Caracterización Motor de inducción AC

Electrical Engineering

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Overview

Fuente: Ali Bazzi, Departamento de ingeniería eléctrica, Universidad de Connecticut, Storrs, CT.

Los objetivos de este experimento son encontrar los parámetros del circuito equivalente de un motor de inducción trifásico usando el circuito equivalente por fase y pruebas similares a las utilizadas en la caracterización de transformador. En ingeniería eléctrica, un circuito equivalente (o circuito teórico) puede determinarse para un sistema dado. El circuito equivalente conserva todas las características del sistema original y se utiliza como modelo para simplificar cálculos. Otro objetivo es operar el motor en la región de esfuerzo de torsión-velocidad lineal.

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JoVE Science Education Database. Ingeniería eléctrica. Caracterización Motor de inducción AC. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

El motor de inducción trifásico es alimentado por corriente trifásica tensiones o corrientes que inducen campos magnéticos tres. Estos campos se suman a un campo magnético acumulado, que gira en el espacio con amplitud constante y se denomina campo magnético del estator. El campo magnético induce corriente en barras de metal del rotor o bobinas, que a su vez inducen su propio campo magnético, como el campo magnético de rotor. Cuelga el rotor dentro del estator y el campo magnético de rotor intenta bloquear al campo giratorio de magnético del estator, haciendo que el rotor gire. El rotor se hace típicamente de barras de rotor con anillos de extremo, formando lo que comúnmente se conoce como una "jaula de ardilla".

Modelos del circuito equivalente por fase del estator y rotor lado bobina resistencia R1 y R2, respectivamente, inductancia de fuga debido al flujo de filtrado entre el rotor y el estator (L1 es el estator inductancia de fuga y 2 de la L es la inductancia de fuga del rotor), mutua magnetización inductancia (Lm o reactancia Xm) y pérdidas de la base de la resistencia equivalente de la pérdida de la base RC . Estos son similares al modelo de circuito equivalente del transformador, pero incluyen el efecto de retraso de campo magnético de rotor detrás del estator, que se denomina deslizamiento.

Para encontrar el modelo del circuito equivalente del motor, varias pruebas (prueba sin carga, rotor bloqueado, DC y carga) debe ser realizada. Estas pruebas requieren el conocimiento de las clasificaciones de motor. Para la tensión nominal de 208 V a 60 Hz, cabe señalar lo siguiente abajo de la placa: potencia nominal (hp y W, donde 1 hp = 746 W) nominal actual (A) y velocidad (rad/s y RPM) nominal. De estas calificaciones, el esfuerzo de torsión clasificado (N·m) se puede encontrar dividiendo la potencia nominal en vatios sobre la velocidad nominal en rad/s (1 RPM = 2π/60 rad/s), que no aparece en la placa de características.

Para cargar el eje de la máquina de inducción, un generador de C.C. (configuración del dinamómetro) está acoplado mecánicamente al eje. El motor de inducción funciona como el motor del generador. Como la carga eléctrica aumenta en el generador, la potencia mecánica aumenta en el generador y el motor de inducción, lo que aumenta la carga sobre el eje del motor de inducción.

Procedure

1. C.C. prueba

Tenga en cuenta que una máquina de inducción de jaula de ardilla tiene solamente estator terminales accesibles.

  1. Encienda la fuente de alimentación de DC de baja potencia y limitar la corriente a 1.8 A.
  2. Apague la fuente.
  3. Conecte los terminales de alimentación a través de dos de los terminales del motor de inducción (marcados A, B y C).
  4. Encienda la fuente y anote el voltaje de la salida y la corriente.
  5. Repita para las otras dos combinaciones de fase.
    1. Tenga en cuenta que la resistencia es de dos fases en serie, por lo tanto la resistencia por fase es la mitad de la medida.

2. sin carga prueba

Prueba la máquina de inducción sin carga para encontrar los parámetros de rama que magnetiza por fase Xm y RC. Para esta prueba, asegúrese de que el dinamómetro de carga tiene todos sus terminales desconectadas, donde no se genera ninguna energía y no soportar ninguna carga.

