Control de Máquinas Eléctricas Manual

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SEP SNEST DGEST

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA

MANUAL DE PRÁCTICAS

CONTROL DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS

ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

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ÍNDICE

PRESENTACIÓN………..5 OBJETIVO GENERAL………..5 DEFINICIONES………..5 EL APRENDIZAJE……….5 INVESTIGACIÓN………...7 PRÁCTICA………..9 SUGERENCIAS DIDÁCTICAS………9

SUGERENCIAS PARA EL CUIDADO DEL EQUIPO………10

PRÁCTICA No. 1 RECONOCIMIENTO DE LAS FUENTES DE ALIMENTACIÓN PRINCIPAL Y AUXILIARES DEL LABORATORIO Y DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS DE CORRIENTE DIRECTA Y SÍNCRONAS………11

PRÁCTICA No. 2 EXPERIMENTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD………....15

PRÁCTICA No. 3 CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO MOTOR-GENERADOR C.D……….20

PRÁCTICA No. 4 MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA, OPERACIÓN CON CONTROL MANUAL...…….22

PRÁCTICA No. 5 MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA, ARRANCADOR MANUAL DE PLACA FRONTAL 25 PRÁCICA No.6 RECONOCIMIENTO DE EQUIPO DE CONTROL 28 PRÁCTICA No.7 CIRCUITOS BÁSICOS DE CONTROL 29 PRÁCTICA No. 8 ARRANQUE DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA CON ESTACIÓN DE BOTONES 31 PRÁCTICA No. 9 ARRANCADOR AUTOMÁTICO POR RELEVACIÓN DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA 33 PRÁCTICA No.10 CAMPO MAGNETICO GIRATORIO 35 PRÁCTICA No.11 CONTROL DE VELOCIDAD MANUAL DE UN MOTOR DE ROTOR DEVANADO TRIFÁSICO 37 PRÁCTICA No. 12 SELECCIÓN DE LA VELOCIDAD POR MEDIO DE ESTACIÓN DE BOTONES DE UN MOTOR DE ROTOR DEVANADO 39 PRÁCTICA No. 13 MOTOR DE INDUCCIÓN. PARÁMETROS DE CIRCUITO EQUIVALENTE Y CURVA PAR VELOCIDAD. CORRIENTE DE ARRANQUE A TENSIÓN PLENA 42 PRÁCTICA No. 14 CONTROL DE MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO POR ESTACIÓN DE BOTONES PARA CONTROL REVERSIBLE 44 PRÀCTICA No. 15 ARRANQUE DE MOTOR TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN POR RESISTENCIAS 46 PRÁCTICA No. 16 ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR AUTOTRANSFORMADOR 49 PRÁCTICA No. 17 ARRANCADOR ESTRELLA-DELTA 51 PRÁCTICA No. 18 ARRANQUE DE UN MOTOR DE EMBOBINADO PARCIAL (BIPARTIDO) 54 PRÁCTICA No. 19 CONTROL DE MOTOR MONOFÁSICO (ARRANQUE POR CAPACITOR) 56 PRÁCTICA No. 20 CONTROLADOR DE MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA POR S.C.R. 58 PRÁCTICA No. 21 VARIADOR DE FRECUENCIA ALTIVAR 16 60 PRÁCTICA No. 22 CONTROLADOR BALDOR 62 PRÁCTICA No. 23 ARRANCADOR SUAVE ALTISTAR 67 PRÁCTICA No. 24 SIMULACIÓN DE PROBLEMAS DE CIRCUITOS DE CONTROL 71 PRÁCTICA No. 25 CONEXIÓN FÍSICA DE EJERCICIOS DE CONTROL SIMULADOS MEDIANTE EL USO DE PLC 75 ELABORACIÓN Y PRESENTACIÓN DE REPORTES……….77

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ANEXOS

TABLAS

Tabla 4.1 Análisis de Mediciones motor de cd. De Lorenzo………23

Tabla 5.1 Análisis de Mediciones Motor de cd. Lavolt………..26

Tabla 11.1 Análisis de mediciones en el arranque y al variar la velocidad del motor rotor devanado trifásico……….38

Tabla 12.1 Voltajes y corrientes de arranque para el Motor Rotor devanado………..41

Tabla 12.2 Análisis de Mediciones para el Motor Rotor devanado………41

Tabla 13.1 Análisis de mediciones (Rotor bloqueado y al vacío)………...43

Tabla 14.1 Análisis de Mediciones………..45

FIGURAS Y DIAGRAMAS

Figura 1.1 Equipo de Lorenzo………. 13

Figura 1.2 Equipo de Lorenzo 13 Figura 1.3 Equipo de Lorenzo………...14

Figura 1.4 Equipo de Lorenzo………...14

Figura 1.5 Equipo de Lorenzo………...14

Figura 2.1 Circuito de una batería utilizando acido cítrico………16

Figura 2.2 Circuito de una batería usando una solución de NaCl………...16

Figura 2.3 Circuito de una batería usando hierro y cobre……….17

Figura 2.4 Efectos de un campo magnético sobre un conductor………17

Figura 2.5 Un electroimán……….18

Figura 2.6 Circuito para medir el voltaje en una batería………...19

Figura 2.7 Caída de voltaje interna en una batería………19

Figura 3.1 Diseño de un motor de CD sencillo………...21

Figura 4.1 Diagrama de un motor de cd shunt para de Lorenzo……….23

Figura 5.1 Diagrama de conexión del motor de CD. Para Lavolt………26

Figura 7.1 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción………30

Figura 7.2 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción con botón de paro…………...30

Figura 7.3 Circuito de control y fuerza para 2 motores trifásicos de inducción………30

Figura 8.1Diagrama de escalera para el arranque de un motor de CD……….32

Figura 9.1 Diagrama de arranque automático por relevación de un motor de CD………...34

Figura 10.1 Campo formado por 4 bobinas………...36

Figura 11.1 Conexión de un Motor Rotor devanado trifásico……….38

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Figura 14.1 Diagrama de control para motor trifásico rotor devanado………..45

Figura 14.2 Diagrama de fuerza para motor trifásico rotor devanado………...45

Figura 15.1 Diagrama de control para Motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias…………...47

Figura 15.2 Diagrama de fuerza para motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias………47

Figura 16.1 Diagrama de control para motor trifásico arranque por autotransformador………50

Figura 16.2 Diagrama de fuerza para un motor trifásico arranque por autotransformador………...50

Figura 17.1 Diagrama de Control para un motor trifásico conectado en estrella/delta………...52

Figura 17.2 Diagrama de Fuerza para un motor trifásico………52

Figura 18.1 Diagrama de control para un motor bipartido………...55

Figura 18.2 Diagrama de fuerza para un motor bipartido………55

Figura 19.1 Diagrama de conexión para motor monofásico arranque con capacitor……….57

Figura 19.2 Diagrama de Conexión para motor monofásico arranque con capacitor invirtiendo el sentido de giro………...57

Figura 20.1 Conexión de campo y armadura para un motor de CD. Controlado por S.C.R………...59

Figura 21.1Diagrama de Conexión del control Altivar 16………...….61

Figura 22.1 Diagrama de Conexión del motor inducción trifásico con controlador Baldor………...….63

Figura 23.1 Diagrama de conexión para motor trifásico de inducción con controlador ALTISTART….…...68

Figura 23.2 Contactos abiertos y cerrados……….69

Figura 23.3 Conexón de botonera doble altistar……….………...69

Figura 23.4 Switches de Reguladores para el arranque y frenado del motor………..70

Figura 24.1 Circuito de control para la inversión de un motor compuesto………73

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PRESENTACIÓN

índice

El presente manual pretende poner a disposición de alumnos y maestros una guía de suficientes prácticas que se pueden realizar con base al equipo disponible en el Laboratorio de Ingeniería Electromecánica de Instituto Tecnológico de Toluca como el “de Lorenzo”, el “Lab Volt”, y equipo industrial que se ha adquirido comprándolo o por donación.

