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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE

INGENIERIA ELÉCTRICA

EXPERIMENTO Nº 02

ARRANQUE A TENSIÓN REDUCIDA MEDIANTE AUTO-TRANSFORMADOR

I. OBJETIVO

Estudio practico de las formas de conexión en los motores trifásicos a tensión reducida, entre ellos el arranque con auto-transformador y también mediante tres resistencias.

II. FUNDAMENTO

El motor es alimentado a tensión reducida mediante un auto-transformador, el cual se pone fuera de servicio cuando el arranque termina.

El arranque se realiza en tres tiempos:1. Conectado en estrella el auto-transformador, después del

cierre del contactor de línea, el motor marca ahora a tensión reducida.

2. Apertura del punto neutro, una fracción del devanado del auto-transformador, insertado en serie con cada fase del estator, se comporta como una inductancia.

3. El tercer contactor acopla al motor a plena tensión de la red y provoca la apertura de los dos primeros contactores del arranque.

CARACTERÍSTICAS DEL METODO DE ARRANQUEA lo largo del primer tiempo, el par se reduce proporcionalmente al cuadrado de la tensión (Fig. Nº 1), y la corriente de línea en relación muy próxima, ligeramente mas elevada que la corriente magnetizarte del auto-transformador.La corriente es reducida solamente en relación a la tensión, pero ha sido tomada en cuenta desde el punto de vista de la utilización.Esta forma de arranque es sobre todo utilizada para los motores de gran potencia. Con relación al arranque estrella-triangulo permite tener un par mas elevado, con una punta de intensidad menor.

III. EQUIPO Y/0 INSTRUMENTOS A UTILIZAR1. Pinza amperimetrica (analógica y digital)2. Vatímetro

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I I– EAPIEI 1


3. Tacómetro digital

IV. PROCEDIMIENTO1. en primer lugar se realizan las conexiones para proceder a

arrancar el motor en forma directa en conexión estrella. tomar valore de corriente de arranque, potencia y velocidad del motor.

2. Luego realizar las conexiones respectivas para el arranque del motor en conexión triangulo y tomar los valores de corriente de arranque, potencia y velocidad.

3. Realizar las conexiones respectivas utilizando el tablero que controla el arranque con auto-transformador para la marcha del motor y tomar valores de corriente de arranque, potencia y velocidad

4. Tomar valor del tiempo que se requiere para la conmutación con autotransformador.

5. Finalizada estas pruebas, hacer seguimiento del circuito de control y mando del tablero en donde se realiza el arranque con autotransformador

6. De la misma manera seguir los procedimientos para el arranque mediante el método de resistencias.

V. CUESTIONARIO.

1. PRESENTAR EL DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE CONTROL Y MANDO PARA EL ARRANQUE DEL AUTO-TRANSFORMADOR Y MEDIANTE RESISTENCIAS UTILIZADO EN EL LABORATORIO.

DESCRIPCION DEL CIRCUITO DE ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR TRIFASICO

Se trata del modo de arranque más sencillo en el que el estator se acopla directamente a la red. En el momento de la puesta bajo tensión, el motor actúa como un transformador cuyo secundario, formado por la jaula muy poco resistente del rotor, está en cortocircuito. La corriente inducida en el rotor es importante. La corriente primaria y la secundaria son prácticamente proporcionales. Por tanto, se obtiene una punta de corriente importante en la red

Características

El estator se acopla directamente a la red.



La corriente inicial es de 6 a 8 veces la nominal. Se considera para cálculos

El par máximo se alcanza aproximadamente al 80 % de la velocidad nominal.

El motor solo necesita tres bornes U – V – W. La conexión interna dependerá de la tensión de la línea.

La potencia del motor es débil con respecto a la de la red, para limitar las perturbaciones que provoca la corriente inicial de arranque.

La caída de tensión provocada por la corriente de arranque del motor perturba el buen funcionamiento de otros aparatos conectados a la misma línea, por ejemplo en el caso de las escaleras mecánicas, será imprescindible recurrir a una artimaña para disminuir la corriente de arranque o el par de arranque. En estos casos, el medio más utilizado consiste en arrancar el motor bajo tensión reducida.

Para arrancar un motor a trifásico es necesario diseñar y montar dos tipos de circuitos uno que permita alimentar al motor desde las líneas de la red eléctrica este circuito es llamado “circuito de potencia” y otro que nos permita controlar el encendido y apagado del motor este circuito es llamado “circuito

de control”.

DESCRIPCCION DEL CIRCUITO DE POTENCIA

El circuito de potencia es el que nos permite alimentar a nuestro motor trifásico con jaula de ardilla, para ello será



necesario utilizar dispositivos de maniobra así como también dispositivos de protección contra cortocircuito, fallas a tierra y sobrecarga o sobretensión sostenida. Los dispositivos que usaremos para dicho fin son: 3 interruptores termomagnéticos, 3 fusibles, 1 contactor y 1 relé térmico. El circuito utilizado se muestra a continuación:

Describamos ahora el funcionamiento del Circuito de Potencia

En primera instancia utilizamos interruptores termomagnéticos los cuales cumplen la función de un equipo de maniobra y de protección contra cortocircuito (protección de la parte magnética) y sobrecarga sostenida (protección térmica) de esta manera protegemos a nuestro circuito.

