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GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS
Cátedras de:
Electrotecnia y Máquinas Eléctricas (Ingeniería Mecánica)
(Ingeniería Naval)
(Ingeniería Industrial)
Electrotecnia
(Ingeniería Textil)
Profesores:
Ing. Eduardo INFANTE
Ing. Osvaldo Norberto RIVERA
Ing. Eduardo HIPÓLITO
Ing. Celestino GARCÍA
Ing. Alejandro Luis ECHAZÚ
Ing. Julian DRANGOSH
Jefe de Trabajos Prácticos:
Ing. Roberto WULF
Ayudantes de Trabajos Prácticos:
Ing. Miguel FRIDMAN
Ing. Pablo YORNET
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL – FACULTAD REGIONAL Bs. As. DEPARTAMENTO INGENIERÍA ELÉCTRICA
TRABAJOS PRÁCTICOS DE ELECTROTECNIA Y MÁQUINAS ELÉCTRICAS / ELECTROTECNIA
Se describen en esta Guía los temas a tratar en cada Trabajo Práctico (TP), el plan de realización de los ensayos a efectuar en el Laboratorio y la redacción del Informe sobre el ensayo. Asimismo se incorpora en cada TP las tablas para completar los datos de los ensayos y los circuitos eléctricos correspondientes.
Para la confección del Informe de cada TP se deberá usar esta Guía a los efectos del llenado de Datos y la confección del Informe respetando el orden de los ítems detallados en cada TP.
Las representaciones gráficas se deberán efectuar preferentemente en papel milimetrado, indicándose en cada caso las escalas correspondientes.
El plazo de entrega de los informes será de 15 días a partir de la realización del ensayo. Firma de la Asignatura
Para firmar la Libreta el alumno deberá tener el 75 % de asistencia en los ensayos de Laboratorio, presentar una carpeta que contenga todos los trabajos prácticos (copias) realizados y firmados por el Docente Auxiliar (con el Nombre y Apellido del Alumno con bolígrafo en cada hoja), los problemas efectuados en clases, los exámenes parciales aprobados y poseer los conocimientos de todos los TP para ser evaluados por el Docente.
INDICE:
T.P. Nº
TÍTULO
Página
Especialidad
0
Transitorios en Corriente Continua
3
Mecánica/Naval
1
Corrección del Factor de Potencia (cos )
9
Mecánica/Naval
Industrial
Textil
2
Medición de Potencia en un Circuito Trifásico
13
3
Ensayo de un Transformador Monofásico
19
4
A-Ensayo de Motor Asincrónico
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ASIGNATURA: ELECTROTECNIA Y MÁQUINAS ELÉCTRICAS
CÓDIGO: CURSO: CICLO LECTIVO:
DOCENTE:
J.T.P.: Ing. Roberto WULF A.T.P.: Ing. Miguel FRIDMAN A.T.P.: Ing. Pablo YORNET
TRABAJO PRÁCTICO Nº 0
“TRANSITORIOS EN CORRIENTE CONTINUA”
GRUPO Nº….
FECHA LÍMITE:LEGAJO APELLIDO Y NOMBRES E-MAIL RESP.
PRES. FECHA ENTREGA
FECHA
DEVOL. OBSERVACIONES
1RA
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TRABAJO PRÁCTICO 0
TRANSITORIOS EN CORRIENTE CONTINUA
Se estudiarán los fenómenos transitorios que ocurren en las Corrientes y/o Tensiones cuando se energizan o desenergizan cargas compuestas por Resistores e Inductores (cargas R-L) y cargas con Resistores y Capacitores (cargas R-C).
Instrumentos y equipos:
INSTRUMENTOS MARCA NUMERO CLASE Principio de funcionamiento
ALCANCES I U Div
Osciloscopio Digital
Multímetro Digital
EQUIPOS MARCA NUMERO UN IN OTROS
Banco de Resistores R1 Banco de Inductores L1 Banco de Capacitores C1 Resistor shunt RSH Llave de cierre LL1 Fuente de C.C. --- Otro
A – PLAN DE REALIZACIÓN DEL ENSAYO
1. Ensayo transitorio R-L y R-C
1.1. Realización del ensayo R-L:
Se registrarán en el osciloscopio la curva I = f (t) similar a la mostrada más adelante, para un pulso de Tensión de corriente continua prefijado.
Página 5 de 31 1.1.1. Circuito eléctrico:
1.1.2. Mediciones y registro en el Osciloscopio:
Se registrará en el osciloscopio la forma de onda de la Corriente al conectar la Tensión al circuito eléctrico antes indicado.
