Nombre de alumno: Pablo Eduardo Zarazua Delgado

Nombre del docente: Vicente López Granillo

Asignatura: Electrónica Digital

Grado: 6 grado

MOTORES MONOFÁSICOS:

1.-Describa la construcción de los motores siguientes: motor de fase dividida, motor de condensador, motor de polos sombreados y motor universal.

Motor de fase dividida: Este motor es constituido por dos bobinas en el estator y una de ellas denominada auxiliar y el otro es para el arranque.

Motor de condensador: presenta dos devanados iguales, pero en unos de ellos se conecta un condensador en serie. Las corrientes de los devanados sean los más parecidas posibles y su desfase sea próximo a 90º de esta manera el motor presentara un par muy estable y un buen rendimiento.

Motor de polos sombreados: motor de jaula de ardilla en el que el devanado auxiliar se compone de un anillo de cobre o una barra que rodea una porción de cada polo. Este devanado auxiliar de una sola vuelta se denomina bobina de sombra.

Motor universal: Es similar a la de un motor en serie de corriente continua, aunque con variadas modificaciones:

Menor número de espiras en el inductor con el fin de no saturar magnéticamente su núcleo y disminuir así las pérdidas por corrientes de Foucault y por histéresis, aumentar la intensidad de corriente y, por lo tanto, el par motor y mejorar el factor de potencia.

Mayor número de espiras en el inducido para compensar la disminución del flujo debido al menor número de espiras del inductor.

2. Explique el principio de operación de los motores siguientes: motor de fase dividida, motor de condensador, motor de polos sombreados y motor universal.

Motor de fase dividida: El número de espiras en este motor suele ser alto esto provoca que presente una inductancia alta dando como resultado que la corriente de arranque se retrase respecto de la tensión aplicada, el devanado auxiliar presenta menor cantidad de espiras por lo que produce un menor inductancia y una mayor resistencia, de esta manera se consigue el desfase de las dos corrientes.

Motor Condensador: El motor condensador permite aproximar el desfase lo que produce un par de arranque máximo. Sombreados: el devanado auxiliar tiene una sola espira que rodea cada polo, el devanado principal se

alimenta de ca y produce un flujo con 3 componentes 1,2 y 3 1 atraviesa la espira cortocircuitada lo que induce una corriente que induce un flujo (a) que retrasa 1,2 y 3, la combinación de a y (2+3) da lugar a un campo giratorio que arranca el motor.

Motor Universal: Cuando se le aplica una tensión ca al estator principal se produce una corriente S y un flujo S, lo que produciendo una fem y corriente en el rotor, pero la interacción del campo con la corriente se cancelan y no se produce un arranque, pero si externamente se mueve el rotor este se acelerara y se producirá una fem en los conductores del rotor y esta corriente en interacción con el campo lo mantendrá girando.

3. ¿Por qué se conocen como motores de inducción los motores de fase dividida, de condensador y de polos sombreados?

Por qué tienen devanados principal y auxiliar, en el devanado principal si se le suministra un voltaje de ca producirá varios polos y cuenta con un devanado auxiliar que lo ayuda durante el arranque. Deben producir el mismo número de polos los 2 para inducir un campo magnético giratorio.

4. ¿Un motor universal es también un motor de inducción? Enuncie las razones que sustenten su respuesta.

Si porque de en base a su funcionamiento cuando se induce una tensión ca al estator principal se produce una corriente s y un flujo s y un campo no giratorio, pero si se le aplica fuerza, el estator gira y los motores de inducción producen un campo magnético giratorio

5. Enuncie algunas de las aplicaciones prácticas de los motores universales.

Debido a que son motores económicos los podemos encontrar aplicados en algunos tipos de electrodomésticos, máquinas de coser, rasuradoras en máquinas herramienta etc. Además de que presenta una elevada velocidad de rotación.

6. ¿Es posible reemplazar siempre un motor de polos sombreados con otros tipos de motores de inducción?

Si debido a que este tipo de motores sirve para el arranque en base a esto otro tipo de motores que te permiten el arranque son los motores de fase dividida con condensador o el universal.

7. ¿Puede invertirse el sentido de rotación de un motor de polos sombreados?

Si es posible invertir el sentido de rotación de este tipo de motores únicamente es necesaria la inversión de las terminales del devanado de arranque, esto se puede realizar manualmente o con la implementación de relevadores.

8. ¿Cómo puede invertirse el sentido de rotación de un motor de fase dividida o de uno de condensador?

En este tipo de motores es necesario invertir los contactos del par de arranque para invertir el sentido del giro.

9. ¿Por qué es necesario “eliminar” del circuito el devanado auxiliar cuando un motor de fase dividida está trabajando a plena carga? ¿Qué pasaría si fallara el interruptor centrífugo?

