informe

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MAQUINAS ELECTRICAS 1
LABORATORIO N°04: LA MAQUINA ASINCRONA
I.-OBJETIVO
 Demostrar en forma práctica los ensayos del motor y a partir de ellos determinar los
parámetros del circuito equivalente de sustitución en estado estacionario. Además
conocer las características de operación de esta máquina.
II.-MATERIALES Y EQUIPO
 Motor de inducción trifásico tipo jaula de ardilla
 Voltímetros AC
 Pinza amperimétrica analógica
 Pinza amperimétrica digital
 Secuencíometro digital
 Tacómetro
 Llave cuchilla
 Cables de conexión
 01 medidor de energía 3F
 02 medidores de energía 1F
 Multímetro digital
 01 Fuente trifásica regulable 0-240v
III.-FUNDAMENTO TEÒRICO
1. - Máquinas asíncronas.
Contrariamente a las máquinas síncronas empleadas normalmente como generadores, las
máquinas asíncronas han encontrado su principal aplicación como motores, debido a la
sencillez de su construcción. El motor asíncrono trifásico es hoy el motor usual de
accionamiento en todas las redes de distribución.
Se llama máquina de inducción o asincrónica a una máquina de corriente alterna, en la cual
la velocidad de rotación del rotor es menor que la del campo magnético del estator y depende
de la carga. La máquina asincrónica tiene la propiedad de ser reversible, es decir, puede
funcionar como motor y como generador.
El motor asincrónico tiene dos partes principales: Estator y rotor. El estator es la parte fija de la
máquina en cuyo interior hay ranuras donde se coloca el devanado trifásico que se alimenta con
corriente alterna trifásica. La parte giratoria de la máquina se llama rotor y en sus ranuras
también se coloca un devanado. El estator y el rotor se arman de chapas estampadas
de acero electrotécnico de 0,35 a 0,5 [mm] de espesor.
Según la construcción, los motores asincrónicos pueden ser de rotor de jaula de ardilla o de
rotor bobinado.
Los motores asincrónicos se dividen en: sin colector y con colector. Los motores sin colector se
utilizan donde se necesita una velocidad de rotación aproximadamente constante y no se
requiere su regulación.

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MAQUINAS ELECTRICAS 2
Los motores sin colector son simples en construcción, funcionan sin fallas y son de alto
rendimiento.
Para alcanzar amplia gama de velocidades, se utilizan motores asincrónicos con colector
monofásico y trifásico; sin embargo, debido al alto costo, a una construcción complicada y
condiciones difíciles de trabajo, las máquinas asincrónicas con colector son poco empleadas.
Máquina asíncrona
Eje (0), Cojinete (1), rotor de jaula de ardilla (2), tapa lateral de la carcasa (3) y ventilador (4)
1.1. - Generación del campo giratorio.
Funcionamiento de la máquina de continua como generador
Cuando se mueve un conductor dentro de un campo magnético se induce en el mismo una
fem. Para conseguir el movimiento que haga que el campo corte la espira se monta sobre un eje
que le permita girar en el interior del campo.
Sabemos por la ley de Faraday que el valor de la fem inducida es igual al número de espiras
por el incremento del flujo al que está sometido.
El sentido de la fem viene dado por la regla de la mano derecha. Si rotamos una espira en el
interior del campo veremos que la fem cambia de sentido.
.

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1.1.1 - El estator
Es la parte fija del motor. Esta constituido por una carcasa en la que esta fijada una corona de
chapas de acero de calidad especial provistas de ranuras. Los bobinados están distribuidos en
estas ranuras y forman un conjunto de devanados que contienen tantos circuitos como fases de
la red de alimentación.
1.2. - Funcionamiento del rotor.
Él es la parte móvil del motor. Está situado en el interior del estator y consiste en un
acoplamiento de chapas de acero que forman un cilindro solidario con el árbol del motor.
El rotor del motor trifásico es atravesado por el campo giratorio engendrado en el estator. El
arrollamiento rotórico puede ejecutarse como el estatórico en forma repartida, con las bobinas
unidas en serie (rotor bobinado o con anillos rozantes); o también a base de barras (rotor de
jaula o en cortocircuito). Estas barras, de aluminio inyectado a presión (las aletas de
refrigeración hechas en la misma operación hacen masa con el rotor) están conectadas en
paralelo y al mismo tiempo puestas en cortocircuito por medio de dos aros extremos. Dichos
aros suelen fundirse conjuntamente con la aleación de aluminio que rellena las ranuras del
rotor.
IV.-PROCEDIMIENTO Y DIAGRAMAS EXPERIMENTALES
1. Tomar los datos de la placa de características de la máquina
S. Amp=134 A
V=220
In=12 A
Vrotor=1746 rpm
2. Armar el circuito de la figura 3.