La Corriente responde a la función 𝒊 = 𝑰𝒎á𝒙 . (𝟏 − 𝒆−𝒕 𝝉⁄ ) , donde es la “Constante de Tiempo” y es lo que
tarda la señal en alcanzar el 63,2 % del valor máximo “ 𝑰𝒎á𝒙”. Por lo tanto, el valor de la Constante de Tiempo “
”
del circuito se podrá conocer midiendo el Tiempo (t) correspondiente a la amplitud 𝟎, 𝟔𝟑𝟐 . 𝑰𝒎á𝒙
Datos del Osciloscopio:
Como el osciloscopio es un instrumento que sensa tensiones, en el eje de ordenadas mediremos voltios (tensión) que convertiremos en amperes (corriente) mediante la siguiente escala:
𝑬𝒔𝒄 𝑰 =𝑬𝒔𝒄 𝑽 𝑹𝒔𝒉 d V Fuente CC digital Shunt
R
SH 1R
L
1 1LL
OsciloscopioPágina 6 de 31 1.1.3. Determinación de la Corriente Máxima:
a. Mediciones obtenidas con el Multímetro Digital y /o Puente de Resistencia.
Con el Multímetro Digital se tomará el valor de la Tensión de Alimentación 𝑉𝑑 , con el osciloscopio 𝑉𝑠ℎ y con
el Puente de Resistencias se medirá 𝑅1 y se verificará 𝑅𝑠ℎ
Tabla de Mediciones: Vd R1 Rsh Vsh V Ω V Ω 𝑰𝒅[𝑨] = 𝑻𝒆𝒏𝒔𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝑹𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆= 𝑽𝒅 𝑹𝟏+ 𝑹𝒔𝒉
b. Cálculo de Corriente con valores obtenidos del Osciloscopio. 𝑰𝟎[𝑨] =
𝑻𝒆𝒏𝒔𝒊ó𝒏 𝒆𝒏 𝒃𝒐𝒓𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆𝒍 𝑺𝒉𝒖𝒏𝒕
𝑹𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝑺𝒉𝒖𝒏𝒕 =
𝑽𝒔𝒉
𝑹𝒔𝒉
Comparar los valores de Corriente 𝑰𝒅 e 𝑰𝟎
1.1.4. Determinación de la Inductancia L1:
El valor de la Constante de Tiempo está dada por 𝝉 = 𝑳𝟏⁄𝑹𝒆𝒒 , de donde
𝑳𝟏[𝑯𝒚] = 𝝉 [𝒔𝒆𝒈] . 𝑹𝒆𝒒 [𝛀]
Tabla de Cálculos:
Id Io Imax Rsh 0,632 . Imax
L1 R1
corregido
A A A Ω A seg Hy Ω Seg
Calcular la Constante de Tiempo real corrigiendo el error de inserción que comete la resistencia shunt:
Página 7 de 31 1.2. Realización del ensayo R-C:
1.2.1. Circuito eléctrico:
Se registran en el Osciloscopio las curvas 𝒊 = 𝒇(𝒕) y 𝑼𝒄= 𝒇(𝒕) similar a la mostrada en el siguiente gráfico, al
conectar un Tensión de corriente continua al circuito eléctrico antes indicado.
1.2.2. Determinación de la Corriente Máxima: a. Tensión medida en R1. 𝑽𝑹𝟏 = 𝑰[𝑨] . 𝑹𝟏 de donde 𝑰[𝑨] = 𝑽𝑹𝟏⁄𝑹𝟏 Shunt Fuente CC Valim
LL
1R
1C
1 SHR
Osciloscopio digitalV
VR1i (t)
ValimVc(t)
ts 0 0,632 . Valim 5
0,368 . ImaxPágina 8 de 31 b. Verificación:
El valor 𝑰[𝑨] calculado corresponde al valor de corriente máxima registrada en el circuito, la cual debe verificar con:
𝑰𝒎á𝒙[𝑨] =
𝑻𝒆𝒏𝒔𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏 [𝑽] 𝑹𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 [𝛀]
1.2.3. Determinación de la Constante de Tiempo
y la Capacitancia C1:Proceder tal lo indicado para circuito R-L- tanto para la señal de tensión en Capacitor como para la Corriente. El valor de la Constante de Tiempo está dado por 𝝉 = 𝑪 . 𝑹 de donde:
𝝉[𝒔𝒆𝒈] = 𝑪 [𝑭] . 𝑹𝒆𝒒[𝛀]
La Constante de Tiempo Corregida será:
𝝉𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒂[𝒔𝒆𝒈] = 𝑪 [𝑭] . 𝑹𝟏[𝛀] Tabla de Mediciones: VR1 R1 Valim Req V Ω V Ω Tabla de Cálculos: Ir Ia Imax 0,632 . Valim
C R1
corregido A A A V seg F Ω Seg Conclusiones:Página 9 de 31
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TRABAJO PRÁCTICO Nº 1
“CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA (cos )”
GRUPO Nº….
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TRABAJO PRÁCTICO 1
CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA (cos φ)
En este trabajo práctico se determinará el Factor de Potencia de una carga Z y la corrección del mismo a través de cargas compensadoras.
En base a los valores experimentales obtenidos en los ensayos se calcularán los parámetros que permitirán establecer los circuitos eléctricos usados, los valores de Reactancia capacitiva para la corrección del cos y se trazarán los diagramas fasoriales y triángulos de Potencia correspondientes.
