Los variadores reducen la potencia de salida de una aplicación, como una bomba o un ventilador, mediante el control de la velocidad del motor, garantizando que no funcione a una velocidad superior a la necesaria.

1. Entrenador OPENLAB
Versión 1.0 Página 299
3.16 Prueba sin carga del motor asíncrono
trifásico
1. Introducción. Descripción del experimento
El motor de inducción trifásico lleva un devanado trifásico en su estator. El rotor
puede ser de tipo bobinado o puede tener barras de cobre en cortocircuito en cada
extremo, en cuyo caso se conoce como rotor de jaula de ardilla. La corriente
trifásica extraída por el estator a partir de una alimentación trifásica produce un
campo magnético que gira a velocidad sincrónica en el entrehierro. El campo
magnético corta los conductores del rotor induciendo fuerzas electromotrices que
hacen circular corrientes dentro de ellos.La prueba sin carga en un motor de CA de
jaula de ardilla muestra las condiciones de funcionamiento en el circuito magnético
del motor y brinda información sobre la corriente absorbida y las pérdidas en
condiciones sin carga. Normalmente se realiza a la frecuencia nominal aplicando
tensiones de fase balanceadas a las terminales del estator. El motor de inducción
trifásico se comporta como un transformador cuyo devanado secundario puede
girar. La diferencia básica es que la carga es mecánica. Además, la reluctancia al
campo magnético es mayor debido a la presencia del entrehierro a través del cual
se transfiere la potencia del estator al rotor. La corriente sin carga del motor es a
veces tan alta como 30% a 40% del valor de carga completa.
Objetivos
Se espera que los alumnos aprendan sobre la prueba sin carga del motor asíncrono.
Al realizar este experimento, los estudiantes tendrán los siguientes objetivos:
 Entender el diagrama de circuito correspondiente al motor de jaula de ardilla de
CA sin carga.
 Aprender a conectar las máquinas eléctricas y los módulos del laboratorio de
acuerdo con el diagrama esquemático.
 Conocer cuáles son los parámetros que deben mantener valores constantes y
cuáles son los parámetros que deben cambiarse durante el experimento.
 Saber utilizar el software dedicado para realizar el experimento.
 Obtener las curvas características del experimento:
     
U
f
U
f
P
U
f
I M 

 0
0 cos
;
; 

2. Ejercicio 3.16 ‐ Prueba sin carga del motor asíncrono trifásico
Página 300 Versión 1.0
2. Lista de componentes
Los módulos necesarios para este experimento son:
A. Software:
‐ PC con sistema operativo Windows
‐ Aplicación de software de procesamiento DL 8330SW. Exercise 3.16 – No
load test of the Three‐phase Asynchronous Motor
B. Hardware:
‐ DL 10280AC Máquina asíncrona (jaula de ardilla, motor CA)
‐ DL 10017 Módulo de alimentación
‐ DL 10065N Unidad de medición digital de potencia eléctrica
‐ DL 10050N Unidad de medición digital de potencia mecánica
‐ DL 10116 Arrancador estrella/delta
‐ DL 10185 Unidad de conmutación de polos
‐ DL 1893 Módulo de adquisición de datos
‐ Adaptador USB – RS485

3. Entrenador OPENLAB
Versión 1.0 Página 301
3. Descripción general del procedimiento
Diagrama esquemático
La prueba sin carga es útil no sólo para observar las condiciones de trabajo del
circuito magnético del motor, sino también para obtener datos tanto para trazar las
curvas características de la máquina (I0 y cosϕ0) como para el cálculo de la eficiencia
convencional (PM y PIR).
Figura 1. Diagrama de circuito general para la prueba sin carga del motor asíncrono
trifásico
Consiste en alimentar el motor asíncrono con su tensión nominal, dejando al rotor
libre para girar sin ningún par de frenado. En estas condiciones, la corriente
absorbida es dada por la suma vectorial de la corriente magnetizante y el
componente activo pequeño producido por las pérdidas de hierro (estator) y las
pérdidas mecánicas (fricción y ventilación).
Para obtener la curva característica del circuito sin carga, siga la figura 1. Los
parámetros eléctricos sin carga pueden medirse usando el amperímetro A y el
voltímetro V. En este diagrama esquemático se presenta la configuración del
estator de CA. La potencia eléctrica ha sido medida con un solo vatímetro ya que el
motor asíncrono es, por su construcción y condiciones de funcionamiento, una
máquina simétrica bajo cualquier condición de carga.

