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MAQUINAS PRACTICA DE LABORATORIO II TEMA:

“PRUEBAS DE POLARIDAD, PRUEBA DE CORTO CIRCUITO Y CIRCUITO ABIERTO.”

INTEGRANTES: ARCOS TOMAS AVILA VANESSA GUANO EDUARDO MERA GERMAN POLO FRANCISCO SANTOS DARIO

NIVEL: QUINTO MECATRÓNICA “A”

INGENIERO: VICENTE HALLO 2015-05-24 Contenido 1.

TITULO....................................................................................................... 5

2.

OBJETIVOS................................................................................................. 5

3.

MARCO TEORICO....................................................................................... 5

4.

EQUIPOS Y MAQUINAS............................................................................... 8

5.

PROCEDIMIENTO........................................................................................ 9

6.

RESULTADOS DE LABORATORIO...............................................................12

7.

ANALISIS DE RESULTADOS.......................................................................16

8.

CONCLUSIONES....................................................................................... 17

9.

RECOMENDACIONES................................................................................ 18

10.

BIBLIOGRAFIA....................................................................................... 19

11.

ANEXOS................................................................................................ 20

2

Índice de Figuras Fig. 1 Transformador Monofásico.............................................................................. 6 Fig. 2 Prueba de Polaridad...................................................................................... 6 Fig. 3 Prueba del Corto Circuito................................................................................ 7 Fig. 4 Prueba del Circuito Abierto.............................................................................. 7 Fig. 5 Conexión para prueba de Polaridad Sustractiva.................................................9 Fig. 6 Conexión para prueba de Polaridad Aditiva.....................................................10 Fig. 7 Conexión para prueba de Corto Circuito.........................................................11 Fig. 8 Conexión para prueba de Circuito Abierto.......................................................11

3

Índice de Anexo

Anexo 1 Transformadores Monofásicos...................................................................20 Anexo 2 Diagrama Pruebas de Polaridad................................................................20 Anexo 3 Fuente de Alimentación CA.......................................................................21 Anexo 4 Conexión Polaridad Aditiva........................................................................21 Anexo 5 Medida del Voltímetro Polaridad Aditiva del Transformador............................22 Anexo 6 Esquema de Conexión Prueba del Corto Circuito.........................................22 Anexo 7 Conexión del Transformador para Ensayo Corto Circuito...............................23 Anexo 8 Medida del Voltímetro prueba Corto Circuito................................................23 Anexo 9 Medida del Amperímetro prueba Corto Circuito............................................24 Anexo 10 Medida del Vatímetro prueba Corto Circuito...............................................24

4

1. TITULO Pruebas de Polaridad y pruebas de Corto Circuito y Circuito Abierto de un transformador eléctrico.

2. OBJETIVOS GENERAL  Establecer los puntos de polaridad para las conexiones de los transformadores monofásicos y realizar las pruebas de cortocircuito y circuito abierto con la finalidad de determinar las pérdidas de hierro y cobre. ESPECÍFICOS  Conocer el funcionamiento y características de los Transformadores monofásicos  Realizar esquemas de conexión para comprobar los puntos de polaridad del transformador.  Determinar los diagramas de conexión para realizar las pruebas de circuito abierto y cortocircuito en transformadores.  Medir las pérdidas en el cobre según la lectura del vatímetro en la prueba de corto circuito.  Determinar las perdidas en el hierro usando los valores obtenidos en la prueba de circuito abierto.  Obtener los parámetros del transformador realizando los cálculos necesarios con los valores obtenidos.

3. MARCO TEORICO

5

Transformadores Monofásicos Los transformadores son máquinas estáticas que se utilizan para variar los valores de tensión (V) e intensidad (I) en C.A. Son utilizados en las líneas de transporte y distribución para elevar o reducir los valores de tensión eléctrica. Los transformadores, como la mayoría de las máquinas eléctricas, disponen de un circuito magnético y dos circuitos eléctricos. Sobre el núcleo magnético, formado por chapas apiladas, van arrollados dos bobinados que se denominan primario y secundario.1

Fig. 1 Transformador Monofásico

Polaridad de Transformadores Monofásicos. Para determinar la polaridad del transformador, se coloca un puente entre los terminales del lado izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro entre los terminales del lado derecho del mismo, luego se alimenta del bobinado primario con un valor de voltaje (Vx). Ver el diagrama.