Algunas prácticas pueden ser opcionales, pero de realizarse son bastante enriquecedoras, como por ejemplo el campo magnético giratorio, el de arranque a tensión plena con observación especial en la corriente de arranque y el factor de potencia, y la prueba de equipos industriales como el Baldor, el Altistart y el Altivar, modelos que ya son atrasados pero que presentan el mismo principio de funcionamiento que los actuales que son más pequeños y que tienen más funciones

OBJETIVO GENERAL

índice

Proporcionar una guía de prácticas para la asignatura de Controles Eléctricos que abarque la totalidad del programa de estudio, que sea de utilidad tanto para alumnos como para profesores de la misma y que se desarrollan con el equipo disponible en el Laboratorio de Ingeniería Electromecánica del Instituto Tecnológico de Toluca.

DEFINICIONES

índice

EL APRENDIZAJE

índice

El conocimiento y la experiencia resultante, se constituyen en el ser humano, a partir de las acciones pensadas y desarrolladas cotidianamente en interacción con un medio concreto. El aprendizaje es un proceso de incorporación cognoscitiva de elementos de la realidad a esquemas del pensamiento y de acción. Esta concepción de aprendizaje se explica a partir de la interacción, la maduración y la experiencia, es lo que se llama aprendizaje en el sentido estricto.

Existe un aprendizaje solo a partir de la interiorización o abstracción de las propias acciones del individuo sobre los objetos. Interacción y experiencia son dos conceptos centrales a partir de los cuales es posible hablar de educación, de aprendizaje y de algo muy importante, la inteligencia. La inteligencia es la

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adaptación por excelencia. La adaptación entendida como un concepto activo, no pasivo e irreflexivo.

Se establece que la actividad es un requisito del aprendizaje, se entiende ésta como un proceso operativo. La promoción del desarrollo intelectual tiene a partir de la actividad. La acción constituye la acción previa y necesaria para toda enseñanza.

La tarea básica de todo estudiante es organizar en su pensamiento una posición de la realidad, a través de la interacción, la maduración y la experiencia, no sólo de copiarlo o reproducirlo mecánicamente. Esta tarea va asociada a la espontaneidad y la creatividad. Actitudes que se verán favorecidas a través de la acción docente en la medida en que sea posible organizar ambientes educativos adecuados.

A partir de estas condiciones, la acción docente constituye un reto ya que no se trata de entregar conocimiento digerido al estudiante, sino de organizar condiciones o ambientes que permitan la acción del propio estudiante, de manera que pueda tener acceso al conocimiento.

Tratando de explicar y ahondar en lo expuesto, si observamos cuidadosamente, la actuación cotidiana de cualquier estudiante situado en un ambiente escolar, podemos inferir que se encuentra inmerso en tres procesos básicos: de pensamiento, de comunicación y de investigación, los tres fuertemente relacionados, que en la realidad aparecen como uno solo; es decir, como un proceso de aprendizaje. Este, a su vez, se encuentra enmarcado en un contexto social.

Tratando de ahondar un poco en las manifestaciones y características de dichos procesos tenemos que: el hablar, leer y escribir se ubican como aspectos básicos del proceso de la comunicación; La inducción, deducción, análisis, síntesis, evaluación, etc., como formas lógicas del proceso del pensamiento. Y la observación, la indagación, experimentación, comprobación, descubrimiento, problematización, etc. como aspectos inherentes de la actividad de la investigación.

Todos estos procesos propios de procesos particulares se entretejen, interactúan, se superponen borrando sus fronteras artificiales, en aras de un proceso único: el proceso de aprendizaje.

El aprendizaje es social, los procesos ya mencionados, se concretan con la presencia de otros, implican vínculos, confrontaciones e interacciones. Si continuamos con nuestra atenta observación de la actuación cotidiana de cualquier estudiante en su ambiente escolar, lo vemos siempre rodeado de otros estudiantes, de docentes, etc.; siempre y en todo momento, el alumno concretará su actuación educativa con otros y entre otros.

Al tratar de explicar de esta manera el carácter social del aprendizaje; implica que sus logros no pueden ser la suma de interacciones obtenidas de manera

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aislada y fragmentada; sino que supone una actitud crítica, cooperativa y transformadora que en medio de un heterogeneidad, refleje una síntesis particular que obligue a pensar y actuar, no de una forma aislada, sino participativa.

En última instancia, las actividades propias del estudia-aprender, no son otra cosa; una forma particular de investigar, indagar y descubrir: con el docente, con el grupo, en los libros, en el aula, en el laboratorio, en los talleres, en el ámbito educativo y en su contexto social.

Se pretende que el estudiante, a través del desarrollo de las prácticas, recupere algunas técnicas de lectura, redacción e investigación; las estructure a partir de sus posibilidades y establezca un conjunto de métodos y estrategias para el aprendizaje, que le haga posible una mejor actuación en su formación académica.

Se pretende que, en el transcurso de las actividades organizadas en las prácticas, el estudiante se prepare con métodos propios, para que sea capaz, de dominar los contenidos de las disciplinas básicas iniciales, mediante su estudio organizado. Determine sus múltiples relaciones teóricas metodológicas, a través de los procesos lógicos correspondientes. Defina los campos de estudios interdisciplinarios de las ciencias de la ingeniería, o ciencias económico-administrativas y desarrolle actitudes de observación, indagación e investigación que le permitan confrontar su formación académica con los problemas productivos de su entorno social.

INVESTIGACIÓN

índice

La investigación científica y tecnológica es una de las actividades características de las sociedades contemporáneas. El gran valor intrínseco y práctico de la ciencia la ha hecho trascender los estrechos muros del laboratorio, para permear las actividades educativas, profesionales y productivas. Así por ejemplo, la labor del profesionista moderno, cuando no requiere del dominio de la investigación y sus límites en la solución de problemas.

El conocimiento científico y la aplicación tecnológica están comprendidos en los planes y programas de estudio de las carreras de nivel superior; pero la ciencia, no es solo la acumulación de los conocimientos adquiridos, sino, sobre todo, es un quehacer y una manera de ver el mundo.

¿Cómo se plantea un problema?, ¿Cómo se desarrolla un experimento?, ¿Cómo se analizan los resultados? y ¿Cómo se comunican a otras personas?; ¿Qué es lo que hacemos al medir una magnitud física?; ¿Cuál es la relación entre la teoría y el experimento? Esto y otros aspectos medulares de la práctica

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científica y tecnológica son rara vez tratados y cubiertos en el desarrollo de los programas de estudio.

Se pretende introducir a los estudiantes a la investigación desde el inicio de sus estudios, que aprendan investigando a través de sus prácticas en el taller, en el laboratorio; en el contexto de la institución, mediante la solución de problemas y las discusiones con los compañeros y los docentes, estimulando el hábito de cuestionar, imaginar y dudar.