Es necesaria la desconexión del circuito del devanado auxiliar debido a que el embobinado auxiliar está diseñado para desconectarse del circuito a una determinada velocidad mediante un interruptor centrífugo.

El embobinado auxiliar, se usa sólo para el arranque y por tanto no tiene que seguir conectado cuando el motor se encuentra a plena carga para eliminar el peligro de sobrecalentamiento es necesario desconéctalo tan pronto como el motor es acelerado. Esto se hace normalmente por un interruptor de centrifugado montado en la cubierta y que se opera mediante un muelle de carga situado en el rotor.

10. ¿Por qué es mejor un motor de condensador que uno de fase dividida?

El motor de fase tiene dividida (partida) posee muy poco par de arranque en comparación con el motor condensador, para corregir esto las corrientes de los devanados deben ser lo más parecidas posible en el arranque además de estar desfasadas durante este en aproximadamente 90º. Para ello podemos conectar un condensador en serie con el devanado de arranque, de forma que la corriente se adelanta respecto al voltaje por lo que hay un mayor desfase entre ellos y de esta forma par de arranque aumente.

11. ¿Por qué es mejor un motor de arranque por condensador y marcha por condensador que uno de condensador con fase dividida permanente?

Este tipo de motor tiene dos devanados permanentes que, en general, se enrollan con alambre de un mismo diámetro y el mismo número de vuelta, es decir, los devanados son idénticos. Ya que trabaja en forma continua como motor de arranque por capacitor por lo que no se necesita interruptor centrifugo.

Los de fase dividida (partida) con devanado principal y arranque, tienen un condensador (capacitor), que permite tener mayor par de arranque.

El capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el interruptor centrífugo.

En mi opinión los motores de arranque por condensador y marcha por condensador son mejores ya que no requieren de un interruptor centrífugo para el arranque del motor

12. ¿Cuál es el efecto de la reacción de la armadura sobre la velocidad de un motor universal?

Los efectos sobre la reacción de la armadura sería un disminución en la velocidad de giro para contrarrestar los problemas de la reacción de la armadura esto se hace uso de un devanado compensador del motor de serie o un devanado de campo distribuido.

13. ¿Por qué funciona mejor un motor universal con un suministro de cc que con uno de ca?

Porque hay una menor potencia en corriente alterna que en continua, debido a que en alterna el par es oscilatorio. Además, de que la corriente está limitada por la impedancia, formada por el inductor y la resistencia del embobinado. Por lo tanto habrá una caída de tensión debido a la reactancia cuando funcione con corriente alterna, lo que se traducirá en una disminución del par de torsión.

14. ¿Qué sucede con el factor de potencia de un motor universal cuando se incrementa la carga?

Como el condensador adelanta el campo magnético 90 grados del devanado auxiliar con respecto al campo magnético del devanado principal el factor de potencia en el arranque está próximo a 1 , esto es porque la reactancia capacitiva del condensador anula la reactancia inductiva de la bobina .

15. ¿Qué sucede con la velocidad de un motor universal cuando se incrementa la carga?

Cuando el motor se acelera el voltaje inducido aumenta y la corriente disminuye (mientras no esté bajo carga), bajo carga el rotor gira más lentamente reduciendo el voltaje inducido y aumentando la corriente en el rotor.

16. ¿Es posible que un motor universal se autodestruya sin carga?

En efecto ya que un motor serie de corriente continua se caracteriza por presentar un elevado par de arranque además de que la velocidad del rotor varia en sentido inverso a la carga, pudiendo llegar a embalarse cuando este se encuentra en vacío. La marcha en vacío se da por una sobre velocidad, que se da por una repentina perdida de carga, esto es crítico en motores de cd ya que puede llegar a destruirlo por embalarse.

17. Un motor de polos sombreados de 1/3 hp, 120 V y 60 Hz toma 830 W con su deslizamiento de 8% a plena carga. Calcule a) la velocidad y b) la eficiencia del motor.

a) ω= 2π (f). =2π (60Hz)= 376.99 rpm

b) ƞ= (potencia de salida/potencia de entrada),= (248 w/830w)= 30%

18. Determine el número de polos, el deslizamiento anterior y el deslizamiento posterior para los motores siguientes: a) 1 140 rpm y 60 Hz b) 1 440 rpm y 50 Hz, y c) 3 200 rpm y 60 Hz.

a) número de polos=120(f/ ω) = 120*60hz/1140rpm= 6 polos

b) número de polos = 120*50hz/1440rpm = 4 polos.

c) # polos= 120*60hz/3200 rpm # polos = 2 polos.

a) z=376.99rpm/1140rpm=0.33,

b) z=314.16rpm/1440rpm=0.21,

c) z=376.99rpm/3200rpm=0.11

19. ¿Cómo puede invertirse un motor universal? Trace un esquema usando un interruptor de dos polos y doble tiro (DPDT).

