enestado de reposo del rotor. Explique por qu elmotor no arranca aunque no haya un momento decarga.
Realice la instalacin experimental segn elesquema elctrico 2. Los ajustes en el aparato decontrol se mantienen.Campo de medida del ampermetro: I = 1 A~
Ponga en marcha el motor. Ajuste los pares degiro indicados en la tabla. Mida el nmero derevoluciones n. Indque el valor superior e inferiorde la desviacin de la aguja del ampermetro.Determine, contando las oscilaciones de lacorriente del rotor por minuto, la frecuencia delrotor f2.Registre al mismo tiempo la frecuencia de lacorriente del rotor con el osciloscopio (conamplificador de separacin).
Controle el resultado de medida mediante laecuacin:
f2 = 50 1Hznns
-
ns = Nmero de campo giratorio 1500 min-1
n = N.d.r. del motor
Explique la desviacin oscilante de la aguja delampermetro.
Par de giro M en Nm 0,25Nm (marchaen vaco)
N.d.r. n en min -1
Corriente en mAN de oscilaciones en min-1
Frecuencia del rotor f2 medidaen HzFrecuencia del rotor f2calculada en Hz
0.0 0.5 1.0 1.5
0
1,5
3i/A
-3
t / s
Figura: Curso de la corriente del rotor en los anilloscolectores en marcha en vaco
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0502
26
Ajuste en el aparato de control los valores segn latabla.Mida el n.d.r. n y la corriente del rotor I2Osciloscopie adicionalmente la corriente del rotor.Controle el resultado de medida. Explique ladiferencia con respecto a la frecuencia medidaarriba y comente la indicacin casi constante delampermetro.
Par de giro M en Nm 1Nm
N.d.r. n en min-1
Corriente I2 en A
Frecuencia del rotor f2 medida en Hz
Frecuencia del rotor f2 calculada enHz
0.0 0.5 1.0 1.5
0
1,5
3
t /s
i/A
-3
-1,5
Figura: Curso de la corriente del rotor con carga
Mquinas trifsicas de induccin 2:Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Comprobacin de los datos de la placa de caractersticas
EEM 0503
27
Mquina trifsica asincrnica conanillos colectores:Comprobar los datos de la placade caractersticas
Introduccin
Los datos ms importantes del motor estnindicados en la placa de caractersticas. La placade caractersticas tiene las siguiente estructura:
Dmot. Nr.U /D 400/230 V 0.83A
0,27 kW cosj 0,7 / 11360 min-1 50Hz
UEXC ~107 / -20 V IEXC ~ 1,7 / -4 AIs KL.F IP 20 CA
CBTipo SE 2662- 3W VDE 0530
Para poder calcular las tolerancias del motor, stese debe cargar con carga nominal.La potencia desarrollada se calcula de lasiguiente manera:
P2 = M n9 55,
El rendimiento es la relacin entre la potenciaefectiva desarrollada y absorbida:
hPot. = P2 / (U I cos j 3)
Segn DIN 57 530 parte 1/ VDE 0530, parte 1, nose deben superar en las mquinas elctricas lasvariaciones admisibles.
Determinacin de la variacin admisible delrendimiento:Para el rendimiento se calcula la variacinadmisible segn VDE 0530 segn la frmula:
Dh = 0,15 (1- h).
El factor de potencia indica la relacin entre lapotencia efectiva y la potencia aparente.Debido a la friccin en los cojinetes y la friccin deaire, al calentamiento de devanados y alcalentamiento propio solamente se dispone de unaparte de la potencia efectiva absorbida comopotencia efectiva desarrollada (potencia til).
Variacin del factor de potencia:Para el factor de potencia se calcula lacorrespondiente variacin segn VDE 0530 con lafrmula:
D cos j = (1- cos j)/6,como mnimo 0,02, como mximo 0,07. El clculode la disminucin del n.d.r. admisible se realizacon carga nominal y a temperatura de regimen delmotor.
La disminucin del n.d.r. se clcula con:
S pot = ns n
ns-
100%;
ns = revoluciones sncronas, n = N.d.r.
La disminucin del n.d.r. puede variar, segn VDE0530, un 30% de la disminucin del n.d.r.garantizada. Esto se refiere a los motores deinduccin con carga nominal y a temperatura deregimen con una potencia de < 1kW.