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PARA EL ENSAYO EN VACÍO:
3. Arrancar la máquina y esperar un tiempo prudencial para que las condiciones de
lubricación se estabilicen
4. Luego por medio del Variac Trifásico de 5KVA, regular la tensión al 120% de la
tensión nominal.
5. Tomar los datos requeridos en esta prueba.
PRUEBA DE VACIO
V(Volt) W(Watt) I (A)
190.1 400 1.7
176.5 400 1.7
146.2 380 1.8
133 380 1.85
122.5 38
0
1.9
109.2 38
0
2.2
87 36
0
2.7

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PARA EL ENSAYO A ROTOR BLOQUEADO
6. Haciendo uso del tornillo de banco, que se encuentra fijado a la base de concreto de
motor, aplicar un freno al eje de la máquina(ver figura 2)
7. Arrancar la máquina y regular la tensión hasta producir el 120% de la corriente nominal
de la máquina.
8. Tomar los datos requeridos para esta prueba.
ENSAYO A ROTOR BLOQUEADO
W I V
500 7.9 64.3
375 7 57.5
300 6 50
250 5.3 45.1
100 3.3 28.8
50 2.6 24.1
ENSAYO A ROTOR BLOQUEADO
W I V
500 7.9 64.3
375 7 57.5
300 6 50
250 5.3 45.1
100 3.3 28.8
50 2.6 24.1
V.-CUESTIONARIO.-
1.-Calcular los parámetros del circuito "T" equivalente de sustitución de la maquina
asíncrona para tensión nominal. Incluir las perdidas rotacionales en la resistencia "Rm".

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A base de la analogía en la descripción matemática para la maquina asíncrona reducida al
transformador, se puede utilizar el circuito equivalente (de sustitución) del transformador. el
circuito de sustitución se muestra arriba.
La resistencia R'mec = R'2(1-s)/s es como la resistencia de carga del transformador con
devanado secundario reducido. Las pérdidas de potencia en esta resistencia son
numéricamente iguales a la potencia mecánica desarrollada por la maquina asíncrona.
El circuito de sustitución refleja el sistema de las siguientes ecuaciones:
Determinamos el circuito equivalente por fase referido al estator.
Este circuito también se puede determinar colocando la rama de excitación como una
disposición en serie de la conductancia Go y la supceptancia Bo.
Go
Rm = -----------

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Go2+Bo2
-Bo
Xm = ----------
Go2+Bo2
Dónde:
R1 : resistencia de pérdidas de cobre en el estator
X1 : reactancia de dispersión en el estator
R2': resistencia de pérdidas de cobre en el rotor
X2': reactancia de dispersión en el
rotor Rm : resistencia de pérdidas en
el núcleo Xm : reactancia de
magnetización
Es de notar la similitud del circuito equivalente del motor asíncrono de inducción
con el circuito equivalente del transformador debido a la identidad del diagrama vectorial
para cada uno de ellos.
En el caso de motor de inducción los circuitos primario y secundario son
mutuamente móviles a una velocidad que varía con la carga
Determinación de los parámetros del circuito equivalente:
R1 es la resistencia de pérdidas de cobre en el estator por
fase: R1 = Rf = 2.3
Tomaremos el circuito equivalente con la rama de excitación enseriada Rm con Xm
En el ensayo de vacio:
A condiciones nominales en tensión
Io = 2.2 A ; Vn = 200 V
Sabemos:
PFe + Pcu + Prot = Ptot (por fase)
Luego:
Ptot =694.55/3 = 133.67 Watt
Pcu =(Io)2*R1/3 = 3.711 Watt
Las pérdidas rotacionales son las pérdidas estacionales, estas pérdidas son las que debe
vencer el motor para su funcionamiento en vacio. Estas pérdidas constantes estan constituidas por
las pérdidas mecánicas, las pérdidas por efecto de ventilación, pérdidas por fricción. Las pérdidas por
efectos de ventilación y las pérdidas por fricción son pequeñas, ello hace que las pérdidas de
rotacionales sean igual aproximadamente a las pérdidas mecánicas
Las pérdidas rotacionales se obtienen a partir de la gráfica Poo vs. V donde las pérdidas

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rotacionales estarán dadas por la intersección de la curva de la gráfica con el eje Poo.
De la gráfica el valor aproximadamente es
Prot = 120.61 Watt
PFe = 9.346 Watt
Pero las pérdidas en el núcleo (PFe) estará dado por:
PFe = Io2*Rm/3
Luego:
Rm = 3PFe/Io2
Rm = 5.793
La impedancia de entrada:
Zoc = V/(Io/ 3) = 157.46
Ademas:
Zoc² - (R1 + Rm)² = (X1 + Xm)²
X1 + Xm = 157.25
* Del ensayo a rotor bloqueado:
In = 6A , V = 51V
Obtuvimos:
Zcc = 14.72
Rcc = 9.03
R1 + R2' = Rcc = 9.03
Como: R1 = R2'
R1 = Rcc/2 = R2' = 4.515
La impedancia de entrada:
Zcc² - (R1 + R2')² = (X1 + X2')²
X1 +X2' = 14.0125
luego suponiendo
X1 = X2' = 14.0125/2
X1 = X2' = 7.006