Propiciar el pensamiento metódico y riguroso, y la creatividad, tanto en el trabajo manual (taller y laboratorio), como intelectual; fomentar que el estudiante protagonice el papel de investigador y pase por todas las etapas de una investigación: Plantear un problema, proponer hipótesis, establecer variables, diseñar la estrategia para resolverlo, realizar experimentos, analizar los resultados, sacar conclusiones, elaborar un reporte y plantear nuevos problemas.

Fomentar el trabajo individual, en equipo y grupal para analizar las diferentes ideas, los experimentos probados, sus dificultades y resultados; así como, los aspectos teóricos relacionados, formulando nuevas preguntas e hipótesis para futuras prácticas. Para esto, se debe dar importancia a las prácticas. La base del aprendizaje será la investigación y la experimentación, la lectura y las discusiones bajo la coordinación adecuada del docente.

En este sentido, el propósito de una práctica es adquirir, afianzar o completar algún conocimiento relacionado con un campo profesional. Hay miles de interrogantes que se pueden plantear. ¿Qué queremos averiguar? ¿Qué magnitudes podemos o debemos medir? ¿En qué condiciones se manifiesta el fenómeno que me interesa? ¿Cuáles condiciones son controlables?, etc.; Habrá preguntas relevantes y algunas otras irrelevantes; habría que tener el cuidado de destacar las primeras y desechar las segundas.

El conocimiento científico y tecnológico contemporáneo está contenido en múltiples publicaciones, por lo que es importante estar al tanto de esta información para poder contextuar adecuadamente nuestras prácticas. Otros aspectos importantes, es el tomar en cuenta el tiempo que se tiene disponible para obtener el producto deseado. El límite del tiempo nos dirá que tipo de experimento se puede realizar.

Para definir una práctica con mayor nitidez habrá que regresar a la literatura especializada y consultar a docentes para recolectar la información sobre experimentos similares y resultados que sirvan de antecedentes.

Es imposible hacer una buena práctica sin partir del conocimiento teórico. La teoría es esencial para formular las preguntas que se responderán con la práctica. Se debe conocer lo esencial de la teoría correspondiente al fenómeno de estudio.

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Un aspecto necesario es la capacidad de "inventar el resultado". El "inventar el resultado" (hipótesis y variables), ayuda a seleccionar el equipo y las condiciones para el desarrollo del diseño, suministra una base para valorar el resultado. Para esta capacidad heurística1 son sumamente importantes los conocimientos antecedentes.

En la programación de una práctica se incluye la selección detallada de lo que se va a realizar y con qué equipo, así como los tiempos en que se realizarán las actividades.

PRÁCTICA

índice

Del Pequeño Larousse tomo dos definiciones a saber:

Practicar. Ejercer o aplicar unos conocimientos o una profesión bajo la dirección de un profesor o jefe experto en la materia.

Práctica. En oposición a teórico, se dice de lo que tiende a la realización o aplicación de determinados conocimientos.

Con base a lo anterior, puedo afirmar con fines de aplicación para el presente manual, que la práctica es complemento de la teoría, la qué es indispensable que se lleve a cabo para la comprobación de los conocimientos vertidos en la cátedra y que apoya el desarrollo de habilidades y destrezas al manejar y controlar equipo eléctrico

SUGERENCIAS DIDÁCTICAS

índice

Se pueden repasar los principios de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente continua, especialmente el conectado en derivación, y los motores de inducción jaula de ardilla, monofásico y trifásico y el trifásico de rotor devanado.

El alumno pueden presentar por escrito la explicación del funcionamiento de los circuitos de control y de fuerza previo a la realización de las prácticas, con base a la explicación del profesor en la clase y/o investigando en la bibliografía disponible.

El alumno puede investigar y proponer circuitos de control alternos a los referidos en las prácticas en el reporte presentado por él.

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SUGERENCIAS PARA EL CUIDADO DEL EQUIPO

índice

Para conectar un circuito sigue las siguientes instrucciones:

1. Conecta el circuito siguiéndolo tanto por el diagrama como físicamente: de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, empieza con una rama en serie hasta terminar y continua con los elementos que están en paralelo en esa rama.

2. Sigue con otra rama en serie hasta terminar, que esté a su vez en paralelo con la anterior rama en serie.

3. No conectes más de una terminal por borne de cada aparato de medición.

4. Los vóltmetros se conectan al último y en paralelo.

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PRÁCTICA No. 1

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 1 RECONOCIMIENTO DE LAS FUENTES DE

ALIMENTACIÓN PRINCIPAL Y AUXILIARES DEL LABORATORIO

Y DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS DE CORRIENTE DIRECTA Y

SÍNCRONAS.

OBJETIVOS:

1. Conocer el equipo con que se trabajará en el laboratorio dentro de la materia de máquinas eléctricas I, anotando los datos de placa, haciendo dibujos, especialmente los que detallen las diferencias en su construcción de las máquinas eléctricas

2. Identificar las partes y funcionamiento de los tableros y consolas de trabajo.

3. Identificar físicamente los diferentes tipos de motores y alternadores, tanto en C.A. y C.D.

INTRODUCCIÓN:

Es importante conocer el equipo disponible ya que podremos trabajar de manera más eficiente y rápida cuando sea necesario además que el conocer el equipo nos proporciona seguridad al realizar conexiones.

Existen diferentes tipos de tableros eléctricos, de control, distribución, lumbrado, etc. A continuación se describen algunos.Un Tablero de Distribución es un panel grande sencillo, estructura o conjunto de paneles donde se montan, ya sea por el frente, por la parte posterior o en ambos lados, desconectadores, dispositivos de protección contra sobrecorriente y otras protecciones, barras conductores de conexión común y usualmente instrumentos de medición. Los tableros de distribución de fuerza son accesibles generalmente por la parte frontal y la posterior. Los tableros industriales son conjuntos de dispositivos e instrumentos cableados en planta, tales como controladores, interruptores, relevadores y dispositivos auxiliares. Los tableros pueden incluir dispositivos de desconexión así como dispositivos de protección de los circuitos que alimentan a los motores.En cuanto a los motores en algunos casos es posible identificar el tipo al que pertenecen por simple inspección visual, gracias a la disposición de sus devanados, escobillas y al tipo de rotor, pero no hay nada más exacto que la revisión detenida de sus datos de placa que despejan cualquier duda.

EQUIPO Y MATERIAL:

Tablero principal de alimentación

Máquinas de corriente directa "de Lorenzo" y Labvolt Máquinas de corriente alterna "de Lorenzo" y Labvolt 1 Multímetro por equipo de trabajo

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PROCEDIMIENTO:

1.- Identifica los motores y generadores a estudiar.

2.- Observa su estructura tanto interna como externa. Dibuja los detalles de construcción donde sean visibles las diferencias de los distintos tipos de máquinas.

3.- Anota sus datos de placa.

4.- Realiza lo mismo con las consolas correspondientes. 5.- Describe los elementos indicados con las flechas.

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PRÁCTICA No. 2

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 2 EXPERIMENTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD

OBJETIVOS:

1. Comprobar distintas formas de crear fuentes de fuerza electromotriz. 2. Comprobar la fuerza magnética sobre un conductor y los principios de

la máquina lineal.

3. Comprobar la construcción de un electroimán y verificar el magnetismo remanente.

4. Comprobar la existencia de la resistencia interna de una batería. INTRODUCCIÓN:

Los motores y generadores eléctricos son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dinamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.

Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se establece o se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. El principio opuesto a éste fue observado en 1820 por el físico francés André Marie Ampére. Si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica sobre el conductor.

