Informe Laboratorio Pruebas a Máquinas Rotativas - Norma IEEE

8/18/2019 Informe Laboratorio Pruebas a Máquinas Rotativas - Norma IEEE

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Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA - Rodriguez Rodriguez Rolando - Pruebas a máquinas eléctricas

Resumen — En el presente informe de prácticas de laboratorio,se realizarán las respectivas mediciones a máquinas eléctricas

rotativas en las que se incluyen las variables tanto en estado de

reposo como energizadas, las variables a medir son; Resistencia,

Voltaje, Corriente, también se realizarán pruebas de aislamiento,

RPM (revoluciones por minuto), identificación de bobinas y

comportamientos de éstas máquinas de acuerdo a sus conexionesen el momento de energizarlas.

I ndice de Términos — Máqinnas síncronas, motores asíncronos,mediciones de corriente y voltaje, pruebas de aislamiento.

I. I NTRODUCCIÓN

STE documento contiene un detallado procedimiento parahacer una serie de pruebas y mediciones que se le puede

realizar a algunos de sus componetes a máquinas síncronastrifásicas, motores trifásicos, así mismo para hacerconexiones ya sea en delta o en estrella, de acuerdo a laconfiguración y fabricación de la máquina ó lo especificado en

la placa de características que hay en ellas. Éstas medicionesse programan después de estudiar desde los principios básicosdel funcionamiento de una máquina rotativa eléctrica (Leyesdel electromagnetismo e inducción electromagnética) hastaanalizar sus partes que la componen (rotores, estatores,devanados, bobinas, carcasas, etc.).

II.

OBJETIVOS

En primer lugar está el reconocimiento de los instrumentosde medida, así mismo como su funcionamiento y forma deconección u operación en el momento de toma de datos. Entreellos están el voltímetro, amperímetro, óhmetro y el probadorde aislamiento de materiales ó magaóhmetro. Identificacióndel tipo de máquina con que se vaya a trabajar, si es máquinasíncrona o motor asíncrono o de inducción. Realizar laconexión correcta de los instrumentos de medida en lasmáquinas seleccionadas y tomar los datos y registrarlos parasu análisis. Después de lel registro de datos de la máquinaestablecer su estado de funcionamiento de los componentes alos que se le realizó la prueba. Y hacer su respectiva conexióny puesta en funcionamiento para la toma datos de lasdiferentes variables (voltaje, corriente, rpm) y analizarlos.

III. MARCO TEÓRICO

Ley de Ámper: el señor Ámper estableció que al pasar unacorriente eléctrica por un conductor, se genera un campo

magnético alrededor de éste. Lay de Faraday: o también ley de inducción

electromagnética, en el cual un voltaje inducido en un circuitocerrado es directamente proporcional a la rapidez con quecambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa unasuperficie.

Ley de Lenz: la variación del flujo magnéco a través de unaespira o un conductor inducirá un voltaje en la espira de talmanera que siempre se opondrá a la variación del flujomagnético.

Leyes de Maxwell: en resumen las leyes de Maxwellestablecen que el flujo electromagnético se desplaza en elespacio y en el tiempo por medio de ondas a la velocidad ndela luz.

Máquina síncrona: composición de elementos queinteractúan entre si para generar corriente elterna por medio deuna inducción electromagnética, entre los más relevantes estánel rotor, el estator, la carcasa, los cojinetes y la exitatriz. Enesta se hace una trsnaformación de energía mecánica enenergía eléctrica. Esta máquina se caracteriza por su campomagnético es el mismo, no tiene variaciones.

Generador síncrono: hace referencia a generadores lascuales cuya corriente de campo magnético la suminstra unafuente de corriente alterna externa y en algunos casos unafuente de corriente directa.

Motores de inducción: hace partes de las máquinasdinámicas cuya corriente de campo magnético se suministra asus devanados por medio de una acción transportadoramagnética. Éstas se caracterizan por transformar energíaeléctrica en energía mecánica.

IV. PROCEDIMIENTO

A. Selección máquinas

Se selecciona una máquina cuya placa de características

PRUEBAS Y MEDICIONES A MÁQUINASELÉCTRICAS ROTATIVAS

Rodriguez Rodriguez [email protected]

SENA – CEET2016

E


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“ figura 1” , el fabricante nos proporciona los datos másrelevantes “Tabla 1” para su operación bajo éstos parámetros.En ésta placa nos dice que es motor asíncrono trifásico de dosvelocidades con conexiónes en Delta, conocido como motorDAHLANDER.

Fig. 1. Placa de características máquina seleccionada

TABLA ICaracterísticas Motor Trifasico Asincrono

Voltaje de operación 220 V, voltaje de líneaFrecuencia 60 HzPolaridad 2p=8/4 tranajo a 8 polos o cuatro polosPotencia 1,4 KWEficiencia 0,7Frecuancia mecánica 850 / 1700 RPM

B. Medición de resistencias entre bobinas a) Medición en del exterior

Teniendo en cuenta la figura 1, realizaremos la medidaentre las bobinas del delta externo, fiugra 2, cuyas conexionesse realizan entre los bornes X, Y y Z. para este procesoutilizaremos el medidor de aislmiento o megaóhmetro en la

escala de ohmios.