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MAQUINAS ELECTRICAS 9
Como se determinó:
X1 + Xm = 157.25
luego Xm = 150.24
Como la caída por impedancia del primario I1(R1 + jX1) es un pequeño porcentaje de la tensión
aplicada V1, es muy pequeño el error al considerar un traspaso a la entrada, luego el circuito T
reducido será:

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2.-A partir de 1 evaluar los parámetros del circuito equivalente "L" invertida.
Para este caso tenemos:
C1 = coeficiente complejo = (Z1 + Zo)/Zo = c' + j c''
c' = [(Ro + R1)Ro + (Xo + X1)Xo]/(Ro² + Xo²)
c''= [(Xo + X1)Ro - (Ro + R1)Xo]/(Ro² + Xo²)
I''2 = I1 - Ioo = - I'2/C1
Reemplazando valores:

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3.-A partir de 2 se pide:
Operación como motor:
- Para un deslizamiento de 3% determinar:
corriente, potencia absorbida, factor de potencia, potencia en el eje y eficiencia.
-Comparar estos resultados con los obtenidos experimentalmente. Explicar las divergencias
- El deslizamiento al producirse el torque máximo
- La máxima potencia en el eje
Diagrama circular usando el circuito equivalente L invertida
- Del gráfico determinamos la corriente I1 = 2.2 A y la corriente I2 = 1.33 A,
la potencia en el -eje Peje = 371.1 y la eficiencia = 75%
Estos valores tiene mucha aproximación con los valores determinados en el laboratorio, las
divergencias se deben a diversos motivos como es el caso de que el diagrama circular es
obtenido de dos ensayos de laboratorio como es el ensayo de vacío y el de rotor bloqueado,
otro factor que nos da esta divergencia es la sensibilidad de los instrumentos.
En la gráfica 1 se muestra adicionalmente a un deslizamiento de 0.3 para una mayor
observación de las corrientes I1 e I2 y demás parámetros. Además con ello notar que para
un deslizamiento de esta naturaleza los valores de corrientes y potencias tienen una notable
variación.
- Del gráfico 2 el deslizamiento a condiciones nominales es s = 0.16, el torque es τ = 0.256
N/m, el factor de potencia es cosφ = 0.82 y un rendimiento de 68 %.

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-Del gráfico 2 el deslizamiento para torque máximo es s = 0.387 (38.7%)
-La potencia máxima en el eje es Peje = 888.688 W

13. UNMSM
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4.-.Dibujar el diagrama fasorial
VI.-CONCLUSIONES
- Si un motor de inducción esta funcionando en vacío y se varía la tensión aplicada dentro de
un margen de que vaya desde una pequeña fracción de su valor nominal hasta un tanto mayor que el
nominal, estas pérdidas son excepción de las debidas a las resistencias pasivas y a las del cobre del
estator, variarán prácticamente en una proporcionalidad del cuadrado de la tensión.
- Debido a factores de estabilidad de los instrumentos de medición y a otros factores como la
influencia de cables estilizados se obtuvieron mediciones que tiene poca cercanía de los valores
esperados, ello se puede observar en la determinación de la prueba de vacío de la gráfica Wx vs. V.
- En una máquina asíncrona, el arrollamiento que da origen a la rotación del
campo(devanado primario) situado normalmente(no necesariamente) en el estator, no gira a la
misma velocidad que el campo creado por las corrientes que alimentan el arrollamiento polifásico del
estator. Son de mayor aplicación como motores.
- Del ensayo de rotor bloqueado es conveniente obtener lecturas con el mayor valor de
corriente que se puede utilizar sin recalentar los devanados, por lo tanto se hace necesario tomar las
lecturas rápidamente y observar la temperatura antes y después del ensayo a fin de evitar errores
debido a los cambios de resistencia.

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- En vacío como se requiere un par pequeño para vencer las fuerzas de fricción, la velocidad
de vacío estará muy cerca a la velocidad síncrona y el sentido de la rotación es el mismo que el del
campo magnético giratorio. Esto se mantendrá incluso cuando el deslizamiento se encuentre entre
cero y uno.
- En rotor bloqueado se establece que el producto del par motor es directamente
proporcional a las pérdidas totales en el cobre del secundario, lo que significa que el deslizamiento
es unitario estableciéndose el par motor directamente proporcional a la resistencia del secundario.
- Si se invierte el sentido de giro del rotor se tendrá un deslizamiento mayor que la unidad,
impulsada con una velocidad opuesta al campo magnético giratorio se produce un aumento de la
fem. La máquina se convierte en un freno mecánico.
- Por efecto de tener un circuito equivalente similar al transformador, se construye el
diagrama circular como en el caso del transformador de lo que se obtiene las relaciones entre
fuerzas electromotrices, corriente, entrada y salida de potencia, par motor, velocidad, factor de
potencia y rendimiento con exactitud suficiente para la mayoría de los fines prácticos.