EQUIPO Y MATERIAL: 1 Vóltmetro. 1 limón. 1 lámina de Cu. 1 lamina de Zn. 1 recipiente transparente. 7 rondanas de 1/2". Sal y agua. Alambre galvanizado. Alambre de cobre delgado.

1 Imán de herradura o 2 imanes de bocina 1 clavo de 2 pulgadas

2 Baterías o un eliminador para batería.

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PROCEDIMIENTO:

Con ayuda de las figuras realiza cada uno de los experimentos siguientes:

I. FUENTES DE FUERZA ELECTROMOTRIZ

En este experimento construiremos algunos dispositivos similares a la pila de Volta, pero utilizaremos otras sustancias, en lugar de ácido sulfúrico, que no requieran tanto cuidado.

1. El ácido sulfúrico puede sustituirse por el ácido contenido en el limón, para comprobar esto coloque una pequeña placa de cobre y otra de zinc en un limón partido, como se muestra. Usando un voltímetro, mida y anote la fem de esta pila.

Figura 2.1 Circuito de una batería utilizando acido cítrico.

2. Para comprobar que esta fem depende de la solución en la que estén sumergidas las láminas, introduzca las placas de cobre y zinc en agua simple, y después en una solución acuosa de sal de cocina. Mida con el voltímetro la fem de esta celda de agua y luego la de agua y sal, y vea si en realidad es diferente de la fem de la celda de limón.

3. Compruebe que la fem también depende del material de que están hechas cada placa. Para esto, sustituya la placa de zinc por una de hierro en la solución de sal de cocina, y mida la fem de esta nueva celda, compara con las otras dos.

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4. Usted podrá construir una pila semejante a la que construyó Volta, apilando efectivamente discos de hierro, rondanas por ejemplo, y de cobre, separados por papel poroso mojado con solución de sal de cocina en agua. Este apilamiento debe nacerse en el orden que se indica en la figura. Con el voltímetro mida la fem de cada elemento (hierro, papel, cobre), y también mida la fem que forma la pila o batería de elementos.

Figura 2.3 Circuito de una batería usando hierro y cobre.

II. FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR Y SIMULACIÓN DE LA MÁQUINA LINEAL.

1. Se fija el imán en una base de madera.

2. Se hace una especie de columpio con una aguja de acero que es soportada por un conductor de cobre delgado (de teléfono) como se muestra en la figura.

3. Este se coloco sobre el campo generado por el imán y se energiza.

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III. CONSTRUCCIÓN DE UN ELECTROIMÁN

Enrolle un alambre fino (forrado o esmaltado) alrededor de un clavo grande de hierro, a manera de formar una bobina de unas 50 espiras. Conecte los extremos del conductor a los polos de una o dos pilas, como se observa en la fig. de esta manera habrá construido un electroimán con núcleo de hierro. Aproxime a uno de los extremos del electroimán, pequeños objetos de hierro o acero (alfileres, tachuelas, clips, etc.). Observe la atracción del clavo imantado sobre tales objetos. Corte la corriente que pase por el electroimán y describa lo que sucede con dicha atracción. Repita el experimento sustituyendo el clavo de hierro (núcleo de electroimán) por un objeto de acero (una pequeña llave de turcas) que no se encuentre previamente imantado. Tomando en cuenta lo que pasa cuando se corta la corriente, responda: ¿cuál de los materiales (hierro común o acero) presenta una histéresis más mas acentuada?.

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IV. CAIDA DE VOLTAJE INTERNA EN UNA BATERÍA

Arme los siguientes circuitos, tome lecturas y calcule la resistencia interna

Figura 2.6 Circuito para medir el voltaje en una batería.

Figura 2.7 Caída de voltaje interna en una batería.

Obtener r

i

=

V1=

V

2=

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PRÁCTICA No. 3

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 3 CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO

MOTOR-GENERADOR C.D.

OBJETIVOS:

Construir un prototipo de motor de corriente directa y comprobar su principio de funcionamiento observando que gire;

1. Construir un prototipo de generador de corriente directa y comprobar su funcionamiento observando y midiendo el voltaje generado

2. Acoplar los dos prototipos.

INTRODUCCIÓN:

El campo magnético de un imán permanente sólo tiene fuerza suficiente como para hacer funcionar un generador pequeño o motor. Por ello, los electroimanes se emplean en máquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades básicas: el inductor, que crea el campo magnético y que suele ser un electroimán, y la armadura o inducido, que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magnético y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitación en el caso del motor.

En general, los motores de corriente continua son similares en su construcción a los generadores. De hecho podrían describirse como generadores que funcionan al revés. Cuando la corriente pasa a través de la armadura de un motor de corriente continua, se genera un par de fuerzas debido a la acción del campo magnético, y la armadura gira. La función del conmutador y la de las conexiones de las bobinas del campo de los motores es exactamente la misma que en los generadores.

EQUIPO Y MATERIAL:

Alambre magneto

2 Cajas de cerillos o equivalente Palo redondo de madera o equivalente Imanes permanentes

Base de madera o equivalente Argollas

ligas clavos

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PROCEDIMIENTO:

1. Seguir los pasos de las imágenes

2. En lugar de pilas conectarlo directamente a la corriente para que pueda trabajar adecuadamente

3. Construir dos ejemplares del mismo tipo,

4. Acoplarlos, mediante el uso de dos poleas y una banda, puede incluirse un mecanismo para ajustar la banda; de tal manera que uno actúe como motor y el otro como generador.

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PRÁCTICA No. 4

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA

No.

4 MOTOR

DE

CORRIENTE

DIRECTA,

OPERACIÓN CON CONTROL MANUAL

OBJETIVOS:

1. Arrancar un motor de corriente directa tipo derivado (shunt) con un reóstato de arranque;

2. Variar su velocidad con un control manual de campo y alimentando con voltaje de alimentación variable;

3. Invertir su sentido de giro

INTRODUCCIÓN:

El motor es un elemento indispensable en un gran número de aplicaciones que van desde las más pequeñas hasta las que necesitan mucha potencia. El conocimiento de su forma de trabajo y sus propiedades es imprescindible para cualquier persona interesada que emplee estos componentes; pero sin duda es de vital importancia tener un conocimiento detallado suficiente para el montaje, operación o mantenimiento de dichos equipos, con el objeto de poder efectuar la selección más adecuado y así poder obtener el mejor rendimiento de los mismos.

EQUIPO Y MATERIAL:

1 Multímetro.

1 Voltímetro de CD 300 V.

2 Amperímetros 1 de CD 3 y otro de 30 A.

18 Conectores (tres cortos, tres medianos, tres largos). 1 Tacómetro.

1 Motor de CD “DE LORENZO”. 1 Reóstato variable de 11 ohms.

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PROCEDIMIENTO:

1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación.

2. Conecte el circuito siguiente para el motor DE LORENZO:

Figura 4.1 Diagrama de un motor de cd shunt para de Lorenzo.

3. Realiza el arranque del motor. Sigue las instrucciones de la teoría que se dio en clase y que debe estar contenida en los principios de funcionamiento del motor. Verifica que el reóstato de arranque esté en la posición de máximo valor y el reóstato de campo en el mínimo (cero). Toma mediciones en el arranque y en estado estable.

4. Varía la velocidad del motor mediante los dos procedimientos explicados en clase, primero variando VT y luego variando IF. Mide la velocidad y los parámetros necesarios en distintas condiciones de velocidad. Toma las mediciones. voltaje amperímetro de 3 A. amperímetro de 30 A. r.p.m. giro

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5. Desconecta la alimentación y para el motor. De nuevo pon el reóstato de arranque en su posición de máximo valor y el de campo en su mínimo.

