Universidad Tecnologica de Panamá

Facultad de Ingenieria Eléctrica

Sistemas Eléctricos y Automatización

“ El Motor de Inducción de Rotor Devanado l y ll ”

Laboratorio N°7
Máquinas Eléctricas ll
Ing. Alberto Quiroz

Ameth Rodríguez 8-962-1869

Cristian M Rodríguez 9-743-1339
Andy Riquelme 8-944-362
Luis Rodríguez 8-930-2227
Kevin Justavino 8-940-2084
Fabian Rosario 8-959-1853

Miercoles, 11 de Mayo del 2022

OBJETIVOS
1. Analizar la estructura de un motor trifásico de inducción de rotor devanado.
2. Exponer los conceptos de corriente de excitación, velocidad síncrona y
deslizamiento en relación con un motor trifásico de inducción.
Observar cómo influye el campo giratorio y la velocidad del rotor en el voltaje inducido en
el rotor

Introducción:

En este experimento observaremos como la sincronización de un alternador con un gran

sistema de generación otorgado por la red eléctrica son acoplados según la secuencia de
fases y a la misma frecuencia. Dado que la frecuencia de un gran sistema de energía
eléctrica está determinada por la velocidad de rotación de varios alternadores que trabajan
muy bien acoplados en términos de velocidad donde a estos generadores ninguna carga
puede cambiar su rotación. Ambos deben operar a la misma frecuencia de sincronización
es uno de los pasos que veremos en las pruebas será poner el voltaje del alternador en fase
con la fuente.

Contenido
• I Parte, exp 49, El motor de inducción de rotor devanado
• II Parte, exp 50, El motor de inducción de rotor devanado
EXPOSICIÓN

Hasta ahora se han estudiado campos giratorios del estator producidos por una potencia monofâsica.
La mayoría de las compañías de energía eléctrica generan y transmiten potencias trifásicas. La potencia
monofâsica que se utiliza en las viviendas se obtiene de una de las fases de la línea de potencia trifâsica. En
la industria, se utilizan generalmente motores trifâsi- cos (polifásicos) y las compañías de energía eléctrica,
suministran potencia trifâsica a los usuarios industriales.
Cuando se utiliza potencia trifâsica para crear un campo giratorio en el estator se aplica un principio
semejante al usado en sistema de fase hendida y bifasicos (funcionamiento por capacitor). En el sistema
trifâsico se genera un campo magnético giratorio mediante tres fases, en lugar de dos. Cuando el estator de
un motor trifâsico se conecta a una fuente de alimentación trifâsica, la corriente pasa por los tres devanados
del estator y establece un campo magnético giratorio. Estas tres corrientes de excitación proporcionan la
potencia reactiva para establecer el campo magnético giratorio. también proporcionan la potencia que
consume el motor debido a las perdidas en el cobre y en el hierro.
La velocidad del campo magnético giratorio que- da determinada por la frecuencia de la fuente de
alimentaciön trifâsica y se conoce como velocidad sincrónica. Las compañías de energía eléctrica regulan
con precisión la frecuencia de los sistemas de energía eléctrica manteniéndola siempre al mismo nivel; por
lo tanto, la velocidad síncrona del campo del estator (en r I miri) permanece constante. (En efecto, se utiliza
para hacer funcionar relojes eléctricos.)
El rotor devanado se compone de un núcleo con tres devanados en lugar de las barras conductoras
del rotor de jaula de ardılla. En este caso, las corrientes se inducen en los devanados en la misma forma que
lo harían en barras en cortocircuito. Sin embargo, la ventaja de usar devanados consiste en que las
terminales se pueden sacar a través de anillos colectores, de modo que la resistencia y, por lo tanto, la
corriente que pasa por los devanados se puede controlar en forma eficaz.
El campo giratorio del estator induce un voltaje alterno en cada devanado del rotor. Cuando el rotor estâ
estacionario, la frecuencia del voltaje inducido en el rotor es igual a la de la fuente de alimentacion. Si el rotor
gira en el mismo sentido que el campo giratorio del estator, disminuye la velocidad a la que el flujo magnetico
corta los devanados del rotor. El voltaje inducido y su frecuencia bajarân tambien. Cuando el rotor gira a la
misma velocidad y en el mismo sentido que el campo giratorio del estator, el voltaje inducido y la frecuencia
caen a cero. (El rotor estâ ahora a la velocidad sincrona.) Por el contrario, si el rotor es lle- vado a la velocidad
sincrona pero en sentido opuesto al del campo giratorio del estator, el voltaje inducido y su frecuencia serân el
doble de los valores que se tie- nen cuando el rotor estâ parado.
En este Experimento de Laboratorio, se uti- lizarâ un motor auxiliar para impulsar el rotor, pero convene
hacer notar que, para una velocidad de rotor dada, los valores del voltaje inducido y de la frecuencia serân los
mismos que si el rotor girara por si solo.