  1. Asegúrese de que la fuente trifásica está apagado.
  2. Compruebe que el VARIAC es 0% y luego el VARIAC de alambre a la salida trifásica, conecta la instalación (Fig. 1).
  3. Verifique que las conexiones del circuito como se muestra en la figura 1 y luego encender la fuente de corriente trifásica.
  4. Aumentar rápidamente la salida del VARIAC, hasta que cada uno de los medidores de potencia digital lee alrededor de 208 V.
  5. Registrar la potencia, voltaje y lecturas de corriente de dos metros.
  6. Medir la velocidad de la luz estroboscópica (tono de la luz estroboscópica a una velocidad razonable) y la medición como ωola etiqueta.
  7. Grabar el par motor en N·m o libras·pie y marca la medida como To en caso de que el transductor de par motor o aparato de medición de esfuerzo de torsión no está bien calibrado. Este es el esfuerzo de torsión sin carga.
  8. Conjunto el VARIAC de nuevo a 0% luego apague la fuente de corriente trifásica. Dejar intacto el resto del circuito.

Figure 1
Figura 1: instalación eléctrica para test sin carga Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

3. del bloqueado-Rotor prueba

Prueba de la máquina de inducción con un rotor bloqueado de una manera similar a la prueba de cortocircuito de un transformador. Utilice esta prueba para encontrar las resistencias de serie por fase y de las inductancias de fuga. Para esta prueba, asegúrese de que el dinamómetro de carga tiene todos sus terminales desconectados.

  1. Asegúrese de que la fuente trifásica está apagado.
  2. Compruebe que el VARIAC es 0%.
  3. Bloquear el rotor del lado del dinamómetro utilizando una abrazadera mecánica o cero-par de apriete, si el dinamómetro está controlado digitalmente.
  4. Tenga en cuenta que la configuración es todavía similar a la de la Fig. 1, excepto con un rotor bloqueado.
  5. Verifique que las conexiones del circuito son como se muestra en la figura 2.
  6. Encienda la fuente de tres fases y el interruptor de la máquina de inducción.
  7. Lentamente y con cuidado el aumento el VARIAC hasta que la corriente se alcanza en uno o ambos de los medidores de potencia digital.
  8. Registrar la potencia, voltaje y lecturas de corriente de dos metros.
  9. Conjunto el VARIAC de nuevo a 0% luego apague la fuente de corriente trifásica. Dejar intacto el resto del circuito.

Figure 2
Figura 2: configuración para la prueba de carga Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

4. prueba de carga

Utilice esta prueba para trazar la característica torque-velocidad lineal de la máquina de inducción. Para esta prueba, utilice el dinamómetro con un campo de derivación como generador (más información sobre esta condición de funcionamiento se da más adelante en las máquinas DC videos, pero la armadura es el puerto de salida del generador).

  1. Asegúrese de que la fuente de tres fases y el interruptor de la máquina de inducción están apagados.
  2. Compruebe que el VARIAC es 0%.
  3. Quite la abrazadera de fijación del eje del rotor.
  4. Conecte el circuito (Fig. 2). Utilice RL= 300Ω pero mantener SD apagado.
  5. No utilice el campo serie.
  6. Compruebe el circuito, luego encienda la fuente de tres fases y el interruptor de la máquina de inducción.
  7. Aumentar rápidamente la salida del VARIAC, hasta que cada uno de los medidores de potencia digital lee alrededor de 208 V.
  8. Registrar la potencia, voltaje y lecturas de corriente de dos metros.
  9. Medir la velocidad y marca como ω1. Para medir la velocidad, ajuste la perilla de frecuencia del "Grueso" en la luz estroboscópica hasta el eje parece casi inmóvil y luego ajuste la configuración de frecuencia usando el botón de "Fino".
  10. Registrar la lectura de la torsión y etiqueta como T1.
  11. Tenga en cuenta que este punto de funcionamiento (ω1, T1) no es lo mismo que sin carga, porque el bobinado de campo también está actuando como una carga en paralelo con la armadura. SD es dado vuelta más adelante y RL se disminuye, la carga se incrementa ya que la corriente de carga aumenta a medida que disminuye RL .
  12. Activar SD. Medir la velocidad y marca como ω2.
  13. Registrar la lectura de la torsión y etiqueta como T2.
  14. Apague el SD. Cambiar RL a Ω 200, luego encienda SD.
  15. Medir la velocidad y marca como ω3.
  16. Registrar la lectura de la torsión y etiqueta como T3.
  17. Activar SD. Cambiar RL a 100 Ω. Encienda SD.
  18. Medir la velocidad y marca como ω4.
  19. Registrar la lectura de la torsión y etiqueta como T4.
  20. Establecer el VARIAC al 0%, apague la fuente de corriente trifásica y desmontar el circuito.

