UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS II EE242 – Sección M INFORME FINAL EXP N.º 1 Arrollamiento para máquinas rotativas de corriente alterna Integrantes: Evangelista Huamán, Fredrikson Roghery 20200223H Galván Perez, Walter Antony 20200343C Guillen Peña, Eduardo David 20200354E López Cervantes, Rogger Francis 20203014K Malaca Huarac, Luis Figo 20204178G Docente: Rojas Miranda, Luis Farfán Lira, José Lima, Perú Setiembre, 2023 ARROLLAMIENTO PARA MÁQUINAS ROTATIVAS DE CORRIENTE ALTERNA Galvan Perez Walter Antony, Guillen Peña Eduardo David, Evangelista Huaman Fredrikson Roghery, López Cervantes Rogger Francis, Malaca Huarac Luis Figo Facultad de Ingeniería Ingeniería Eléctrica Eléctrica y Electr Electrónica, ónica, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú walter.galvan.p@uni.pe eduardo.guillen.p@uni.pe fredrikson.evangelista.h@uni.pe rogger.lopez.c@uni.pe luis.malaca.h@uni.pe I. RESUMEN En esta esta experi experienc encia ia tuvo tuvo como como fin finali alidad dad el estudi estudioo y visualización visualiza ción de los bobinados bobinados trif trifásic ásicos os utilizad utilizados os en motore mot oress asíncr asíncrono onos, s, además además se analiz analizóó los armóni armónicos cos contenidos en el funcionamiento de este tipo de motor y adic adicio iona nalm lmen ente te se ca calc lcul ular aron on lo loss pa pará ráme metr tros os qu quee caracterizan los arrollamientos para 2 valores diferentes de números de polos. II. conocer el tema, para desempeñar trabajos en la reparación y rebobinado de motores eléctricos en general. IV. ● Motor asíncrono OBJETIVOS Exam Examin inar ar de ma mane nera ra co conc ncre reta ta lo loss ar arro roll llam amie ient ntos os polifásicos empleados empleados en motores asincrónicos y evaluando evaluando cómo la disposición de las bobinas afecta la generación de armónicos en el motor. III. MATERIALES Fig. 1. Motor Westinghouse (WESCO) (WESCO) ● Analiz Analizado adorr de armóni armónicos cos multi multifun funció ciónn INTRODUCCIÓN Uno de los tres sistemas de las máquinas eléctricas, es la parte eléctrica que está constituido fundamentalmente por el cobr cobree co cont nten enid idoo en la lass ra ranu nura rass (d (dev evan anad ado) o).. El conocimiento de su ejecución de este sistema eléctrico determina en gran medida la buena eficiencia del motor asínc síncrrono: ono: Dist Distri ribu buci ción ón sinu sinussoi oiddal del campo ampo electrom elec tromagnét agnético, ico, menos pérdidas, pérdidas, menos vibracion vibraciones es y menos calentamiento. El futuro ingeniero electricista, debe Fig. 2. Fluke 39 ● Tacómetro - Mé Méto todo doss de Arr Arran anqque Al Altterna ernattiv ivos os:: Ad Adeemás de dell arranque directo, existen otros métodos de arranque, como el arranque estrella-delta y el arranque suave, que reduce reducenn las corrient corrientes es y el par de arr arranq anque, ue, prolongando así la vida útil del motor y minimizando minimizando las perturbaciones en la red eléctrica. Fig. 3. Tacómetro o estroboscopio estroboscopio V. MARCO TEÓRICO 1. MOTO MOTOR R ASÍN ASÍNCR CRON ONO O TRIF TRIFÁS ÁSIC ICO O Un motor motor asíncr asíncrono ono tri trifás fásico ico,, tambié tambiénn conoci conocido do como como motor de inducción trifásico, es un tipo común de motor el eléc éctr tric icoo que que se ut util iliz izaa en un unaa ampl amplia ia va vari ried edad ad de ap apli lica caci cion ones es.. Es Esto toss moto motore ress fu func ncio