Fig. 2 Prueba de Polaridad

Si la lectura del voltímetro es mayor que Vx el transformador es aditivo o si es menor el transformador es sustractivo 2 Voltímetro Es un aparato que mide la diferencia de potencial entre dos puntos, esta medida se la efectúa colocando en paralelo a los dos puntos. 3

6

Voltímetros analógicos Debido a que el voltímetro no es ideal, toma algo de corriente del circuito que está midiendo. Si se emplea un medidor de baja sensibilidad para medir el voltaje a través de una gran resistencia, el medidor se comportará en realidad corno una resistencia en derivación y reducirá la resistencia equivalente de la rama. El resultado será una medición muy poco confiable. Se llama efecto de carga. 4 Vatímetro Es un instrumento capaz de medir la potencia promedio que se consume en un circuito, de acuerdo a la definición de potencia debe ser un instrumento que realice el producto de dos señales eléctricas. El circuito multiplicador más utilizado en un vatímetro es el electro-dinamométrico.4 Vatímetro analógico Están compuestos por la fusión de un voltímetro y un amperímetro. Los vatímetros más comunes están conformados por un par de bobinas fijas (bobinas de corriente), conectada en serie con el circuito y una bobina móvil (bobina potencial), conectada en paralelo y es la que lleva la aguja que indica la medición de la energía eléctrica.4 Prueba de cortocircuito Es un procedimiento de laboratorio donde se cortocircuita el lado de baja tensión y el voltaje aplicado va a ir variando desde cero hasta un voltaje en donde la corriente del bobinado primario adquiera el valor nominal. Sirve para determinar las perdidas en el cobre.5

Fig. 3 Prueba del Corto Circuito

Prueba de circuito abierto Es un procedimiento de laboratorio donde el lado de alta tensión está abierto (energizado) y el voltaje aplicado debe ser el valor nominal. Esta prueba me permite solo sacar las perdidas en el hierro.5

7

Fig. 4 Prueba del Circuito Abierto

4. EQUIPOS Y MAQUINAS EQUIPO Fuente de Alimentación 220V C-A

Transformador Trifásico

Voltímetro de CA Amperímetro de CA

Vatímetro

                 

CARACTERISTICAS Fuente para laboratorios. Alimentación 120/208 V. Corriente máxima permitida 15 A. Frecuencia de salida en CA 60 Hz. Transformador para laboratorios. Voltaje máximo en el primario 208 V. Relación de vueltas 1:1. Corriente máxima permitida 1,2 A. Frecuencia de salida en CA 60 Hz. Transformador monofásico (3 Unidades) Potencia aparente de salida 250 VA. Rango de medición: (0-100 V); (0-250 V). Rango de medición: (0-0.5 A); (0-2.5 A); (08 A) ;(0-25 A). Rango de medición: (0-750 W). Voltaje máximo admitido 150 V. Corriente máxima admitida 10 A. Frecuencia de operación 60 Hz. Instrumento de corriente monofásica con un solo circuito medidor.

8

5. PROCEDIMIENTO Polaridad del transformador Polaridad sutractiva        

Seleccionar cualquier bobinado de alta tensión y usarlo como la bobina de referencia. Unir mediante una conexión un terminal de la bobina de referencia con un terminal de cualquier bobinado de polaridad desconocida. Designar al otro terminal de la bobina de referencia con un punto de polaridad (Negativa). Conectar un voltímetro AC entre el terminal marcado con un punto de la bobina de referencia y el otro terminal de la bobina de polaridad desconocida. Aplicar tensión (de valor nominal o inferior) a la bobina de referencia. Anotar los valores de la tensión en bornes de la bobina de referencia, Vr y el de la tensión de ensayo entre bobinas, Vt. Si la tensión de ensayo, Vt es superior a Vr, la polaridad es aditiva, y debe marcarse un punto en la bobina ensayada como muestra la ilustracion 1. Si la tensión de ensayo, Vt es menor que Vr, la polaridad es sustractiva, y debe marcarse en el otro extremo de la bobina ensayada.

Fig. 5 Conexión para prueba de Polaridad Sustractiva.

Polaridad aditiva 

Seleccionar cualquier bobinado de alta tensión y usarlo como la bobina de referencia.

9

      

Unir mediante una conexión un terminal de la bobina de referencia con un terminal de cualquier bobinado de polaridad desconocida. Designar al otro terminal de la bobina de referencia con un punto de polaridad (Positiva). Conectar un voltímetro AC entre el terminal marcado con un punto de la bobina de referencia y el otro terminal de la bobina de polaridad desconocida. Aplicar tensión (de valor nominal o inferior) a la bobina de referencia. Anotar los valores de la tensión en bornes de la bobina de referencia, Vr y el de la tensión de ensayo entre bobinas, Vt. Si la tensión de ensayo, Vt es superior a Vr, la polaridad es aditiva, y debe marcarse un punto en la bobina ensayada como muestra la ilustracion 1. Si la tensión de ensayo, Vt es mayor que Vr, la polaridad es aditiva, y debe marcarse en el otro extremo de la bobina ensayada.

Fig. 6 Conexión para prueba de Polaridad Aditiva.