4. Ejercicio 3.16 ‐ Prueba sin carga del motor asíncrono trifásico
Página 302 Versión 1.0
Curvas características
A partir de los diagramas, en correspondencia con el valor nominal de corriente,
obtenemos respectivamente: I0, pérdidas de hierro PIR, pérdidas mecánicas PM y
factor de potencia cosϕ0.
Figura 2. Característica sin carga del experimento
Estos parámetros eléctricos son necesarios para calcular la serie de parámetros del
diagrama equivalente:
IR
M
CU
m
CU P
P
P
P
and
I
R
P 




 0
2
0
5
.
1

5. Entrenador OPENLAB
Versión 1.0 Página 303
Diagrama de conexión e instalación
La figura 3 muestra el diagrama esquemático de la prueba sin carga, en la que el
motor de CA de jaula de ardilla es alimentado con una tensión trifásica de CA de la
sección de alimentación variable (0÷26V/14A) del DL 10017.
Figura 3. Diagrama esquemático para la prueba sin carga del motor CA de jaula de
ardilla

6. Ejercicio 3.16 ‐ Prueba sin carga del motor asíncrono trifásico
Página 304 Versión 1.0
La configuración del estator del motor de jaula de ardilla puede ser en
estrella/delta, pero para este experimento seleccionamos la conexión delta. Los
parámetros eléctricos del motor DL 10280AC se medirán con el dispositivo de
medición DL 10065N.
Conecte los cables de alimentación de acuerdo con el siguiente diagrama:
Figura 4. Diagrama de cableado para la prueba sin carga del motor de CA de jaula
de ardilla.
Imprima la hoja de identificación de los dispositivos mostrada
en la introducción a la sección de experimentos.
Se pide a los estudiantes que escriban a mano los dispositivos
identificados con parámetros y valores que se utilizan durante el
experimento.

7. Entrenador OPENLAB
Versión 1.0 Página 305
Antes de iniciar cualquier actividad de cableado, revise todas
las conexiones de alimentación: todos los interruptores deben
estar APAGADOS. ¡No olvide conectar el terminal de tierra!
Como se muestra en el diagrama con símbolos específicos, el
equipo está conectado a una red de protección con un conector
y un cable dedicados.
Procedimiento experimental y plan de aprendizaje
Antes de iniciar el experimento, conecte todos los módulos a la fuente de
alimentación principal utilizando los cables de alimentación.
1. Realice la configuración del circuito que se muestra en el diagrama de cableado
de las figuras 3 y 4. Encienda los módulos.
2. Siga estos pasos para habilitar la fuente de alimentación DL 10017:
 Gire la llave en sentido horario, desde la posición horizontal hasta la posición
vertical.
 Coloque el selector "a/off/b" en la posición "a". Usaremos la parte de CA
(0÷26V/14A) de la fuente de alimentación (esta acción es necesaria para
encender la fuente de alimentación).
 Pulse el botón verde “start” en el módulo de alimentación. Asegúrese de
que la perilla de control esté en su posición mínima (completamente en
sentido antihorario).

8. Ejercicio 3.16 ‐ Prueba sin carga del motor asíncrono trifásico
Página 306 Versión 1.0
Para medir la velocidad de las máquinas, primero conecte los
módulos como se muestra en el siguiente diagrama de cableado.
Antes de conectar el conector K2, el transductor de velocidad
debe estar ya montado en la máquina. Vea nuevamente la
figura 4 para completar la conexión para medir la velocidad.
3. Modo SEMIAUTOMÁTICO – El estudiante decidirá cuándo adquirir los datos del
experimento, basándose en los parámetros medidos.
Software: Antes de realizar cualquier medición de datos, seleccione lo
siguiente:
Abra el experimento ASYN/No load test of the Three‐phase Asynchronous
Motor. Seleccione el interruptor “Man” para este modo de operación.
Asegúrese que todos los cables de comunicación RS485 estén conectados
y que el software DL 8330SW pueda ver todos los módulos de medición
del Openlab.
La interfaz gráfica principal del software permite ver en una tabla todos los
datos medidos. También puede acceder a varios menús que le muestran los
instrumentos de medición virtual.