Instrumentos y equipos:
INSTRUMENTOS MARCA NUMERO CLASE Principio de
funcionamiento ALCANCES Osciloscopio Digital Multímetro U Digital Medidor integral PT Digital U Cos IT Amperímetro IL Amperímetro IC
EQUIPOS MARCA NUMERO UN IN OTROS
Banco de Resistores R Banco de Inductores L Banco de Capacitores C
Resistor shunt RSH
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A – PLAN DE REALIZACION DEL ENSAYO
1. Descripción
Se tomarán las lecturas que registran los instrumentos indicados en el esquema eléctrico, cuando se aplique la Tensión nominal para los estados de carga indicados en el cuadro de valores medidos.
Se verificará en el Laboratorio los valores medidos de Potencia y cos .
1.1. Circuito de Medición: 1.2. Tabla de Mediciones: VALORES MEDIDOS Observaciones Nº Casos U I T PT Cos IC IL V A W A A 1 R Resistivo 2 R – L Sin compensar 3 R – L – C1 Compensado 4 R – L – C2 Compensado 5 R – L – C3 Sobrecompensado
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B – CALCULOS Y REDACCION DEL INFORME SOBRE EL ENSAYO
1. Tabla resumen de cálculos para obtener como valor final el cos C (corregido) y la Potencia capacitiva QC de compensación. Además:
U: Tensión aplicada IT : Corriente total SL : Potencia aparente de carga IC : Corriente en el Capacitor IL : Corriente en la carga ST : Potencia aparente total cos : Factor de Potencia QC : Potencia reactiva capacitiva QL : Potencia reactiva de carga
VALORES CALCULADOS
Casos S
T (VA) SL (VA) cos L QC (Var) QL(Var) tg C cos C U . IT U . IL PT / SL U . IC SL . sen L (QL-QC) / PT cosarctg C R R – L R – L – C1 R – L – C2 R – L – C3
2. Informe sobre el ensayo:
2.1. Efectuar los Diagramas de Potencias y Fasoriales de Corrientes y Tensiones para cada caso medido. Nota: realizar en papel milimetrado, dejando expreso la escala en cada eje de variables.
P.ej.: 10 V/cm , 0,5 A/cm, etc.
2.2. Describir las Ondas de Corrientes observadas en el osciloscopio con carga R, L, y C, identificándolas correctamente y comentando los respectivos desfasajes angulares.
2.3. Efectuar un breve análisis comparando la Potencia Total 𝑺𝑻 que vé la fuente de alimentación (red)
con la Potencia 𝑺𝑳 de la carga en cada caso y qué nos indicaría el Factor de Potencia.
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TRABAJO PRÁCTICO Nº 2
“MEDICION DE POTENCIA EN UN CIRCUITO TRIFÁSICO”
GRUPO Nº….
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1RA
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TRABAJO PRÁCTICO 2
MEDICIÓN DE POTENCIA EN UN CIRCUITO TRIFÁSICO
En este trabajo práctico se efectuarán las mediciones de Potencias en un circuito trifásico conectado en estrella tetrafilar y trifilar, con cargas equilibradas y desequilibradas, mediante el empleo de vatímetros.
Instrumentos y equipos:
INSTRUMENTOS MARCA NUMERO CLASE Principio de funcionamiento ALCANCES I U Div Amperímetro AR Amperímetro AS Amperímetro AT Amperímetro A0 Voltímetro U0 Voltímetro U Vatímetro W1 Vatímetro W2 Vatímetro W3
EQUIPOS MARCA NUMERO UN IN OTROS
Banco de Resistores RR , RS , RT
Banco de Inductores LR , LS , LT
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A – PLAN DE REALIZACIÓN DEL ENSAYO
1. Circuito a utilizar:
2. Método operativo:
Se alimentará el sistema con una Tensión de 3 x 380 / 220 V – 50 Hz y se procederá a medir las Corrientes, Tensiones y Potencias, para cada estado de carga.
2.1. Se verificará que las llaves individuales de los bancos de Resistores e Inductores se encuentren abiertas.
2.2. Se colocarán las llaves LL2 y LL3 en la posición de sistema tetrafilar, se energiza el circuito y se carga el mismo mediante resistores iguales 𝑹𝑹 - 𝑹𝑺 - 𝑹𝑻 con iguales Corrientes de Línea (𝑰𝑹 - 𝑰𝑺 - 𝑰𝑻)
verificando que la Corriente de Neutro sea igual o próximo a cero.
2.3. Se deberá verificar también que las indicaciones de los vatímetros sean iguales y positivas (si uno tiene indicación negativa se deberá invertir la polaridad de la bobina del instrumento que
corresponda).
2.4. A continuación se efectuarán ensayos con distintos tipos de carga de acuerdo a lo indicado en el siguiente cuadro el cual deberá ser completado.