iona nann medi median ante te la inducc ind ucción ión electr electroma omagné gnétic tica, a, lo que signif significa ica que no necesitan nece sitan conexiones conexiones eléctric eléctricas as directas directas al rotor rotor (parte (parte gir girato atoria ria). ). En su lugar, lugar, genera generann un campo campo magnét magnético ico rotativo en el estator (parte fija), que induce corrientes en el rotor y lo hace girar. Esto les confiere ciertas ventajas, comoo la simpli com simplicid cidad ad de dis diseño eño y la durabi durabili lidad dad,, pero pero también presenta desafíos durante el proceso de arranque. A. Pr Proc oces esoo de de A Arr rran anqu que: e: El arranque de un motor asíncrono trifásico se puede realizar de varias maneras, pero el método más común es el arr arranq anque ue dir direct ecto, o, donde donde se conect conectan an las fas fases es de alimentación directamente al motor. Durante el arranque, el motor experimenta corrientes elevadas y un par de arranque significativo, lo que puede causar problemas como sobrecalentamiento sobrecalentamiento y estrés mecánico en el equipo. B. Paráme Parámetro tross Para Para Consid Considera erar: r: - Corrie Corriente nte de Arra Arranqu nque: e: Dura Durante nte el arra arranqu nque, e, el el motor motor requiere una corriente inicial alta para superar la inercia y comenzar a girar. Esta corriente de arranque suele ser varias veces mayor que la corriente nominal del motor. 2. MÁQU ÁQUINA INAS ELÉC ELÉCTR TRIICAS CAS ROTATI TATIV VAS DE CORRIENTE ALTERNA Son dis dispos positi itivos vos ele electr ctrome omecán cánico icoss que convie convierte rtenn la energí ene rgíaa eléctr eléctrica ica en energí energíaa mecáni mecánica ca (en el caso caso de motores) o viceversa (en el caso de generadores) a través de un proceso de rotación. Estas máquinas son esenciales en una amplia gama de aplicaciones, desde la industria manufacturera hasta la generación de energía eléctrica y el transporte. A. Import Importanc ancia ia de los Arroll Arrollami amient entos: os: Los Los arro arroll llam amie ient ntos os so sonn co conj njun unto toss de al alam ambr bres es conduc con ductor tores es enroll enrollado adoss en el núcleo núcleo de hie hierro rro de la máq áqui uinna. De Dessem empe peña ñann un pap apeel crí crític icoo en el funcionamiento de las máquinas eléctricas de corriente alterna por las siguientes razones: - Generación de Campos Magnéticos: Los arrollami arrol lamientos entos son responsabl responsables es de crear crear campos campos magnéticos rotativos en la máquina, lo que permite la conversión de energía eléctrica en energía mecánica (en motores) o viceversa (en generadores). - Cont Contro roll de Vel Veloc ociida dadd y Pa Par: r: Los arro arrolllam amie ient ntos os pueden diseñarse y conectarse de manera que permitan el control de la velocidad y el par de la máqu máquin ina, a, lo qu quee es esen esenci cial al pa para ra ad adap apta tars rsee a diferentes aplicaciones y cargas. - Eficiencia y Rendimiento: La eficiencia y el rendimiento de la máquina dependen en gran medida de la calidad de los arrollamientos. Un diseño y una construcción adecuados de los arrollamientos pueden minimizar pérdidas de energía y mejorar la eficiencia general de la máquina. - Pa Parr de Arra Arrannque: que: El mot motor debe debe gene generrar un par par suficiente para vencer la resistencia inicial y ponerse en marcha. El par de arranque también es mucho mayor que