9. Entrenador OPENLAB
Versión 1.0 Página 307
Haga clic en "Show Information" para observar la correspondencia entre los
parámetros medidos y las direcciones de los dispositivos de medición (DL
10065N y DL 10050N), así como para acceder al manual del experimento en
PDF.
Al abrir los Instrumentos MB, podrá seleccionar el parámetro medido. Para ver
los instrumentos necesarios para este experimento, haga clic en "Show single
DC/AC measure".
Para seleccionar el parámetro que quiere ver, haga clic en “Show MB Instruments”.
Después, haga clic en “Show XY graph”. Primero elija las ventanas que desea utilizar y
después de ello podrá comenzar a adquirir datos. Para este experimento, seleccione
los parámetros adecuados que deben medirse y visualizarse.

10. Ejercicio 3.16 ‐ Prueba sin carga del motor asíncrono trifásico
Página 308 Versión 1.0
Elija la tensión U(V) del motor de CA en correspondencia con la potencia sin
carga P(W).
Haga clic en “Show XY graph” y seleccione tensión y corriente.
Hardware: Ahora el software está programado para medir y mostrar los
parámetros de la prueba sin carga del motor de CA de jaula de ardilla. Proceda
con las siguientes selecciones.

11. Entrenador OPENLAB
Versión 1.0 Página 309
4. Configure el módulo de alimentación DL 10017 para una tensión alterna del
motor asíncrono correspondiente a la tensión nominal. Puede lograr esto
siguiendo estos pasos:
 Gire las dos perillas del DL 10017 a la posición manual (man).
 Cambie el selector correspondiente a la tensión de CA variable "L1L2L3 /
0÷24V∙14A", de la posición “off” a la posición “on”.
Utilice el potenciómetro de la fuente de alimentación DL 10017 para
cambiar la tensión de 0.1*Un a 1.1*Un (Un=24V).
Pulse START para obtener datos cuando la tensión alcance el primer valor
(0.1*Un). De esta forma, la primera fila del software DL 8330SW mostrará
los datos medidos.
Continúe girando lentamente el potenciómetro en sentido horario.
Presione START de nuevo para adquirir nuevos datos a aproximadamente
0.2*Un. Cada vez que presione START, se agregará una nueva fila con
datos medidos a la tabla.
U (V) I0 (A) P (W) Cosϕ0
0.1*Un
0.2*Un
0.3*Un
0.4*Un
0.5*Un
0.6*Un
0.7*Un
0.8*Un
0.9*Un
1.0*Un
1.1*Un

12. Ejercicio 3.16 ‐ Prueba sin carga del motor asíncrono trifásico
Página 310 Versión 1.0
Obtendrá en la gráfica XY una relación entre la tensión de alimentación (U) y la
potencia (P).
5. Lleve el potenciómetro de la fuente de alimentación a cero. Apague las fuentes
de alimentación del motor de CA (DL 10017) y coloque todos los selectores en
la posición “off”.
6. Modo AUTOMÁTICO – Los valores serán adquiridos a partir del experimento
utilizando un sistema de adquisición de datos. Esta vez, los valores de los
parámetros se adquirirán automáticamente a partir del software. Utilizando el
software se alimentará el motor de CA hasta que la tensión alcance 24V
(parámetro 2).
Los estudiantes deben iniciar el experimento y este se ejecutará
automáticamente hasta completar la prueba sin carga. Para realizar la prueba
sin carga del experimento del motor de CA, conecte a la PC, a través de un
cable USB, la tarjeta de adquisición de datos DL 1893 y realice las conexiones
entre esta última y el módulo de alimentación siguiendo el diagrama de
conexión que se muestra a continuación.

13. Entrenador OPENLAB
Versión 1.0 Página 311
Es necesario realizar algunos cambios en el hardware (respecto al paso 4
anterior) para ejecutar el experimento en el modo automático. Siga estas
indicaciones:
Gire las dos perillas del DL 10017 a la posición automática (auto).
Cambie el selector de la tensión de CA variable "L1L2L3 / 0÷24V∙14A" de “off” a
“on”.
Utilice el software DL 8330SW del sistema Openlab y abra los experimentos del
motor asíncrono.
`
Ajuste el software en el modo 'Auto'. Haga clic en el experimento ASYN/No
load test of the Three‐phase Asynchronous Motor
Siga el procedimiento presentado en el paso anterior (3) con respecto a la
selección y posicionamiento de los instrumentos de la gráfica XY.