Se deberá tener especial cuidado de determinar la secuencia de alimentación mediante el tercer ensayo, con carga equilibrada óhmico-inductiva, en sistema trifilar
Si 𝑾𝑹𝑻 < 𝑾𝑺𝑻 : secuencia positiva
Página 16 de 31 3. Tabla de mediciones: VALORES MEDIDOS UL UR0´ US0´ UT0´ U00` IR IS IT I0 WR WS WT WRT WST CASOS Fase R Fase S Fase T V V V V V A A A A W W W W W Tetrafilar equilibrado R R R --- --- --- Trifilar equilibrado R R R - --- --- --- Tetrafilar equilibrado R/L R/L R/L --- --- --- Trifilar equilibrado R/L R/L R/L - --- --- --- Tetrafilar desequilibrado R L R/L --- --- --- Trifilar desequilibrado R L R/L - --- --- --- Tetrafilar desequilibrado R ---- R --- --- --- Trifilar desequilibrado R ---- R - --- --- ---
B – REDACCION DEL INFORME
Con los valores obtenidos se procederá a efectuar los siguientes cálculos y volcar los resultados al cuadro correspondiente.
𝑷 = 𝑾𝑹+ 𝑾𝑺+ 𝑾𝑻 Sistema tetrafilar
𝑷 = 𝑾𝑹𝑻+ 𝑾𝑺𝑻 Sistema trifilar
𝑰𝑳=
𝑰𝑹+ 𝑰𝑺+ 𝑰𝑻
𝟑 Para cargas equilibradas
𝒄𝒐𝒔𝝋 = 𝑷
√𝟑 . 𝑼𝑳 . 𝑰𝑹
Para cargas equilibradas
𝒄𝒐𝒔𝝋𝑹𝑻= 𝑾𝑹𝑻 𝑼𝑳 . 𝑰𝑹 𝒄𝒐𝒔𝝋𝑺𝑻= 𝑾𝑺𝑻 𝑼𝑳 . 𝑰𝑺 𝒄𝒐𝒔𝝋𝑹= 𝑾𝑹 𝑼𝑹𝟎´ . 𝑰𝑹 𝒄𝒐𝒔𝝋𝑺= 𝑾𝑺 𝑼𝑺𝟎´ . 𝑰𝑺
Página 17 de 31 1. Tabla de cálculos: VALORES CALCULADOS P IL UL 𝑐𝑜𝑠𝜑 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑅𝑇 𝜑𝑅𝑇 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑆𝑇 𝜑𝑆𝑇 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑅 𝜑𝑅 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑆 𝜑𝑆 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑇 𝜑𝑇 CONEXION Fase R Fase s Fase T W A V º º º º º Tetrafilar Equilibrado R R R -- -- -- -- Trifilar Equilibrado R R R -- -- -- -- -- -- Tetrafilar Equilibrado R/L R/L R/L -- -- -- -- Trifilar Equilibrado R/L R/L R/L -- -- -- -- -- -- Tetrafilar Desequilibrado R L R/L -- -- -- -- -- Trifilar Desequilibrado R L R/L -- -- -- -- -- -- -- Tetrafilar Desequilibrado R -- R -- -- -- -- -- Trifilar Desequilibrado R -- R -- -- -- -- -- -- -- 2. Verificaciones:
2.1. Para cargas equilibradas, las Potencias Totales para sistemas trifilares y tetrafilares deben ser iguales, así como los Factores de Potencia, lo cual se verificará completando el siguiente cuadro:
ESTADO CARGA P (W) Cos R Cos S Cos T Cos RT Cos ST
Tetrafilar Equilibrado R --- --- Trifilar Equilibrado R --- --- --- Tetrafilar Equilibrado R/L --- --- Trifilar Equilibrado R/L --- --- ---
2.2. Se debe cumplir la primera ley de Kirchhoff en todas las determinaciones del centro de estrella de la carga. Se verificará la igualdad de corrientes de fase para los estados de carga equilibrada, completando el siguiente cuadro:
ESTADO CARGA IR (A) IS (A) IT (A) I0 (A)
Tetrafilar Equilibrado R Trifilar Equilibrado R --- Tetrafilar Equilibrado R/L Trifilar Equilibrado R/L ---
Página 18 de 31
2.3. En los ensayos con carga trifilar desequilibrada, se verificará la igualdad entre los valores medidos y los obtenidos gráficamente de la Tensión de Neutro.
ESTADO CARGA U0´0 (V) Medido U0´0 (V) de fasorial Tetrafilar desequilibrado R – L – R/L Trifilar desequilibrado R --- R
2.4. Verificar el cumplimiento de la primera Ley de Kirchhoff, comparando los valores de la corriente medidos y los determinados gráficamente para las Corrientes 𝐼𝑆 e 𝐼0.