Fig. 2. Medición de resistencia entre bobinas en el delta exterior.

TABLA IIDatos de las Mediciones Entre Bobinas en Conexión Delta Exterior

BOBINAS DATOS MEDIDOSEntre bornes X y Z 2,7 Ω Entre bornes Z y Y 2,7 Ω Entre bornes X y Y 2,67 Ω

Podemos darnos de cuenta que prácticamente no hay

diferencia entre los datos arrojados por el instrumento y queestas bobinas se encuntran parejas para su funcionamiento.

b) Medición delta interno Teniendo en cuenta la figura 1, realizaremos el mismo

prcedimiento que en la anterior medición pero entre las bobinas del delta interno, fiugra 3, cuyas conexiones serealizan entre los bornes U, V y W.

Fig. 3. Medición de resistencia entre bobinas en el delta interior.

TABLA IIIDatos de las Mediciones Entre Bobinas en Conexión Delta Interior

BOBINAS DATOS MEDIDOSEntre bornes W y V 2,68 Ω Entre bornes W y U 2,68 Ω Entre bornes U y V 2,67 Ω

Estas mediciones nos dice que no hay diferencia entre estas bobinas y se encuntran parejas para su funcionamiento.

c) Medición entre deltas

Luego realizaremos la medición pero entre las bobinas deldelta interior y el delta exterior, figura 4.

Fig. 4. Medición de resistencia entre deltas interno y externo

. Estos resultados nos indican que la resistencia entre losdeltas se suma de acuerdo a las velocidades determinadas porlas revolusiones por minuto (rpm), ya sea en el delta externocomo en el delta interno.

C. Prueba de aislamiento El objetivo de esta prueba es determinar el estado físico de


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las bobinas, que su aislamiento entre espiras esté encondiciones para trabajo, asi mismo el aislamiento entre

bobinas y la carcasa del motor. Esta prueba consiste enaplicarle un voltaje DC de alta tensión a la bobina en el cualcircula una corriente muy baja y me determinará el estado dede ésta para su correcto funcionamiento. La prueba serealizará con un megaóhmetro que le inyectará a la bobina unvoltaje superior a los 500 voltios DC y su vez me mostrará un

valor en ohmios que me detrminará si la bobina esta enoptimas condiciones.

Fig. 5. Colocación de las puntas del magaóhmetro

Para realizar esta prueba se conectará la punta o pinza decolor negra (común) a la carcasa del motor como se mustra enla figura 5, y la punta de color roja se irá conectando en cadauno de los bornes tanto del delta externo como del deltainterno, figura 6 , y asi tomar los datos correspondientes parasu análisis.

Fig. 6. Mediciones de aislamiento de cada una de las bobinas

Registro de datos;

TABLA IV.Datos de las Mediciones de aislamiento entre bornes y carcasa del motor

Bornes Voltaje inyectado DCResistencia medida

en Ω

X 526 Vdc Mayor > 550 MΩ Y 526 Vdc Mayor > 550 MΩ Z 526 Vdc Mayor > 550 MΩ U 526 Vdc Mayor > 550 MΩ V 526 Vdc Mayor > 550 MΩ W 526 Vdc Mayor > 550 MΩ

La anterior práctica nos muestra que el voltaje aplicadofue de 526 voltios DC (corriente directa) en cada uno de los

bornes de las bobinas del motor, y la resistencia medida fuéde mayor a 550 MΩ. Esto quiere decir en primera instanciaque si el valor de la resistencia es superior al valor delvoltaje aplicado el aislamiento de la bobina esta correcto, delo contrario si éste valor es menor y/o que tiende a cero la

bobina puede estar en corto ya sea entre las mismas espiras

o con la carcasa del motor, por lo tanto habría qiuerevisarlas.

D. Conexión del motor Dahlander Como ya sabemos que este es un motor de dos velocidades,

la conexión de los deltas interno o externo nos indica a lasrevolusiones que éstos trabajan. En la figura 7 se muestra lacorrecta conexión.

Fig. 7. Conexión bornes motor Dahlander – velocidad lenta, velocidad

rápida. Ref. [1]

(Figura 8), Aquí se muestra que el delta externo es para que elmotor funcione a una velociad lenta de 850 rpm, y el deltainterno a una velocidad rápida de 1700 rpm.

Fig. 8. Conexión bornes motor Dahlander – velocidad lenta, velocidadrápida


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E. Puesta en marcha del motor Dahlander

a) Conexión delta externoEn la figura 9, se muestra la conexión del motor a la red

trifásica externa, ahí se evidencia la conexión delta externo develocidad lenta.

