Máquinas eléctricas II (Presentar habilitación)

Habilitación (grupo B-111)

Se realizara en el siguiente horario 

Fecha: Lunes 10 de diciembre del 2018
Hora: 10:30 - 12 m
Salón: 313 edificio A

Nota: Se debe presentar el respectivo soporte de pago y el visto bueno de la coordinación y se evaluara toda la temática del curso: Bobinados, Máquina sincronía y maquina de inducción.(4 preguntas)

Máquinas Eléctricas II (Diseño de motor jaula de ardilla)

Características de diseño de Motor jaula de ardilla

 Una de las características que afecta el comportamiento de un motor de inducción es la reactancia de dispersión del rotor (X2), la cual depende del tipo de construcción del rotor a continuación se nombra algunas características de acuerdo a la clase de diseño, según la clasificación de la NEMA(National Electrical Manufacturers Association):

• CLASE A: El diseño estándar, con un par de arranque normal, corriente de arranque normal y un deslizamiento bajo de alrededor de 5%, para aplicaciones de velocidad constante con una regulación de velocidad de 2 a 4%.
• CLASE B: Un arranque normal, se incrementa la reactancia del rotor debido a esto se puede disminuye la corriente de arranque un 25% en comparación a la del clase A. Se emplea para propositos generales y la regulación de velocidad es de 3 a 5%.
  
• CLASE C: (doble jaula) Un par de arranque alto (250% del par a plena carga), con corriente bajas, con deslizamientos menores al 5%, con una regulación de velocidad de 4 a 5 %. Se emplea en bombas, compresores y bandas transportadoras.
• CLASE D: Un par de arranque muy alto (275% del par nominal), con una corriente de arranque baja, pero con un alto deslizamiento a plena carga de 7 a 11%, regulación de velocidad del 10 a 17%. Se emplea para excavadoras, troqueladoras, estampadoras, equipos de lavandería y montacargas.
• CLASE E Y F: Se consideran motores de inducción de arranque suave, tienen una corriente de arranque baja y un par de arranque bajo. Los motores de menos de 7.5 hp son considerados clase E. La clase F son de doble jaula, mayores de 25 hp, con velocidad de regulación es superior a 5%. En la actualidad son poco utilizados e inclusive se consideran obsoletos. 

 

Figura 1. Curvas de par-velocidad típicas para los diferentes diseños de rotor

Bibliografía:

[1] Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Editorial Mc- Graw Hill. 3ra edición. 2003.
[2] Guru,B.S. Hiziroglu. Máquinas Eléctricas y Transformadores. Oxford. 2003.

Intrumentación Electrónica

Instrumentos de medida

En el siguiente video se presenta como se fabrica y el principio de funcionamiento de los manómetros, instrumento que permite medir la presión de una sustancia en un proceso.

El siguiente video, muestra un resumen de diferentes instrumentos de medición de caudal (Tubo Veturi, placa de orificio y rotámetro)

Lab. Máquinas eléctricas I (Transforador Trifásico)

Grupo de Conexiones

En el estudio de transformadores trifásico, se puede encontrar diversas configuraciones de las bobinas de alta tensión y baja tensión, entre las cuales las mas comunes con conexión Estrella (Y) conexión Delta (D) y una conexión especial denominada Zig-Zag (Z). 

Dependiendo de la configuración que se realice en el transformador se puede obtener unas características útiles para determinada aplicación.

En el siguiente articulo "metodología para la determinación del desplazamiento angular en transformadores trifásicos" en la revista Tecno Lógicas del 2017, se puede encontrar una metodología con la cual se determina el tipo de conexión de un transformador trifásico. 

Link:

http://www.scielo.org.co/pdf/teclo/v20n38/v20n38a04.pdf

Programación en Matlab (Guias para desarrollar taller)

Actividad

Los siguientes son las guías para desarrollar en clase de  programación en Matlab.
Ademas del formato de presentación de la actividad desarrollada, descargue aquí. 

• Guía_01
• Guía_02
• Guía_03
• Guía_04

Taller Final

Esta actividad consiste en un proyecto de aula, para valorar lo aprendido durante el curso y enfocada en aplicación de el software de Matlab en problemas de Física y circuitos eléctricos.

• Guía_05

 Adicionalmente la información referente a como se evaluara y calificara esta ultima actividad esta en el siguiente link

Máquinas eléctricas II (Tipos de excitación)

Tipos de excitación

Independiente del tipo de rotor, este requiere ser alimentado con una fuente de continua para generar el campo magnético a través de un electroiman producidos por las bobinas que se ubican en el rotor de la máquina sincrona, los tipos de excitación mas comunes son:

• Excitación Independiente: La excitatriz independiente alimenta el rotor a través de un juego de anillos rozantes y escobillas por parte con una fuente de corriente continua externa.