VALORES MEDIDOS IS (A) I0 (A)
CASOS Fase R
Fase S
Fase
T Medido de fasorial Medido de fasorial Tetrafilar equilibrado R R R Trifilar equilibrado R R R Tetrafilar equilibrado R/L R/L R/L Trifilar equilibrado R/L R/L R/L Tetrafilar desequilibrado R L R/L Trifilar desequilibrado R L R/L Tetrafilar desequilibrado R ---- R Trifilar desequilibrado R ---- R
2.5. Diagramas: se efectuarán los diagramas fasoriales de Tensiones y Corrientes en escalas adecuadas correspondientes a cada ensayo. Nota: en cada gráfico dejar en forma expresa la escala , por ejemplo 10 V/cm. 2.6. Conclusiones:
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ASIGNATURA: ELECTROTECNIA Y MÁQUINAS ELÉCTRICAS
CÓDIGO: CURSO: CICLO LECTIVO:
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J.T.P.: Ing. Roberto WULF A.T.P.: Ing. Miguel FRIDMAN A.T.P.: Ing. Pablo YORNET
TRABAJO PRÁCTICO Nº 3
“ENSAYO DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO”
GRUPO Nº….
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TRABAJO PRÁCTICO 3
ENSAYO DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO
En este trabajo práctico se determinarán los parámetros básicos y las características de un transformador monofásico. Con este propósito se someterá un transformador de pequeña potencia a ensayos indirectos estableciendo las condiciones especiales de funcionamiento para medir los parámetros.
En esta serie de ensayos se determinarán las Resistencias de los arrollamientos, la relación de transformación, la Corriente y las Pérdidas en Vacío, la Tensión de Cortocircuito y las Pérdidas en el Cobre.
En base a los valores experimentales obtenidos en los ensayos se calcularán los parámetros que permitirán establecer los distintos circuitos eléctricos equivalentes y trazar sus respectivos diagramas fasoriales. Datos del Transformador:
Marca: Lado AT Lado BT
Tipo: Acorazado Tensión: V V
Potencia: VA Corriente: A A
Instrumentos y equipos:
INSTRUMENTOS MARCA NÚMERO CLASE Principio de funcionamiento ALCANCES I U Div Multimedidor I0 / I1cc Digital --- P0 / P1cc U1 / Ucc Voltímetro Um --- Amperímetro I2cc --- Osciloscopio
EQUIPOS MARCA NÚMERO Un In OTROS
Autotransformador Variac Otro
Página 21 de 31 Circuito de Medición:
A – PLAN DE REALIZACION DE LOS ENSAYOS
1. Ensayo en vacío del transformador:
Se tomarán las lecturas que registran los instrumentos indicados en el esquema eléctrico, cuando se aplique la tensión para los siguientes valores: 50% y 100% de la tensión nominal. Simultáneamente con las mediciones se observará en un osciloscopio la forma de onda de la corriente de vacío.
Nota:
En general el ensayo en vacío se realiza alimentando el devanado de BT con la Tensión nominal correspondiente. En esta ocasión se lo alimentará desde el devanado de AT para agilizar el trabajo y evitar errores con el manejo de la relación de transformación, dado que ambos bobinados poseen tensiones del mismo orden.
2. Ensayo en cortocircuito del transformador:
Se tomarán las lecturas que registran los instrumentos indicados en el esquema eléctrico, cuando aplicando Tensión reducida (preferentemente lado AT) se tengan los siguientes valores de Corriente en el devanado primario: 50% y 100% de la Corriente nominal, previamente cortocircuitado el otro arrollamiento.
Fuente de Alimentación 2 I2cc LL2 Cto.Cto. Vacío U V A BT AT a ensayar Transformador 1 LL Cto.Cto. Vacío V Umed 220 V cc U / U1 cc 1cc V
digital Power Meter Instrumento integral I /I0 A 0 P /P FP W Osciloscopio digital 𝑐𝑜𝑠𝜑0/𝑐𝑐
Página 22 de 31
B – PLANILLA DE MEDICIONES 1. Ensayo en vacío:
Esquema básico de Medición:
Tabla de mediciones y cálculos:
VALORES MEDIDOS VALORES CALCULADOS
OBSERVACIONES UN (%) U1 (V) I0 (A) P0 (W) U2 (V) Cos 0 PFe (W) Cos 0 G0 (S) B0 (S) a 50 100 2. Ensayo en cortocircuito: Circuito básico de Medición:
Fuente variable 0 a Un Cto.Cto. Cto.Cto. 2
LL
2 VacíoU
V
BT
AT
a ensayar Transformador 1LL
VacíoV
U
medU
1V
I
0A
0P
digital Power Meter Instrumento integralW
FP
digital OsciloscopioI
2cc Vacío VacíoP
cc 1ccI
Cto.Cto.A
Cto.Cto.A
W
Instrumento integral digital Power MeterV
U
ccLL
1 Transformadora ensayarAT
BT
2LL
0 a Ucc variable FuenteFP
𝑐𝑜𝑠𝜑𝑐𝑐 𝑐𝑜𝑠𝜑0Página 23 de 31 Tabla de mediciones y cálculos:
VALORES MEDIDOS VALORES CALCULADOS
OBSERVACIONES IN (%) I1CC (A) UCC (V) PCC (W) I2CC (A) Cos CC PCu (W) Cos CC zeq () Req () Xeq () 50 100
C – REDACCION DEL INFORME 1. Ensayo en vacío:
1.1. Describir las condiciones para realizar este ensayo
1.2. Desarrollar las fórmulas necesarias para completar los valores solicitados en la tabla
1.3. Hallar las componentes de corrientes de pérdidas y de magnetización de la corriente de vacío para los valores medidos
1.4. Explicar cómo afectan a las Pérdidas en el Hierro la variación de la Tensión aplicada y la variación de la Frecuencia.