La indicacin de la placa de caractersticas Is Kl.F indica la clase de aislamiento de los devanados.Esta indicacin contiene la siguiente informacin:
Clase Sustanciasaislantes
Tratamiento Temperaturalmiteasignada
F Mica,productosde asbesto yvidrio
Con impreg-nantes, p.e.siliconas
155 C
La indicacin de la placa de caractersticas IP 20tiene el siguiente significado:
Den. SignificadoLetra indicadora IP International
ProtectionPrimera cifra, gradode proteccin paraproteccin a pruebade contacto y contracuerpos estraos
2 Proteccin contraobjetos condimetro superiora 12,5 mm
Segunda cifra,grado de proteccinpara proteccincontra agua
0 Sin proteccinespecial
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0503
28
Peligro!En todos los ensayos se presentan altastensiones que implican un peligro demuerte. Por lo tanto solamente empleelas lneas de medicin de seguridad!Informe a los estudiantes sobre lospeligros de las piezas giratorias delmotor y procure que siempre se utilicencubiertas de eje y de acoplamiento!
Objetivo del ensayo
El estudiante deber:
Reconocer un motor trifsico asincrnico con rotorde anillos colectores por medio de la placade caractersticas.
Conectar el motor segn el esquema de loscircuitos amperimtricos y ponerlo enmarcha para registrar los datos nominales.
Leer los datos de medida solicitados y calcular lasmagnitudes necesarias segn frmulas.
Comparar los datos de medida y de clculoregistrados con los datos de la placa decaractersticas y explicar las diferencias.
Ejercicios
Medir los valores nominales de la mquina
Comprobar las variaciones de los valores demedida
Soluciones Resultadosde medida
Escriba los datos de potencia ms importantes dela placa de caractersticas del motor en su hoja dedatos.
Los datos ms importantes de la placa decaractersticas del motor trifsico asincrnico son:
Tensin nominal 400 VCorrientenominal
0,83 A
Potencia nominal 270 Wcos j 0,7N.d.r. 1300 min-1
Para determinar las tolerancias del motor, ste sedebe cargar con carga nominal. Ajuste la carganominal de la siguiente manera:Ponga en marcha el motor. Procure mantener unatensin de la red constante durante el ensayo.Cargue el motor con el freno de polvo magnticode tal forma que se ajuste el nmero derevoluciones indicado en la placa decaractersticas. Mida el correspondiente par de giroM.Calcule la potencia desarrollada
P2 = M n9 55,
Compare la potencia calculada con la potencianominal indicada en la placa de caractersticas.Si la potencia calculada es inferior a la potencianominal, aumente la carga en pequea medida.Mida la correspondiente frecuencia giratoria.Calcule la potencia de nuevo.Compare la potencia calculada con la potencianominal indicada en la placa de caractersticas.Repita el ensayo hasta que la potencia calculadacoincida con la potencia nominal del motor.Mida los valores solicitados en la tabla conpotencia nominal. Escrbalos en la tabla:
Mquinas trifsicas de induccin 2:Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Comprobacin de los datos de la placa de caractersticas
EEM 0503
29
Datosmedidos
Indicaciones enla placa decaractersticas
U/V 395 400
I/A 0,8 0,83
cosj 0,75 0,7
n/min-1 1300 1300
M/Nm 2 1,9 (cal.)
P2/W 272,3 270
h (calculado) 0,66 0,67
Rendimiento segn datos medidos:
hreal = P2 / (U I cos j 3) =
272,3W / (395 V 0,8 A 0,75 3) = 0,66
Rendimiento segn los datos de laplaca de caractersticas:
hPot. = P2 / (U I cos j 3) =
270W / (400 V 0,83 A 0,7 3) = 0,67
Segn DIN 57 530 parte 1/ VDE 0530 parte 1, nose deben superar en las mquinas elctricas lasvariaciones admisibles.
Determinar la variacin admisible del rendimiento:Para el rendimiento, la variacin admisible segnVDE 0530 se calcula segn la frmula-0,15 (1- h).
Calcule la variacin admisible para el rendimiento:Dh adm. = - 0,15 (1 - h Pot.);
Dh adm. = - 0,15 (1 - 0,67.)= 0,049
Calcule la variacin real para el rendimiento:Dh real = h real - h Pot. ;
Dh real =0,66 - 0,67 = 0,01
Estime si la variacin del rendimiento est dentrode los lmites admisibles segn VDE.
La variacin del rendimiento est dentro
de los lmites admisibles segn VDE
Calcular la variacin admisible del factor depotencia:Para el factor de potencia, la variacin admisiblesegn VDE 0530 se calcula segn la frmula - (1-cos j)/6, como mnimo 0,02, como mximo 0,07(cos j ver placa de caractersticas).
Calcule la variacin admisible para el factor depotencia
Dcos j adm. = - (1- cos j Pot.)/6; Dcos j adm. =
Dcos j adm. = - (1- 0,7.)/6;. = 0,05
Calcule la variacin real para el factor de potencia
Dcos j real = cos j real - cos j Pot.;
Dcos j real = 0,75 - 0,7 = 0,05t
Estime si la variacin del factor de potencia estdentro de los lmites admisibles segn VDE.