Figura 1. Excitación independiente. Tomada: google.com/images

• Excitatriz principal y excitatriz piloto: Se conecta en el mismo eje, una máquina de corriente continua autoexcitada y se conecta al bobinado de campo de la máquina sincrona, en este caso se pueden presentar dos tipos de circuitos: El primero un bloque de moto-generador de DC para mantener constante la excitación, en un principio el motor ayuda a vencer la inercia del rotor para inyectar la energia mecanica en las aspas del generador sincrono y el segundo un generdor autoexcitado de DC, que suministra una tension constante pero ajustable mediante un divisor de tension .

Figura 2. Excitatriz piloto. Tomada: google.com/images

Figura 3. Excitatriz piloto variación con genererador autoexcitado DC. Tomada: google.com/images

• Electrónica de potencia: directamente, desde la salida trifásica del generador, se rectifica la señal mediante un rectificador controlado, y desde el mismo se alimenta directamente en continua el rotor mediante un juego de contactores (anillos y escobillas). El arranque se efectúa utilizando una fuente auxiliar (batería) hasta conseguir arrancar.

Figura 4. Excitatriz electrónica de potencia. Tomada: google.com/images

• Sin escobillas, o diodos giratorios: la fuente de continua es un rectificador no controlado situado en el mismo rotor (dentro del mismo) alimentado en alterna por un generador situado también en el mismo eje y cuyo bobinado de campo es excitado desde un rectificador controlado que rectifica la señal generada por el giro de unos imanes permanentes situados en el mismo rotor (que constituyen la excitatriz piloto de alterna).

Figura 5. Excitación diodos giratorios. Tomada: google.com/images

• Excitación estática: También llamada excitación por transformador de compoundaje, consiste en que el devanado de campo del rotor es alimentado desde una fuente de alimentación a transformador y rectificadores que toma la tensión y corriente de salida del estator. El transformador, de tipo especial, posee dos devanados primarios, llamados de tensión e intensidad, que se conectan en paralelo y en serie a los bornes de salida del estator. El transformador convierte la tensión de salida a una más baja (30V aprox), que se rectifica y aplica al rotor por medio de escobillas y anillos deslizantes. Es un sistema con autorregulación intrínseca, ya que al tener el bobinado serie, al aumentar el consumo sobre el generador, aumenta el flujo del transformador y por lo tanto aumenta la excitación del generador.

Figura 6. Excitación estática. Tomada: google.com/images

Bibliografía:

[1] Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Editorial Mc- Graw Hill. 3ra edición. 2003

[2] Téllez Ramírez Eugenio. Maquinas síncronas.

[3] José Sarango Chamba, Tipos de rotores maquinas sincronas, Universidad Politécnica Salesiana

Máquinas eléctricas II (Tipos de rotores)

Tipos de rotor

En general se pueden encontrar en la industria dos tipos de rotor para los generadores sincronas, como lo son:

• Rotor de polos liso o cilíndrico:

Estos rotores se caracterizan por poseer un diámetro pequeño y con una longitud larga, por cual se aprovechar para aplicaciones de alta velocidad con un desgaste mecánico considerable, ademas generalmente se encuentran entre  2 - 4 polos. Su principal fuente de energía es la térmicas (turbinas de gas y vapor), dando su nombre de turbo-generadores. 

 Figura. Rotor de polo liso. Tomada de Alstom

• Rotor de polos salientes:

Estos rotores son presentan un gran diámetro y longitud un pequeña, por esta forma se utilizan para aplicaciones de baja velocidad, donde se presenta un esfuerzo mecánico pequeño, ademas se construyen con muchos polos en general  mayor de 4. Su principal fuente de energía es la hidráulica y diesel, obteniendo el nombre de hidro-generadores y generadores de diesel (Plantas de emergencia).

 Figura. Rotor de polo saliente. Tomada de google.com/images

Bibliografía:

[1] Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Editorial Mc- Graw Hill. 3ra edición. 2003
[2] Téllez Ramírez Eugenio. Maquinas síncronas.

[3] José Sarango Chamba, Tipos de rotores maquinas sincronas, Universidad Politécnica Salesiana

Máquinas eléctricas II (Campo magnético rotacional)

Campo rotativo de un estator de C.A.

 En el vídeo se presenta un experimento el cual busca ver el comportamiento de un motor de inducción con un rotor poco convencional, como lo es de material ferrofluido. A través de un estaror de un alternador modificado.

Demostración de campo magnético giratorio

En el siguiente se puede apreciar como el campo giratorio de un estator trifásico permite girar varios objetos como una balinera y un rotor casero jaula de artilla.