6. Intercambia las terminales del campo o de la armadura y arranca de nuevo el motor de c.d. observa el giro del motor ¿qué sucede?

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PRÁCTICA No. 5

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA

Nº

5 MOTOR

DE

CORRIENTE

DIRECTA,

ARRANCADOR MANUAL DE PLACA FRONTAL

OBJETIVOS:

1. Arrancar un motor de corriente directa tipo derivado (shunt) con un reóstato de arranque;

2. Variar su velocidad con un control manual de campo y alimentando con voltaje de alimentación variable;

3. Invertir su sentido de giro

INTRODUCCIÓN:

El motor es un elemento indispensable en un gran número de aplicaciones que van desde las más pequeñas hasta las que necesitan mucha potencia. El conocimiento de su forma de trabajo y sus propiedades es imprescindible para cualquier persona interesada que emplee estos componentes; pero sin duda es de vital importancia tener un conocimiento detallado suficiente para el montaje, operación o mantenimiento de dichos equipos, con el objeto de poder efectuar la selección más adecuado y así poder obtener el mejor rendimiento de los mismos.

EQUIPO Y MATERIAL:

1 Multímetro 1 Vóltmetro de C.D. 300 VCD 1 Ampérmetro de C.D. 3 ACD 1 Ampérmetro de C.D. 30 ACD

18 Conectores (tres cortos, tres medianos, tres largos) 1 Tacómetro

1 motor de C.D. de 2 kW “Labvolt.” 1 arrancador de placa frontal

1 reóstato variable de 225 ohms del equipo labvolt

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PROCEDIMIENTO:

1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación.

2. Conecte el circuito siguiente para el motor labvolt.

Figura 5.1 Diagrama de conexión del motor de CD. Para Lavolt.

3. Realiza el arranque del motor, sigue las instrucciones de la teoría que se dio en clase y que debe estar contenida en los principios de funcionamiento del motor o sigue las instrucciones del maestro y toma nota. Verifica que el reóstato de campo esté en el mínimo valor (cero). Toma mediciones en el arranque y en estado estable

4. Varía la velocidad del motor mediante los dos procedimientos explicados en clase, primero variando VT y luego variando IF. Mide la velocidad y los parámetros necesarios en distintas condiciones de velocidad. Toma las mediciones. voltaje amperímetro de 3 A. amperímetro de 30 A. r.p.m. giro

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11. desconecta la alimentación y para el motor, la palanca del arrancador deberá regresar automáticamente. poner otra vez el reóstato de campo en su mínimo valor.

12. cambia las terminales del campo o de la armadura y arranca de nuevo el motor de c.d. observa el giro del motor ¿qué sucede?

(28)

PRÁCTICA No. 6

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 6 RECONOCIMIENTO DE EQUIPO DE CONTROL

OBJETIVOS:

Identificar distintos dispositivos de control midiendo resistencia y probando continuidad y discontinuidad de los mismos.

Identificar los dispositivos de equipos didácticos de control

Energizar bobinas de alguno o algunos contactores y probar continuidad de sus contactos

INTRODUCCIÓN:

Los motores eléctricos proporcionan la fuerza motriz que operan las máquinas modernas. Para ejecutar varias operaciones, con frecuencia repetidamente es necesario equipar cada unidad o sistema con un controlador diseñado apropiadamente el cual operará automática y manualmente las funciones de control deseadas. Estos presentan una variada y extensa cantidad de elementos de control, como son:

Estaciones de botones múltiples y simples, contactores, relevadores de tiempo, lámparas indicadoras; como son los elementos con los cuales estaremos trabajando, es importante conocer su funcionamiento, las partes que los componen además de identificar su tensión y corriente nominal de operación.

MATERIAL Y EQUIPO:

Contactores Temporizadores

Lámparas de señalización

Interruptores de límite, flotador, etc Módulos didácticos

Interruptor de seguridad Estación múltiple de botones Estación sencilla

8 conectores

PROCEDIMIENTO:

1. Identificar terminales de los módulos. 2. Medir resistencia óhmica de bobinas.

3. Verificar continuidad en terminales de los dispositivos. 4. Energizar algunos y observar su funcionamiento. 5. Hacer dibujos de los dispositivos o tomar fotos.

(29)

PRÁCTICA No. 7

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No.7 CIRCUITOS BÁSICOS DE CONTROL

OBJETIVOS:

1. Arrancar un motor trifásico de inducción con un control de dos alambres. 2. Arrancar un motor trifásico de inducción con un control de tres

alambres.

3. Arrancar dos motores trifásicos con una estación de botones. Arranca uno inmediatamente y otro después de un tiempo.

INTRODUCCIÓN:

Un control de dos alambres puede ser un interruptor que tenga una posición definida de cerrado y abierto, están diseñados para manejar pequeñas corrientes y para motores trifásicos se requieren de mas contactos que el que se proporciona en el control de dos alambres.

Los controles de tres alambres consisten en dispositivos tales como estaciones de botones de contacto momentáneo (estaciones de parar-arrancar) y termostatos de doble acción.

MATERIAL Y EQUIPO:

2 Motores trifásicos de inducción. 2 Interruptores trifásicos de fusibles. 1 Interruptor monofásico de fusibles. 2 Contactores (separados). 1 Temporizador. 1 Estación de botones. 24 Conectores. 1 Multímetro. 1 Amperímetro de gancho.

(30)

PROCEDIMIENTO:

1. Conecte , opere y mida corriente y voltaje del circuito de control de dos alambres siguiente:

Figura 7.1 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción.

2. Conecte , opere y mida corriente y voltaje del circuito de control de tres alambres siguiente:

Figura 7.2 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción con botón de paro.

3. Conecte , opere y mida corriente y voltaje del circuito de control siguiente

(31)

PRÁCTICA No. 8

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 8 ARRANQUE DE UN MOTOR DE CORRIENTE

DIRECTA CON ESTACIÓN DE BOTONES

OBJETIVOS:

1. Reconocer el diagrama elemental mostrado y discernir entre el de control y el de fuerza

2. Conectar y operar un controlador de arranque y variación de velocidad para un motor de corriente directa, (con base en una estación de botones, un contactor, y un temporizador).

INTRODUCCIÓN:

Para el arranque de motores eléctricos de C.C, es satisfactorio conectarlos a través de la línea. Esto se puede lograr mediante el uso de: “Arrancadores manuales de potencia fraccionaria” o con Contactores y arrancadores magnéticos.

El control magnético a través de la línea de los motores de C.C se puede lograr de manera semejante al control de dos o tres alambres.

En los motores grandes de C.C es necesario insertar una resistencia en serie con la armadura para reducir su corriente durante el arranque, ya que el torque y calor excesivo que produce esta corriente pueden dañar al motor y su carga acoplada, si se conecta una resistencia en serie con la armadura se eliminaran estos resultados dañinos.

MATERIAL Y EQUIPO:

1 Motor de c.d. Labvolt 175 W-1800rpm-120V-2.8 A o motor Teleternick ¼ hp 1 Contactor de 120 vcd

1 Temporizador de 120 vcd

1 Reóstato de 500 ohms 100 watts 20 Conectores de distintos tamaños 1 Multímetro

(32)

PROCEDIMIENTO:

2. Conectar el diagrama 3. Arrancar y operar el motor

(33)

PRÁCTICA No. 9

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTIVA

No.