el par nominal del motor. - Tiempo Tiempo de Arra Arranqu nque: e: El El ttiem iempo po nece necesar sario io para para lle llevar var a cabo el proceso de arranque debe ser adecuado para evitar sobrecalentamiento sobrecalentamiento y desgaste prematuro El moto motorr asín asíncr cron onoo qu quee se ut util iliz izaa pa para ra real realiz izar ar la lass del motor. conexiones un tanto bobinado trifásicodistribuidas tipo imbricado de doble capa,tiene por lo 48 bobinas en 48 3. MOTO MOTOR R WES WESTI TING NGHO HOUS USE E ranuras (un lado de bobina en la parte inferior y el otro en la parte superior), el paso de bobina es única para cualquier caso y = 1 – 8 (7 ranuras de distancia entre los lados superior e inferior). Cada bobina tiene un número en un extremo y el mismo número aumentado en cien en el otro (lo cual equivale también al mismo número con 1-1’, 22’…), lo que significa que los bornes de la primera bobina son 1-101, como se muestra en la siguiente figura: Fig. 5. Ordenamiento de de las 3 fases del caso 1 Luego para comprobar si está bien las conexiones, se mide las resistencias por fases y entre fases, ya que tienen que salir medidas similares. Fig. 4. Motor Westinghouse. En estaetc., figura el ladoque superior de la bobina figura como 2’, 3’, mientras los módulos del laboratorio son:1’, 101, 102, 103, etc. VI. TABLA I: MEDICIÓN DE RESISTENCIA ENTRE NEUTRO Y FASE R-Neutro S-Neutro T-Neutro Resistencia 3.2 Ω 3.3 Ω 3.1 Ω CIRCUITOS Y PR PROCEDIMIENTO TABLA II: MEDICIÓN DE RESISTENCIA FASES Caso 1: Primero se hace el Calculo de los siguientes parámetros para realizar la correcta conexión. conexión. Paso de bobina : Y b=1 −8 Z =48 ranuras p= 2 polos 3 m= fases 48 ¿ bobinas por fase : =16 RS ST TR Resistencia 1.7 Ω 1.5 Ω 1.6 Ω Una vez que se comprobó que los valores son similares, se procede a instalar de forma correcta el Analizador de redes, respetando el orden RST desde la alimentación hasta el motor. 3 ¿ bobina bobinass por fase fase y grupo : = Paso de grupo : τ = 48 16 2 =8 =24 2 2 Paso de fase : yf = 48 3 p = 16 ( ) 2 Según estos datos se procede hacer las conexiones en el motor Westinghouse Fig. 6. Instalación del Analizador Analizador de redes Una vez que se instaló de la forma correcta se procede a medir lo que se pide en la experiencia, lo que es los armónicos, corriente de arranque, etc. Por ultimo se uso lo que es el tacómetro para medir la velocidad del motor, se usa de la siguiente manera, se debe inc increm rement entar ar la vel veloci ocidad dad del prendi prendido do y apagad apagadoo del tacómetro de tal forma que cuando apuntemos al rotor, veamos que este “quieto”. Fig. 9. Motor Westinghouse. Luego para comprobar si está bien las conexiones, se mide las resistencias por fases y entre fases, ya que tienen que salir medidas similares. Fig. 7. Ordenamiento de de las 3 fases del caso 2 TABLA III: MEDICIÓN DE RESISTENCIA ENTRE NEUTRO Y FASE DEL CASO 2 Caso 2: Solo es necesario modificar las conexiones del primer caso, es decir ponemos en serie 8’ con 25, 24’ con 41y 40’ con 9, de esta forma se consigue duplicar el número de polos de 2 a 4. R-Neutro S-Neutro T-Neutro Resistencia 1.7 Ω 1.5 Ω 1.2 Ω TABLA IV: MEDICIÓN DE RESISTENCIA FASES DEL CASO 2 RS ST TR Resistencia 3.4 Ω 3.2 Ω 3.1 Ω Una vez que se instaló de la forma correcta se procede a medir lo que se pide en la experiencia, lo que es los armónicos, corriente de arranque, etc. Y por ultimo se repite el procedimiento del caso 1 para las mediciones. Fig. 