14. Ejercicio 3.16 ‐ Prueba sin carga del motor asíncrono trifásico
Página 312 Versión 1.0
La computadora calcula los pasos de acuerdo con los datos nominales de la
máquina. Alimente el motor, espere hasta que el experimento se realice y
obtenga la prueba sin carga.
Obtendrá en la gráfica XY una relación entre la tensión (U) y la corriente de fase
(I) (puede elegir mostrar las características en la gráfica XY).
   
U
f
U
f
PM 
 0
cos
;  ).
Coloque todos los selectores en la posición “off”.

15. Entrenador OPENLAB
Versión 1.0 Página 313
Ejercicios propuestos:
Ejercicio 1
Para este experimento utilizaremos el arrancador estrella/delta DL 10116. Repita
los 2 primeros pasos del procedimiento anterior. Conecte los cables de alimentación
de acuerdo con el diagrama de la figura siguiente.

16. Ejercicio 3.16 ‐ Prueba sin carga del motor asíncrono trifásico
Página 314 Versión 1.0
Realice el circuito mostrado en el diagrama topográfico anterior.
Ajuste el módulo de alimentación DL 10017 para una tensión alterna 24V/14A: (el
selector "a/off/b" en la posición "a" y el interruptor L1/L2/L3 en la posición "off").
Coloque el interruptor del arrancador DL 10116 en la posición "0".
Active el módulo de alimentación y arranque el motor colocando en la posición “on”
el interruptor L1/L2/L3 y ajustando el interruptor del arrancador DL 10116 en la
posición estrella Y: el motor arranca y gira en sentido horario.
Mida la corriente absorbida con el estator conectado en estrella: IY = ........ (A).
Una vez alcanzada la velocidad, pasamos a la conexión delta del devanado del
estator colocando el interruptor del arrancador DL 10116 en posición delta Δ.

17. Entrenador OPENLAB
Versión 1.0 Página 315
Registre también la velocidad n del motor.
El DL 10116 permite el arranque en estrella/delta del motor
trifásico. Vea el manual para un mejor uso de este módulo
Complete la tabla con los valores medidos, aumentando la tensión suministrada U0
paso a paso hasta llegar a Un.
Tensión U0
(V)
Corriente
I0 (A)
Potencia
P0 (W)
Cosϕ0 Notas
Devanados del
estator en
conexión
estrella
Devanados del
estator en
conexión delta

18. Ejercicio 3.16 ‐ Prueba sin carga del motor asíncrono trifásico
Página 316 Versión 1.0
Ejercicio 2
Repita el ejemplo usando el mismo procedimiento, pero esta vez conecte los cables
de alimentación de acuerdo con el siguiente diagrama utilizando el DL 10185
(Unidad conmutadora de polos):
El DL 10185 es una unidad conmutadora de polos para
polaridad doble. Vea el manual para un mejor uso de este
módulo

19. Entrenador OPENLAB
Versión 1.0 Página 317
4. Preguntas
Responda las siguientes preguntas sobre el experimento de la prueba sin carga del
motor asíncrono trifásico.
1. ¿Cuántos tipos de rotor de motores de inducción hay?
2. ¿Cuál de las siguientes pérdidas se da en la prueba sin carga del motor de
inducción trifásico?
(a) pérdida magnética
(b) pérdida variable
(c) pérdidas tanto magnéticas como variables
(d) ninguna de las anteriores
3. ¿Cuál será el factor de potencia del motor de inducción en condiciones sin
carga?
(a) Negativo
(b) Alto
(c) Moderado
(d) Bajo
4. ¿Qué tipo de alimentación se suministra al devanado del rotor del motor CA
de jaula de ardilla?
(a) Ninguna alimentación
(b) Alimentación de CC
(c) Alimentación de CA
5. ¿Es cierto que el motor de inducción de jaula de ardilla necesita un circuito
de resistencia externa en el rotor durante el arranque?

20. Ejercicio 3.16 ‐ Prueba sin carga del motor asíncrono trifásico
Página 318 Versión 1.0
5. Conclusiones
Se aplican tensiones equilibradas a las terminales del estator a la frecuencia
nominal con el rotor desacoplado de cualquier carga mecánica.
La corriente, la tensión y la potencia se miden a la entrada del motor.
Las pérdidas de la prueba sin carga son pérdidas de núcleo, pérdidas de bobinado y
pérdidas por fricción.