9 ARRANCADOR

AUTOMÁTICO

POR

RELEVACIÓN DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA

OBJETIVOS:

1. Reconocer el diagrama elemental del controlador 2. Conectar y operar el arrancador

3. Reconocer las partes del arrancador en su interior y analizar su funcionamiento

INTRODUCCIÓN:

El estudio del arranque de los motores tiene una gran importancia práctica ya que la elección correcta de las características de los motores eléctricos y arrancadores a instalar están basados en el conocimiento de las particularidades de este régimen transitorio.

El comportamiento dinámico del conjunto motor-maquina accionada, esta regido por:

el par del motor, el par resistente, el momento de inercia y la velocidad angular de dicho conjunto.

Los arrancadores automáticos están proyectados para realizar las mismas funciones que los manuales cuando se gobiernan, por uno o más pulsadores o interruptores de arranque manuales, accionados a distancia o localmente. Este arrancador es de lazo abierto, ya que se maneja la potencia del motor de una forma prefijada, con independencia del funcionamiento del motor.

Un motor Shunt no puede arrancarse a plena tensión, es por ello que el rotor es acelerado por medio de un reóstato de tres tomas conectado en serie con la armadura, conforme se acelera el motor, se cortocircuita parte de la resistencia, reduciendo su valor.

MATERIAL Y EQUIPO:

1 Arrancador automático de motor de C.D. 1 Reóstato de 225 ohms, 225 Watts

1 Motor de corriente directa Labvolt 2 kW -1800 rpm-120 V-23 A 1 Multímetro

(34)

PROCEDIMIENTO:

2. Conectar el diagrama.

Figura 9.1 Diagrama de arranque automático por relevación de un motor de CD.

3. Arrancar y operar el motor

(35)

PRÁCTICA No. 10

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTIVA No.10 CAMPO MAGNETICO GIRATORIO

OBJETIVOS:

1. Comprobar la formación del campo magnético giratorio,

2. Construir una pequeña máquina eléctrica trifásica, con los principios del campo magnético giratorio,

INTRODUCCIÓN:

El campo creado por una corriente senoidal al circular por una bobina es también senoidal, es decir, que cambia de sentido en el tiempo pasando en cada inversión por cero.

Para conseguir el giro del rotor en los motores CA es necesario crear un campo giratorio que mediante acoplamientos magnéticos provoque el giro.

El giro del campo se consigue como resultante de dos o más campos senoidales defasados entre si.

La suma de los campos generados por cada fase de un sistema polifásico produce en cada instante un campo resultante cuyo sentido es giratorio.

MATERIAL Y EQUIPO:

A consideración del alumno de acuerdo con la forma y capacidad con la que considere construir su máquina,

(36)

PROCEDIMIENTO:

Se puede obtener un campo giratorio haciendo circular tres corrientes defasadas entre sí 120º por tres bobinas cuyos ejes están desfasados a su vez 120º en el espacio.

Para ello podemos aplicar corriente trifásica a tres bobinas colocadas a 120º unas de otras. Al colocar un imán en su centro, gira, indicando la existencia de un campo giratorio.

En esta práctica se da la libertad de elegir la forma de construcción, pudiendo ser una de ellas la mostrada en la figura.

(37)

PRÁCTICA No.11

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 11 CONTROL DE VELOCIDAD MANUAL DE UN

MOTOR DE ROTOR DEVANADO TRIFÁSICO

OBJETIVO:

Que el alumno compruebe lo ya aprendido en clase con respecto al control de velocidad de un motor de rotor devanado, su construcción, su conexión y su manipulación dependiendo de las necesidades que cada proceso de producción requiera ya dentro de la industria.

INTRODUCCIÓN

El motor de jaula de ardilla tiene el inconveniente de que la resistencia del conjunto es invariable, no son adecuados cuando se debe regular la velocidad durante la marcha.

En estos casos se utiliza el motor de rotor devanado que, como su nombre lo indica, está constituido por un devanado trifásico similar al del estator, cuyos arrollamientos aislados terminan en anillos rozantes que se conectan por medio de escobillas a un dispositivo de control.

Este dispositivo permite:

 aumentar la cupla de arranque.

 variar la velocidad del motor en marcha.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR

1 Motor con rotor devanado. 1 Reóstato trifásico. 2 Amperímetros de gancho. 1 Tacómetro. 15 Conectores. 1 Multímetro.

PROCEDIMIENTO:

1. Identificación del equipo, haciendo esquemas leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación.

(38)

2. Verificar que los fusibles del interruptor de cuchillas estén en buenas condiciones.

3. Conectar el diagrama mostrado.

Figura 11.1 Conexión de un Motor Rotor devanado trifásico.

4. Una vez montado el circuito según el esquema realice el arranque del motor primero con el reóstato hasta su máximo valor de resistencia y poco a poco valla bajando la resistencia para aumentar la velocidad del rotor, posteriormente vuélvalo a subir, y sígalo manipulando de la misma forma para observar los cambios de velocidad que hace conforme se opera.

5. Haga las mediciones y anotaciones correspondientes. 6. Desconecte la alimentación para detener el motor.

Resistencia máxima: Resistencia media: Resistencia mínima:

Corriente estator Arranque

Corriente estator Estable

Corriente Rotor Arranque Corriente Rotor Estable

Velocidad

Voltaje de línea

Tabla 11.1 Análisis de mediciones en el arranque y al variar la velocidad del motor rotor devanado trifásico.

(39)

PRÁCTICA No. 12

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 12 SELECCIÓN DE LA VELOCIDAD POR MEDIO

DE ESTACIÓN DE BOTONES DE UN MOTOR DE ROTOR

DEVANADO

OBJETIVOS

:

1. Reconocimiento del diagrama y materiales a utilizar para el desarrollo de esta práctica.

2. Conectar y operar el circuito del diagrama mostrado abajo.

3. Realizar mediciones de velocidad, corriente, y voltaje al arranque y en operación

INTRODUCCIÓN:

En estos motores, el estator posee las mismas características que el motor con rotor en cortocircuito, pero el rotor se construye insertando un devanado trifásico en las ranuras de un núcleo cilíndrico de chapas magnéticas. Este devanado se conecta normalmente en estrella y los tres terminales restantes se conectan a tres anillos rozantes que a través de unas escobillas permiten la conexión exterior de unas resistencias para limitar la corriente rotórica. La inserción de estas resistencias permite la reducción de la intensidad de arranque manteniendo un buen par que incluso puede ser máximo en el arranque.

Los contactores magnéticos consisten en un arrancador magnético para conectar el circuito primario a la línea, y uno o más contactos de aceleración para conmutar la resistencia de un circuito secundario. El número de contactores de aceleración en el secundario varía con la capacidad nominal, empleándose un número suficiente para asegurar la aceleración suave y mantener la oleada de corriente dentro de límites prácticos.

MATERIAL Y EQUIPO:

1 motor de rotor devanado. 1 reóstato trifásico.

3 contactores.

2 estaciones de botones. 40 cables bananas.

1 Interruptor de cuchillas trifásico. 1 multímetro.

1 amperímetro de gancho. 1 Tacómetro.

(40)

PROCEDIMIENTO:

1. Identificación del equipo, haciendo esquemas leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación.

2. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento. 3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar.