Motores de inducción AC son los workhorses de la industria moderna, simple, robusto y confiable. Un motor de inducción tiene dos partes principales. La primera es la parte fija llamada estator, que consta de bobinas estacionarias alrededor de una cavidad. Suspendido en la cavidad es el rotor, que es un par de anillos de extremo tapado un arreglo cilíndrico de bares. Esto a menudo se llama la jaula de ardilla. Los parámetros eléctricos de estos dos componentes proporcionan información sobre la eficiencia del motor y la relación entre par y velocidad. Esto es esencial para determinar el mejor tamaño del motor y el tipo de una aplicación. Este video se introducen los conceptos básicos de funcionamiento del motor de inducción y demostrar cómo determinar un modelo de circuito equivalente de un motor de inducción trifásico.

Un motor de inducción de CA trifásica utiliza alimentación trifásica con cada fase conectada a su propio sistema separado de las bobinas del estator. Las bobinas están dispuestas en un patrón que genera un campo magnético de cada fase de la alimentación. Campo magnético neto resultante, llamado campo magnético del estator, gira con velocidad angular constante. El flujo magnético giratorio induce corriente en el rotor, de la misma forma que un transformador transfiere energía de la bobina primaria a la secundaria. La corriente a través de los barrotes de la jaula de ardilla a su vez crea su propio campo magnético, llamado campo magnético inducido del rotor. La interacción entre estos dos campos produce una fuerza sobre el rotor, que se provoca es seguir el campo magnético del estator. Como una plancha de bar siguiendo los imanes alrededor de él. Si el rotor sigue exactamente el campo magnético, como esta barra, el motor es síncrono. Sin embargo, en un motor de inducción, el rotor va a la zaga campo magnético del estator. Esta demora, denominada deslizante, hace que los motores de inducción sean asíncronas. Así, el motor de inducción siempre girará más lentamente que la velocidad síncrona. Esfuerzo de torsión aumenta con la disminución de resbalón, o como disminuye la velocidad del motor del síncrono hasta un cierto punto llamado el torque de ruptura. Con la adición de una carga, la velocidad de rotación disminuye como deslizamiento aumenta, resultando en la disminución de par. Los experimentos siguientes mostrará cómo medir distintos parámetros eléctricos del motor de inducción con el fin de describir el motor mediante un modelo de circuito equivalente.

Cada uno de los siguientes exámenes requiere el conocimiento de las calificaciones del rotor, que están impresos en la placa del motor. Para la tensión nominal de 208 voltios a 60 hertz, registrar la potencia nominal en caballos de fuerza y vatios. También registre la corriente nominal en amperios y la velocidad nominal en ambas revoluciones por minuto y radianes por segundo. El esfuerzo de torsión clasificado puede ser calculado y es igual a la potencia dividida por la velocidad nominal. Aquí el eje del motor de inducción conduce un generador de DC. La carga eléctrica en el generador de la C.C. está directamente relacionada con la potencia mecánica en él. Y a su vez, actúa como la carga mecánica en el motor de inducción. En primer lugar, establecer el límite actual de la fuente de potencia DC a 1,8 amperios, después los apaga. Esta prueba de DC mide la resistencia de sólo el estator bobinado ya que sólo los terminales del estator son accesibles para un motor de inducción de jaula de ardilla. Conecte la salida de la fuente de energía a través de terminales del estator A y B. a su vez en la alimentación y registrar su salida voltaje y corriente. Repita este procedimiento para las otras combinaciones de dos fases B y C y C y A. Cada una de las combinaciones de fase, calcular la resistencia dividiendo voltaje de salida corriente de salida. El resultado si para dos fases en serie, así que la resistencia de la fase, R1, es la mitad de este valor. La resistencia del bobinado de estator depende de la potencia del motor y es de 6 ohms para este motor.

