Accionamientos Eléctricos I - Laboratorio I

Universidad de MagallanesFacultad de Ingeniería Departamento de Electricidad Accionamientos Eléctricos I Experiencia N°1 “Sistema de partida y frenado de un motor DC” 1 Universidad de Magallanes Facultad de Ingeniería Departamento de Electricidad Integrante: Vanesa Bontes Velásquez Roberto Carvajal Profesor: Diego Soto Primer Semestre 2014 Introducción 2 Universidad de Magallanes Facultad de Ingeniería Departamento de Electricidad Desarrollo de la experiencia Circuito de trabajo El circuito utilizado para la experiencia se muestra a continuación: Circuito 1. Al motor se acopla un generador DC, para de esta forma, observar la variación de velocidad del motor, a la partida, en frenado libre y frenado dinámico. Esta tensión es sólo una referencia, pero permite la observación de los cambios de velocidad, ya que los parámetros son proporcionales. ( e amotor 2 =K ϕ∗ωmotor 1 ) Los datos de placa del motor son: Tensión de armadura Corriente de campo nominal Corriente nominal Potencia RPM 125 [V] 0,76 [A] 23 [A] 3 [HP] 1750 3 Universidad de Magallanes Facultad de Ingeniería Departamento de Electricidad 1. Partida de motor DC. 1.1Registre la velocidad y la corriente del motor durante la partida para diferentes condiciones de tensión de armadura y corriente de campo nominal. Realice las pruebas para tensiones de armadura que impongan una corriente de armadura de un 100% y 200% de la corriente nominal. Determine la magnitud de estas tensiones en forma teórica, asumiendo conocida la resistencia de armadura. Teoría Resistencia de armadura medida en el motor: Ra = 0,73 [Ω] Corriente nominal: 23 [A] Va=Ia∗Ra [ V ] A la partida Entonces los valores de tensión que deberían utilizarse: Va=( 0,73 )( 23 ) =19,8 [ V ] al 100 Va=( 0,73 )( 23 ) (2)=33,6 [ V ] al100 ta malo????? Práctica Caso I Datos: Tensión de armadura reducida: 23,56 [V] Corriente de armadura nominal: 0,76 [A] Para este caso los resultados obtenidos en el osciloscopio fueron los siguientes: FOTO 1 Figura 1. De la figura: Corriente de partida del motor (COLOR SONDA) Tensión inducida de campo generador (Velocidad, COLOR ) 4 Universidad de Magallanes Facultad de Ingeniería Departamento de Electricidad Valor de corriente a la partida: ¿?????? [A] Llega a un valor aproximadamente la corriente nominal. Observaciones: Se trabajó con la sonda de tensión en x50, y la sonda de corriente corresponde a 100 [mv/A] El tiempo en que la velocidad alcanza un 50% de la velocidad en estado permanente es: 170[ms] Y la velocidad medida en estado permanente es 300 rpm. FOTO 2 Figura 2. Tiempo en alcanzar 50% de velocidad permanente. Caso II: Datos: Tensión de armadura reducida: 46,60 [V] Corriente de armadura nominal: 0,76 [A] Para este caso los resultados obtenidos en el osciloscopio fueron los siguientes: FOTO 3 Figura 3. De la figura: Corriente de partida del motor (COLOR SONDA) Tensión inducida de campo generador (Velocidad, COLOR ) Observaciones: En este caso la sonda de corriente se satura, por lo que se recurre a dividir la corriente con dos cables sobrepuestos. De esta forma la corriente registrada en el osciloscopio es la mitad de la real. Por lo tanto el valor de corriente a la partida: ¿?????? [A] El cual corresponde aproximadamente al doble de la corriente nominal ¿ ¿??? El tiempo en que la velocidad alcanza un 50% de la velocidad en estado permanente es: 140[ms] Y la velocidad medida en estado permanente es 600 rpm. Lo que se ilustra a continuación: 5 Universidad de Magallanes Facultad de Ingeniería Departamento de Electricidad FOTO 4 Figura 4. Tiempo en alcanzar 50% de velocidad permanente. ¿Cuál sería la corriente peak en la partida si el motor partiera directamente con tensión nominal de armadura? A la partida sólo se considera la tensión de armadura y la resistencia de armadura como se muestra en el siguiente circuito: Circuito 2. Entonces la corriente de partida: Ia= Vanom 125 = =171,23[ A ] Ra 0,73 Lo que corresponde a aproximadamente a 7,4 veces la corriente nominal de armadura. 