La variacin del factor de potencia est
dentro de los lmites admisibles segn
VDE.
Determinar la variacin admisible de ladisminucin del n.d.r.:La disminucin del n.d.r. puede variar, segn VDE0530, el +- 30% de la disminucin del n.d.r.garantizada. Esto se refiere a los motores deinduccin con carga nominal y a temperatura deregimen para una potencia de < 1kW.
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0503
30
Calcule la disminucin del n.d.r. segn los datos dela placa de caractersticas (disminucin del n.d.r.garantizada):
S Pot = ns n
ns-
100%;
s Pot. = 1500 1360
1500- n
100%; = 9,3 %
la disminucin del n.d.r. real:
S real = ns
nmedidons - 100%; s real =
s Pot. = 1500 1300
1500- n 100%; = 13 %
la variacin admisible:
Ds adm. = s Pot. (0,3); =
Ds adm. = 13. (0,3) = 3,9%
la variacin real:
Ds real = s Pot. - s real ;
Ds real =9% - 13% = 4 %
Estime si la variacin de la disminucin del n.d.r.est dentro de los lmites admisibles segn VDE.
Nota:Debido a fluctuaciones de la red y erroresde medicin es posible que la variacinde la magnitud calculada no est dentrode los lmites admisibles segn VDE
En la placa de caractersticas figura entre otras
cosas la indicacin Is KL.F. Qu significa esta
indicacin?
Indica la clase de aislamiento de los
devanados. La indicacin contiene la
siguiente informacin:
Clase Sustanciasaislantes
Tratamiento Temp.lmite
F Mica,productosde asbestoy de vidrio
conimpreg-nantes,p.e.siliconas
155 C
En la placa de caractersticas figura entre otras laindicacin IP 20. Qu significa esta indicacin?
Denomi-nacin
Significado
Letra indicadora IP InternationalProtection
Primera cifra,grado deproteccin paraproteccin aprueba decontacto y contraobjetos extraos
2 Proteccincontra objetoscon un dimetrosuperior a 12,5mm
Segunda cifra,grado deproteccin paraproteccin contraagua
0 Sin proteccinespecial
Mquinas trifsicas de induccin 2:Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Comprobacin de los datos de la placa de caractersticas
EEM 0503
31
En qu estado de servicio se calcula la variacinadmisible de la disminucin del n.d.r. en un motorasincrnico con rotor de anillos colectores?
El clculo de la disminucin del n.d.r.
admisible se realiza con carga nominal y a
temperatura de regimen del motor.
Por qu solamente se dispone de una parte de lapotencia efectiva absorbida como potencia efectivadesarrollada (potencia til)?Debido a la friccin en los cojinetes y de
aire, al calentamiento de devanados y al
calentamiento propio solamente se
dispone de una parte de la potencia
efectiva consumida como potencia
efectiva desarrollada (potencia til).
Qu diferencia existe entre el factor de potencia yel rendimiento?
El factor de potencia indica la relacin
entre la potencia efectiva y la potencia
aparente, y el rendimiento indica la
relacin entre la potencia efectiva
desarrollada y absorbida.
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0503
32
Esquema de instalacin y de cableado, sistema de placas
THREE PHASE MAINS SUPPLY 400V~/415V~ DREHSTROMVERSORGUNG 400V~/415V~ SO3212-1B
L1
L2
L3
N
L1
L2
L3
N
D2D1
F2F1
PE
SWITCHING ON: TURN KEY CLOCKWEISE,HOLD AND THEN TURN POWER SWITCH LEVER TO ON POSITIONEINSCHALTEN: SCHLSSEL RECHTS DREHEN, FESTHALTEN UND HEBEL AM LEISTUNGSSCHALTER AUF I STELLEN
SO3213 STARTER FOR SLIP - RING MOTORANLASSER FR SCHLEIFRINGLUFER
7 7 7
K L M
K L M1 7
2 6
34
5
MOVING-COIL MULTIMETER DREHSPUL-MULTIMETER SO5127
3V 10V 30V 100V 300V 1000V
3V 10V 30V 100V 300V 1000V1V0,3V0V=
0V~
0A~
0A=
3mA 10mA 30mA 0,1A 0,3A 1A 3A 10A
30mA 0,1A 0,3A 1A 3A 10A3mA 10mA0,3mA 1mA A=
A~
V=
V~
SO3212CONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER BRAKE STEUERGERT FR MAGNETPULVERBREMSE
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
3
4
5
2
1
1V/Nm
UM Un
1V/1000min -1BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin -1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL nx1 x2 x5
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
TORQUE MDREHMOMENT M
REVOLUTIONS n DREHZAHL n
SO3212MOTOR PROTECTION SWITCH 3POLE SCHALTER 0,24-0,4A
1
3
5
2
4
6
SO3212 CUT-OUT AUSCHALTER 3POLE AUSSCHALTER 3POL.