Compruebe el motor de inducción con vacío para obtener las mediciones necesarias para cálculos posteriores. En primer lugar, desconectar todos los terminales del generador de la C.C., o dinamómetro, por lo que no genera poder y no proporciona ninguna carga mecánica en el motor de inducción. Con la fuente de alimentación trifásica de, montar el aparato. Conjunto el variac al 0% de salida y conecta a la salida de tres fases. Conecte la alimentación de corriente trifásica y aumentar rápidamente la salida del variac, hasta que cada uno de los medidores de potencia digital lee de 208 voltios. Registrar la potencia, tensión y mediciones de corriente de dos metros. La suma de la potencia medida por los dos metros de potencia digital es la potencia consumida por las tres fases que actúan juntos. 1/3 de esto es el poder en una fase. Grabar el par del motor y designarlo t-zero, el esfuerzo de torsión sin carga. Si el aparato de medición de esfuerzo de torsión no está bien calibrado, t-zero puede no necesariamente igual a cero. A continuación, utilice una luz estroboscópica para medir la velocidad de rotación del motor con sin carga, que está cerca de su velocidad síncrona de 1.800 RPM. Ajustar el curso y encontrar mandos de frecuencia hasta que el eje parece inmóvil. La velocidad del motor es típicamente entre la velocidad nominal en la placa y la velocidad síncrona. Convertir la frecuencia de la luz estroboscópica de RPM a la velocidad de rotación angular sin carga, omega zero. Ponga la espalda variac en salida de 0%, entonces la energía de tres fases. Dejar intacto el resto del aparato.

La prueba de rotor bloqueado mide los parámetros eléctricos cuando el motor está fijo y no pueda hacerlo girar. En este estado, se produce la mayor diferencia en el movimiento entre el campo del rotor y el estator. Para esta prueba, usar el conjunto de la prueba sin carga y desconectar todos los terminales del generador de la C.C. o del dinamómetro. Con la potencia de tres fases apagado y la salida del variac al 0%, bloquear el rotor en el lado del motor DC con la pinza mecánica. Excepto el rotor bloqueado, el aparato es el mismo en cuanto a la prueba sin carga. Encienda la alimentación trifásica y el motor de inducción. Lentamente aumente la salida variac con la corriente nominal de los medidores de potencia digital. Registrar la energía, voltaje y corriente de dos metros. Para terminar, ajuste la espalda variac a 0% y, a continuación, desconecte la alimentación de tres fases.

Efectivamente, el devanado del estátor realiza la misma función que la bobina primaria de un transformador, y el rotor es equivalente a la bobina secundaria. El motor por lo tanto se puede modelar mediante un circuito equivalente similar a la de un transformador. Sin embargo, el circuito se simplifica para quitar la parte del transformador ideal y se refiere a los componentes del rotor como un reflejo del estator. El circuito equivalente por fase incluye la resistencia bobina de estator, R1, calculada de la prueba de DC. El estator también exhibe oposición a los cambios de corriente y voltaje llamado reactancia X1. Se reflejan los parámetros del rotor del estator, incluyendo la resistencia reflejada, prime R2 y refleja de rotor reactancia, X2 prime. La mutua de la reactancia de magnetización, parámetro XM es un equivalente para el flujo magnético en el entrehierro entre el rotor y el estator. Finalmente, una pérdida de energía ocurre entre el estator y el rotor y se modela como la resistencia equivalente de núcleo pérdida, RC. Todos estos valores se pueden calcular de las pruebas demostradas y se detallan en el protocolo de pruebas.

Motores de inducción AC son ampliamente utilizados en una variedad de aplicaciones, debido a su simplicidad, robustez y confiabilidad. Un motor de inducción es a menudo seleccionado en base a su velocidad de torque lineales bajo una carga mecánica cambiante. La prueba de carga tiene la característica de velocidad de par lineal como los cambios de carga mecánica. Para esta prueba, generador de la C.C. o dinamómetro, está conectado al motor de inducción que proporciona una carga en el rotor. El aparato está montado con una resistencia de carga R-L, 300, 200 y 100 ohmios. Potencia, voltaje y corriente se registran de los medidores conectados. Entonces, la lectura de la torsión y la velocidad de rotación se miden con y sin la resistencia de carga. Un diagrama de las características de velocidad de par del motor de inducción es como estas curvas para las cuatro clases de motores NEMA. Un microscopio electrónico requiere una cámara de vacío para contener la muestra y utiliza una bomba de vacío que puede tener un motor pequeño de inducción. El vacío en la cámara permite la transmisión de electrones a la muestra y de la muestra al aparato de proyección de imagen. Por último, tornos y otros equipos de la tienda de máquina pueden utilizar más de gran alcance motores de inducción trifásicos. Debido a su simplicidad y falta de conmutación mecánica, los motores de inducción pueden soportar uso pesado con menor probabilidad de fracaso. Esta robustez es una clara ventaja cuando fabricación de piezas de metal.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a los motores de inducción AC. Ahora debería entender el principio básico de operación y cómo realizar las pruebas para determinar los parámetros del circuito equivalente.