8. Diagrama de conexión conexión en fases del caso 2 En la siguiente figura se muestra el cambio de cables para cumplir los requerimientos del caso 2. Caso 3: Solo basta configurar el primer caso, es decir ponemos en paralelo ambos grupos de bobina en cada fase tal como se muestra en la siguiente figura. Una vez que se instaló de la forma correcta se procede a medir lo que se pide en la experiencia, lo que es los armónicos, corriente de arranque, etc. Y por último se repite el procedimiento del caso 1 para las mediciones. VII. Fig. 10. Diagrama de conexión en fases del caso 3 Acor Acorde de a la fi figu gura ra an ante teri rior or se pr proc oced edee a re real aliz izar ar los los siguientes cambios del caso 1. RESULTADOS Caso 1: Medición de forma directa de las siguientes variables. TABLA VII: MEDICIÓN EN EL CASO 1 Ve Velo loccida idad eenn eell Va Vaccío Corriente de arranque Corriente en el vacío Sentido de giro Tiempo de arranque 3591 3591..3 rpm rpm 41.5 A 1.8 A Antihorario 1 segundo TABLA VII: MEDICIÓN DEL CONTENIDO ARMÓNICO DEL VOLTAJE DEL CASO 1 Fig. 11. Ordenamiento de las las 3 fases del caso 3. Luego se debe comprobar si está bien las conexiones, se mide las resistencias por fases y entre fases, ya que tienen que salir medidas similares. TABLA V: MEDICIÓN DE RESISTENCIA ENTRE NEUTRO Y FASE DEL CASO 2 R-Neutro S-Neutro T-Neutro Resistencia 0.5 Ω 0.4 Ω 0.4 Ω TABLA VI: MEDICIÓN DE RESISTENCIA FASES DEL CASO 2 RS ST TR Resistencia 0.8 Ω 0.8 Ω 0.7 Ω Armónico 1 2 3 4 5 6 7 8 9 THD% AB 100 0.1 0.7 0.0 2.0 0.0 1.0 0.0 0.1 2.3 BC 100 0.1 0.4 0.1 1.9 0.0 1.1 0.0 0.2 2.3 AC 100 0.1 0.3 0.0 2.3 0.0 1.3 0.0 0.1 2.7 TABLA IX: MEDICIÓN DEL CONTENIDO ARMÓNICO DE LA CORRIENTE DEL CASO 1 Armónico 1 2 3 4 5 6 7 8 9 THD% AB 100 1.3 2.7 0.2 9.5 0.2 3.0 0.2 0.1 10.6 BC 100 0.7 3.9 0.2 7.6 0.1 2.4 0.2 0.2 9 AC 100 0.5 0.6 0.4 7.6 0.1 2.7 0.1 0.4 8.2 Caso 2: Medición de forma directa de las siguientes variables. TABLA X: MEDICIÓN EN EL CASO 2 Ve Velo loccida idad en en el el Va Vaccío Corrie riente de arranque Corriente en el vacío Sentido de giro Tiempo de arranque 17 1798 98..2 rpm rpm 32. 2.11 A 2.6 A Horario 1 segundo TABLA XI: MEDICIÓN DEL CONTENIDO ARMÓNICO DEL VOLTAJE DEL CASO 2 Armónico 1 2 3 4 5 6 7 8 9 THD% AB 100 0.1 0.2 0.0 1.2 0.0 0.9 0.0 0.1 1.5 BC 100 0.1 0.3 0.1 0.9 0.0 0.7 0.0 0.1 1.3 AC 100 0.1 0.4 0.0 1.0 0.0 0.7 0.0 0.1 1.32.7 TABLA XII: MEDICIÓN DEL CONTENIDO ARMÓNICO DE LA CORRIENTE DEL CASO 2 Armónico 1 2 3 4 5 6 7 8 9 THD% AB 100 1.2 3.0 0.2 10.8 0.1 3.8 0.1 0.2 11.9 BC 100 0.7 0.8 0.4 11.5 0.1 4.4 0.1 0.4 12.5 Armónico 1 2 3 4 5 6 7 8 9 THD% AB 100 0.1 0.2 0.0 1.2 0.0 0.9 0.0 0.1 1.5 BC 100 0.1 0.3 0.1 0.9 0.0 0.7 0.0 0.1 1.3 AC 100 0.1 0.4 0.0 1.0 0.0 0.7 0.0 0.1 1.32.7 TABLA XV: MEDICIÓN DEL CONTENIDO ARMÓNICO DE LA CORRIENTE DEL CASO 3 Armónico 1 2 3 4 5 6 7 8 9 THD% VIII VIII.. AB 100 1.2 3.0 0.2 10.8 0.1 3.8 0.1 0.2 11.9 BC 100 0.7 0.8 0.4 11.5 0.1 4.4 0.1 0.4 12.5 AC 100 1.4 3.1 0.4 9.9 0.1 3.5 0.1 0.3 11.3 EV EVIIDE DENC NCIIA DE LAB LABOR ORAT ATOR ORIO IO AC 100 1.4 3.1 0.4 9.9 0.1 3.5 0.1 0.3 11.3 Fig. 12. Datos tomados tomados en el Laboratorio Caso 3: IX. Medición de forma directa de las siguientes variables. TABLA XIII: MEDICIÓN EN EL CASO 3 Ve Velo loccida idad en en el el Va Vaccío Corrie riente de arranque Corriente en el vacío Sentido de giro Tiempo de arranque 17 1798 98..2 rpm rpm 32. 