20. Prepare un bosquejo de un motor reversible de polos sombreados

Bobina de arranque

21. Si la velocidad de trabajo de un motor en cualquier condición es menor de 3

600 rpm, ¿es mejor usar un motor universal que uno de inducción?

En los motores universales en aumento del par es inversa ente proporcional la velocidad por lo que cuando se aumenta el par de torsión disminuye la velocidad. Se suelen construir para velocidades de operación entre 3000 a 8000 r.p.m., aunque se pueden encontrar para velocidades de hasta 12000 r.p.m. la velocidad de un motor de inducción es de 3000 Rev. /min. Es apropiado el uso de ambos debido a que se encuentran dentro del rango de operaciones.

MOTORES DE POLIFÁSICOS DE INDUCCIÓN:

1. Explique el principio de funcionamiento de un motor de inducción.

Los motores de inducción usan bucles cerrados de cables, montados en una armadura giratoria, estos bucles obtienen el par para el giro de las corrientes que se inducen por medio de los cambios del campo magnético producido por las bobinas del estator (bobina fija).

2. Describa la construcción de un motor de inducción de jaula de ardilla.

Partes:

Estator: compuesto de chapas magnéticas aisladas entre si y ranuras interiores donde se alojan los devanados de excitación con un numero de fases igual ala de la corriente que va conectado el motor.

El rotor: parte móvil hecha de barras cobre o aluminio unidas por disco y no tiene escobillas de conexión con el exterior.

Estos motores tienen un par pequeño e intensidad de absorción elevada.

3. Explique la construcción de un motor de inducción de rotor devanado.

Se encuentran conformados por un estator y rotor; esté está formado por un conjunto de devanados trifásicos, las 3 fases de los devanados están conectados en estrella y los extremos de los 3 alambres están unidos a los anillos del eje del rotor. Los devanados del rotor se encuentran en corto circuito por medio de las escobillas montadas en los anillos.

4. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de un motor de inducción de rotor devanado?

Ventajas: El motor de inducción puede auto-iniciarse ya que no hay conectores eléctricos hacia el rotor que suministren energía y la corriente es inducida por la acción que ejecuta el transformador en el rotor, debido a la baja resistencia de las bobinas giratorias. Poseen grande aplicaciones industriales, esto puede resultar en la reducción del esfuerzo necesario para el mantenimiento. Otra ventaja es su salida de energía; puede moderarse tanto en tensión baja y alta, que van desde 12 V para usos domésticos hasta un máximo de 240 V para usos industriales. Otra ventaja importante que con lleva un motor de inducción es el de ser extremadamente resistente.

Desventajas: alto costo de instalación, Se requiere un motor especial que posea los devanados necesarios y las terminales llevados al exterior del estator para intercambio de polos; No puede conseguirse un control gradual y continuo de la velocidad.

5. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de un motor de inducción de jaula de ardilla?

Ventajas:

Costo inicial bajo

Construcción de rotor es simple,

La instalación ocupa poco espacio

No produce chispas que pueden provocar incendios.

Desventajas:

Corriente de arranque alta

Par de arranque es fijo.

6. ¿A qué velocidad gira el campo rotatorio en un motor de inducción? ¿Cómo puede determinarse?

La velocidad del campo magnético rotatorio (S), varía directamente con la frecuencia (f), pero inversamente con el número de polos (P):

S = 120 f / P = 120 f / 2n

7. Explique por qué un motor de inducción no puede operar a su velocidad síncrona

Si el rotor del motor de inducción estuviera rotando a velocidad síncrona las barras del rotor estarían estacionarias con respecto al campo magnético y no habría voltaje inducido en consecuencia no habría corriente en el rotor ni tampoco campo magnético retorico, sin este campo el par inducido seria cero y el rotor se frenaría por resultado de las pérdidas de rozamiento.

8. Explique qué son la velocidad de deslizamiento, la velocidad por unidad, el deslizamiento por unidad y el deslizamiento porcentual.

La velocidad de deslizamiento por unidad es la diferencia entre la velocidad síncrona y la velocidad de mi rotor.

La velocidad de deslizamiento porcentual es la diferencia entre la velocidad síncrona menos la velocidad del rotor dividida entre la velocidad síncrona y todo eso multiplicado por 100.

9. ¿Cuál es la frecuencia del rotor cuando a) está fijo y b) gira con un deslizamiento de 5%?

Puesto a que la frecuencia no se ve alterada con el deslizamiento esta permanece constante a 60 Hz

10. Defina el par de arranque, el par crítico, el deslizamiento crítico, el par especificado, el par desarrollado y el par en el eje.

El deslizamiento crítico se obtiene de la fórmula:

Donde m es mi par,R1YR2 son las resistencias de mis arrollamientos, n esta en rpm i x es mi reactancia.

