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Cable Testing
CALCULO Y DISEÑO DE MAQUINAS ELECTRICAS
APENDICE 7 - USO Y APLICACIONES DE LOS PROGRAMAS
A7.1 INTRODUCCION
Como se dice en la introducción la obra se presenta divida en cuatro volúmenes, cada uno hace referencia al programa (o programas) correspondiente al tema del volumen y algunos auxiliares.
Los programas realizan el cálculo electromagnético, dimensional y de pesos aproximados de las distintas partes activas de la máquina correspondiente y de sus características funcionales.
Concretamente el programa correspondiente al capitulo 7 de este volumen resuelve el problema de calcular:
Motores monofasicos (MOTMON).
El programa es de tipo «batch», para ejecutarlo es necesario haber preparado previamente el lote de datos correspondiente que se puede hacer con un editor o bien utilizando la facilidad del programa (interactivo) EDIMAQ, que asiste al usuario en la preparación de un lote de datos o su modificación.
El programa genera un archivo de texto que puede ser levantado por un procesador (por ejemplo Word) siendo conveniente seleccionar un tipo de letra de tamaño constante, la impresión de las ejecuciones del programa de cálculo se puede hacer entonces desde el procesador de texto.
Por último el programa DIBMAQ permite cargar un ejemplo, y luego modificarlo con los datos de diseño obtenidos en la corrida y dibujar cortes longitudinales y transversales de la máquina calculada, variando la ubicación y el tamaño de la ventana de observación, vale la pena observar que el dibujo del motor monofasico coincide con el del motor asincronico.
A fin de utilizar este conjunto de programas en una forma eficiente es aconsejable teherlos cargados en el disco rígido.
A título de ejemplo describimos en forma genérica el uso en detalle.
A7.2 PREPARACION DEL LOTE DE DATOS
Se ejecuta el programa EDIMAQ que presenta un menú que propone el tipo de máquina cuyos datos se desea preparar o modificar.
Los datos del problema específico se van ingresando o modificando uno a uno, y cuando se termina debe indicarse el nombre del archivo ("file") en el cual se graba el lote de datos.
La preparación de datos también puede hacerse con un editor de textos (EDIT, u otro equivalente).
A7.3 EJECUCION DEL CALCULO
La ejecución de un programa de cálculo en este caso MOTMON inicia preguntando donde están los datos, debe responderse indicando el archivo previamente preparado, luego pregunta donde deben ir los resultados debiendo responderse también.
Es conveniente que los resultados queden grabados en un archivo para poderlo ver utilizando también para ello alguno de los editores citados o bien la modalidad BROWSE (que muestra sin permitir modificaciones), o el recomendable "shareware" LIST que trabaja en modo análogo.
A7.4 UTILIZACION DEL PROGRAMA DE DIBUJO
Para aprovechar correctamente las facilidades disponibles, es conveniente iniciar el uso del programa de dibujo disponiendo de la salida de cálculo en papel para leer los datos a medida que el programa los requiere.
El programa contiene un ejemplo, y ofrece distintas opciones una de las cuales permite modificar los datos, introduciéndose lógicamente los que corresponden al ejemplo que se desea graficar.
El programa permite variar la ventana de observación del dibujo (efecto zoom) a fin de visualizar detalles del mismo.
Estos dibujos pueden imprimirse por vuelco de pantalla ("PRINT SCREEN").
En una de las opciones el programa permite generar un archivo .DXF que puede ser interpretado por los poderosos programas de dibujo "CAD" hoy difundidos en todo el mundo (Ò AutoCad, Ò MicroCadam, etc.).
A7.5 OTRA FORMA DE PREPARAR LOS DATOS
Hemos visto que EDIMAQ prepara un archivo de datos para el cálculo que se quiere desarrollar, como dicho con un editor (EDIT, u otro programa equivalente) es posible introducir modificaciones en este archivo.
También puede preparase en esta forma el lote de datos completo, pero esta tarea está dificultada por la falta de guía, es posible entonces preparar los datos agregando renglones de comentarios (que inician con una "C" o un "*" en la primera columna) de manera de ayudar a ubicar correctamente los valores.
Para facilitar esta tarea existe un archivo TABLA.TXT que contiene comentarios y espacios disponibles para preparar el lote de datos correspondiente.