2.11 A 2.6 A Horario 1 segundo TABLA XIV: MEDICIÓN DEL CONTENIDO ARMÓNICO DEL VOLTAJE DEL CASO 3 CUESTIONARIO 1. Mostrar el diagrama de conexiones arrollamiento de una fase en cada caso. Caso 1: Paso de bobina : Y b=1 −8 Z =48 ranuras p= 2 polos m=3 fases del ¿ bobinas por fase : 48 3 Fase T: =16 16 ¿ bobinas por fase y grupo : = =8 2 Paso de grupo : τ = 48 =24 2 2 Paso de fase : yf = 48 p = 16 ( ) 3 2 Fase R: Fig. 18. Diagrama de conexión en la fase T del caso 2 Caso 3: Solo basta configurar es decir paralelo ambos gruposeldeprimer bobinacaso, en cada fase ponemos tal como en se muestra en las siguientes figuras. Fase R: Fig. 13. Diagrama de de conexión en la fase R del caso 1 Fig. 19. Diagrama de de conexión en la fase R del caso 3 Fase S: Fase S: Fig. 14. Diagrama de de conexión en la fase S del caso 1 Fig. 20. Diagrama de de conexión en la fase S del caso 3 Fase T: Fase T: Fig. 15. Diagrama de conexión en la fase T del caso 1 Fig. 21. Diagrama de conexión en la fase T del caso 3 Caso 2: Solo es necesario modificar las conexiones del primer caso, es decir ponemos en serie 8’ con 25, 24’ con 41y 40’ con 9, ade4.esta forma se consigue duplicar el número de polos de 2 2. Deduci Deducirr la onda onda del del campo campo magné magnétic ticoo produc producido ido por una sola fase en cada caso. Sean las corrientes por fase: Fase R: i a= √ 2 I cos ( ωt ) s s i b= √2 I cos ( ωt − s Fig. 16. Diagrama de de conexión en la fase R del caso 2 Fase S: i c =√ 2 I cos ( ωt + 2π 3 2π 3 ) ) El campo magnético de una sola fase: Fig. 17. Diagrama de de conexión en la fase S del caso 2 ( ) s B s amax = uo 4 N ef × × √2I lg π p s s Ba= Bamax cos ( ωt ) × cos ( p 3. Ca Calc lcul ular ar y pr pres esen enta tarl rloo en un cuadr cuadroo ta tabu bula lado do el factor de paso (Kp), factor de distribución (Kd), y el factor de devanado (Kdev) hasta el armónico ν = 15, para los casos de 2 y 4 polos. Ψ s) 2 Para nuestro caso (m=3) y en el armónico fundamental se tiene lo siguiente: N s s K K d s s ef = N fase p De acuerdo con lo pedido, usaremos las mismas fórmulas del inciso anterior pero esta vez considerando el orden armónico de estas. Donde: N s fase K = sen ( Y B × p 2 × 360 2×Z sen ( q × s Kd= q sen ( p 2 p 2 ) q×sen ( v × p K = γ × ) 2 γ × ) 360 = 360 p= 2 2 q =8 s ef N =( 16 )( 0.44229 )( 0.95561 )=6.76250 −6 s Bamax =7.65089 × 10 ∴B s a = −6 7.651 × 10 I lg I cos ( ωt ) × cos ( Ψ s) lg q=4 p= 4 2do Caso: K p= 0.79335 K d =0.95766 s N fase= 16 s N ef =( 16 )( 0.79335 )( 0.95766 )=12.15623 −6 s Bamax =6.87660 × 10 s B a= −6 10 6.877 × 2 2 γ × ) 2 I lg γ p 2 × 2 s 2×Z sen ( v × q × p q×sen ( v × p = × ) 360 2 2 × × ) 360 2× Z 360 2× Z s y =7 Z =48 Para 2 polos: p= 2 Z 48 q= =8 = m× p 3 ×2 K p= 0.44229 K d =0.95561 s 2 s 48 N fase= 16 sen v × y × K de devv v = K p v × K d v Z =48 1er Caso: ' Se tiene en el motor: Y B=1− 8 ∴ p s dv Se tiene en el motor: Z sen ( v × q × = pq s p γ= ( )= ( K =sen v × y s pv I lg cos cos 2 (ωt ) × ( Ψ s) TABLA XVI: FACTOR DE PASO, FACTOR DE DISTRIBUCIÓN Y FACTOR DE DEVANADO PARA 2 POLOS Armónic o Kp v Kd v Kdev v 1 2 3 4 0.44229 0.79335 0.98079 0.96593 0.95561 0.82936 0.64073 0.41826 0.42266 0.65798 0.62842 0.40401 65 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0.3785216884 -0.06540 -0.50000 -0.83147 -0.99144 -0.94693 -0.70711 -0.32144 0.13053 0.55557 0.0109040404 -0.14131 -0.21651 -0.22499 -0.17783 -0.09479 0.00000 0.08313 0.13645 0.15034 0.0104060109 0.00924 0.10825 0.18708 0.17630 0.08976 0.00000 -0.02672 0.01781 0.08352 Para 4 polos: p= 4 Z 48 q= =4 = m× p 3 × 4 ) ) TABLA XVII: FACTOR DE