Results

Un error común en la búsqueda de los parámetros del circuito equivalente de las máquinas de inducción es utilizar la potencia medida de tres fases en los cálculos del circuito equivalente por fase, mientras que un tercio de la energía debe utilizarse: tres fases consumen la potencia medida y así, un tercio de la energía está en una fase.

Cálculos de los parámetros del circuito equivalente son similares a las de los transformadores, pero es común dividir X1 y X2' por el marco de la NEMA de la máquina. Por ejemplo, si el motor es de sostén de la NEMA A o D y luego X1 y X2' se supone que son iguales, mientras que si el motor es de bastidor NEMA B, luego X1 y X2' dividen como 40% y 60% de Xeq , respectivamente, y si el motor es de NEMA marco C, entonces X1 y X2' dividen 30% y el 70% de Xeq, respectivamente. Se espera encontrar que X1 y X2' % 1-10 de Xm, R1 y R2' son del orden de mΩ a varios Ω dependiendo de la potencia de motor, y RC sería del orden de decenas a cientos de Ω, ya que es varios órdenes de magnitud más grandes que R1 y R2'.

La región lineal de la curva de torque-velocidad del motor de inducción se encuentra utilizando la prueba de carga y es extrapolable a las condiciones de carga plena o tasa de vacío. Una curva de torque-velocidad típica se muestra en la figura 3 para varios marcos de NEMA y la región lineal es la región derecha cerca de la velocidad de 90-100%.

Figure 3
Figura 3 : Curvas par-velocidad típica para los varios marcos NEMA Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Applications and Summary

Máquinas de inducción trifásicas, especialmente los motores de inducción, son los workhorses de la industria moderna. Caracterizar adecuadamente un motor de inducción proporciona ingenieros y técnicos con información sobre la eficiencia y las características par-velocidad del motor. Estos son esenciales para determinar qué tamaño de motor y marco que mejor adapta a una aplicación. Una vez que un motor se caracteriza y se conoce la curva de esfuerzo de torsión-velocidad de parámetros del circuito equivalente mediante las pruebas descritas, diversos marcos NEMA tienen formas diferentes de la curva. Por ejemplo, una aplicación de elevador requiere a partir de alto esfuerzo de torsión; por lo tanto, Marcos, tales como bastidor NEMA D, son los más aptos que A o B. Tratándose de partes integrantes del motor de inducción de sistemas más grandes que consumen cantidades considerables de energía (por ejemplo, refrigeradores), conociendo los parámetros del circuito equivalente de un motor puede proporcionar buenas estimaciones de la eficiencia del motor y su contribución al consumo de energía en ese sistema más grande.

1. C.C. prueba

Tenga en cuenta que una máquina de inducción de jaula de ardilla tiene solamente estator terminales accesibles.

  1. Encienda la fuente de alimentación de DC de baja potencia y limitar la corriente a 1.8 A.
  2. Apague la fuente.
  3. Conecte los terminales de alimentación a través de dos de los terminales del motor de inducción (marcados A, B y C).
  4. Encienda la fuente y anote el voltaje de la salida y la corriente.
  5. Repita para las otras dos combinaciones de fase.
    1. Tenga en cuenta que la resistencia es de dos fases en serie, por lo tanto la resistencia por fase es la mitad de la medida.

2. sin carga prueba

Prueba la máquina de inducción sin carga para encontrar los parámetros de rama que magnetiza por fase Xm y RC. Para esta prueba, asegúrese de que el dinamómetro de carga tiene todos sus terminales desconectadas, donde no se genera ninguna energía y no soportar ninguna carga.

  1. Asegúrese de que la fuente trifásica está apagado.
  2. Compruebe que el VARIAC es 0% y luego el VARIAC de alambre a la salida trifásica, conecta la instalación (Fig. 1).
  3. Verifique que las conexiones del circuito como se muestra en la figura 1 y luego encender la fuente de corriente trifásica.
  4. Aumentar rápidamente la salida del VARIAC, hasta que cada uno de los medidores de potencia digital lee alrededor de 208 V.
  5. Registrar la potencia, voltaje y lecturas de corriente de dos metros.
  6. Medir la velocidad de la luz estroboscópica (tono de la luz estroboscópica a una velocidad razonable) y la medición como ωola etiqueta.
  7. Grabar el par motor en N·m o libras·pie y marca la medida como To en caso de que el transductor de par motor o aparato de medición de esfuerzo de torsión no está bien calibrado. Este es el esfuerzo de torsión sin carga.
  8. Conjunto el VARIAC de nuevo a 0% luego apague la fuente de corriente trifásica. Dejar intacto el resto del circuito.