Forma de Presentar Trabajo Escrito

Trabajo escrito en formato IEEE

• Se debe presentar en la fecha acordada en clase.
• Se presentar escrito a mano con letra legible si es necesario agregar gráficas se pueden pegar o a computador.
• Hojas tamaño carta, minino 1 paginas y un máximo de 7 paginas o en hojas examen.
• Formato IEEE, es un formato a dos columnas.
• Debe contener los siguientes Items (10%):
• Titulo: Nombre del Tema
• Autor: Nombre del autor, código y correo electrónico (opcional)
• Grupo: Grupo al que pertenece
• Asignatura: A la cual debe presentarse
• Resumen (20%): El resumen debe ser claro, suficientemente informativo sobre el trabajo y el tema. No debe contener citas o referencias, debe ser breve y específico.
• Introducción (20%): Debe presentar de manera general el planteamiento del tema,  contexto, los objetivos y el alcance del trabajo.
• Desarrollo del tema (20%): Contenido teórico y/o practico que se encontró sobre el tema, importante citar de donde se tomo la información que se esta mostrando.
• Conclusiones (20%): Dos o tres conclusiones que se puede sacar de realizar este trabajo.
• Bibliografía (10%) (Mínimo 2 referencia) 

Evaluación: se calificara con una nota de 0.0 a 5.0, la ponderación fue descrita anteriormente en porcentaje.

  Ejemplos IEEE:

• Formato IEEE en word
• Formato IEEE en pdf 
• Ejemplo en formato word

Lab. Maq. eléctricas I (Bibliografia Sugerida)

Libros

• Encyclopedia Práctica Aplicada ETE. TOMO 7. Alfred Holtz, Hans Teuchert. Editorial Labor.
• Manual de Laboratorio de Maquinas Eléctricas UIS. Luis Alfonso Diaz N. 
• Máquinas Eléctricas. Stephen J. Chapman. Editorial Mc Graw Hill. 
• Máquinas Eléctricas. Jimmie J. Cathey.  Editorial Mc Graw Hill. 
• Máquinas Eléctricas y Transformadores, Bhag S. Guru. Editorial Oxford.

 Paginas Web 

• TuVeras.com, Máquinas Eléctricas
• Universidad de Cádiz, Transformador Monofásico
• Universidad Tecnológica Nacional, Transformador Trifásico

 Algunos Fabricantes

• ABB, Transformadores
• Weg, Motores Eléctricos
• Schneider-electric, Productos
• Siemens, Productos
  

    

  
  

  Valores de las Cargas Eléctricas

  A continuación el link, donde pueden consultar los valores de las diferentes cargas eléctricas (Resistiva, Inductiva y Capacitiva), utilizadas en el laboratorio de Máquinas Eléctricas para consumir potencia en los diferentes escenarios de pruebas.
  
  Cargas Laboratorio

Lab. Maq. eléctricas I (Máquinas de Corriente Continua)

Máquinas de Corriente Continua

Las máquinas de corriente continua tienen un gran uso como motor, las podemos encontrar en  implementaciones de baja de potencia como son: jugueteria, automóvil (motor limpia brisas, motor de arranque, levanta vidrio, etc..) entre otras.

El uso este tipo de maquina como generador es poco común, ya que si se evalúa el costos de realizar esta implementación frente a otras como los rectificadores, sale mas económica esta ultima siendo una de las razones por las cuales no se utiliza. 

A continuación se presenta un vídeo del  principio de funcionamiento de la maquina de continua tanto como motor como generador.

Ademas de una presentación de la Maquina de Continua 

Guías para las practicas de Motor

 A continuación dejo los enlaces de unas breves guías para las prácticas del laboratorio

•  Medidas Preliminares
• Generador de Excitación Independiente  
• Motor D.C tipo Shunt
• Pérdidas en un motor C.C.

Lab. Maq. eléctricas I (Transformador Trifásico)

 Transformadores Trifásicos 

El principio de funcionamiento del transformador trifásico, sigue siendo el mismo del del transformador monofásico por inducción electromagnética, pero se puede encontrar varios tipos  dependiendo del la aplicación que se requiera.

Resumen:

• Resumen Transformadores Trifásicos

Video del transformador trifásico

 

Guías de Laboratorio 

Práctica No. 5. Medidas preliminares transformador trifásico
Práctica No. 6. Prueba de vacío y de corto circuito en transformador trifásico
Práctica No. 7. Grupo de conexiones en transformadores trifásicos
Práctica No. 8. Rendimiento y regulación en transformadores trifásicos

Lab. Maq. eléctricas I (Transformadores Monofásicos)

Principio de Funcionamiento

El funcionamiento de los transformadores se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, cuya explicación matemática se resume en las ecuaciones de Maxwell.

El siguiente es un video sobre el  principio de funcionamiento de un transformador

Guías de Laboratorio

Practica 1. Medidas Preliminares de un Transformador Monofásico
Práctica 2. Prueba de vacío y corto-circuito en un Transformador Monofásico
Práctica 3. Regulación y Rendimiento en un Transformador Monofásico
Práctica 4. Conexión Serie y Paralelo en Transformadores Monofásico

 

Fabricación de Transformadores Monofásicos

Alguna información adicional para la faccionario de transformadores caseros.

• Fabricación de transformador pequeño 
• Fabricación de transformadores industrial