El par desarrollado por el inducido es

T = Kt l φ

En donde Kt es una constante de proporcionalidad que depende de las dimensiones del inducido, del número de espiras, del sistema de unidades, etc., I es la corriente en el inducido expresada en amperios, y e φ es el flujo que penetra en el inducido desde un polo norte.

11. ¿Cómo puede minimizarse la reactancia del rotor?

Polos Número de ranuras estatóricas

2 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72

4   12   24   36   48   60   72

6     18     36     54     72

8       24       48       72

Un número grande de ranuras reduce la reactancia de dispersión, en consecuencia se tiene un par de arranque mayor, mejora el rendimiento y el factor de potencia, es decir, para un dado volumen del paquete magnético se tiene una potencia útil mayor.

12. Describa la prueba sin carga, la prueba de rotor fijo y la prueba de resistencia del estator.

Sin carga: no hay carga mecánica en el eje se debe aplicar una tensión en mi primario, luego el eje empieza a girar a una velocidad cercana a la del campo giratorio y mi potencia de perdida es la de rozamiento y de mi ventilador.

Rotor fijo: este ensayo se hace con una velocidad angular igual a cero en mi rotor, con mi campo de giro en funcionamiento y resistencia de carga igual a cero. al estator se le suministra una corriente que se va elevando de cero hasta que sea igual a la que se produce en cada fase. La corriente en vacío se desprecia.

Resistencia en el estator: es cuando se coloca en serie un reóstato para poder variar la resistencia, el voltaje y corriente en mis salidas.

13. Defina la pérdida en el cobre del estator, la pérdida en el cobre del rotor, la potencia en el entrehierro, la resistencia dinámica y la resistencia efectiva del rotor.

Pérdida en el cobre del estator: es el voltaje de entrada entre la corriente de entrada por el seno de fi.

Pérdida de cobre del rotor es: el voltaje inducido en la fase entre las corrientes inducida. Mi potencia en el entre hierro es: la suma de mi potencia de mi rotor más la de mi núcleo de polo más la de mecánica.

Resistencia de dinámica: cuando la energía de mi campo magnético se dirige a una resistencia para disipar el calor y se produce un frenado.

Resistencia efectiva es la suma de mis voltajes entre mis corrientes de mi circuito

14. ¿Cuáles son las pérdidas que se miden con a) la prueba sin carga y b) prueba de rotor fijo?

Perdidas en la pruebe sin carga

Es prueba se utiliza para detectar las pérdidas de potencia en el motor si carga

Prueba de toro fijo:

Es prueba se utiliza para detectar las pérdidas de potencia en el motor si carga

15. ¿Cuáles son las distancias técnicas empleadas para controlar la velocidad de los motores de inducción?

16. ¿Cuáles son las diversas clases de motores de inducción de jaula de ardilla?

ClaseNEMA

Par de arranque(# de veces elnominal)

Corriente deArranque

Regulación deVelocidad(%)

Nombre de claseDel motor

ABCDF

1.5-1.751.4-1.62-2.52.5-3.01.25

5-74.5-53.5-53-82-4

2-43.54-55-8 , 8-13mayor de 5

NormalDe propósito generalDe doble jaula alto parDe alto par alta resistenciaDe doble jaula, bajo par y baja corriente de arranque.

17. Enumere varias aplicaciones para cada clase de motor de inducción de jaula de ardilla.

CLASE A

Fabricado para uso a velocidad constante

clase B

Las bombas centrífugas de impulsión, las máquinas herramientas y los sopladores.

CLASE C

Las aplicaciones en bombas y compresores de pistón

CLASE D

Cizallas o troqueles, que necesitan el alto par con aplicación a carga repentina la regulación de velocidad.

CLASE F

Motores de baja corriente, porque necesita la menor corriente de arranque de todas las clases.

18. ¿Cómo puede controlarse la corriente de arranque en un motor con rotor devanado?

Se consigue disminuir la corriente de partida mediante un diseño especial de la sección de las barras del rotor, diseño que exagera el efecto de las corrientes parásitas, produciendo un incremento de la resistencia efectiva durante los arranques (al ser alta la frecuencia de corrientes secundarias) y dando una resistencia baja a la velocidad de funcionamiento. El uso de barras de sección rectangular, siempre y cuando tengan profundidad suficiente como para aumentar el efecto de las corrientes parásitas, resulta ventajoso frente a la sección cuadrada o redonda. En algunas ocasiones, y con el fin de lograr alguna característica especial, se emplean en el rotor dos y hasta tres conjuntos concéntricos de barras

Otras formas de controlar la corriente de partida es a través de:

Alimentación con tensión reducida:

Al disminuir la tensión en la partida disminuye automáticamente la corriente de partida.