PASO, FACTOR DE DISTRIBUCIÓN Y FACTOR DE DEVANADO PARA 4 POLOS Armónic o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Kp v Kd v K dev v 0.79335 0.96593 0.38268 -0.50000 -0.99144 -0.70711 0.13053 0.86603 0.92388 0.25882 -0.60876 -1.00000 -0.60876 0.25882 0.92388 0.95766 0.83652 0.65328 0.43301 0.20533 0.00000 -0.15756 -0.25000 -0.27060 -0.22414 -0.12608 0.00000 0.12608 0.22414 0.27060 0.75976 0.80801 0.25000 -0.21651 -0.20358 0.00000 -0.02057 -0.21651 -0.25000 -0.05801 0.07675 0.00000 -0.07675 0.05801 0.25000 4. Explic Explicar ar cómo cómo se logr lograa duplic duplicar ar el núme número ro de polo poloss (d (dee 2 a 4) del del ar arro roll llam amie ient ntoo con con sólo sólo algu alguno noss cambios de conexión. Duplicar el número de polos en un motor de corriente al alte tern rnaa (C (CA) A) medi median ante te un ca camb mbio io en la co cone nexi xión ón de bobinado se logra utilizando una técnica llamada "bobinado de polos consecuentes" o "bobinado de polos múltiples". Este enfoque permite aumentar la cantidad de polos sin cambiar físicamente la estructura del motor. A continuación, se explicará este proceso: 1. Bobina Bobinado do de polos polos consec consecuen uentes tes:: En un motor motor de 2 polos, normalmente los devanados se conectan de manera que que los los polo poloss magn magnét étic icos os cr crea eado doss po porr el ello loss está estánn en oposición directa (polo norte de un devanado y polo sur del otro). Esto produce un campo magnético rotativo de 2 polos. 2. Entendimiento de la configuración inicial: En este punto, 4. Efecto en el campo magnético: Al conectar las bobinas de esta manera, se crea un campo magnético rotativo de 4 polos en lugar de 2. Esto se debe a que las bobinas están desfasadas en 90 grados eléctricos entre sí, lo que genera un segundo par de polos magnéticos. 5. Resultado: Con esta configuración de bobinado de polos consecuentes, el motor ahora tiene 4 polos magnéticos en lugar de 2. Esto duplica el número de polos sin necesidad de cambiar físicamente la estructura del motor. Efecto en el sentido de giro: Esta configuración también puede cambiar el sentido de giro del motor motor en comparación con la configuración original de 2 polos. La dirección del giro dependerá de la secuencia específica de conexión de bobinado y de la orientación de los polos magnéticos resultantes. 5. Expliq Explique ue a qué qué se debe debe el camb cambio io del del sentid sentidoo de giro giro al duplicar el número de polos (de 2 a 4). El cambio en dirección de rotación de la máquina puede atribuirse a lala modificación en la secuencia de fuerzas magnetomotrices. En otras palabras, al duplicar el número de polos de la máquina de 2 a 4 polos, las mismas conexiones que se realizaron provocaron un cambio en el sentido de las corrientes en las tres fases y, como resultado, alteraron las fuerzas magnetomotrices correspondientes a esass fas esa fases. es. Al analiz analizar ar las conexi conexione oness necesa necesaria riass para para duplicar el número de polos, se observa que, al pasar de 2 a 4 po polo loss en un co conj njun unto to de bo bobi bina nas, s, el sent sentid idoo de la co corr rrie ient ntee ca camb mbia ia de I← a I→, lo qu quee ti tien enee co como mo consecuencia un cambio en la dirección de las fuerzas magnetomotrices.. Esto explica por qué, cuando la máquina magnetomotrices giraba en sentido antihorario inicialmente y se cambió a 4 tienes un motor con un par de polos en oposición. Para duplicar el número de polos, necesitas crear un segundo par de polos que estén desfasados 90 grados eléctricos en relación con los primeros. polos, en sentido fenómeno similar puede ahora ocurrirgira al cambiar de horario. 