INSTRUMENTOS Y EQUIPO
Módulo de fuente de alimentación
(208V, 3+,0-120V c-d,120V c-d)
Módulo de motor de inducción de rotor devanado
Modulo motor/generador de c-d
Módulo de wattimetro trifásico
Módulo de medición de c-a
(25/25/25A)
Módulo de medición de c-a (250/250V)
tacómetro de mano
Cables de conexión
Banda

PROCEDIMIENTOS

Advertencia:¡ En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! |No haga

ninguna conexión cuando la fuente este conectada! :La fuente debe desconectarse después
de hacer cada medición!
□ 1. Examine la estructura del Módulo EMS 8231 del motor de inducción de rotor
devanado, fijándose especialmente en el motor, los anillos colectores, las terminales de
conexión y el alambrado.
□ 2. Si observa el motor desde la parte posterior del módulo:
□ a) Identifique los tres anillos colectores del rotor y las escobillas.

R// Se identifico los tres anillos colectores del rotor

□ b) Se pueden mover las escobillas?

__R// Notamos que las escobillas no se podían mover__

□ c) Observe que las terminales de los tres devanados del rotor son llevadas a los
anillos colectores, mediante una ranura en el eje del rotor.

R/: Observamos que los tres terminales del devanado del rotor son llevado a los anillos
colectores mediante una ranura en el eje del rotor.

□ d) Identifique los devanados del estator. Observe que se componen de muchas vueltas de
alambre de un diámetro pequeño, uniformemente espaciadas alrededor del estator.

□ e) Identifique los devanados del rotor. Observe que se componen de muchas vueltas de
un alambre de diámetro ligeramente mayor, uniformemente espaciadas alrededor del rotor.

□ f) Observe la magnitud del entrehierro entre el rotor y el estator.

F-1 Partes de un rotor de motor de inducción rotor devanado.

□ 3. Observe lo siguiente en la cara delantera del módulo:

□ a) Los tres devanados independientes del estator están conectados a las terminales

__1 y 4_, _2 y 5__ . __3 y 6

□ b) ¿Cuál es la corriente nominal de los devana

dos del estator?

R// ___1.5 A___

□ c) ¿Cuál es el voltaje nominal de los devana
dos del estator?

R// ___120__V

d) Los tres devanados del rotor están conectados en __Estrella__ (estrella ,delta).

□ e) Estos devanados están conectados a las terminales __7 __, __8__ y __9___

□ f) ¿Cuál es el voltaje nominal de los devanados del rotor?

R//___60__v
□ g) ¿Cuál es la corriente nominal de los devanados del rotor?
R// ___2 __A
□ h) ¿Cuál es la velocidad nominal y la potencia en hp del motor?

r/min = __1,500__
hP = __0.2346 (hp)__

□ 4. Conecte el circuito que se ilustra en la Figura 49-1, utilizando los Módulos EMS de
motor/generador de c-d, motor de rotor devanado, wattimetro trifásico, fuente de
alimentación y medición de c-a.
□ 5. a) Observe que el motor/generador de c-d se conecta con una excitación fija de campo en derivación, a
las terminales 8 y N de la fuente de alimentación (120V c-d). El reóstato de campo se debe hacer girar a su
posición extrema en el sentido de las mane- cillas del reloj (para una resistencia mínima).

□ !)) Observe que la armadura se conecta a la salida variable de c-d de la fuente de alimentación,
terminales 7 y N (0-120V c-d).
□ c) Observe que el estator del rotor devanado estâ conectado en estrella, y se encuentra en serie con los tres
amperímetros y el wattmetro, a la salida fija de 208V, 3$ ,de la fuente de alimentación, terminales l, 2 y 3.

□ d) Observe que el voltaj e trifâsico de entrada se mide por medio de Vt y que el voltaje trifâsico de salida
del rotor se mide por medio de V2.
□ 6. a) Acople el motor/generador de c-d al motor de rotor devanado, por medio de la banda.
□ b) Conecte la fuente de alimentación. Mantenga en cero el control del voltaje variable de salida (el motor de
c-d debe estar parado).

□ c) Mida y anote los siguientes datos:

E1 = _______215_____ W1 = ____55______ W2=____90_____

I1 = _______0.8 A __ I2 = __0.81 A_____ I3 = ____0.8 A__

E2 = __ 112 v __
□ d) desconecte la fuente de alimentación.