Figure 1
Figura 1: instalación eléctrica para test sin carga Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

3. del bloqueado-Rotor prueba

Prueba de la máquina de inducción con un rotor bloqueado de una manera similar a la prueba de cortocircuito de un transformador. Utilice esta prueba para encontrar las resistencias de serie por fase y de las inductancias de fuga. Para esta prueba, asegúrese de que el dinamómetro de carga tiene todos sus terminales desconectados.

  1. Asegúrese de que la fuente trifásica está apagado.
  2. Compruebe que el VARIAC es 0%.
  3. Bloquear el rotor del lado del dinamómetro utilizando una abrazadera mecánica o cero-par de apriete, si el dinamómetro está controlado digitalmente.
  4. Tenga en cuenta que la configuración es todavía similar a la de la Fig. 1, excepto con un rotor bloqueado.
  5. Verifique que las conexiones del circuito son como se muestra en la figura 2.
  6. Encienda la fuente de tres fases y el interruptor de la máquina de inducción.
  7. Lentamente y con cuidado el aumento el VARIAC hasta que la corriente se alcanza en uno o ambos de los medidores de potencia digital.
  8. Registrar la potencia, voltaje y lecturas de corriente de dos metros.
  9. Conjunto el VARIAC de nuevo a 0% luego apague la fuente de corriente trifásica. Dejar intacto el resto del circuito.

Figure 2
Figura 2: configuración para la prueba de carga Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

4. prueba de carga

Utilice esta prueba para trazar la característica torque-velocidad lineal de la máquina de inducción. Para esta prueba, utilice el dinamómetro con un campo de derivación como generador (más información sobre esta condición de funcionamiento se da más adelante en las máquinas DC videos, pero la armadura es el puerto de salida del generador).

  1. Asegúrese de que la fuente de tres fases y el interruptor de la máquina de inducción están apagados.
  2. Compruebe que el VARIAC es 0%.
  3. Quite la abrazadera de fijación del eje del rotor.
  4. Conecte el circuito (Fig. 2). Utilice RL= 300Ω pero mantener SD apagado.
  5. No utilice el campo serie.
  6. Compruebe el circuito, luego encienda la fuente de tres fases y el interruptor de la máquina de inducción.
  7. Aumentar rápidamente la salida del VARIAC, hasta que cada uno de los medidores de potencia digital lee alrededor de 208 V.
  8. Registrar la potencia, voltaje y lecturas de corriente de dos metros.
  9. Medir la velocidad y marca como ω1. Para medir la velocidad, ajuste la perilla de frecuencia del "Grueso" en la luz estroboscópica hasta el eje parece casi inmóvil y luego ajuste la configuración de frecuencia usando el botón de "Fino".
  10. Registrar la lectura de la torsión y etiqueta como T1.
  11. Tenga en cuenta que este punto de funcionamiento (ω1, T1) no es lo mismo que sin carga, porque el bobinado de campo también está actuando como una carga en paralelo con la armadura. SD es dado vuelta más adelante y RL se disminuye, la carga se incrementa ya que la corriente de carga aumenta a medida que disminuye RL .
  12. Activar SD. Medir la velocidad y marca como ω2.
  13. Registrar la lectura de la torsión y etiqueta como T2.
  14. Apague el SD. Cambiar RL a Ω 200, luego encienda SD.
  15. Medir la velocidad y marca como ω3.
  16. Registrar la lectura de la torsión y etiqueta como T3.
  17. Activar SD. Cambiar RL a 100 Ω. Encienda SD.
  18. Medir la velocidad y marca como ω4.
  19. Registrar la lectura de la torsión y etiqueta como T4.
  20. Establecer el VARIAC al 0%, apague la fuente de corriente trifásica y desmontar el circuito.