2 polos Un en una configuración de doble estrella 3. Cambio Cambioss en la conexi conexión ón de bobina bobinado: do: La clave clave para para lograr esto es cambiar la conexión de bobinado de manera que los devanados estén conectados de manera consecuente o secuencial, en lugar de en oposición directa. 6. ¿Qué ¿Qué posibil posibilida idades des hay hay de formar formar un arroll arrollami amient entoo bifásico balanceado tetrapolar?, indicar que fuentes de alimen alimentac tación ión se requie requiere re para para ali alimen mentar tarlo lo y ¿cuál sería entonces su velocidad de vacío? - En lugar de conectar un extremo de cada bobina al mismo punto (como en un motor de 2 polos), conectas el extremo de una bobina al principio de la siguiente bobina. Esto crea una conexión secuencial, donde las bobinas están en serie eléctricamente. Antes de ver las posibilidades de formar un arrollamiento bifásico y tetrapolar debemos obtener el conexionado de las bobinas y para esto necesitaremos el paso de bobina para una mejor distribución de los arrollamientos, arrollamientos, las demás características se hallarán con los datos iniciales. Los datos serán: 2 Haciendo la aproximación: E f =V r Fuente de alimentación bifásica. 4 polos. s 48 Paso de grupo: y g= = =12 p 4 s yf = = 48 =6 Paso de fase: p 4 m∙ 4∙ Numero de Entonces analizando para los dos casos tenemos que: I = I 0=22.3916 ∙ 2 bobinas por fases . grupo Como la alimentación debe ser bifásica la tensión de sus dos líneas deben estar desfasadas 90°. Fina Finalm lmen ente te se tien tienee que que la ve velo loci cida dadd en va vací cíoo de la maquina es: n 0=120 ∙ f =120 ∙ 60 → n0 =1800 RPM p 4 7. Ca Calc lcul ular ar te teór óric icam amen ente te la prop propor orci ción ón entr entree las las corrientes de vacío correspondientes a los tres casos ensayados. Se sabe que la componente fundamental de la f.e.m. se calcula mediante: s Ef = 4.44 ∙f ∙K w ∙ N fase ∙ A polar ∙ Bm s ∙ K w ∙ N fase ∙ ( )( πDI p uo donde : B max= Ef = 4.44 ∙f ∙K w ∙ N g ( )( = ( ) s fase 2 B max π ) ∙ F max πDI ∙ p s uo 3 4 K w N fase √ ∙ ∙ ∙ ∙ π g 2 π p 2 2 Ef K Kw ∙I p Donde: K es una constante que es el resultado del producto de las constantes: 2 p 1 0 I = I = K w ∙ k ∙ Ef ( ) K I 0= 4926.152 K 2° caso p= 4 y Ef =220 V I = I 0=36.9494 ∙ Esto Estoss da dato toss nos nos se seña ñala lann qu quee si es po posi sibl blee fo form rmar ar un arrollamientoo bifásico tetrapolar. arrollamient ¿ 4.44 ∙ f 220 grupo: q = s = 48 =3 m∙ p 4 ∙ 4 De estos datos obtenemos que habrá 2 1° caso p= 2 y Ef =220 V 220 K I 0= 8128.87 K 8. Dibuja Dibujarr la distrib distribuci ución ón de amperamper-con conduc ductor tor para para una de las fases y calcule la densidad lineal de corriente A/m (láminas de corriente) a lo largo del entrehierro en cada caso. La nu nume mera raci ción ón de ca cada da arro arroll llam amie ient ntoo se mues muestr traa a continuación. TABLA. XVIII. NUMERACIÓN DE ARROLLAMIENTO PARA M=12 Y P=2 1° Caso Fig. 22. Distribución para p=2 p=2 2° Caso Fig. 23. Distribución para p=4 p=4 Fase 1 2 3 a 1 5 9 b 2’ 6’ 10’ c 25 29 33 d 26’ 30’ 34’ 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 17 21 25 29 33 37 41 45 14’ 18’ 22’ 26’ 30’ 34’ 38’ 42’ 46’ 37 41 45 1 5 9 13 17 21 38’ 42’ 46’ 5’ 9’ 13’ 17’ 21’ 25’ 3° Caso X. OBSE OBSERV RVAC ACIO IONE NES S Fig. 24. Distribución para p=2 p=2 y conexión doble estrella de arranque precisióntemporal debido en a lael falta de la capacidad de con comparación analizador de calidad eléctrica y energía Fluke 435-II, ya que no disponía de dos cursores para realizar la comparativa y calcular la variación de tiempo. 