□ 7. Calcule lo siguiente :
□ a) Potencia aparente :

S=3*V*ISt+S1+S2
S1= 3 * 215* 0.8 A = 516 VA
S2= 3 * 112* 0.85 A = 285.6 VA
S1+S2 : 516+285.6
St = 601.6 VA

__601.6 VA

□ b) Potencia real:

P= W1+W2

P=55 W + 90W

P=145W

□ c) Factor de potencia :

Fp=Pt/St
Fp= 145W / 601.6VA
Fp=0.241

□ d) Potencia reactiva :

Q=√S 2 + P 2
Q=√601.62 + 1452
Q=618.82 VAR

8. a) Conecte la fuente de alimentación y a juste el voltaje de salida variable de c-d para una
velocidad del motor de exactamente 900 r/min.

□ b) Mida y anote los siguientes datos:

Nota: Si el valor de E2 es menor que el del Procedimiento 6, desconecte la fuente de

alimentaci6n e inter- cambie dos de los tres cables del estator.
E1= 215V W1= 55 W W2= 90W
I1= 0.8 A I2= 0.8 A I3= 0.8 A
E2 = 140 V

□ C) ¿Son aproximadamente iguales la potencia real y el valor que se obtuvo antes?

R//

Como vemos el voltaje de salida E2 , Aumenta con respecto a la medición anterior. Esto se debe
a que hay mayor un mayor voltaje suministrado al estator lo cual hace que el voltaje inducido al
rotor aumente.

Las potencias son aproximados, pero no iguales lo cual puede ser debido a fallas en el motor
utilizado o pequeños problemas en los equipos de medición.

□ 9. a) Aumente el voltaje variable de salida de c-d a 120V c-d, y ajuste el reóstato de campo a una
velocidad del motor de exactamente 1 800 r/min.

□ b) Mida y anote los siguientes datos:

E1= 215V W1= 55 W W2= 90W

I1= 0.8 A I2= 0.8 A I3= 0.8 A
E2 = 200 V

□ c) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.

□ d) En los Procedimientos 8 y 9, si gira el motor en el mismo sentido o en sentido contrario al del

campo giratorio del estator? ________ Explique por qué.?

En estos dos casos el motor gira en contra de las manecillas del relog. Ya que el motor tiende a
desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético generado por el estator.

□ 10. a) Intercambie las conexiones de la armadura de c-d, con el fin de invertir el sentido del
motor. Haga girar el reóstato de campo a su posición extrema en el sentido de las manecillas del
reloj.

□ b) Conecte la fuente de alimentación y a juste el voltaje de salida de c-d a una velocidad de motor
de 900 r/min.

□ c) Mida y anote los siguientes datos:

E1= 216V W1= 55 W W2= 90W

I1= 0.8 A I2= 0.8 A I3= 0.8 A
E2 = 55V
Observamos que debido al intercambio de conexiones que hicimos para cambiar el sentido
de giro del motor el voltaje de salida disminuye a medida que la velocidad de giro
aumenta. Esto lo podremos demostrar mas adelante cuando la velocidad de giro sea 1800
rpm. Observaremos que el voltaje se acerca a cero

□ 11. a) Aumente el voltaje variable de salida de c-d a 120V c-d y ajuste el reóstato de
campo a una velocidad de motor de 1 800 r/min.

□ b) Mida y anote los siguientes datos:

E1= 216V W1= 55 W W2= 90W

I1= 0.8 A I2= 0.8 A I3= 0.8 A
E2 = 2.07V

□ c) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación.

□ d) En los Procedimientos 10 y 11, ¿gira el rotor en el mismo sentido o en sentido
contrario al del campo giratorio del estator

Explique porqué

En los procedimientos 10 y 11, el rotor gira en sentido de las manecillas del relog y el
rotor gira en el mismo sentido del campo giratorio del estator debido a que tiende a
desplazarse perpendicular a las líneas de acción del campo magnético generado por el
estator.

