Laboratorio De Maquinas.docx

“LABORATORIO N°1”

CARRERA CICLO

: TECNOLOGÍA MECÁNICA ELÉCTRICA III

SECCIÓN

: “A”

DOCENTE

: BENITES JARA PEDRO

CURSO ALUMNO (S)

: TRANSFORMADORES Y MÁQUINAS DC : ARRIAGA TUMBAJULCA VICTOR MANUEL GONZALES SANTA CRUZ ROBERT

FECHA DE ENTREGA

: 10-09-2018

TRUJILLO – PERÙ 2018 II

“ENSAYOS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO” I.

OBJETIVOS:

1. Determinar las pérdidas en el hierro de un transformador mediante el ensayo de vacío, efectuar el montaje del circuito. 2. Determinar las pérdidas en el cobre(devanado) de un transformador mediante el ensayo de cortocircuito, efectuar el montaje del circuito 3. Medir el aislamiento de los circuitos eléctricos del transformador y entre éstos y las partes metálicas. II.

FUNDAMENTO TEORICO:

1. TRANSFORMADOR MONOFASICO. Los transformadores son máquinas estáticas con dos devanados1 de corriente alterna arrollados sobre un núcleo magnético (Fig. 1). El devanado por donde entra energía al transformador se denomina primario y el devanado por donde sale energía hacia las cargas2 que son alimentadas por el transformador se denomina secundario. El devanado primario tiene N1 espiras y el secundario tiene N2 espiras. El circuito magnético de esta máquina lo constituye un núcleo magnético sin entrehierros, el cual no está realizado con hierro macizo sino con chapas de acero al silicio apiladas y aisladas entre sí). De esta manera se reducen las pérdidas magnéticas del transformador.

Al conectar una tensión alterna V1 al primario, circula una corriente por él que genera un flujo alterno en el núcleo magnético. Este flujo magnético, en virtud de la Ley de Faraday, induce en el secundario una fuerza electromotriz (f.e.m.) E2 que da lugar a una tensión V2 en bornes de este devanado. De esta manera se consigue transformar una tensión alterna de valor eficaz V1 en otra de valor eficaz V2 y de la misma frecuencia. Nótese que esta máquina sólo vale para transformar tensiones alternas, pero no sirve para tensiones continuas. El devanado de alta tensión (A.T.) es el de mayor tensión y el devanado de baja tensión (B.T.) es el de menor tensión. Un transformador

elevador tiene el lado de baja tensión en el primario y el de A.T. en el secundario. Un transformador reductor tiene el lado de alta tensión en el primario y el de B.T. en el secundario. El transformador es una máquina reversible. Un mismo transformador puede alimentarse por el lado A.T. y funcionar como transformador reductor o alimentarse por el lado de B.T. y actuar como un transformador elevador. En general se cumple con aproximación que:

U1 U2

=

N1 N2

= m

Donde “m” es la relación de transformación. En la operación de transformadores, es necesario conocer las pérdidas que se originan en los devanados y en el núcleo, además, la regulación, eficiencia y temperatura del transformador bajo diferentes condiciones de carga, voltaje y frecuencia. Las pruebas que se efectúan para obtener estos datos deseados son:     

Determinación de las marcas de polaridad. Medición de la resistencia de los devanados Medición de la relación de transformación Prueba de vacío. Prueba de corto circuito.

En esta experiencia de laboratorio veremos los ensayos del punto d y e. 2. Ensayo de Vacío de un transformador Monofásico Mediante esta experiencia se determinara:    

La relación de transformación (m) La corriente de vacío (I0) Las pérdidas en el hierro (PFe) (pérdidas por Foucault + histéresis) Otros parámetros

Para llevar a cabo este ensayo se deja abierto el circuito del secundario y se conecta un voltímetro (V1) en el primario y otro en el secundario (V 2). Además se intercala un amperímetro y un vatímetro en el circuito primario.

Fig.N°2: Ensayo de vacío de un transformador

ENSAYO DE TRANSFORMADORES Tipo de ensayo

Ensayo en vacío

Característic as del transformado r

S1= 50(VA) V1= 220(V) I1= 0.06(A)

Objetivos del ensayo

F=60(Hz)

S2= 50(VA) V2= 110(V) I2= 0(A)

Determinar las pérdidas en el hierro

Esquema del montaje

Equipos y materiales

Pinza amperimétrica; multímetro; un transformador; un vatímetro; cables banana V1 55v 110v 165v

I1 0.06 0.06 0.06

W1 0.74W 1.25W 1.96W

V2 27.3 55.2 82.8

I2 0 0 0

m 2 1.99 1.99

220v La impedancia (Z)

0.06a

2.98W 110 V Algunos cálculos

0

2

= 220/0.06= 366.67Ω

La potencia aparente en vacío(S0) Factor de potencia de vacío

= 220 X 0.06= 13.2W

2.98/12.3=0.22

3. Ensayo de Cortocircuito de un transformador Monofásico Mediante esta experiencia se determinará los componentes de cortocircuito, es decir:  Los parámetros RCC, XCC y ZCC  La tensión de cortocircuito  Las pérdidas en el cobre (PCU) Para llevar a cabo este ensayo se cortocircuita el secundario mediante un amperímetro A2, tal como se muestra en la figura. El primario se alimenta a través de una fuente de tensión alterna regulable. En el primario se conecta un amperímetro A1, un voltímetro VCC y un vatímetro W.