Al usar esta alternativa se debe seleccionar la parte de datos que efectivamente interesan para el caso particular que se encara.
El programa SELTAR actuando sobre este último archivo separa los renglones que inician con "C" o "*" y que considera comentarios, de los otros que considera datos generando un nuevo archivo de datos adecuado para ser correctamente interpretado por los programas de cálculo.
A7.6 REVISION DE RESULTADOS (PARA DOCENTES)
Un programa llamado FILMAQ lee el informe de cálculo de una máquina (cualquiera, la monofasica tambien) y lo sintetiza generando un archivo de datos que utiliza el programa de dibujo.
Esta facilidad no debe ser utilizada por los alumnos durante el proceso de aprendizaje ya que el elevado grado de automatización, y la rapidez con que se puede ejecutar el trabajo atentan contra la reflexión y la maduración de los conceptos que se intentan inculcar.
A7.7 EJERCICIOS PROPUESTOS
A fin de experimentar como se ejecuta el programa se propone un lote de datos correspondientes a un ejemplo objeto de la presentación del programa.
El interesado en ejecutarlo puede generar un archivo con los datos que se indican en la tabla, respetando el encolumnamiento de 10 caracteres por columna, debe tenerse cuidado que los datos incluyan en todos los casos el punto decimal, mientras que para los valores nulos puede dejarse en blanco el espacio.
A7.7 Tabla de datos para la corrida del programa «MOTMON»
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 NOM (identificación de la corrida) | |||||||
| EJEMPLO DE CALCULO | MOTOR | MONOFASICO | fecha: | ||||
| 2 - datos básicos | |||||||
| POT | UU1 | F0 | MCERR | HNPOL | COFI | REND | |
| 0.248 | 115. | 60. | 1. | 4. | 0.67 | 69. | |
| 3 - datos de dimensionamiento | |||||||
| DIAM1 | HLX1 | RELLENO | QQ1 | BDP | RELLENO | FAP1 | |
| 88.9 | 69.85 | 0.000 | 36. | 1.22 | 0.000 | 0.94 | |
| 4 | |||||||
| DEXT | DEJE | DC | |||||
| 152. | 21. | 0.0. | |||||
| 5 | |||||||
| DELTA | RELLENO | HNVIAS | DENC1 | COEAP1 | RHO1 | DCOND1 | CIV |
| 0.37 | 0.000 | 2.0 | 4.493 | 0.0 | 0.021 | 8.9 | 4.5 |
| 6 - determinación de la ranura | |||||||
| TIPO | BB2 | BB1 | HH4 | HH3 | HH2 | EA1 | EA3 |
| 3.0 | 2.0 | 0.0 | 0.7 | 0.8 | 0 | 0.3 | 0.08 |
| 7 | |||||||
| RELLENO | SRB1 | HH6 | |||||
| 0.0 | 0.0 | 18.7 | |||||
| 8 | |||||||
| RELLENO | QQ2 | RELLENO | DENC2 | COEAP2 | RHO2 | DCOND2 | |
| 0.000 | 48.0 | 0. | 0. | 0. | 0. | 0. | |
| 9 - ranura de rotor | |||||||
| TIPO | BB2 | BB1 | HH4 | HH3 | HH2 | ARAN | |
| 9.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | |
| 10 | |||||||
| RELLENO | SRB2 | HH6 | RELLENO | FACR | |||
| 0.000 | 23.7 | 9.8 | 0.000 | 1.0 | |||
| 11 | |||||||
| HNXP | CIP | ||||||
| 9. | 2.0 | 2.0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
| 12 | |||||||
| HNDP | DIAMC | ||||||
| 14. | 0.0 | ||||||
| 13 | |||||||
| RELLENO | SHEL | FREBW | EBW | RELLENO | CSF | ||
| 0.000 | 1.0 | 60.0 | 0.0 | 0.00 | 2.3 | ||
| 14 - características del hierro del estator: inducción | |||||||
| BW | BW | BW | BW | BW | BW | BW | BW |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 15 - características del hierro: pérdidas específicas | |||||||
| WK | WK | WK | WK | WK | WK | WK | WK |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 16 - características del hierro: intensidad de campo | |||||||
| AS | AS | AS | AS | AS | AS | AS | AS |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 17 | |||||||
| RELLENO | RELLENO | ESPA | DEA | DI | |||
| 0 | 23.7 | 3.6 | 85.6 | 66.0 | |||
| 18 | |||||||
| HNXA | CIA | ||||||
| 10.0 | 1.0 | 2.0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
| 19 | |||||||
| HNDA | DIAMA | NVIASA | A | SASP | CMF | XFLAG | XSIGUE |
| 11.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 256. | 0.000 | 0.000 |
A7.8 BIBLIOGRAFIA
"CALCULO AUTOMATICO DE MAQUINAS ELECTRICAS - EL DIBUJO" - J. N. L. Sacchi - A.Rifaldi - Revista Electrotécnica - mayo/junio 1989.