Figura 12.1 Diagrama escalera de control y fuerza para un Motor Rotor Devanado

4. Operar el motor para los tres niveles de velocidad. 5. Realizar mediciones.

(41)

VOLTAJE VL1L2= VL2L3= VL3L1= CORRIENTE IARRL1= IARRL2= IARRL3=

Tabla 12.1 Voltajes y corrientes de arranque para el Motor Rotor devanado.

EN BAJA EN MEDIA EN ALTA

VOLTAJE VOLTAJE VOLTAJE

VM1M2= VM1M2= VM1M2=

VM2M3= VM2M3= VM2M3=

VM3M1=

VM3M1= VM3M1=

CORRIENTE CORRIENTE CORRIENTE

IOM1= IOM1= IOM1=

IOM2= IOM2= IOM2=

IOM3=

IOM3= IOM3=

RPM= RPM= RPM=

(42)

PRÁCTICA No. 13

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 13 MOTOR DE INDUCCIÓN. PARÁMETROS DE

CIRCUITO

EQUIVALENTE

Y

CURVA

PAR

VELOCIDAD.

CORRIENTE DE ARRANQUE A TENSIÓN PLENA.

OBJETIVOS:

1. Obtener el factor de potencia al arranque de un motor de C.A. trifásico jaula de ardilla.

2. Obtener el factor de potencia en vació del mismo motor (puentear la bobina de corriente de los wáttmetros cuando se arranque el motor). 3. Observar y registrar el pico de elevación de corriente de arranque

(puentear la bobina de corriente de los wáttmetros cuando se arranque el motor).

INTRODUCCIÓN:

Los motores de inducción se pueden arrancar, simplemente conectándolos a la línea de potencia. La corriente que necesita la maquina en el arranque puede causar en las líneas del sistema de alimentación una caída de voltaje significativa.

En motores de inducción de jaula de ardilla, las corrientes de arranque pueden tener valores que varían ampliamente, dependiendo en primer lugar de la potencia nominal del motor y de la resistencia efectiva del rotor en el instante de arranque, y que fluctúan de tres a seis veces la corriente nominal del motor dependiendo de su diseño.

El factor de potencia es bajo al arranque y es también bajo en operación en vacío. Al arranque el factor de potencia depende del diseño del motor, pero el factor de potencia en operación mejora cuando se le aplica carga al motor siendo el mejor a plena carga.

MATERIAL Y EQUIPO:

1 fuente variable trifásica.

2 wáttmetros de la misma escala. 1 vólmetro de c,c,.

1 amperímetro. 1 multímetro.

2 transformadores de corriente si el motor es de 10 ó 15 hp. .1 motor trifásico jaula de ardilla.

(43)

PROCEDIMIENTO:

Identificación del equipo, haciendo esquemas leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación.

Conectar el diagrama.

Figura 13.1 Diagrama Conexión Motor Jaula de Ardilla.

Realizar mediciones.

V W1 W2 I f.p. OBSERVACIONES

Rotor bloqueado

Con poco voltaje obtener la corriente nominal *

Vacío Permitir el arranque

puenteando las terminales de la bobina de corriente

Tabla 13.1 Análisis de mediciones (Rotor bloqueado y al vacío).

(44)

PRÁCTICA No. 14

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 14 CONTROL DE MOTOR ELÉCTRICO

TRIFÁSICO POR ESTACIÓN DE BOTONES PARA CONTROL

REVERSIBLE

OBJETIVOS:

1. Reconocimiento del circuito mostrado.

2. Conectar y operar los circuitos de control y fuerza.

3. Realizar mediciones de corriente, voltaje a tensión reducida y en vació.

INTRODUCCIÓN:

Los motores trifásicos pueden invertir la dirección de su rotación al intercambiar dos puntas cualesquiera de la línea.

Con los controladores magnéticos, esto se consigue con el uso de arrancadores reversibles. Estos arrancadores, alambrados de acuerdo con las normas NEMA, intercambian las líneas L1 y L3. Esto requiere dos contactores, uno para marcha hacia delante y otro para reversa.

Se debe impedir que los contactos se energicen simultáneamente o se cierren al mismo tiempo y causen un corto circuito.

MATERIAL Y EQUIPO:

2 contactores de 127 V ca.

2 interruptores de cuchillas (uno monofásico y otro trifásico). 1 multímetro.

25 conectores.

1 motor trifásico de rotor devanado. 3 estaciones de botones.

PROCEDIMIENTO:

1. identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación.

2. Interpretar los circuitos de control y fuerza.

(45)

Figura 14.1 Diagrama de control para motor trifásico rotor devanado.

1. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar.

Figura 14.2 Diagrama de fuerza para motor trifásico rotor devanado.

2. Realizar mediciones.

VOLTAJE PLENO CORRIENTE DE ARRANQUE (pico) V= Iarr= CORRIENTE DE ARRANQUE (estable) CORRIENTE EN VACIO Iarr= Ivacio=

(46)

PRÁCTICA No. 15

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÀCTICA No. 15 ARRANQUE DE MOTOR TRIFÁSICO DE

INDUCCIÓN POR RESISTENCIAS

OBJETIVOS:

1. Reconocer las ventajas del arranque con voltaje reducido. 2. Conectar y operar el circuito.

3. Conocer el arranque y control de un motor por medio de resistencias en serie y observar como baja el valor del amperaje utilizando resistencias.

INTRODUCCIÓN:

Un método simple para arrancar un motor a voltaje reducido es mediante la conexión de una resistencia en serie en la línea del motor. Por tanto la velocidad y corriente de arranque del motor se reducen, y las resistencias se pueden desconectar cuando el motor alcance cierta velocidad, entonces el motor funciona con todo el voltaje de la línea.

Este tipo de arranque se emplea cuando se debe arrancar con torque limitado, o para tomar una corriente limitada para evitar trastornos excesivos en la línea de energía.

MATERIAL Y EQUIPO

1 motor trifásico de inducción. 1 banco resistivo. 1 estación de botones. 1 contactor. 1 timer. 20 conectores. 1 multímetro.

(47)

PROCEDIMIENTO:

2. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento.

Figura 15.1 Diagrama de control para Motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias.

3. Conectar el diagrama de fuerza, las tres resistencias deben ser iguales y arrancar.

Figura 15.2 Diagrama de fuerza para motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias.

4. Verificar que después de activarse la bobina s, las resistencias estén en corto circuito.

(48)

5. Realizar las siguientes mediciones.

VOLTAJE REDUCIDO VOLTAJE PLENO

VT1T2= VT1T2=

VT2T3= VT2T3=

VT3T1=

CORRIENTE DE ARRANQUE CORRIENTE EN VACIO

IARR1= IO1=

IARR2=

IO2=

IARR3=

IO3=

(49)

PRACTICA No. 16

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 16 ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR

AUTOTRANSFORMADOR

OBJETIVOS:

1. Interpretar los circuitos de control y fuerza para este tipo de arrancador. 2. Conocer el arranque y control de un motor con autotransformador y

observar cuando baja el valor del amperaje utilizando taps del 50%. 3. Conectar y operar el circuito.

INTRODUCCIÓN:

Este tipo de arrancador se utiliza con motores jaula de ardilla para limitar la corriente que toman, o para disminuir la resistencia de la maquinaria impulsada.

Este tipo de arrancador, generalmente reduce el voltaje en las terminales del motor, por medio de dos autotransformadores conectados en delta abierta. Debido al voltaje bajo de arranque, el motor tomara menos corriente y desarrollara menos torque que si se conectara al voltaje de línea.