Motores de inducción AC son los workhorses de la industria moderna, simple, robusto y confiable. Un motor de inducción tiene dos partes principales. La primera es la parte fija llamada estator, que consta de bobinas estacionarias alrededor de una cavidad. Suspendido en la cavidad es el rotor, que es un par de anillos de extremo tapado un arreglo cilíndrico de bares. Esto a menudo se llama la jaula de ardilla. Los parámetros eléctricos de estos dos componentes proporcionan información sobre la eficiencia del motor y la relación entre par y velocidad. Esto es esencial para determinar el mejor tamaño del motor y el tipo de una aplicación. Este video se introducen los conceptos básicos de funcionamiento del motor de inducción y demostrar cómo determinar un modelo de circuito equivalente de un motor de inducción trifásico.

Un motor de inducción de CA trifásica utiliza alimentación trifásica con cada fase conectada a su propio sistema separado de las bobinas del estator. Las bobinas están dispuestas en un patrón que genera un campo magnético de cada fase de la alimentación. Campo magnético neto resultante, llamado campo magnético del estator, gira con velocidad angular constante. El flujo magnético giratorio induce corriente en el rotor, de la misma forma que un transformador transfiere energía de la bobina primaria a la secundaria. La corriente a través de los barrotes de la jaula de ardilla a su vez crea su propio campo magnético, llamado campo magnético inducido del rotor. La interacción entre estos dos campos produce una fuerza sobre el rotor, que se provoca es seguir el campo magnético del estator. Como una plancha de bar siguiendo los imanes alrededor de él. Si el rotor sigue exactamente el campo magnético, como esta barra, el motor es síncrono. Sin embargo, en un motor de inducción, el rotor va a la zaga campo magnético del estator. Esta demora, denominada deslizante, hace que los motores de inducción sean asíncronas. Así, el motor de inducción siempre girará más lentamente que la velocidad síncrona. Esfuerzo de torsión aumenta con la disminución de resbalón, o como disminuye la velocidad del motor del síncrono hasta un cierto punto llamado el torque de ruptura. Con la adición de una carga, la velocidad de rotación disminuye como deslizamiento aumenta, resultando en la disminución de par. Los experimentos siguientes mostrará cómo medir distintos parámetros eléctricos del motor de inducción con el fin de describir el motor mediante un modelo de circuito equivalente.

Cada uno de los siguientes exámenes requiere el conocimiento de las calificaciones del rotor, que están impresos en la placa del motor. Para la tensión nominal de 208 voltios a 60 hertz, registrar la potencia nominal en caballos de fuerza y vatios. También registre la corriente nominal en amperios y la velocidad nominal en ambas revoluciones por minuto y radianes por segundo. El esfuerzo de torsión clasificado puede ser calculado y es igual a la potencia dividida por la velocidad nominal. Aquí el eje del motor de inducción conduce un generador de DC. La carga eléctrica en el generador de la C.C. está directamente relacionada con la potencia mecánica en él. Y a su vez, actúa como la carga mecánica en el motor de inducción. En primer lugar, establecer el límite actual de la fuente de potencia DC a 1,8 amperios, después los apaga. Esta prueba de DC mide la resistencia de sólo el estator bobinado ya que sólo los terminales del estator son accesibles para un motor de inducción de jaula de ardilla. Conecte la salida de la fuente de energía a través de terminales del estator A y B. a su vez en la alimentación y registrar su salida voltaje y corriente. Repita este procedimiento para las otras combinaciones de dos fases B y C y C y A. Cada una de las combinaciones de fase, calcular la resistencia dividiendo voltaje de salida corriente de salida. El resultado si para dos fases en serie, así que la resistencia de la fase, R1, es la mitad de este valor. La resistencia del bobinado de estator depende de la potencia del motor y es de 6 ohms para este motor.