A7.9 PROBLEMAS
Algunos de los problemas que siguen se han resuelto con una propuesta que no necesariamente es única, mientras que para otros sólo se da su enunciado.
El lector, al ejercitarse debe intentar comprender cuales son los caminos que se adoptan para resolver el problema, en base a sus conocimientos tratar de descubrir otros, y explorarlos comparando las soluciones y decidiendo en forma justificada.
PROBLEMA: 7.1
Calcular un motor monofásico normal con arranque con capacitor, potencia 736 W (1 HP), tensión de alimentación 220 V, frecuencia 50 Hz, 2 polos, rendimiento 68%, factor de potencia 0.87 con jaula y anillos de aluminio, se adoptan para el diseño los siguientes datos:
| Ranuras estatóricas | 18 |
| Semicerrada | tipo 3 |
| Ranuras rotóricas | 22 |
| Cerrada | Ojival tipo 9 |
| Inclinación de la barra | Paso ranura est. |
| Material magnético | 2.3 W/kg |
| Factor distrib. principal CIP | 2,2,1,0,0,0 |
| Identificación devanado NDP | 14 |
| Factor distrib. arranque CIA | 1,2,0,0,0,0,0 |
| Identificación devanado NDA | 28 |
Con las distintas características que el programa permite graficar, explicar si son aceptables los características obtenidas con sólo el devanado de trabajo y con ambos devanados simultáneamente (condición de arranque).
PROBLEMA: 7.2
Se conocen los siguientes datos de un motor monofásico con arranque con capacitor que acciona una bomba sumergible, potencia 736 W (1 HP), tensión de alimentación 220 V, frecuencia 50 Hz, 2 polos, rendimiento 68%, factor de potencia 0.87:
| Diámetro al entrehierro | 51.8 mm |
| Largo del paquete | 191 mm |
| Ranuras estatóricas | 18 |
| Semicerrada | Tipo 3 |
| Diámetro conduc. dev. trabajo | 0.9 mm |
| Ranuras rotóricas | 22 |
| Cerrada | Trapezoidal tipo 7 |
| Entrehierro | 0.35 mm |
| Barras (forma trapezoidal) | Cobre |
| Inclinación de la barra | paso ranura est. |
| Anillos | Cobre |
| Factor distrib. principal CIP | 2,2,1,0,0,0 |
| Identificación devanado NDP | 14 |
| Factor distrib. arranque CIA | 1,2,0,0,0,0,0 |
| Identificación devanado NDA | 28 |
| Material magnético | 2.3 W/kg |
Utilizando el programa se requiere realizar su cálculo para verificar su diseño y hacer un comentario si se está de acuerdo con los resultados obtenidos, en caso contrario que modificaciones se proponen para mejorarlo.
El programa adopta un valor de densidad de corriente de 4.5 A/mm², que se considera aceptable para motores normales.
Cuando en el séptimo paso se determina la ocupación de las ranuras con los devanados de marcha y arranque, se observa que con los datos del problema la sección de ranura resulta insuficiente.
Se debe tener en cuenta que por tratarse de un motor de una bomba sumergible su diámetro externo no debe superar cierto valor máximo, además como el motor está refrigerado internamente con agua, el valor de densidad de corriente puede alcanzar valores notablemente superiores.
Obsérvese que el diámetro del conductor del devanado de trabajo está impuesto, se puede determinar entonces el valor de densidad de corriente que se debe adoptar que resulta próximo a los 9 A/mm².
Con las distintas características que el programa permite graficar, explicar si son aceptables los valores obtenidos con sólo el devanado de trabajo y con ambos devanados simultáneamente (condición de arranque).
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