1.5. Explicar por qué difieren los valores de Bo en las mediciones al 50% y 100% de la Tensión aplicada. 1.6. Dibujar y explicar por qué se deforma la onda de la Corriente de vacío
2-Ensayo en Cortocircuito
2.1- Describir las condiciones para realizar este ensayo
2.2- Desarrollar las fórmulas necesarias para completar los valores solicitados en la tabla
2.3- Explicar por qué se desprecian las ramas paralelo del circuito equivalente cuando el transformador funciona en cortocircuito.
2.4- Calcular los valores de Resistencia y Reactancia equivalentes para los arrollamientos primario y secundario.
2.5- Explicar por qué los valores de 𝑹𝒆𝒒 y 𝑿𝒆𝒒 no varían con la Corriente 𝐼𝑐𝑐.
2.6- Analizar relación que existe entre el cociente de Corrientes 𝑰𝟐𝒄𝒄 / 𝑰𝟏𝒄𝒄 del ensayo en cto.cto. y el de
𝑼𝟏 / 𝑼𝟐 del ensayo de Vacío.
3-Cálculo del Rendimiento (método indirecto)
3.1. Determinación del Rendimiento para 50% y 100% de la Potencia nominal:
Con los valores de de Potencia de Pérdidas 𝑷𝟎 y conductancia 𝑮𝟎 obtenidos del ensayo de vacío al aplicar el
100% de la Tensión nominal (𝑼 = 𝑼𝒏) y los valores de Potencia de Pérdidas 𝑷𝒄𝒄 y Resistencia 𝑹𝒆𝒒 y
Reactancia 𝑿𝒆𝒒 equivalentes del ensayo en cortocircuito para el 100% de la corriente nominal (𝑰𝒄𝒄 = 𝑰𝒏), se
completará la siguiente tabla para la determinación en forma indirecta del Rendimiento para factores de carga 50% (k = 0,5) y 100% (k = 1,0) de la potencia nominal 𝑆𝑛.
𝜼(%) = 𝑷𝑺
𝑷𝑺+ 𝑷𝟎+ 𝑷´𝑪𝑪
. 𝟏𝟎𝟎 Donde:
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Nota: se efectuarán los cálculos para cargas tomando en cuenta un Factor de Potencia cos = 0,8 Parámetros del Transformador Cálculo del Rendimiento
k (%) Req () Xeq () G0 (S) Ps=k.Sn.cos (W) P0 (W) Pcc (W) P´cc=k2.Pcc (W) Ps+P0+P´cc (W) (%) 0,5 (50%) 1,0 (100%)
3.2. Determinación del Rendimiento máximo :
De igual forma que en el ítem anterior, se calculará el rendimiento máximo MAX y para el cual se igualan la pérdidas 𝑷𝑭𝒆= 𝑷𝑪𝒖
Para ello se deberá calcular el Factor de Carga 𝒌𝜼 para el cual el transformador trabajará con máximo rendimiento
( MAX ) con los valores de Potencia de Pérdidas 𝑷𝟎 obtenida del ensayo en vacío a tensión nominal (𝑼 = 𝑼𝒏) y 𝑷𝒄𝒄𝒏 del ensayo en cortocircuito a corriente nominal (𝑰𝒄𝒄 = 𝑰𝒏):
𝒌
𝜼= √
𝑷𝟎𝑷𝒄𝒄𝒏
=
El rendimiento máximo se calculará entonces:
𝜼
𝑴𝑨𝑿(%) =
𝒌𝜼 . 𝑺𝒏 . 𝒄𝒐𝒔𝝋𝒌𝜼 . 𝑺𝒏 . 𝒄𝒐𝒔𝝋 + 𝑷𝟎 + 𝒌𝜼𝟐 . 𝑷𝒄𝒄
. 𝟏𝟎𝟎 =
4-Circuito equivalente
4.1. Dibujar el circuito equivalente exacto no referido indicando qué son cada uno de sus componentes.
4.2. Dibujar el circuito equivalente aproximado (incluyendo rama de excitación derivación) referido al lado de alta tensión (AT) indicando en cada componente los valores obtenidos de los ensayos.
5-Conclusiones:
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ASIGNATURA: ELECTROTECNIA Y MÁQUINAS ELÉCTRICAS
CÓDIGO: CURSO: CICLO LECTIVO:
DOCENTE:
J.T.P.: Ing. Roberto WULF A.T.P.: Ing. Miguel FRIDMAN A.T.P.: Ing. Pablo YORNET
TRABAJO PRÁCTICO Nº 4
“A – ENSAYO DE MOTOR ASINCRÓNICO”
“B – ENSAYO DE MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA”
GRUPO Nº….
FECHA LÍMITE:LEGAJO APELLIDO Y NOMBRES E-MAIL RESP.