L1
L2
L3
U
V
W
XL1 7 8 U
XL2 5 6 V
XL3 3 4 W
XN 1 2 N
10
SE2662MAGNETIC POWDER BRAKE MAGNETPULVERBREMSE
M
U
n
f
UM fnM
U1 V1 W1
W2 U2 V2
SE2662
K L M
U1 V1 W1
U2 V2 W2
K L M
ELECTRONIC WATTMETERELEKTRONISCHER LEISTUNGSMESSER SO5127
I
0 3V10V30V100V300V1000V
0,1A0,3A 1A 3A 10A 30A
0 UA1 UA2
P/W
Q/VAR
U
I
0
I + berstr.berstr. + U
0
U
0,1...30A
Ri
PHASE ANGLE (cos j) - METER PHASENWINKEL (cos j) - MESSER SO5127
0
U
I
0,1 . . .30A
0
I
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:Comprobar los datos de la placa de caractersticas
EEM 0503
33
Esquema de instalacin y de cableado, sistema de cajas
SE2662MAGNETIC POWDER BRAKE MAGNETPULVERBREMSE
M
U
n
f
U M fnM
U1 V1 W1
W2 U2 V2
SE2662
K L M
U1 V1 W1
U2 V2 W2
K L M
CONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER BRAKE STEUERGERT FR MAGNETPULVERBREMSE
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
1V/Nm
UM Un
1V/1000min-1 BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin-1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL n
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
0,5
11,5
2
2,5
x0,5 x1 x2,5
SO2662
L1
L2
L3
U
V
W
XL1 7 8 U
XL2 5 6 V
XL3 3 4 W
XN 1 2 N
10
CUT-OUT SWITCH 3 POLE AUSSCHALTER 3POL. SE2661
1
3
5
2
4
6
MOTOR PROTECTION SWITCH 3POLE M.- SCHALTER 0,24-0,4A SE2661
THREE PHASE MAINS SUPPLY DREHSTROMVERSORGUNG SE2661
L1
L2
L3
N
PE
SE2662-9J STARTER FOR SLIP - RING MOTORANLASSER FR SCHLEIFRINGLUFER
7 7 7
K L M
K L M
RMS - METEREFFEKTIVWERTMESSER LM1005
30A10A 3A 1A0,3A0,1A
1KV300V100V 30V 10V 3V
AV RMS AC AC+DC
0(-) I U
CH 1
EXT.Trigger
POWER
INPUT
LM6113
OUTPUT
700VAC max
700VAC max
700VAC max
700VAC max
A
B
C
310301003001000310301003001000310301003001000310301003001000
RANGE(V) OUTPUT-MODE OFFSET/GAIN
CHOPNORMAL
TRIGGER
AB
CHOP-FRQUENCY
HIGHLOW
A+BAxBD
+1V
+1V
+1V
+1V
A/CHOP
B/TRIG.
TRENNVERSTRKER
D
ELECTRONIC WATTMETERELEKTRONISCHER LEISTUNGSMESSER
3V10V30V100V300V1000V
0,1A0,3A 1A 3A 10A 30A
P QU I
0
U
0,1...30A
Ri
LM1005
U 0 I
PHASE ANGLE (cos ) - METER PHASENWINKEL (cos ) - MESSER
3...1000V
0
U
I 0,1 . . .30A
LM1020
U 0 I
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0503
34
Aparatos necesariosSistema de placas Sistema de cajasSE2662-3W SE2662-3W Mquina trifsica de funciones mltiples 1SO3212-6S SE2661-3R Aparato de control para freno de polvo magn. 1SE2662-3R SE2662-3R Freno de plovo magntico para aparato de contr. 1SE2662-2B SE2662-2B Cubierta de acoplamiento 1SE2662-2A SE2662-2A Manguito de acoplamiento 1SE2662-2C SE2662-2C Cubierta de eje 1SO3212-5C SE2662-2E Arrancador para motor trifsico con rotor de
anillos colectores1
Juego de accesorios 1SO3212-1B SE2661-9J Alimentacin de corriente trifsica 380V/16A 1SO3212-1J SE2661-3G Interruptor de seguridad para el motor, 3 polos 1SO3212-1W SE2661-5G Desconectador, 4 polos 1SO5127-1C LM1001 Multmetro de bobina giratoria 2SO5127-1R LM1010 Vatmetro 1SO5127-1M LM1020 Fasmetro 1
Juego de accesorios 2SO5148-1F SO5148-1F Juego de lneas de medicin de seguridad 1
Conexin de PCLM8912 LM8912 Interfaz de LN PC/I1 1LM6113 LM6113 Amplificador de separacin de cuatro canales 1LM6119 LM6119 Cable de unin 1LM6115 LM6115 Ampermetro para corriente del inducido 1SO5126-6V SO5126-6V Lnea de med. de adapt. 4/2mm 100cm blanco 1SO5126-5A SO5126-5A Lnea de medida 2mm 7,5cm negro 1SO4001-6F SO4001-6F Software ASMA 1
LiteraturaSO5151-9P SO5151-9P Mquinas trifsicas de induccin 2, Motores
trifsicos asincrnicos con rotor de anilloscolectores y mquinas trifsicas sincrnicas
1
Esquema elctrico
L1L2L3
U1 V1 W1
MK L M
S1
F1
KL
M
I> I> I>
Q1
U2 V2W2
AV
cos
N
P/Q
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:Comprobar los datos de la placa de caractersticas
EEM 0503
35
Hoja de trabajo Resultados de medida
Escriba los datos de potencia ms importantes dela placa de caractersticas del motor en su hoja dedatos.