Fig.N°3: Ensayo de cortocircuito de transformador

Se comienza el ensayo aplicando cero voltios en el primario y se va subiendo poco a poco la tensión hasta conseguir que el amperímetro A1 indique un valor de corriente igual a la Intensidad nominal primaria correspondiente al transformador a ensayar.

Cuando el amperímetro A1 indique su valor nominal I1n, el amperímetro A2 indicará la intensidad nominal secundaria I1n. Al circular corriente por el primario y por el secundario, se producirán pérdidas de potencia en las resistencias del primario y del secundario, que se transforman en calor y que para la intensidad nominal serán igual a:

2

2

PCu =R1 I 1n +R 2 I 2 n Por ser la tensión aplicada muy reducida se cumple que:

PCu ( perdida en cobre )≃P CC ( potencia de corotcircuito ) PCC ( potencia de corotcircuito ) =Lectura del vatimetro ENSAYO DE TRANSFORMADORES Tipo de ensayo

Ensayo en cortocircuito

Característica s del transformado r

S2=50(VA) V2= 0(V) I2=0.4 (A)

S1=50 (VA) V1=220 (V) I1=0.06 (A)

Objetivos del ensayo

F=60(Hz)

Determinar las pérdidas en el cobre(devanados)

Esquema del montaje

Equipos y materiales

Pinza amperimétrica; multímetro; un transformador; un vatímetro; cables banana V1 2v 4v

I1 0.05 0.09

W1 0.11 0.22

V2 0 0

I2 0.1 0.18

m 2 2

10V 13.29 La impedancia (Zcc) de cortocircuito

0.17 0.22

1.59 0 2.8 0 Algunos cálculos =13.29/0.22=60 Ω

= 60 x cos(16.26)=57.60 Ω

Las componentes Rcc y Xcc

Factor de potencia de vacío

III.

0.33 0.4

=60 x sen(16.26)=16.7 Ω

=

2.8 =0.96 13.29 x 0.22

CUESTIONARIO

1) ¿La relación de transformación m obtenida de manera experimental del transformador coincide con el valor teórico? Comente. Solamente varia en milésimas y se podría decir que si coinciden; esto quiere decir que el transformador está en un buen estado y si cumple con su trabajo. 2) ¿Por qué es importante hacer los ensayos de vacío y corto a un transformador? En Vacío: Bueno el ensayo en vacío nos permite determinar las pérdidas de corriente en el núcleo como la corriente Foucault y por histéresis, asimismo los parámetros de la rama e paralelo del circuito. También se puede determinar la relación del transformador En cortocircuito: En este ensayo se determina la impedancia total del transformador pero no nos da información de distribución respecto al primario Y secundario. También nos permite determinar los parámetros en serie del Del circuito equivalente del transformador.

3) Graficar, según los resultados de los ensayos, la relación entre:

1.94 1.81

Ensayo en vacío:

a) V1 vs I1

Fig.N°4: Relación entre V1 vs I1

b) V1 vs W1

Fig.N°5: Relación entre V1 vs W1

Ensayo en cortocircuito: a) V1

vs

I1

Fig.N°6: Relación entre V1 vs I1

b) V1

vs

W1

Fig.N°6: Relación entre V1 vs W1

IV.

RECOMENDACIONES.

 No energizar la fuente hasta que el docente lo indique.  Ingresar al laboratorio con los APPS adecuados.  Escuchar atentamente las indicaciones del profesor.

V.

CONCLUSIONES.  En conclusión los ensayos en vacío y en cortocircuito son de mucha utilidad por que nos ayudan a calcular las pérdidas de corriente en el núcleo y los devanados también en cortocircuito vemos que cuanto más grande sea la resistencia la corriente aumentara, asimismo en vacío la corriente de salida es igual a cero.  Se comprueba que el cociente entre las corrientes secundaria y primaria

medidas en el ensayo de cortocircuito es prácticamente igual a la relación de transformación “m” calculada como cociente entre las tensiones primaria y secundaria medidas en el ensayo de vacío.

 Los cálculos correspondientes a los ensayos de vacío y de cortocircuito

empiezan determinando los verdaderos valores medidos de la corriente y de

la potencia activa. Para ello se tiene en cuenta la constante del vatímetro en cada ensayo.

 En el ensayo de cortocircuito la potencia es la pérdida total en el cobre del transformador debido al efecto particular por eso cuando le inyectamos carga la potencia aumenta.

VI.

BIBLIOGRAFIA.

https://es.slideshare.net/jorgemunozv/transformadores-parte-iii? next_slideshow=1 http://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/Trafos.pd VII.

ANEXOS.

Corriente Voltaje Potencia

Imagen 1: Midiendo voltaje corriente y potencia con el vatímetro.

Ensayo en Cortocircuito.

Imagen 2: Ensayo en cortocircuito.

Imagen 3: Culminando el laboratorio exitosamente