PRUEBA DE CONOCIMIENTOS

1. Como ya se sabe, el voltaje inducido en el de- vanado del motor es cero cuando este gira
a velocidad síncrona, ¿cual es la velocidad síncrona del motor?

velocidad síncrona = 1800 r/min

2. Sabiendo que la ecuación de la velocidad síncrona es:

r/min = 120f/P

en donde:
r/min — velocidad síncrona
f = frecuencia de la línea de potencia
P = número de polos del estator
determine el número de polos que tiene el motor.
1800 rpm = 120*(60Hz)/ P

P= 120 * (60Hz)/ 1800rpm

P= 4 Polos

3. Calcule el deslizamiento del rotor (en r/min) que hubo en los Procedimientos 6,8, 9, 10 y
11. (Deslizamiento en r/min = velocidad síncrona velocidad del rotor.)

deslizamiento (6) = 1,800 r/min,

deslizamiento ( 8) = 900 r/min,

deslizamiento ( 9) = 0 r/min,

deslizamiento (10) = 900 r/min,

deslizamiento (11) = 0 r/min.

En los casos donde la velocidad de giro del rotor es igual a la velocidad síncrona.
Observamos que el deslizamiento es cero lo cual se hace imposible para motor asíncrono,
ya que nosotros usamos un tipo de conexión especifica que hace que el efecto sea posible
y nos permitió tener valores.

4. Calcule el % de deslizamiento en los Procedimientos 6,8, 9,10 y 11.

Utilizamos la fórmula de deslizamiento:

𝑆𝑠−𝑆𝑟
S= 𝑆𝑠
Donde : S es el Deslizamiento.

deslizamiento (6) = 0 %,

deslizamiento ( 8) = 50 %,

deslizamiento ( 9) = 100 %,

deslizamiento (10) = 50 %,

deslizamiento (11) = 100 %.

5. ¿Depende de la velocidad del rotor el valor de la corriente de excitación del motor
trifásico?

No exactamente.., como se pudo observar en cada uno de los procedimientos que

desarrollamos a pesar de que la velocidad del rotor sufría una variación de
𝑟 𝑟
900 𝑚𝑖𝑛 − 1800 min

Todas las corrientes se mantenían constantes.

7. ¿Que potencia se requiere suministrar para compensar la perdidas asociadas con la

producción del campo magnético?

P= 3*V1*I1
P= 3*216V*0.8
P= 518.40VAR

8. Dibuje la curva de la velocidad del rotor en función del voltaje del rotor, en la gráfica
que aparece
en la Figura 49-2. ¿Sera una línea recta?

Voltaje Velocidad
en el en el rotor
Rotor r/min
215 1800
200 900
112 0
55 -900
2.07 -1800
Según los datos obtenidos durante la experiencia podemos determinar que la grafica de la
velocidad del rotor en función de su voltaje tiene un comportamiento en línea recta .hemos
demostrado anteriormente que cuando el rotor gira en contra de las manecillas del relog si
aumentamos la velocidad de giro el voltaje del rotor aumenta. Y cuando en contrario gira
a favor de las manecillas del relog y si aumentamos la velocidad de giro el voltaje en el
rotor disminuye, teniendo en cuenta tal comportamiento veamos la gráfica.

OBJETIVOS

1. Determinar las características de arranque del motor de inducción con rotor

devanado.
2. Observar las corrientes del rotor y el estator a diferentes velocidades del motor.

EXPOSICION
En el Experimento de Laboratorio anterior, se obsen'6 que se produce un voltaje
considerable en los devanados del rotor cuando el circuito está abierto, y que este voltaje
varia linealmente con el deslizamiento del rotor en r/ min, haciéndose cero a la velocidad
síncrona.
Si los devanados del rotor están en corto circuito, el voltaje inducido producirá grandes
corrientes circulantes en los devanados. Para suministrar esta corriente de rotor, la corriente
del estator debe aumentar por encima del nivel ordinario de la corriente de excitación. La
potencia (VA) consumida en los devanados del rotor (y los circuitos asociados), debe ser
suministrada por los devanados del estator. Por lo tanto, debe su- ceder lo siguiente

a) Cuando el motor está parado o a baja velocidad, las corrientes del rotor, las del
estator y el par, serán elevadas.
b) A la velocidad síncrona, la corriente del rotor y el par serán cero, y el estator solo
llevara la corriente de excitación.
c) A cualquier velocidad. del motor, las corrientes y el par desarrollado tomaran
valores entre ambos extremos

PROCEDIMIENTOS
Advertencia: ¡jEn este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga
ninguna conexión cuando la fuente este conectada! ¡La fuente debe desconectarse después
de hacer cada medición!

□ 1. Conecte el circuito que se ilustra en la Figura 50-1, usando los módulos EMS de motor
con rotor devanado, electrodinamómetro, fuente de alimentación y medición de c-a.
Observe que los tres devanados del estator están conectados a la salida trifásica variable de
la fuente de alimentación, terminales 4, 5 y 6.