9. Mos Mostr traar el diag diagra ram ma de cone conexi xioone ness pa para ra un arrollamiento de 12 fases y 2 polos. Para el caso de m=12 y p=2, hallamos el número de bobinas por grupo. q= En el laboratorio, no fue posible determinar el tiempo Z = 48 =2 m∗ p 12∗2 Cada fase presentara la siguiente distribución de conexión por polos. Fig. 26. Analizador de calidad eléctrica y energía Fluke 435II. Fig. 25. Diagrama de conexión para p=2 y m=12 Para esta Para esta experi experienc encia ia es necesa necesario rio ten tener er bastan bastante te precisión al hacer las conexiones de todos los cables, así como también usar cables de diferentes colores entre fases para que o halla confusión, también es ne nece cesa sari rioo ve veri rifi fica carr si la lass co cone nexi xion ones es está estánn bi bien en ajustadas ya que con que falle solo una es posible que haya fallas en la experiencia. Una medida crucial durante el inicio de la máquina implica verificar las resistencias entre las fases, ya que esta medición nos brindará la información necesaria para determinar si la conexión eléctrica está configurada de manera adecuada. Se observa que para el caso 3 la salida del transformador debería ser 110 V, sin embargo, era 130 V u otro valor ya que el transformador no estaba en buenas condiciones. El tiempo de arranque obtenido en el tercer caso son de segundos, lo cual parece inusual, pero se encuentra dentro del rango de tiempo de este tipo de motores. XI. XI. CONCL CONCLUS USIO IONES NES Se examinaron de manera concreta los arrollamientos polifásicos empleados en motores asincrónicos, concluyendo que la disposición de las bobinas influye en la generación de armónicos en el motor. En motores asíncronos de 2 polos, el sentido de giro predeterminado es antihorario, mientras que, en motores de 4 polos, el sentido de giro predeterminado es horario. Estos sentidos de giro son determinados por el di dise seño ño de dell moto motorr y la al alim imen enta taci ción ón el eléc éctr tric icaa estándar. Sin embargo, es posible invertir el sentido de giro en la mayoría de los motores modificando las conexiones eléctricas. Podemos concluir que a partir de la maquina rotativa de co corrrien rientte al alte tern rnaa es po posi sibl blee co cons nstr trui uirr un ar arro roll llam amie ient ntoo bi bifá fási sico co ba bala lanc ncea eado do te tetr trap apol olar ar,, analizando los pasos de grupo, fase y demás datos que se obtienen de la máquina inicial. En es esta ta ex expe peri rien enci ciaa se pu pudo do co corr rrob obor orar ar qu quee la ve velo loci cida dadd de gi giro ro de dell ro roto torr se pu pued edee mani manipu pula larr mediante el número de polos. Se demostró que el tiempo de arranque depende de la corriente de arranque del motor que usualmente es mayor a la corriente nominal de este. XII. REFERENCIAS [1] Rojas Rojas Mirand Miranda, a, Luis. Luis. (2019) (2019).. Máquin Máquinas as Eléctr Eléctrica icass Rotativas. [2] Stephen J. Chapman. (2012). Máquinas eléctricas (5ta edición) [3] Fitzgerald Arthur. E. (2003). Máquinas eléctricas (6ta edición)