Parte magnética: Al circular la corriente el electroimán crea una fuerza que, mediante un dispositivo mecánico, tiende a abrir un contacto, pero sólo podrá abrirlo si la intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado y su actuación es de aproximadamente unas 25 milésimas de segundo, lo cual lo hace



muy seguro. Esta es la parte destinada a la protección frente a los cortocircuitos, donde se produce un aumento muy rápido y elevado de corriente.

Parte térmico: La otra parte está constituida por una lámina bimetálica que, al calentarse por encima de un determinado límite, sufre una deformación y pasa a una posición que provoca la apertura del contacto. Esta situación es típica de una sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se eleva la corriente por conexión de aparatos o mal funcionamiento de los mismos.

En segunda instancia utilizamos un fusible el cual se funde a una determinada temperatura sirve como equipo de protección contra sobrecargas.

Luego de que la corriente fluya por el interruptor termomágnetico y por el fusible, pasa por el contactor el cual es un equipo de maniobra que permite el paso de la corriente por sus seis contactos principales siempre que este energizada su bobina lo cual se hace colocando los contactos A1 y A2 a una diferencia de potencial y de esta manera cierra los contactos principales (este manejo se realiza desde el circuito de control).

Luego utilizamos un relé térmico el cual irá conectado al contactor como se muestra a continuación:



Si el motor sufre una avería y se produce una sobreintensidad, unas bobinas calefactoras (resistencias arrolladas alrededor de un bimetal), consiguen que una lámina bimetálica, constituida por dos metales de diferente coeficiente de dilatación, se

deformen, desplazando en este movimiento una placa de fibra, hasta que se produce el cambio o conmutación de los contactos, de esta manera protegiendo a nuestro circuito contra posibles fallas sucedidas en el motor.

Finalmente luego de que las corriente de las tres fases R, S y T fluyan por los dispositivos de maniobra y protección, llegan respectivamente a los terminales U, V y W del motor en el cual debemos hacer que los contactos Z, X e Y sean un punto común, dicha configuración la mostramos a continuación.

Configuración de contactos del motor que nos permita que al activar la bobina del contactor (lo cual se hace en el circuito de control) este motor empiece a girar con la protección eléctrica adecuada.



DESCRIPCCION DEL CIRCUITO DE CONTROL Este circuito permite controlar la energización de la bobina del contactor la cual abrirá o cerrará el circuito de potencia, para esto haremos uso de dos equipos de pulsadores (cada uno con un par uno abierto y otro cerrado) para controlar el encendido o apagado del motor desde dos puntos distintos.

S0, S1: Pulsador normalmente cerradoS2, S3: Pulsador normalmente abierto13,14: Contactos NO auxiliares del contactor.A1, A2: Contactos de la bobina del contactor.

DESCRIPCCION DEL FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO DE CONTROL

Al presionar los pulsadores S2 ó S3 notar que el circuito se cierra y los contactos de la bobina del contactor están a una diferencia de tensión, de esta manera se energiza la bobina cerrando los contactos principales



permitiendo que el circuito de potencia se cierre y el motor encienda.

Estos pulsadores S2 y S3 se colocan en paralelo con los contactos NO (normalmente abierto llamado también contactos instantáneos de cierre) cuya función es cerrar un circuito, tan pronto se energice la bobina del contactor. En estado de reposo se encuentra abierto. Es decir bastará pulsar tan solo una vez los S2 ó S3 para que se energice la bobina del contactor hasta no volver a abrir el circuito, permitiendo así que el motor se prenda.

Si presionamos los pulsadores S1 ó S0, observemos que el circuito se abre desenergizando así la bobina del contactor y por consiguiente parando el motor.

2. PRESENTAR EN CUADRO LOS VALORES TOMADOS EN EL PROCEDIMIENTO (1),(2),(3)EXPLIQUE LOS RESULTADOS OBTENIDOS Y COMPRAR CON EL MÉTODO DE RESISTENCIAS.

Mediciones realizadas del motor

Porcentaje de voltaje (220v)

60%

Corriente de arranque 20.5A

Corriente nominal 4.76A

Rpm inicio 1773

Rpm final 1795

Tensión inicio 131.3.7V

Tensión final 225.3V

Tiempo de conmutación

33s



3. DAR UN MÍNIMO DE 5 OBSERVACIONES.



Ajustar bien las conexiones tanto en el tablero como en

el motor trifásico.

Observar que hay momentos en que las llaves

termomagneticas dejan de funcionar esto se debe a

que el circuito no está cumpliendo la simetría ósea una

de las corrientes aumento.

La variación de RPM en el inicio como en el final es

mínima.

Al momento de producirse la conmutación se llega a

usar el motor a plena carga.

En el tablero se puede justar el tiempo de conmutación

del motor.


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