PRES. FECHA ENTREGA
FECHA
DEVOL. OBSERVACIONES
1RA
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TRABAJO PRÁCTICO 4
A – ENSAYO DE MOTOR ASINCRÓNICO
B – ENSAYO DE MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA
En este trabajo práctico se ensayará a una máquina asincrónica, de rotor en cortocircuito, a la que se aplicará sobre el eje una Cupla Frenante a través de un generador de corriente continua cargado con resistores eléctricos, o sea que se transformará en energía mecánica la energía eléctrica que se disipa en los resistores. Previamente se mostrará el arranque estrella triángulo de dicha máquina.
Con el mismo circuito se ensayará una máquina de Corriente Continua como generador con excitación independiente mostrando la respuesta de la máquina cuando se cambia la excitación. Luego como motor se analizará el funcionamiento relativo al arranque y regulación de velocidad.
Se usará para el ensayo un circuito integrado entre la máquina asíncrona y la máquina de corriente continua.
Circuito de Medición
Detalle de bornera de conexión Motor Asincrónico
t P Qt L U IF Ucc A 2 LL LL3 C.A. RPM C.C. C.C. C.A. C.A. Motor Rectificador Autotransformador CARGA Autotransformador Rectificador Iex H A K J V A (Mot) Ia (Gen)
M-G
U1 1V W1 2 W V2 A V W VAr Tablero 1 LL 2 U R AsincrónicoM
3Corriente ContinuaMáquina
Página 27 de 31 Instrumentos y equipos de control
INSTRUMENTOS MARCA NUMERO CLASE Principio de funcionamiento ALCANCES I U Div Voltímetro UL --- Amperímetro IL --- Vatímetro/Varímetro Pt/Qt Voltímetro UCC Amperímetro Ia --- Amperímetro IEX --- Pinza amperométrica --- --- Tacómetro --- --- ---
EQUIPOS MARCA NUMERO UN IN OTROS
Transformador de Intensidad Transformador de Intensidad Autotransformador Variac Autotransformador Variac Banco de Resistores R Otro
Placa característica del motor asincrónico a ensayar
Marca: Fases / Frecuencia: Hz
Potencia: CV kW Velocidad: rpm
Tensión : V Corriente : A
Tensión Y: V Corriente Y: A
Factor de Potencia: Otro:
Placa característica de la máquina de C.C. contrastada
Marca: Nº de polos:
Potencia: CV kW Velocidad: rpm
Tensión de Armadura: V Corriente de Armadura: A
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A1 – PLAN DE REALIZACION DE LOS ENSAYOS MÁQUINA ASINCRÓNICA 1. Ensayo de arranque Estrella/Triángulo:
Al ponerse en marcha el motor, toma de la red de alimentación 6 a 7 veces su intensidad de Corriente nominal. Un método para reducir las elevadas corrientes de arranque es el estrella-triángulo, con el cual la puesta en marcha se efectúa en dos etapas:
• En la primera las bobinas de las tres fases se conectan en estrella
• En la segunda se las conmuta a la conexión triángulo estableciéndose de esta forma saltos moderados de corriente.
1.1. Conexión a la bornera del Motor Asincrónico:
1.2. Mediciones a efectuar
IpY: Corriente pico en el arranque, con motor conectado en estrella.
IoY: Corriente que toma la máquina funcionando en vacío, conectada en estrella. Io: Corriente que toma la máquina funcionando en vacío, conectada en triángulo. Ip: Corriente pico en el arranque, con motor conectado en triángulo.
IpY IoY Io Ip
Apico Aeficaz Aeficaz Apico
2. Ensayo de la característica de Cupla-Velocidad:
Se tomarán las lecturas que registran los instrumentos indicados en el esquema eléctrico para los estados de vacío y cuatro (4) estados de carga porcentuales de la Corriente nominal del motor a ensayar.
Página 29 de 31 2.1. Planilla de mediciones del motor asincrónico:
Mediciones
Motor asincrónico Máquina de C.C.