Fig. 9. Conexión bornes motor Dahlander a la red trifásica

El objetivo de esta práctica con ayuda de un medidor derpm, es medir las revolusiones por minuto del motor yverificar si concuerda con la conexión realizada y la placa decaracterísticas. Fiugra 10. También realizaremos lasmediciones de voltajes y corriente de arranque y corrientenominal o de vacío.

Fig. 10. Medición rpm conexión delta externo

Aquí podemos evidenciar que los datos arrojados por elmedidor corresponde a las las características de fabricación dela máquina.

En esta misma conexión se toman los datos de voltaje dealimentación o voltaje de red y de corrientes como se muestra

en la figura 11.

Fig. 11. En conexión delta externo. De Iz. A Derch. Voltaje de red – corriente de arranque – corriente nominal o de vacío.

b) Conexión delta interno Ahora realizaremos el mismo procedimiento pero con

conexión en delta interno, de velocidad rápida, a 1700 rpm. Figura 12.

Fig. 12. Medición rpm conexión delta interno

Aquí podemos evidenciar que los datos arrojados por elmedidor corresponde a las las características de fabricación dela máquina.

En esta misma conexión se toman los datos de voltaje dealimentación o voltaje de red y de corrientes como se muestraen la figura 13.

Fig. 13. En conexión delta interno. De Iz. A Derch. Voltaje de red – corriente de arranque – corriente nominal o de vacío.


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Los resultados de la práctica E se relacionan en la Tabla V, para su análisis.

TABLA V.Datos de las Mediciones de Voltajes y Corrientes en conexiones de alta y baja

revolusiones

VariableDatos placa del

motor

Conexión Delta

externo

Conexión Delta

internoRPM 850 / 1700 896,13 1792

Corriente

arranque- 11,2 A 24,7 A

Corriente

nom inal- 5,8 A 2,9 A

Voltaje 220 V 223,2 V 223,2 V

Con éstos datos arrojados por los instrumentos de medición, podemos deducir en primer lugar que los datos proporciandos por el fabricante en la placa de características concuerdan conlos medidos y que las conexiones realizadas son las correctas.

Luego podemos decir que la conexión del motor para queopere a baja revolusiones (896,13 rpm), necesita menos

corriente de arranque que la conexión del motor para altasrevolusiones (1792 rpm), pero con respecto a la corriente deestabilización en ambas conexiones, el consumo de ésta a altasrevolusiones es menor, esto se debe a que como en la bobinasse toma un punto medio para la velocidad rápida el número de

polos también se reduce a la mitad, por lo tanto el consumo dela corriente de estabilización disminuye, caso contrario con lacorriente de arranque, en la que se necesita mayor corriente

para que se genere el flujo magnético dentro de la máquina.

F. Conexión motor Asincrono

Para realizar la siguiente práctica se escogió un motorasíncrono con rotor de jaula de ardilla el cual se caracteriza

por que su arranque se realiza por medio de resistenciasestatóricas. Esto quiere decir que utilizaremos una fuenteexterna para alimentar el rotor que a su vez tiene un reóstato

para controlar la intensidad de corriente y así poder variar lavelocidad del rotor. Figura 14.

Fig. 14. Izq.-Reostato de arranque y motor asíncrono trifásico - Derch.

El estator del motor se alimentrá de la red trifásica y suconexión se hará en Delta entre los bornes (Z-U), (X-V) y (Y-W), esto con el fin de que su arranque sea suave y a unacorriente baja, figura 15. Como ya habíamos dicho, el rotorserá alimentado por medio del resotato externo trifásico a losterminales U, V y W de los bornes del motor, con surespectiva tierra de ambas máquinas con la conexión a tierra

del la red trifásica. Figura 15.

Fig. 15. Conexión del motor a la red trifásica y al resotato

V. CONCLUSIONES

Se identificaron las máquinas en base a la informaciónadjunta, como por ejemplo la placa de características.

Con esta práctica de laboratorio se identificó y se realizaronla forma correcta de conexión y manipulación tanto de losinstrumentos de medida como de las máquinas escogidas paraello.

También de acuerdo a las mediciones realizadas pudimos

comprobar si la máquina estaba en optimas condiciones pararecibir tensión si temor a que ésta funcionara incorrectamente.

Se comprobó la relación que hay entre la corriente, los bobinados, la cantidad de polos y las revolusiones por minutodel motor, esto quiere decir que el motor cuando estafuncionando a su máximo desempeño de su eje o rotorconsume menos corriente que cuando se se le reduce lavelocidad y se obliga a trabajar a bajas revolusiones, osae queentre menos polos menos consumo de corriente, pero en elmomento de arranque va a necesitar mucha mas corrientehasta el punto de estabilización.

VI.

REFERENCIAS

[1] © Departament d'EnsenyamentPrimera edició: setembre 2010 - CFGM - Instal·lacionselèctriques i automàtiques.http://ioc.xtec.cat/materials/FP/Materials/0801_IEA/IEA_0801_M01/web/html/WebContent/u3/media/ieam1uf3ud3_im68.png

Documents

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