Los datos ms importantes de la placa decaractersticas del motor trifsico asincrnico son:
Tensin nominalCorrientenominalPotencia nominalcos jN.d.r.
Para determinar las tolerancias del motor, ste sedebe cargar con la carga nominal. Ajuste la carganominal de la siguiente manera:Ponga en marcha el motor. Procure mantener unatensin de la red constante durante el ensayo.Cargue el motor con el freno de polvo magnticode tal forma que se ajuste el nmero derevoluciones indicado en la placa decaractersticas. Mida el correspondiente par de giroM.Calcule la potencia desarrollada
P2 = M n9 55,
Compare la potencia calculada con la potencianominal indicada en la placa de caractersticas.Si la potencia calculada es inferior a la potencianominal, aumente la carga en pequea medida.Mida la correspondiente frecuencia giratoria.Calcule la potencia de nuevo.Compare la potencia calculada con la potencianominal indicada en la placa de caractersticas.Repita el ensayo hasta que la potencia calculadacoincida con la potencia nominal del motor.Mida los valores solicitados en la tabla a potencianominal. Escrbalos en la tabla:
Datos medidos Datos de laplaca decaractersticas
U/V
I/A
cosj
n/min-1
M/Nm
P2/W
h(calculado)
Rendimiento segn datos medidos:
Rendimiento segn los datos de laplaca de caractersticas:
Segn DIN 57 530 parte 1/ VDE 0530, parte 1, nose deben superar en las mquinas elctricas lasvariaciones admisibles.
Determinar la variacin admisible del rendimiento:Para el rendimiento, la variacin admisible segnVDE 0530 se calcula segn la frmula-0,15 (1- h).
Calcule la variacin admisible para el rendimiento:Dh adm. = - 0,15 (1 - h Pot.);
Dh adm. =
Calcule la variacin real para el rendimiento:Dh real = h real - h Pot. ;
Dh real =
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Tensin, corriente y frecuencia del rotor
EEM 0503
36
Estime si la variacin del rendimiento est dentrode los lmites admisibles segn VDE.
Calcular la variacin admisible del factor depotencia:Para el factor de potencia, la variacin admisiblesegn VDE 0530 se calcula segn la frmula - (1-cos j)/6, como mnimo 0,02, como mximo 0,07(cos j ver placa de caractersticas).
Calcule la variacin admisible para el factor depotencia
Dcos j adm. = - (1- cos j Pot.)/6; Dcos j adm. =
Dcos j adm. =
Calcule la variacin real para el factor de potencia:
Dcos j real = cos j real - cos j Pot.;
Dcos j real =
Estime si la variacin del factor de rendimientoest dentro de los lmites admisibles segn VDE.
Determinar la variacin admisible de ladisminucin del n.d.r.:La disminucin del n.d.r. puede variar, segn VDE0530, el +- 30% de la disminucin del n.d.r.garantizada. Esto se refiere a los motores deinduccin con carga nominal y a temperatura deregimen para una potencia de < 1kW.
Calcule la disminucin del n.d.r. segn los datos dela placa de caractersticas (disminucin del n.d.r.garantizada):
S Pot = ns n
ns-
100%;
s Pot. =
la disminucin del n.d.r. real:
S real = nsnmedidons -
100%; s real =
s Pot.=
la variacin admisible:
Ds adm. = s Pot. (0,3); =
Ds adm. =
la variacin real:
Ds real = s Pot. - s real ;
Ds real =
Estime si la variacin de la disminucin del n.d.r.est dentro de los lmites admisibles segn VDE.