Corto circuito  

 

Realizar la conexión que se muestra en la figura y posteriormente armarlo utilizando los elementos que se encuentran en la misma. Utilizando una fuente de alimentacion variable o un potenciometro de alimentacion ajustar a cero la tension aplicada al bobinado primario, y cortocircuitar las terminales de baja tension. Aumentar lenta y cuidadosamente la tension mediante la fuente de alimentacion hasta que el amperimetro señale la intensidad nominal del bobinado primario. Anotar los valores de la potencia registrada, tension de corto circuito y la intensdiad en el bobinado del primario. Pca= 12 W Vn= 13 V Im= 1.2 Amp

10

Fig. 7 Conexión para prueba de Corto Circuito

Circuito Abierto 



Realizar la conexión que se muestra en la figura y posteriormente armarlo utilizando los elementos que se encuentran en la misma. Utilizando una fuente de alimentacion variable desde cero hasta la tension nominal correspondiente al bobinado principal que es de 208 voltios. Anotar la potencia en vacio, a tension nominal, y la corriente magnetizante que se haya medido en el vatimetro, voltimetro y amperimetro, respectivamamente. Pcu= 7 W Vn= 208 V Im= 0.14 Amp



Calcular as perdidas en el hierro a partir de



Ph=Pcu−I m2∗RI

resistencia del bobinado de baja tension.

Fig. 8 Conexión para prueba de Circuito Abierto

11

donde RI es la

6. RESULTADOS DE LABORATORIO POLARIDAD

Voltaje Aplicado [V]

Voltaje medido [V]

90

174 (Aditiva)

90

0 (Sustractiva)

PRUEBA DE CORTO CIRCUITO - PERDIDAS EN EL COBRE

Voltaje Aplicado [V]

Corriente medida [A]

Potencia medida [W]

13

1,2

12

PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO - PERDIDAS EN EL HIERRO

Voltaje Aplicado [V]

Corriente medida [A]

Potencia medida [W]

208

0,14

7

CALCULO DE LAS PERDIDAS EN EL TRANSFORMADOR

Datos de placa Potencia de salida [VA]

Voltaje de alta tensión [V]

Voltaje de baja tensión [V]

250

208

208

Prueba de corto circuito Voltaje aplicado [V]

Corriente medida [A]

Potencia medida [W]

13

1,2

12

Prueba de circuito abierto Voltaje aplicado [V]

Corriente medida [A]

Potencia medida [W]

208

0,14

7

PRUEBA DE CORTO CIRCUITO

12

Vap ≪≪ Vnominal

13 V ≪ ≪208 V Entonces, el Voltaje aplicado es despreciable y las perdidas en el hierro, W =P cu n + Ph Ph=0

W =P cu n P cun=12 W

PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO

W =P cu vacío + Phn W =Iv 2 × r bt + Phn Phn=W −Iv 2 × r bt

ALTA TENSIÓN

Zeq AT =

Vap 13 V = =10,833 Ω ¿ AT 1,2 A

Req AT =

W 12W = =8,333 Ω 2 2 ¿ AT (1,2 A)

Xeq AT =√ Zeq2−Req 2=√ 10,8332−8,3332=6,922Ω

13

P h=0 .

r at =

Req AT 8,333 Ω = =4,167 Ω 2 2

x at =

Xeq AT 6,922 Ω = =3,461 Ω 2 2

α=

V 1 208 V = =1 V 2 208 V

BAJA TENSION

Zeq 1

Zeq 2 bt =

α

α

Xeq2 bt =

x at =

r1 α

2

x1 α

2

=

Req1

Req2 bt =

r 2 bt =

2

2

=

8,333 Ω =8,333 Ω 1

=

6,922 Ω =6,922 Ω 1

Xeq1 α

=

=

10,833 Ω =10.833 Ω 1

2

4,167 Ω =4,167 Ω 1

3,461 Ω =3,461 Ω 1

Phn=7 W −(0,14 A)2 × 4,167 Ω Phn=6,918 W

RENDIMIENTO A PLENA CARGA

14

η=

Potencia de salida Potencia de entrada

η=

Potencia de salida Potencia de salida+ Perdidas en el cobre+ Perdidas en el hierro

η=

Ps Ps+ Pcu+ Ph

η=

250 250+12+6,918

η=0,9297

η =92,97

RENDIMIENTO A MEDIA CARGA

Ps 2 η= Ps Pcu + + Ph 2 4 250 2 η= 250 12 + + 6,918 2 4 η=0,9265 η =92,65

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7. ANALISIS DE RESULTADOS 

Mediante la prueba de laboratorio para determinar la polaridad en el transformador, se estableció el punto de polaridad en cada uno de ellos, ya sea conexión aditiva o sustractiva presente en la fig.5 al ingresar un voltaje aplicado de 90 V se obtuvo un equivalente a 124 V esto se dio debido al que al parecer el trasformador no funcionaba bien pero se puede verificar V salida >V aplicado que el obteniendo de esta manera una polaridad aditiva, de igual manera cuando conectamos en un polaridad sustractiva tendremos

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un voltaje aplicado de 90V y obtenemos un ende

V salida