MATERIAL Y EQUIPO:

1 motor de inducción. 2 autotransformador. 2 contactores. 1 temporizador. 30 conectores. 2 interruptores monofásicos. 1 estación de botones. 1 multímetro. PROCEDIMIENTO:

1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación.

2. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento para poder arrancar el motor.

(50)

Figura 16.1 Diagrama de control para motor trifásico arranque por autotransformador.

3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar.

Figura 16.2 Diagrama de fuerza para un motor trifásico arranque por autotransformador.

4. Medir el valor de las corrientes (al 50 % y al 100%) de L1, L2, L3 por separado cuando el motor esta a plena tensión sin carga.

5. Medir el valor del voltaje (al 50 % y al 100%) de L1 a L2 y de L2 a L3 por separado.

(51)

PRÁCTICA No. 17

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 17 ARRANCADOR ESTRELLA-DELTA

OBJETIVOS:

1. Reconocer los circuitos de control y fuerza.

2. Conocer el arranque y control de un motor por medio del método estrella–delta.

3. Observar la relación existente entre la corriente y el voltaje en estrella y en delta.

INTRODUCCIÓN:

Los motores en estrella delta son similares en construcción a los motores de inducción jaula de ardilla, salvo que los seis extremos de los tres devanados se sacan hasta las terminales permitiendo la conexión en estrella-delta.

Estos motores se usan para mover cargas centrífugas como ventiladores, sopladores y bombas, y en aplicaciones en las que se requiere un torque de arranque reducido y una corriente de arranque reducida.

MATERIAL Y EQUIPO:

1 estación de botones 1 temporizador

2 contactores

1 motor trifásico de 6 terminales 20 conectores

1 amperímetro 1 multímetro

PROCEDIMIENTO:

2. Conectar el diagrama de control, y verificar si sirve para poder arrancar el motor.

(52)

4. Medir el valor de las corrientes tanto en estrella como en delta, además de la corriente de arranque tanto en estrella, como en delta.

5. Medir el valor del voltaje en las termínales de los devanados del motor, en estrella y en delta.

Figura 17.1 Diagrama de Control para un motor trifásico conectado en estrella/delta

(53)

TABLA DE MEDICIONES

VOLTAJE REDUCIDO (ESTRELLA) VOLTAJE PLENO (DELTA)

V14= V14=

V25= V25=

V36=

IARR1= IO1=

IARR2=

IO2=

IARR3=

IO3=

(54)

PRÁCTICA No. 18

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 18 ARRANQUE DE UN MOTOR DE EMBOBINADO

PARCIAL (BIPARTIDO)

OBJETIVOS:

1. Conocer el arranque y control de un motor de embobinado parcial. 2. Interpretar, conectar y operar los diagramas de control y fuerza.

3. Observar la relación existente entre los parámetros de voltaje y corriente al arranque y en estado estable.

INTRODUCCIÓN:

Los motores de embobinado parcial son similares en construcción a los motores de inducción jaula de ardilla, salvo que tiene dos devanados idénticos que se pueden conectar en secuencia a la línea de alimentación. Como al arranque solo la mitad de los devanados se conecta se obtiene una corriente y torque reducido.

Estos motores se usan para mover cargas centrífugas como ventiladores, sopladores y bombas, y para otras cargas en las que se requiere un torque de arranque reducido y una corriente de arranque reducida.

MATERIAL Y EQUIPO:

1 motor trifásico de embobinado parcial 1 estación de botones 1 temporizador 1 contactor 20 conectores 1 amperímetro 1 multímetro

PROCEDIMIENTO:

2. Conectar el diagrama de control, y verificar si sirve para poder arrancar el motor (el contacto s se cierra después de 3 seg.).

3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar el motor.

(55)

Figura 18.1Diagrama de control para un motor bipartido.

Figura 18.2 Diagrama de control para un motor bipartido.

TABLA DE MEDICIONES

IARR1= IO1=

IARR2= IO2=

IARR3=

IO3=

(56)

PRÁCTICA No. 19

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 19 CONTROL DE MOTOR MONOFÁSICO

(ARRANQUE POR CAPACITOR)

OBJETIVOS:

1. Reconocer los circuitos de control y fuerza.

2. Conocer el arranque y control de un motor monofásico por medio del arranque por capacitor.

3. Observar el funcionamiento del motor al arranque y en estado estable.

INTRODUCCIÓN:

Este motor es similar al de fase partida en su construcción excepto en que se conecta un capacitor en serie en el bobinado de arranque. La corriente que es liberada por el capacitor durante el arranque hace que el par de arranque de estos motores sea dos veces mayor que uno de fase partida sin capacitor. El par de arranque de un motor de fase partida con capacitor es producido por un campo magnético giratorio dentro del motor. Este campo relocaliza el devanado de arranque 90 grados eléctricos desfasados con respecto al bobinado de trabajo, lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo. Esta condición produce un campo magnético giratorio en el estator, el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando la rotación.

MATERIAL Y EQUIPO:

1 estación de botones 1 contactor

1 motor monofásico (arranque por capacitor) 20 conectores

1 amperímetro 1 multímetro

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PROCEDIMIENTO:

1. Observar detenidamente el diagrama eléctrico y reconocer su funcionamiento

2. Conectar el diagrama de control, y verificar si sirve para poder arrancar el motor.

3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar el motor.

Figura 19.1 Diagrama de conexión para motor monofásico arranque con capacitor.

4. Medir el valor de las corrientes en el arranque y en estado estable. 5. Medir el valor del voltaje en las termínales de los devanados del motor, 6. invertir el sentido de giro con el siguiente diagrama.

Figura 19.2 Diagrama de Conexión para motor monofásico arranque con capacitor invirtiendo el sentido de giro.

(58)

PRÁCTICA No. 20

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice

PRÁCTICA No. 20 CONTROLADOR DE MOTOR DE CORRIENTE

DIRECTA POR S.C.R.

OBJETIVO:

1. Construir un circuito de estado sólido, el cual tendrá la capacidad de variar la velocidad de un motor de C.D.

2. Reconocer el diagrama elemental del controlador.

3. Estudiar los elementos que la componen y analizar su funcionamiento. 4. Conectar y operar el controlador.

5. Observar el cambio de velocidad.

INTRODUCCIÓN:

Un reductor de velocidad de estado sólido es un dispositivo electrónico que permite disminuir la velocidad del motor, desde su valor nominal hasta el reposo total.

El circuito cuenta con tres partes principales que permiten su funcionamiento, las cuales son:

Puente rectificador de onda completa

Esta formado por cuatro diodos rectificadores de silicio con capacidad de 6 A Su función es transformar la corriente alterna en corriente directa pulsante. Alimenta tanto al circuito de control de dispara como al circuito de fuerza.

Circuito de fuerza

El circuito de fuerza lo constituye básicamente el SCR, ya que es éste el encargado de disminuir el voltaje de alimentación de la armadura para que disminuya su velocidad de rotación. El SCR “recorta” los pulsos de la corriente directa y por lo tanto varia la forma de onda, lo que provoca una disminución del voltaje RMS. Tanto la amplitud como la frecuencia se mantienen igual. Circuito de control de disparo

El circuito de control de disparo es el cerebro del controlador. Es el encargado de disparar al SCR en el momento conveniente para que esta realice su trabajo correctamente. De este circuito depende la calidad de control que se pueda tener sobre el motor y existen desde pequeños y sencillos circuitos analógicos, hasta complejos circuitos digitales que permiten un control muy precisó de la velocidad.