Nota:Debido a fluctuaciones de la red y erroresde medicin es posible que la variacinde la magnitud calculada no est dentrode los lmites admisibles segn VDE
En la placa de caractersticas figura entre otrascosas la indicacin Is KL.F. Qu significa estaindicacin?
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:Comprobar los datos de la placa de caractersticas
EEM 0503
37
Clase Sustanciasaislantes
Tratamiento Temp.lmite
En la placa de caractersticas figura entre otras laindicacin IP 20. Qu significa esta indicacin?
Denomi-nacin
Significado
Letra indicadoraPrimera cifra,grado deproteccin paraproteccin aprueba decontacto y contraobjetos extraosSegunda cifra,grado deproteccin paraproteccin contraagua
En qu estado de servicio se calcula la variacinadmisible de la disminucin del n.d.r. en un motorasincrnico con rotor de anillos colectores?
Por qu solamente se dispone de una parte de lapotencia efectiva absorbida como potencia efectivadesarrollada (potencia til)?
Qu diferencia existe entre el factor de potencia yel rendimiento?
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Curvas caractersticas de aceleracin para diferentes resistencias de rotor
EEM 0504
38
Mquina trifsica asincrnica conanillos colectores:Curvas caractersticas deaceleracin para diferentesresistencias de rotor
Introduccin
Los motores trifsicos asicrnicos con rotor deanillos colectores tienen el mismo devanado delestator como las mquinas de rotor de jaula. Ladiferencia reside en el rotor. El rotor est equipadocon devanados trifsicos con el mismo nmero depolos como el devanado del estator.Los devanados rotricos estn conectados enestrella en un extremo, los extremos libres sonconducidos sobre anillos colectores y conectadospor medio de escobillas al dispositivo de bornesdel motor (bornes K, L, M). Los devanadosabiertos ofrecen la posibilidad de conectarresistencias de arranque externas en el circuito delrotor para influir en el comportamiento del motor.As pues cambian p.e. las curvas caractersticasde aceleracin.Como curvas caractersticas de aceleracin de unmotor se denomina la representacin grfica de I,M = f (n). De esta ltima se puede deducir el valordel par de giro M y de la corriente absorbida Idurante la aceleracin una vez alcanzado elnmero de revoluciones n.En los rotores de anillos colectores existe paracada escaln de arranque una curva caractersticaI, M = f (n). Para Ra = 0 (escaln 6), la curva delpar de giro M = f (n) muestra el curso conocido conel par de vuelco pronunciado de un rotor encortocircuito. Al aumentar la resistencia dearranque, disminuye el desfasaje entre tensin ycorriente y el par de vuelco se desplaza endireccin del par de arranque.La corriente mxima circula para la resistencia dearranque dada cuando el motor est parado (n =0). Al aumentar la resistencia de arranque sereduce la corriente de arranque aunque el par dearranque aumenta en parte. Por lo tanto, losrotores de anillos colectores son apropiados, encombinacin con resistencias de arranque, para lareduccin de la corriente de conexin manteniendoal mismo tiempo un par de arranque relativamentegrande.Se debe tener en cuenta que un motor solamentepuede acelerar si el par de carga aplicado desde elexterior no supera el par de giro generado por elmotor.
Debido a la sobrecarga que se produce, usteddebera dejar enfriarse el motor entre lasdistintas mediciones quitando la cargadurante un tiempo corto.
Peligro!En todos los ensayos se presentan altastensiones que implican un peligro demuerte. Por lo tanto solamente empleelas lneas de medicin de seguridad!Informe a los estudiantes sobre lospeligros de las piezas giratorias delmotor y procure que siempre se utilicencubiertas de eje y de acoplamiento!
Objetivo del ensayo
El estudiante deber:Conectar un arrancador de rotor a un motor
trifsico asincrnico con rotor de anilloscolectores y ponerlo en marcha para elregistro de curvas caractersticas deaceleracin.
Registrar las curvas caractersticas de aceleracinpara diferentes resistencias de arranque.
Representar grficamente las curvas deaceleracin.
Reconocer y describir las funciones de laresistencia de arranque.
Comentar cmo se comportan la corriente dereposo y el par de arranque en funcin delescaln de arranque.
Explicar qu variacin de corriente y de par de girose produce durante la aceleracin del motorcuando se conmutan los escalones dearranque.
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Curvas caractersticas de aceleracin para diferentes resistencias de rotor
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Ejercicios:
Registrar las curvas caractersticas de aceleracinpara diferentes resistencias de arranque.
Interpretar las curvas caractersticas
Soluciones Resultadosde medida
Elabore la instalacin experimental segn elesquema elctrico.