120 Vc-a Figura 50-1

Figura 50-2

□ 2. a) Acople el electrodinamómetro al motor por medio de la banda.

□ b) Conecte las terminales de entrada del electrodinamómetro a la salida fija de 120V

c-a de la fuente de alimentación, terminales 1 y N.
□ c) Ajuste la perilla de control del dinamómetro a su posición extrema haciéndola
girar en el sentido de las manecillas del reloj (a fin de proporcionarle al motor la máxima
carga en el arranque).
□ 3. a) Conecte la fuente de alimentación y ajustela a un voltaje E, de 100V c-a. El
motor debe girar con lentitud.

□ b) Mida y anote las tres corrientes del rotor y el par desarrollado.

I1 I2 I3 Par. 8Lbs-Plg)
2.8A 2.9A 2.7A 4

□ c) ¿Son aproximadamente iguales las tres corrientes del rotor?

R // Sí claro.. No tienen mucha varianza ..

□ 4. a) Reduzca gradualmente la carga del motor haciendo girar con lentitud la perilla
de control del dinamómetro. Con forme se reduce la carga, aumentara la velocidad del
motor.
□ b) continúan siendo aproximadamente iguales las tres corrientes del rotor?
□ c) ¿Disminuyen las tres corrientes del rotor, conforme aumenta la velocidad del
motor?

□ d) Mida y anote las corrientes de rotor a un par de 1

Ii = 0.05A c-a, I2 = 0.05A c-a, I3 = 0.05A c-a

□ e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.

□ 5. a) Conecte el circuito que se ilustra en la Figura 50-2. Observe que ahora se usa la
salida trifásica fija de la fuente de alimentación, terminales l,2y 3.

□ b) Ajuste la perilla de control del dinamómetro en su posición extrema haciéndola

girar en el sentido de las manecillas del reloj (para proporcionar una máxima carga en el
ananque, al motor).
□ 6. a) Conecte la fuente de alimentación y mida rápidamente E2, I1,12 y el par
desarrollado. Desconecte la fuente de alimentación.

I1= 2.7 A I2= 5 A E1= 213V Par = 22(lbs-plg)

□ b) Calcule la potencia aparente del motor para el par de arranque

S= V *I
S= 213*2.7
S=575.025 VA

PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
 1. Suponiendo que la velocidad del motor a plena carga (1/4 hp), es 1 500 r/min,
calcule el valor del par a plena carga utilizando la formula ：

HP=(r/min)(Lb.plg)(1.59)/100 000

Lbf.plg=(100 000* 1/4)(1 500*1.599)

Lbf.plg =10.571

2. Calcule la relación del par de arranque al par a plena carga:

R= 22/4
R=5.5

3. Suponiendo que la corriente del estator a plena carga es 12 amperes por fase;
calcule la relación de la corriente de arranque a la corriente de operación a plena
carga.

I1/1.2 = 2.25 A

4. Si el voltaje del estator de un motor con rotor devanado se reduce aproximadamente

en un 50 % del valor nominal:
a) ¿en que proporción se reducirá la corriente de arranque?

5/.2.7……..100/x
X=(2.7*100)50
R=100%-54%= 46%

b) En que proporción se reducirá la potencia aparente

P1=2.8ª*100V=280
P2=5 A*213V =1065
X= 26,.29%
R= 100%-26.29%

R= 73.71%

c) ¿En que proporción se reducirá el par de arranque ?

X=(4*100)/22
X=18.18
R= 100-18.181
R= 81.75
 Anexos:

Experimento N° 49

Experimento N° 60
 Conclusión

En esta experiencia hemos determinado que los motores de corriente alterna y de corriente
continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si por un
conductor hay una corriente eléctrica que se encuentra dentro de la acción de un campo
magnético este tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo
magnético lo cual explica el movimiento circular que realiza el rotor del motor.

Los motores de inducción tienen una frecuencia de giro del rotor que no es igual a la del
campo magnético del estator. Cuanto mayor sea la fuerza del motor mayor será la
diferencia de frecuencias.

De acuerdo a la guía aplicamos los conceptos de corriente de excitación, velocidad síncrona

y deslizamiento en relación con un motor trifásico de inducción. Pudimos deducir que
motor del laboratorio es un motor asíncrono ya que la velocidad sincrónica es mayor a la
velocidad de giro del rotor, pero debido al tipo de conexión que se realizó la velocidad
síncrona y la velocidad del rotor son iguales.

Se observo la influencia de la corriente en los devanados en el rotor y en el estator al

momento del arranque del motor y dependiendo las condiciones en la que se encuentre el
motor es el par que tendrá.