Variadores de frecuencia:

Variando la frecuencia se puede variar el número de polos de la máquina.

19. Mencione las posibles razones de falla en el arranque de un motor de inducción trifásica.

No arranca

Tensión muy baja.

Contacto del arrollamiento con la masa.

Rodamiento totalmente dañado.

Defecto en los dispositivos de arranques.

Arranca a golpes

Espiras en contacto.

Motor trifásico arranca con dificultad y disminución de velocidad al ser cargado

Tensión demasiado baja.

Caída de tensión en la línea de alimentación.

Estator mal conectado, cuando el arranque es estrella triángulo.

Contacto entre espiras del estator.

Trifásico no arranca o lo hace con dificultad en la conexión estrella

Demasiada carga.

Tensión de la red.

Dañado el dispositivo de arranque estrella.

20. ¿Por qué se llama motor asíncrono a un motor de inducción?

Existen dos clasificaciones de motores asíncronos, de rotor en corto circuito (rotor de jaula de ardilla y sus derivados) y los motores asíncronos con rotor bobinado (anillos rozantes) los motores asíncronos generan un campo magnético giratorio y se les llama asíncronos por que la parte giratoria, el rotor, y el campo magnético provocado por la parte fija, el estator, tienen velocidad desigual. A esta desigualdad de velocidad se denomina deslizamiento.

21. ¿Cómo puede invertirse el sentido de giro de un motor de inducción trifásico?

Para invertir el giro del motor habrá que invertir el giro del campo magnético creado por el estator; de esta forma el rotor tenderá a seguirlo y girará en sentido contrario. Para conseguirlo, basta con invertir un par de fases cualesquiera de la línea trifásica de alimentación al motor, lo que en la práctica se realiza con dos contactores de conexión a red.

22. ¿Qué sucede a la velocidad de un motor de inducción si la carga se incrementa?

23. ¿Qué es un devanado de polos consecuentes?

Un bobinado es por polos consecuentes cuando el final de un grupo de bobinas está conectado con el principio del siguiente, dejando sin conectar el principio del primer grupo y el final de último, que serán el principio y el final, respectivamente de la fase. En la figura se puede observar el bobinado de polos consecuentes.

En los bobinados de polos consecuentes, el número de grupos por fase es igual al número de pares de polos, y el número total de grupos es el número de grupos por fase, por el número de fases.

24. ¿Qué sucede cuando un motor de inducción hexapolar se reconecta como motor de polos consecuentes?

La corriente entra en el primer polo, pasa por el 2, 3, 4,5 y 6 este va a ser un cable que va a mi red pero en el 6 se conecta a un interruptor centrifugo para después pasar al polo uno más pequeño luego la conexión pasa al 2, 3, 4,5 y 6 este va a ser un cable que va a mi red, en el 6 se conecta de regreso al cable de mi polo 1.

25. ¿Cuál es el efecto que tiene el aumento de la reactancia del rotor sobre la corriente de arranque? ¿Y sobre el par máximo?

Si se introduce un resistor en serie con cada una de las conexiones del estator o primarias de la línea, la gran corriente de arranque produce una reducción inmediata de voltaje aplicado a las terminales del estator, pero la corriente de línea se reduce solo en proporción a la reducción del voltaje de línea. Empleando una resistencia o reactancia en el primario la reducción en el voltaje estator aumenta

debido a la reducción en el voltaje del estator al momento de arrancar se produce la reducción en el par de arranque que se indica.

26. Explique la naturaleza de la característica velocidad-par de un motor de inducción.

Empleando una resistencia o reactancia en el primario la reducción en el voltaje estator aumenta debido a la reducción en el voltaje del estator al momento de arrancar se produce la reducción en el par de arranque que se indica.

27. ¿Qué pasa a la característica velocidad-par de un motor de inducción si se aumenta la resistencia del rotor?

Al insertar una resistencia en la conexión de mi rotor produce un deslizamiento en mi rotor, esto es ventajoso ya que me permite controlar mi velocidad por debajo del sincronismo pero hay una desventaja en mi par ya que necesita un par de arranque elevado y hay una aceleración y desaceleración rápida.

28. ¿Cómo afecta el incremento de la resistencia del rotor al deslizamiento crítico? ¿Cómo al par de arranque? ¿Y al par crítico?

La introducción de una resistencia rotaria produce un incremento en el deslizamiento del rotor y un par de arranque elevado.

29. ¿Es posible poner en marcha siempre un motor de inducción aplicando el voltaje especificado?

Otra posibilidad es reducir el voltaje en los bornes del motor durante el arranque, por medio de transformadores reductores. La figura 2 muestra un circuito de arranque de voltaje reducido típico, que utilizan autos transformadores. Durante el

arranque, los contactos 1 y 3 se cierran, alimentando el motor con un menor voltaje. Tan pronto como el motor está próximo a levantar velocidad, tales contactos se abren y los contactos 2 se cierran. Estos contactos conectan el voltaje total de la línea con el motor.