Realice los siguientes ajustes:
Ajustes bsicos SETPOINT 10.0Aparato de control Modo n=constFreno de polvo N.d.r. n 1500/minmagntico Par de giro 2 NmVoltmetro Campos med. 1000VAmpermetro Campos med. 3AResistencia dearranque
Escaln 1
Ponga en marcha el motor. Ajuste en el aparato decontrol los n.d.r. predeterminados en la tablacargando el motor con un par de giro. Empiece conel n.d.r. ms alto (n.d.r. en vaco). Mida el par degiro M y la corriente I. Escriba los valores medidosen la tabla.Conecte la resistencia en los siguientes escalones.
Quite, tras cada lectura de los valores medidos, elpar de carga por completo durante algunossegundos ( SETPOINT = 10.0) para que el motorpueda refrigerarse algo.
Escaln 1n en 1/min M en Nm I en A1441 0,1 0,51300 0,83 0,541200 1,31 0,61000 2 0,78800 2,5 0,97600 2,9 1,12400 3,12 1,26200 3,28 1,3860 3,39 1,460 3,06 1,5
Escaln 2n en 1/min M en Nm I en A1441 0,12 0,511300 1,1 0,581200 1,6 0,681000 2,4 0,9800 2,88 1,12600 3,15 1,3400 3,27 1,46200 3,35 1,5960 3,4 1,680 2,85 1,72
Escaln 3n en 1/min M en Nm I en A1441 0,1 0,511300 1,5 0,651200 2,13 0,821000 2,85 1,12800 3,15 1,37600 3,25 1,57400 3,25 1,73200 3,21 1,8360 3,12 1,880 2,53 1,89
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Curvas caractersticas de aceleracin para diferentes resistencias de rotor
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Escaln 4n en 1/min M en Nm I en A1441 0,1 0,51300 1,8 0,71200 2,4 0,91000 3,03 1,26800 3,18 1,5600 3,15 1,74400 3,04 1,86200 2,9 1,9260 2,8 1,950 2,15 1,96
Escaln 5n en 1/min M en Nm I en A1441 0,1 0,51300 1,95 0,771200 2,53 0,971000 3,05 1,34800 3,12 1,63600 3 1,8400 2,9 1,88200 2,77 1,9360 2,7 1,960 1,9 1,97
Escaln 6n en 1/min M en Nm I en A1441 0,1 0,51300 2 0,81200 2,7 11000 3,05 1,4800 3,03 1,7600 2,9 1,85400 2,7 1,93200 2,6 1,9560 2,5 1,960 1,6 1,98
Represente grficamente las curvascaractersticas de aceleracin I y M = f (n) paracada escaln de arranque.
Describa el curso de la curva caracterstica delmotor para el escaln de arranque 6 (Ra = 0Ohmios).
En el escaln de arranque 6 (R = 0
Ohmios), la curva caracterstica
M = f (n) presenta el curso tpico
de un motor asincrnico con
rotor en cortocircuito.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400n en 1/min
0
1
2
3
4
0 200 400 600 800 1000 1200 1400n en 1/min
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Escaln 1
Escaln 6
Escaln 1
Escaln 6
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Curvas caractersticas de aceleracin para diferentes resistencias de rotor
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Indique el n.d.r. en el que el motor haya alcanzadoel par de vuelco en este escaln. Qu valor tieneel par de vuelco?
Con n = 1000 min-1 el motor alcanza su
par de vuelco MV = 3 Nm
Qu influencia tiene la resistencia en el par devuelco?
Al aumentar la resistencia
(escaln de arranque inferior) el par de
de vuelco se desplaza en direccin del
par de arranque. El desfasaje entre
tensin y corriente disminuye.
Indque con qu nmero de revoluciones lacorriente alcanza su mximo.
La corriente I alcanza su mximo con el
nmero de revoluciones n = 0 min-1.
Explique por qu la corriente disminuye alaumentar la resistencia de arranque.
Puesto que la resistencia de rotor es
aumentada por la resistencia de
arranque, la corriente disminuye al
aumentar la resistencia en el
secundario (rotor) as como en el primario
(estator).
D un ejemplo para la variacin de la corriente ydel par de giro que se produce cuando se conmutadel escaln 2 al escaln 3 para n = 1000 min-1.
Al conmutar la resistencia de arranque del
escaln 2 al escaln 3, el par de giro
vara en 0,45 Nm y la corriente en 0,22 A.
