Bobinados Distribuidos AC - Universidad Nacional del Sur

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR - DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRICA Y DE COMPUTADORAS - AREA 4 – CONVERSIÓN ELECTROMECÁNICA DE LA ENERGÍA (Cod.2553)
GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS DE LABORATORIO
TPL Nº 4
Bobinados Distribuidos AC
1. Objetivos
¾ Analizar para un esquema de bobinado estatórico de una máquina de corriente alterna: o La orientación de la distribución espacial de la FMM correspondiente a cada bobinado de fase y el resultante de combinar los efectos de las tres fases. o La relación entre la velocidad mecánica de rotación, la frecuencia eléctrica y el número de polos. o El campo rotante producido al circular corrientes trifásicas balanceadas por los devanados de las fases. 2. Introducción
En la práctica, para implementar la condición ideal de distribución espacial senoidal de FMM, el bobinado estatórico de las máquinas de AC se construye de forma distribuida. Estos devanados distribuidos se alojan en ranuras que le son practicadas al núcleo magnético. Para minimizar el contenido armónico de la onda de FMM existen distintas estrategias de estructura de bobinado. En este laboratorio se analizará la estructura de un bobinado estatórico de una máquina trifásica de 3000 rpm 50 Hz. El mismo es un bobinado concéntrico con paso de bobinado igual al paso polar de la máquina. En la Fig. nº 1 se presenta el esquema correspondiente. Fig. nº 1
3. Procedimiento
Experiencia 1 ¾ Como primer paso se deberá identificar los extremos de bobina correspondiente a cada una de los devanados de fase. Esto se realizará miedo continuidad mediante un multímetro digital (MD). Los extremos de los devanados están agrupados en un grupo que corresponde a los comienzos y otro que corresponde a los finales. Fig. nº 2
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¾ En la Fig. nº 3 se muestra el esquema del bobinado. El grupo compuesto por los comienzos de bobinas se identifica con los terminales u, v y w y el correspondiente a los finales por los bornes x, y y z. Fig. nº 3
El primer paso es identificar estos terminales. Para ello, se debe elegir arbitrariamente uno de los bobinados e identificarlo como el correspondiente al de la fase A con extremos u‐x. Luego, utilizando una fuente de tensión de DC, e intercalando una resistencia adecuada en serie con el devanado, alimentarlo con 0.1 A y mediante la brújula determinar la orientación del eje magnético de la fase A. Conociendo esta orientación, identificar la ranuras 1 del estator (ver Fig. nº 2). Alimentar los otros dos devanados restantes e identificar las demás fases comparando la orientación propuesta en la Fig. nº 3. En las figuras 4‐6 se muestran las distribuciones espaciales de FMM correspondientes a cada una de las fases. •
Analizar cada uno de estos casos. •
Comprobar la cantidad de polos de la máquina utilizando la brújula (para alguna de estas conexiones). Fig. nº 4
Fig. nº 5
Fig. nº 6
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¾ Mediante una conexión adecuada en serie y paralelo de los bobinados (tener en cuenta la polaridad de los devanados), reproducir las corrientes por las fases correspondientes a una terna trifásica balanceada para los instantes de tiempo indicados (t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7) en la Fig. nº 7. Registrar el desplazamiento angular de la brújula y su sentido. Fig. nº 7
¾ Indicar en las graficas siguientes, la dirección obtenida del flujo resultante correspondientes a cada instante de tiempo. Esbozar en las graficas inferiores la distribución espacial de FMM correspondiente a cada una de las fases y la resultante de componer las tres. Verificar que el resultado corresponda a la orientación de la brújula observada.
t1
Fig. nº 8
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Fig. nº 9
t2
Fig. nº 10
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Fig. nº 11
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t3
Fig. nº 12
Fig. nº 13
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Fig. nº 14
Fig. nº 15
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t5
Fig. nº 16
t6
Fig. nº 17
t7
Fig. nº 18
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Experiencia 2 ¾ Conectar los devanados en estrella y alimentarlos con la fuente de tensión trifásica balanceada de baja frecuencia. Observar el concepto de campo rotante. Nota: se puede utilizar como fuente una máquina de inducción con rotor bobinado, alimentado este último con una fuente de corriente continua. Para analizar ¾ Suponga que se encuentran disponibles las conexiones entre los dos grupos de bobinas de cada fase (como se indica en la Fig. nº 19). Se quiere utilizar este mismo estator, modificando el conexionado entre los grupos de bobinas, para que la máquina opere a 1500 rpm si se alimenta en una red de 50 Hz. Proponga una posible modificación del conexionado. Fig. nº 19
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Anexo I
Fig. nº 20
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