Es importante tener en cuenta que mientras la corriente de arranque se reduce en proporción directa a la disminución de la tensión de bornes, el momento de torsión de arranque disminuye proporción al cuadrado de la tensión que se aplique. Por lo tanto, si el motor va a arrancar con carga en el eje, solamente se podrá reducir una determinada cantidad de corriente.

30. ¿Es posible que un motor de inducción opere como generador de inducción?

Si así fuere, ¿cómo puede lograrse?

Si tanto conectadas a la red como alimentadas con cargas locales. Para que mi motor de inducción funcione como generador conectado a la red basta con accionar el rotor con ayuda de un rotor primario hasta hacerlo girar a una velocidad superior a la de sincronismo, al estar mi devanado de estator conectado a la red la frecuencia y el voltaje producidos son los de la propia red lo que hace que los generadores de inducción no precisen regulador e velocidad para su motor primario. La otra manera además de accionar mi rotor con mi motor primario hay que conectar sus bornes a una batería de condensadores.

MOTORES SINCRONOS:

1. ¿Cuál es la diferencia entre un motor síncrono y un generador síncrono?

Que uno se utiliza para mover una carga y el otro se utiliza para generar energía eléctrica.

2. ¿Qué es un devanado amortiguador? ¿Cómo contribuye para reducir al mínimo la oscilación?

No es más que una jaula de ardilla que se coloca a lo largo de los polos del generador por medio de barras y se cierra en los costados con anillos de corto circuito. Sirve para ayudar al generador en el momento del arranque, después se "desconecta" ya cuando alcanzó el estado síncrono, a partir de aquí no tiene función en el generador, hasta que vuelve a arrancar.

Cuando los polos del campo están girando frente a la armadura a velocidad síncrona no se induce voltaje en el devanado amortiguador en corto circuito. Si la velocidad del rotor aumenta o disminuye apartando se dé la velocidad síncrona se produce un voltaje y una corriente en corto en el devanado amortiguador, esta corriente se opone al cambio de velocidad.

3. Si se equipa un generador síncrono con un devanado amortiguador, ¿qué efecto tiene en la operación del generador?

Para altas velocidades de viento, por encima de la nominal el generador síncrono puede entregar potencias instantáneas de hasta el 150 y el 250%. Este valor denominado límite de par suele obtenerse a partir de la máxima carga que se puede soportar el generador durante 10 minutos, sin llegar a un excesivo calentamiento de los devanados. El generador síncrono se tiene que proteger contra cortocircuitos mediante un devanado amortiguador y/o protecciones externas.

4. ¿Cuál es el efecto del cambio en la corriente de excitación sobre la velocidad del motor?

N es la velocidad y i es la corriente de acuerdo a la gráfica mi velocidad va disminuyendo cuando aumenta la corriente.

5. ¿Cómo afecta el cambio en la corriente de excitación al factor de potencia de un motor síncrono? Explique brevemente qué sucede cuando la excitación del campo a) aumenta y b) disminuye.

Factor de potencia: El factor de potencia [cos Φ] se define como la razón que existe entre Potencia Real [P] y Potencia Aparente [S], siendo la potencia aparente el producto de los valores eficaces de la tensión y de la corriente, entonces si aumento mi corriente mi potencia aparente aumenta y si mi potencia aparente aumenta mi factor de potencia va a disminuir. Ya que mi potencia aparente esta debajo de la división y se va haciendo más grande.

6. Explique brevemente la operación de un motor síncrono.

El campo magnético que crean las corrientes de armadura gira a la misma velocidad que el que crea la corriente del campo en el rotor (que gira a la velocidad sincrónica), y se produce un par estacionario.

Los polos del rotor están sometidos ahora a atracciones y repulsiones, en breves periodos de tiempo, por parte de los polos del estator, pero el rotor no consigue girar, entonces vibrará. Pero si llevamos el rotor a la velocidad de sincronismo, haciéndole girar mediante un motor auxiliar, al enfrentarse polos de signo opuestos se establece un enganche magnético que les obliga a seguir girando juntos, pudiéndose retirar el motor auxiliar.

7. Un motor síncrono trabaja con factor de potencia igual a la unidad. ¿Qué debe hacerse para que opere con factor de potencia en adelanto?

Un motor síncrono con un factor de potencia en adelanto es cuando se somete a una carga en incremento, el eje del motor desarrollara un par que lo mantenga girando pero después ir disminuyendo su velocidad.