1.2Repita las mediciones de corriente y velocidad, pero ahora con una corriente de campo de un 75% de la nominal. ¿Cuánto demora ahora en alcanzar el 50% de la velocidad en estado permanente? ¿De qué orden debe ser el tiempo en comparación al punto anterior? La corriente de campo se reduce a: If = ( 0,75 )( 0,76 )=0,57 [ A ] Caso I: Datos: Tensión de armadura reducida: 18,91 [V] Corriente de armadura nominal: 0,57 [A] Para este caso los resultados obtenidos en el osciloscopio fueron los siguientes: 6 Universidad de Magallanes Facultad de Ingeniería Departamento de Electricidad FOTO 5 Figura 5. De la figura: Corriente de partida del motor (COLOR SONDA) Tensión inducida de campo generador (Velocidad, COLOR ) Valor de corriente a la partida: ¿?????? [A] El tiempo en que la velocidad alcanza un 50% de la velocidad en estado permanente es: 210[ms] Y la velocidad medida en estado permanente es 280 rpm. FOTO 6 Figura 6. Tiempo en alcanzar 50% de velocidad permanente. Caso II: Datos: Tensión de armadura reducida: 40,05 [V] Corriente de armadura nominal: 0,57 [A] Para este caso los resultados obtenidos en el osciloscopio fueron los siguientes: FOTO 7 Figura 7. De la figura: Corriente de partida del motor (COLOR SONDA) Tensión inducida de campo generador (Velocidad, COLOR ) Por lo tanto el valor de corriente a la partida: ¿?????? [A] El tiempo en que la velocidad alcanza un 50% de la velocidad en estado permanente es: 200[ms] Y la velocidad medida en estado permanente es 590 rpm. Lo que se ilustra a continuación: FOTO 8 Figura 8. Tiempo en alcanzar 50% de velocidad permanente. 7 Universidad de Magallanes Facultad de Ingeniería Departamento de Electricidad Producto de la disminución de corriente de campo, entonces el flujo también disminuye, lo que provoca que la velocidad aumente en un porcentaje proporcional. 2. Frenado motor DC 2.1Frenado libre: Registre la velocidad del motor cuando este se desconecta desde la fuente de alimentación. Mida el tiempo en que la velocidad ha caído a un 50% del valor inicial. Valores utilizados en este caso son: Va = 60,1 [V] If = 0,76 [A] De lo que se obtienen las siguientes curvas al cortar la tensión de campo. Figura 9. En la figura 9 se muestra corriente de armadura (Naranjo), y tensión de campo inducida en generador equivalente a variación de velocidad. (Celeste). Se observa lo ‘lento’ que cae la velocidad del motor respecto al momento en que se corta la tensión de armadura. El tiempo en que la velocidad ha caído en un 50% es e 2[seg], y la velocidad que alcanza el motor es de 790 rpm. 8 Universidad de Magallanes Facultad de Ingeniería Departamento de Electricidad Figura 10. 50% del tiempo de frenado. 2.2Frenado dinámico Este frenado tiene como objetivo disminuir el tiempo en que ocurre el frenado del motor respecto del momento en que se corta la fuente de alimentación continua. Para esto se utiliza una o varias resistencias de frenado, según sea el caso, para que así al momento de des energizar el circuito del motor, la corriente que queda circulando, se disipe en la resistencia. Las resistencias se activan mediante contactores. El valor de la resistencia de frenado se obtiene: La resistencia de frenado la obtenemos como: I a= Va Va =¿ Rf = −Ra Ia ( RF +Ra ) Teóricamente el valor de la resistencia es 1.8 [Ω], pero para la experiencia práctica no se ocupó la resistencia de armadura para este cálculo, por lo que se implementó el circuito con una resistencia de 2.5 [Ω] Implementando la resistencia en paralelo con la fuente y al apagar la alimentación e incorporar la resistencia al circuito, se obtiene lo siguiente: 9 Universidad de Magallanes Facultad de Ingeniería Departamento de Electricidad Figura 11. Frenado dinámico La velocidad del motor desciende desde 790 rpm a 0, en 1.38 [s] y el 50% del frenado se produce en 480 [ms]. Con esto se comprueba que basta con colocar una resistencia según los datos del motor, para disminuir en aproximadamente 3 veces el tiempo de frenado. Observaciones Finales 10