Compruebe el motor de inducción con vacío para obtener las mediciones necesarias para cálculos posteriores. En primer lugar, desconectar todos los terminales del generador de la C.C., o dinamómetro, por lo que no genera poder y no proporciona ninguna carga mecánica en el motor de inducción. Con la fuente de alimentación trifásica de, montar el aparato. Conjunto el variac al 0% de salida y conecta a la salida de tres fases. Conecte la alimentación de corriente trifásica y aumentar rápidamente la salida del variac, hasta que cada uno de los medidores de potencia digital lee de 208 voltios. Registrar la potencia, tensión y mediciones de corriente de dos metros. La suma de la potencia medida por los dos metros de potencia digital es la potencia consumida por las tres fases que actúan juntos. 1/3 de esto es el poder en una fase. Grabar el par del motor y designarlo t-zero, el esfuerzo de torsión sin carga. Si el aparato de medición de esfuerzo de torsión no está bien calibrado, t-zero puede no necesariamente igual a cero. A continuación, utilice una luz estroboscópica para medir la velocidad de rotación del motor con sin carga, que está cerca de su velocidad síncrona de 1.800 RPM. Ajustar el curso y encontrar mandos de frecuencia hasta que el eje parece inmóvil. La velocidad del motor es típicamente entre la velocidad nominal en la placa y la velocidad síncrona. Convertir la frecuencia de la luz estroboscópica de RPM a la velocidad de rotación angular sin carga, omega zero. Ponga la espalda variac en salida de 0%, entonces la energía de tres fases. Dejar intacto el resto del aparato.

La prueba de rotor bloqueado mide los parámetros eléctricos cuando el motor está fijo y no pueda hacerlo girar. En este estado, se produce la mayor diferencia en el movimiento entre el campo del rotor y el estator. Para esta prueba, usar el conjunto de la prueba sin carga y desconectar todos los terminales del generador de la C.C. o del dinamómetro. Con la potencia de tres fases apagado y la salida del variac al 0%, bloquear el rotor en el lado del motor DC con la pinza mecánica. Excepto el rotor bloqueado, el aparato es el mismo en cuanto a la prueba sin carga. Encienda la alimentación trifásica y el motor de inducción. Lentamente aumente la salida variac con la corriente nominal de los medidores de potencia digital. Registrar la energía, voltaje y corriente de dos metros. Para terminar, ajuste la espalda variac a 0% y, a continuación, desconecte la alimentación de tres fases.

Efectivamente, el devanado del estátor realiza la misma función que la bobina primaria de un transformador, y el rotor es equivalente a la bobina secundaria. El motor por lo tanto se puede modelar mediante un circuito equivalente similar a la de un transformador. Sin embargo, el circuito se simplifica para quitar la parte del transformador ideal y se refiere a los componentes del rotor como un reflejo del estator. El circuito equivalente por fase incluye la resistencia bobina de estator, R1, calculada de la prueba de DC. El estator también exhibe oposición a los cambios de corriente y voltaje llamado reactancia X1. Se reflejan los parámetros del rotor del estator, incluyendo la resistencia reflejada, prime R2 y refleja de rotor reactancia, X2 prime. La mutua de la reactancia de magnetización, parámetro XM es un equivalente para el flujo magnético en el entrehierro entre el rotor y el estator. Finalmente, una pérdida de energía ocurre entre el estator y el rotor y se modela como la resistencia equivalente de núcleo pérdida, RC. Todos estos valores se pueden calcular de las pruebas demostradas y se detallan en el protocolo de pruebas.

Motores de inducción AC son ampliamente utilizados en una variedad de aplicaciones, debido a su simplicidad, robustez y confiabilidad. Un motor de inducción es a menudo seleccionado en base a su velocidad de torque lineales bajo una carga mecánica cambiante. La prueba de carga tiene la característica de velocidad de par lineal como los cambios de carga mecánica. Para esta prueba, generador de la C.C. o dinamómetro, está conectado al motor de inducción que proporciona una carga en el rotor. El aparato está montado con una resistencia de carga R-L, 300, 200 y 100 ohmios. Potencia, voltaje y corriente se registran de los medidores conectados. Entonces, la lectura de la torsión y la velocidad de rotación se miden con y sin la resistencia de carga. Un diagrama de las características de velocidad de par del motor de inducción es como estas curvas para las cuatro clases de motores NEMA. Un microscopio electrónico requiere una cámara de vacío para contener la muestra y utiliza una bomba de vacío que puede tener un motor pequeño de inducción. El vacío en la cámara permite la transmisión de electrones a la muestra y de la muestra al aparato de proyección de imagen. Por último, tornos y otros equipos de la tienda de máquina pueden utilizar más de gran alcance motores de inducción trifásicos. Debido a su simplicidad y falta de conmutación mecánica, los motores de inducción pueden soportar uso pesado con menor probabilidad de fracaso. Esta robustez es una clara ventaja cuando fabricación de piezas de metal.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a los motores de inducción AC. Ahora debería entender el principio básico de operación y cómo realizar las pruebas para determinar los parámetros del circuito equivalente.

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