8. Una máquina síncrona está operando a partir de un conductor (bus) infinito. El voltaje de excitación se adelanta respecto del voltaje del bus en 15º y la corriente de fase está en atraso respecto del voltaje en las terminales en 36.87º. Si la resistencia del devanado de la armadura es despreciable, ¿está funcionando la máquina como motor o como generador? ¿Cuáles son los efectos en el ángulo y en el factor de potencia, y la potencia desarrollada cuando aumenta la corriente del campo?

Al estudiar el comportamiento de un generador individual o grupo de generadores es útil recordar al sistema como una fuente de voltaje constante de frecuencia constante, denominada barra colectora infinita o bus infinita. de acuerdo a mi diagrama fasorial si yo aumento mi corriente de campo el ángulo de desfasamiento entre mi corriente y mi voltaje suministrado aumenta y mi factor de

potencia desarrollado permanece igual porque es el ángulo que se forma entre mi voltaje de fase y voltaje en mi armadura.

9. La corriente de la armadura aumenta con un incremento en la corriente del campo de un motor síncrono. ¿Cuál es el ángulo inicial del factor de potencia? ¿Cuál es el efecto sobre el ángulo del par?

La potencia máxima que se puede suministrar un generador se presenta cuando s= 90 grados y s es el Angulo par, normalmente en las maquinas reales los ángulos más comunes del par son de 15 a 20 grados.

10. Un motor síncrono trabaja a plena carga. La corriente de la armadura disminuye con el aumento en la corriente del campo. La corriente de la armadura, ¿está en adelanto o en atraso respecto del voltaje en las terminales?

Depende de la carga a la que esté conectada a mi armadura porque yo encontré. Para cierta corriente de campo y corriente de carga el voltaje en las terminales es menor para cargas en retraso y mayor para adelanto.

11. ¿Por qué está en atraso el ángulo de potencia en un motor síncrono?

Por qué este tipo de motores se implementa lara corregir el factor de potencia en los sistemas

12. Cuando se carga un motor síncrono, ¿qué sucede al eje magnético del rotor respecto al eje magnético del campo rotatorio?Si aplicamos una carga mecánica los polos del rotor se retrasan un poco respecto a los polos del estator, pero el rotor continuo girando a velocidad síncrona. El ángulo mecánico entre los polos se incrementa conforme incrementa la carga, no obstante la atracción magnética mantiene el rotor ligado al campo giratorio y el motor desarrolla un par o momento de torsión cada vez más poderoso conforme aumenta el ángulo. Si la carga excede el par crítico los polos del rotor se apartan de los polos del estator y el motor se detiene. Un motor de sincronizado crea una perturbación en la línea activando los cortacircuitos. También conforme aumenta mi ángulo mecánico entre los polos aumenta la corriente de mi estator.

13. ¿Es posible para un motor síncrono monofásico establecer un campo rotatorio?

Si porque existe un tipo de motor monofásico llamado motor monofásico de fase partida que necesita crear un campo magnético giratorio para que mueva el inducido durante el arranque. Este campo magnético se obtiene por capacidad o inductancia. Por capacidad se utilizan dos arrollamientos de bobinas en serie.

14. ¿Es posible para un motor síncrono bifásico establecer un campo rotatorio?

Si porque los arrollamientos de los polos de campo de fases distintas, se deberían alimentar por c-a bifásicas y producir un campo magnético rotatorio, pero cuando se trabaja con una sola fase, la segunda se consigue normalmente conectando un condensador (o resistencia) en serie con los arrollamientos de fases distintas

15. ¿Hay alguna diferencia entre un motor síncrono y un condensador síncrono?

No porque: Los motores síncronos son un tipo de motor de corriente alterna en el que la rotación del eje está sincronizada con la frecuencia de la corriente de alimentación; el período de rotación es exactamente igual a un número entero de ciclos de CA. Su velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado y por el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo". Este tipo de motor contiene electro magnetos en el estator del motor que crean un campo magnético que rota en el tiempo a esta velocidad de sincronismo y el condensador síncrono se utiliza con el propósito de controlar la tensión en una barra o inyectar reactivos al sistema, se le llama condensador sincrónico.

16. ¿Por qué es necesario mejorar el factor de potencia conjunto de una planta fabril?

Los motores eléctricos y transformadores son equipos formados por la combinación de resistencia e inductancia, por tanto, el consumo es de potencia activa (P) y potencia reactiva inductiva (QL), estos a su vez determinan la potencia aparente, la cual es la base para el dimensionamiento de los alimentadores y cableados.

Al utilizar cualquier equipo eléctrico, la potencia (o energía) real o activa es la que en el proceso de transformación se puede aprovechar como trabajo (lumínico, mecánico, calorífico, etc.) haciendo que está sea productiva y utilizable.