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Curvas caractersticas de aceleracin para diferentes resistencias de rotor
EEM 0504
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Esquema de instalacin y de cableado, sistema de placas deaprendizaje
THREE PHASE MAINS SUPPLY 400V~/415V~ DREHSTROMVERSORGUNG 400V~/415V~ SO3212-1B
L1
L2
L3
N
L1
L2
L3
N
D2
D1
F2F1
PE
SWITCHING ON: TURN KEY CLOCKWEISE,HOLD AND THEN TURN POWER SWITCH LEVER TO ON POSITIONEINSCHALTEN: SCHLSSEL RECHTS DREHEN, FESTHALTEN UND HEBEL AM LEISTUNGSSCHALTER AUF I STELLEN
SO3213 STARTER FOR SLIP - RING MOTORANLASSER FR SCHLEIFRINGLUFER
7 7 7
K L M
K L M1 7
2 6
34
5
MOVING-COIL MULTIMETER DREHSPUL-MULTIMETER SO5127
3V 10V 30V 100V 300V 1000V
3V 10V 30V 100V 300V 1000V1V0,3V0V=
0V~
0A~
0A=
3mA 10mA 30mA 0,1A 0,3A 1A 3A 10A
30mA 0,1A 0,3A 1A 3A 10A3mA 10mA0,3mA 1mA A=
A~
V=
V~
SO3212CONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER BRAKE STEUERGERT FR MAGNETPULVERBREMSE
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
3
4
5
2
1
1V/Nm
UM Un
1V/1000min -1BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin -1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL nx1 x2 x5
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
TORQUE MDREHMOMENT M
REVOLUTIONS n DREHZAHL n
SO3212MOTOR PROTECTION SWITCH 3POLE SCHALTER 0,24-0,4A
1
3
5
2
4
6
SO3212 CUT-OUT AUSCHALTER 3POLE AUSSCHALTER 3POL.
L1
L2
L3
U
V
W
XL1 7 8 U
XL2 5 6 V
XL3 3 4 W
XN 1 2 N
10
SE2662MAGNETIC POWDER BRAKE MAGNETPULVERBREMSE
M
U
n
f
UM f nM
U1 V1 W1
W2 U2 V2
SE2662
K L M
U1 V1 W1
U2 V2 W2
K L M
ELECTRONIC WATTMETERELEKTRONISCHER LEISTUNGSMESSER SO5127
I
0 3V10V30V100V300V1000V
0,1A0,3A 1A 3A 10A 30A
0 UA1 UA2
P/W
Q/VAR
U
I
0
I + berstr.berstr. + U
0
U
0,1...30A
Ri
PHASE ANGLE (cos j) - METER PHASENWINKEL (cos j) - MESSER SO5127
0
U
I
0,1 . . .30A
0
I
Mquinas trifsicas de induccin 2Mquina trifsica asincrnica con anillos colectores:
Curvas caractersticas de aceleracin para diferentes resistencias de rotor
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Esquema de instalacin y de cableado, sistema de cajas
SE2662MAGNETIC POWDER BRAKE MAGNETPULVERBREMSE
M
U
n
f
U M fnM
U1 V1 W1
W2 U2 V2
SE2662
K L M
U1 V1 W1
U2 V2 W2
K L M
CONTROL UNIT FOR MAGNETIC POWDER BRAKE STEUERGERT FR MAGNETPULVERBREMSE
SET VALUE/EXT.
Nm PEN-LIFT
1V/Nm
UM Un
1V/1000min-1 BRAKE
MOTOR J
0,8AAUTOM.START
POWER>J max
RESETmin-1
x0,5 x1 x2
ZERO/Nm
CONTR.MODE
M OL n
Nm
P
I
D
SET/START VALUE
0,5
11,5
2
2,5
x0,5 x1 x2,5
SO2662
L1
L2
L3
U
V
W
XL1 7 8 U
XL2 5 6 V
XL3 3 4 W
XN 1 2 N
10
CUT-OUT SWITCH 3 POLE AUSSCHALTER 3POL. SE2661
1
3
5
2
4
6
MOTOR PROTECTION SWITCH 3POLE M.- SCHALTER 0,24-0,4A SE2661
THREE PHASE MAINS SUPPLY DREHSTROMVERSORGUNG SE2661
L1
L2
L3
N
PE
SE2662-9J STARTER FOR SLIP - RING MOTORANLASSER FR SCHLEIFRINGLUFER
7 7 7
K L M
K L M
RMS - METEREFFEKTIVWERTMESSER LM1005
30A10A 3A 1A0,3A0,1A
1KV300V100V 30V 10V 3V
AV RMS AC AC+DC
0(-) I U
ELECTRONIC WATTMETERELEKTRONISCHER LEISTUNGSMESSER
3V10V30V100V300V1000V
0,1A0,3A 1A 3A 10A 30A
P QU I
0
U
0,1...30A
Ri
LM1005
U 0 I