UL (V) IF (A) Pt (W) Qt (Var) 𝑼𝑪𝑪 (V) 𝑰𝒂 (A) 𝒏 (rpm)
ULINEA IFASE k div P k div Q
Vacío 25% 50% 75% 100%
A2 – REDACCION DEL INFORME SOBRE EL ENSAYO MÁQUINA ASINCRÓNICA
1. Para cada punto de medición del ensayo, completar la tabla con: la Potencia en el eje 𝑷𝒆𝒋𝒆, la Cupla en el
eje 𝑻, el Resbalamiento 𝒔, el Rendimiento , y el Factor de Potencia cos . 1.1. Ecuaciones a utilizar
Potencia de la carga 𝑷𝒈= 𝑼𝑪𝑪 . 𝑰𝒂
Potencia en el eje 𝑷𝒆𝒋𝒆= 𝑼𝑪𝑪 . 𝑰𝒂+ 𝟐 . 𝑼𝒆𝒔𝒄 . 𝑰𝒂+ 𝑰𝒂𝟐. 𝑹𝒊+ 𝑷𝒓𝒐𝒕
donde Uesc = 1 V/escobilla Ri = 1,2 Prot = 120 W Cupla en el eje 𝑻 = 𝟔𝟎 . 𝑷𝒆𝒋𝒆 𝟐 . 𝝅 . 𝒏⁄
Resbalamiento 𝒔 = 𝟏𝟎𝟎 . (𝒏𝒔− 𝒏) 𝒏⁄ 𝒔 siendo ns= 1500 rpm
Tangente 𝐭𝐠 = 𝐐𝐭⁄ 𝐏𝐭
Factor de Potencia 𝐜𝐨𝐬 = 𝐜𝐨𝐬𝐚𝐫𝐜𝐭𝐠
1.2. Tabla resumen de Valores Calculados
VALORES CALCULADOS Casos 𝑷𝒈 𝑷𝒆𝒋𝒆 𝒏 𝑻 𝒔 tg cos (W) (W) rpm (Nm) % % Vacío 25% 50% 75% 100%
Página 30 de 31 2. Efectuar en papel milimetrado el gráfico 𝑻 = 𝒇(𝒏)
Nota:
Agregar paralelo al eje de Velocidad (𝒏) , el eje de Resbalamiento (𝒔). Para completarlo, se tomará para n=0 el valor de Cupla de Arranque 𝑻𝒂𝒓𝒓 = 𝟐, 𝟓𝑻𝒏
Donde 𝑻𝒏= 𝟔𝟎 . 𝑷𝒏 𝟐 . 𝝅 . 𝒏⁄ 𝒏
es la Cupla nominal determinada por los valores de la placa
característica de Potencia nominal 𝑷𝒏[𝑾] y Velocidad nominal
𝒏𝒏[𝒓𝒑𝒎]
3. Considerando una Potencia en el eje igual a la nominal, determinar 𝑰𝒏 , 𝑺𝒏 , 𝑻𝒏 ,y 𝒄𝒐𝒔𝝋𝒏 y compararlo
con los datos nominales del motor, luego sacar conclusiones 4. Detallar conclusiones del arranque estrella/triángulo
B1 – PLAN DE REALIZACION DE LOS ENSAYOS EN MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA 1. Ensayo de la Máquina como Generador con Excitación Independiente.
1.1. Girando la máquina impulsada por un motor asincrónico se observará la Tensión generada y el cambio de la polaridad al invertir la excitación y/o el sentido de giro
1.2. Se tomarán los valores de Tensión en función de la Corriente de Excitación 𝑼 = 𝒇(𝑰𝒆𝒙).
Medición Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
𝑼 (V) 𝑰𝒆𝒙(A)
2. Ensayo de arranque y característica de Velocidad de un Motor con Excitación Independiente 2.1. Observar las maniobras y precauciones a tener en cuenta para arrancar un motor de C. Continua. 2.2. Se realizarán las maniobras de arranque del motor, a Tensión de Armadura reducida.
2.3. Observar las maniobras necesarias para invertir el sentido de giro del motor de Corriente Continua. 2.4. Observar los distintos métodos de regulación de Velocidad de una máquina de Corriente Continua. 2.5. Se tomarán los valores de Velocidad 𝒏[𝒓𝒑𝒎] variando la Tensión de alimentación 𝑼[𝑽] de la armadura
Página 31 de 31 Medición Nº 𝒏 (rpm) 𝑼 (V) 1 2 3 4 5 6 7 Característica 𝒏 = 𝒇(𝑼)
𝑰𝒆𝒙= constante (en vacío)
2.6. Se tomarán los valores de velocidad 𝒏[𝒓𝒑𝒎] variando la corriente de excitación 𝑰𝒆𝒙[𝐴] manteniendo
constante la tensión de alimentación de la armadura 𝑈 y sin carga en el eje del motor. Medición Nº 𝒏 (rpm) 𝑰𝒆𝒙 (A) 1 2 3 4 5 6 7 Característica 𝒏 = 𝒇(𝑰𝒆𝒙)
𝑼 = 𝑼𝒏 = constante (en vacío)
B2 – REDACCION DEL INFORME
1. Explicar el principio por el cual se invierte la polaridad de la tensión de salida en el Generador de Corriente continua de excitación independiente.
Indicar qué sucede si se invierte excitación y sentido de giro simultáneamente en dicho generador. 2. Trazar en papel milimetrado la característica de excitación del Generador de Corriente Continua en vacío:
𝑼 = 𝒇(𝑰𝒆𝒙) para 𝒏 = cte
3. Describir las maniobras y precauciones a tener en cuenta para arrancar un motor de Corriente Continua. 4. Describir los distintos métodos de regulación de velocidad de un motor de Corriente Continua.
5. Trazar en papel milimetrado la característica de velocidad del motor de Corriente Continua: a. 𝒏 = 𝒇(𝑼𝒎𝒐𝒕𝒐𝒓) para una 𝑰𝒆𝒙 = cte
b. 𝒏 = 𝒇(𝑰𝒆𝒙) para una 𝑼 = 𝑼𝒏 = cte