Esto significa que a bajos factores de potencia los transformadores y cables de distribución pueden sobrecargarse, y que las pérdidas en ellos se incrementarán (en proporción con el cuadrado de la corriente), afectando a la red tanto en el alto como en el bajo voltaje.

17. ¿Por qué se incrementa la corriente del campo con el aumento en la carga de un motor síncrono a fin de mantenerlo operando con factor de potencia igual a la unidad?

Porque conforme aumenta mi ángulo mecánico entre los polos aumenta la corriente de mi estator y se necesita una corriente mayor para que este campo magnético grande siga acoplándose con el del rotor, además Para un factor de potencia igual a 0.9 la cantidad de corriente será de 10% más alta que la corriente útil.

18. Si la corriente de excitación se mantiene constante y se aumenta la carga en el motor síncrono, ¿qué sucede a su factor de potencia?

Si se fija una carga al eje de un motor síncrono, el motor desarrollará suficiente par como para mantener el motor y su carga a velocidad síncrona. Al incrementar la carga en el eje, se mantendrá la velocidad pero aumentará el ángulo. Al variar la carga, el valor de mi voltaje interno generado Ev se debe mantener constante. Como se puede ver en la figura, conforme aumenta la carga, Ev se mueve hacia abajo, se incrementa la corriente de carga y también cambia el factor de potencia.

19. Un motor síncrono de 100 hp y 90% de eficiencia trabaja a plena carga con un factor de potencia de 0.707 en adelanto. ¿Cuál es la potencia alimentada al motor? ¿Cuál es su requerimiento en kVA? Trace su triángulo de potencia.

P= 100hp (746)=74600w (0.90)=67140w,

Cos(ɸ)=0.707 ángulo=45* ,

Q= p( tan (45)) = 67140vA P=(67140^2+67140^2)^1/2=94.95KvA.

P

45* Q

p

20. Una máquina usa 500 kW con un factor de potencia de 0.8 en atraso. ¿Qué tipo de carga representa la máquina? ¿Cuál es la exigencia en kVA de esa máquina? Trace su triángulo de potencia.

P=500Kw, cos(ángulo)=0.8 ángulo=36.86* ,

Q=P(tan(36.86*))=374865.0593vA

P=(500000^2+374865.0593^2)^1/2=624.919KvA.

P

36,86* Q

p

21. Un motor síncrono de 200 hp y eficiencia de 80% funciona a plena carga y toma 600 kVA del suministro. ¿Cuál es su factor de potencia? ¿Qué debe hacerse para reducir sus requerimientos en kVA?

200hp (745w1Hp

,)

fp=cos (tan inversa de P/Q),

fp=cos(tan-1 149200w/600kvA)=0.97

Las instalaciones eléctricas cuya carga está compuesta principalmente por motores de inducción tienen un factor atrasado, por esta razón resulta necesario compensar la carga inductiva con carga capacitiva, además de realizar modificaciones o acciones para que los motores operen en condiciones de carga adecuadas para mejorar el factor de carga del mismo y de la instalación total. La solución sencilla es la colocación de bancos de capacitores que proporcionan los KVA’s Reactivos necesarios para que le factor de potencia esté por encima de lo estipulado en el contrato de suministro. De hecho, las empresas suministradoras de energía eléctrica utilizan este sistema para compensar el factor de potencia de su red de transmisión y distribución. Otra forma de compensar el factor de potencia, en el caso de plantas industriales es utilizar motores síncronos y/o de alta eficiencia en lugar de motores estándar de inducción, pero una vez definidos los kVA Reactivos necesarios, el problema requiere más bien de un análisis más económico que técnico.

22. El ángulo entre los ejes magnéticos del rotor y del campo rotatorio de un motor síncrono, trifásico, de 12 polos y 50 Hz, es de 2.5º mecánicos. ¿Cuál es su ángulo de potencia?

α=ᵝ*np/2

α= (2.5grados*12polos)/2

α=15grados

23. ¿Por qué aumenta la corriente de la armadura con el incremento en la carga de un motor síncrono aun cuando no haya cambio en su excitación del campo?

Debe de utilizarse las fuentes de voltaje de CD separadas para alimentar la corriente a los devanados de campo. La caída IR depende de la cantidad del cambio de carga. Así pues, el voltaje de salida de generadores de CA varían con los cambios en la corriente de carga, de esta forma si tenemos una carga alta el motor demandara un consumo de corriente alto por eso ira en aumento y la corriente del campo no cambia debido a que se encuentra conectada a la fuente de CD.

24. Un motor síncrono trabaja con factor de potencia igual a la unidad. (Excitación normal) bajo cierta carga. Si está aumenta, explique por qué cambia más rápido la corriente que el factor de potencia.

Es probable debido a que el ángulo del voltaje se mantiene constante pero el de la corriente baria lo que produce que el factor de potencia cambie en una mínima cantidad en base al ángulo de la corriente.