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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

OPERACIÓN DE TRANSFORMADOR MONOFASICOS EN PARALELO I.

OBJETIVOS: Verificar el reparto de carga y funcionamiento entre dos transformadores monofásicos funcionando en paralelo.

II.

MARCO TEÓRICO: En la industria con el transcurrir del tiempo, muchas veces con el incremento de la potencia eléctrica instalada es insuficiente el abastecimiento de energía del trasformador principal, esto trae como consecuencia optar por dos alternativas, comprar otro transformador de mayor potencia o comprar uno de menor potencia para conectarlo en paralelo con el inicial, por supuesto la segunda alternativa es más económica, pero ello trae como consecuencia conocer las pautas de conectar en paralelo transformadores monofásico, siendo una de las principales que la polaridad de ambos transformadores esté conectado de la misma forma, ya que sea aditiva o sustractiva, así como también verificar la Tensión de Corto Circuito de los transformadores y la relación de transformación de los transformadores. Los transformadores monofásicos pueden conectarse en paralelo siempre y cuando reúnan ciertas condiciones. Para un buen funcionamiento y son: -Deben tener la misma relación de transformación. -Deben tener las mismas impedancias de cortocircuito en valor porcentual o unitario. -Deben tener las mismas tensiones nominales. La conexión en paralelo se efectúa conectando a la misma barra los terminales de la misma polaridad de cada transformador.

III.

ELEMENTOS A UTILIZAR: - 02 Transformadores de potencia monofásico; 220/110 V 60 Hz. - 01 Autotransformador variable 0 - 240 V. - 02 Voltímetro de C.A. 0 - 150 V y 0 - 300 V. - 02 Amperímetros de C.A. 0 - 1 A y 0 - 5 A. - 01 Vatimetro digital. - 01 Multímetro digital. - 01 Pinza Amperimetrica. - 02 Resistencias varibales de 44 Ω de 4.5 A.

IV.

ACTIVIDADES: a) Verificar de la polaridad de los transformadores: conectar el circuito como se muestra en la figura 1 y la tensión que nos indica el voltímetro puede ser aditiva o sustractiva. Si X, Y conectados y el voltímetro indica: U1 –U2; (son de la misma polaridad). Si X, Y conectados y el voltímetro indicara: U1 + U2; (son de polaridad opuesta).

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b) Verificación y determinación de las condiciones para la puesta en paralelo de transformadores: Impedancia de Corto Circuito de Transformadores  y  : Realizamos la prueba de corto circuito tomando un solo valor de corriente nominal y podemos calcular la impedancia de corto circuito para cada transformador.

Relación de transformación de los transformadores  y  : Aumentar el circuito seguido de la figura (Prueba al vacío sin Vatímetro, ni amperímetro). Verificar para los dos transformadores que se han de conectar en paralelo su relación de transformación.

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c) Conectar los transformadores en paralelo de acuerdo a la figura. Cuidar de hacerlo con la misma polaridad. Calcular y conectar las resistencias de carga RL de tal forma que los transformadores entreguen su potencia nominal; usando la pinza amperimetrica en esta condición medir las corrientes del primario y secundario de ambos transformadores y de la carga.

Colocando una resistencia variable R en el lado de baja tensión, hasta lograr un reparto equitativo de carga en ambos transformadores tomar lecturas de las corrientes de entrada y salida de ambos transformadores variando el valor de R de mono que IL varie de 1 A hasta conseguir la corriente de 4 A del banco.

A1T1 0.418 0.520 0.698 0.910 1.110 V.

A1T2 0.418 0.570 0.800 1.050 1.300

VE 220 220 217 216 214

A2T1 39.8mA 0.44 0.88 1.40 1.81

A2T2 39.8mA 0.55 1.09 1.62 2.17

AT 0 1 2 3 4

V2 110 110 109 108 106

A’C 39.8mA 0.01 0.03 0.02 0.02

CUESTIONARIO: 1. Demostrar que el reparto de carga es proporcional a la impedancia de cortocircuito del transformador.

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Se puede trabajar directamente con sus impedancias equivalentes serie, obtenidas de los ensayos en cortocircuito de cada uno de ellos. En este caso, de igual relación de transformación, el circuito equivalente de los dos transformadores en paralelo, referido al secundario

Trabajando con las impedancias equivalentes de cada transformador.

Que son expresiones de un divisor de corriente de dos impedancias. La tensión de salida será:

Si se hace el cociente de las dos expresiones anteriores se llega al también conocido hecho de que las corrientes se reparten en función inversa a las impedancias de cada rama:

El diagrama fasorial de estos dos transformadores en paralelo, con una carga de naturaleza inductiva, es el mostrado en la figura 10, donde se supuso iguales los ángulos de fase cc de cada transformador:

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2. Como se reparte la carga si los dos transformadores además tienen relación de transformación distinta. Si bien se supone que las relaciones de transformación son diferentes, como se verá enseguida, las diferencias deben ser muy pequeñas. El circuito equivalente de la figura 9 se debe modificar para tener en cuenta que lasa tensiones primarias referidas, no son iguales. Una forma de presentarlo es como se muestra en la figura

Se trata de un clásico circuito de dos mallas, tres impedancias y una fuente en cada malla, que para resolverlo y obtener las corrientes en cada transformador, se puede seguir cualquiera de los métodos estudiados en electrotecnia. Aplicando las ecuaciones de Kirhhoff resulta:

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Donde ∆U20 es la diferencia entre las tensiones secundarias, es decir la tensión que indicaría el voltímetro de la figura, cuando los transformadores están bien conectados. Se puede apreciar que las corrientes en los transformadores tienen dos componentes: la primera I* es consecuencia de la corriente de carga I2 y por ese motivo se la denomina componente de carga; mientras que la segunda IC2, que se debe a la diferencia entre las relaciones de transformación, se la denomina corriente de circulación, existe aunque no haya carga y limita la potencia disponible de los transformadores y aumenta las pérdidas. Planteadas las ecuaciones como están, la corriente de circulación se suma al transformador de mayor U20 , es decir el de menor relación de transformación y se resta en el otro. A fin de mostrar más gráficamente lo dicho más arriba respecto a las ecuaciones, en la figura se muestra el circuito equivalente de la figura anterior, dibujado con las fuentes a ambos lados y cuando los transformadores aún no están conectados en paralelo. En el circuito de la figura siguiente no circula corriente y se puede observar la tensión ∆ U20.

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3. ¿A qué se denomina corriente circulatoria y cuál es el motivo de su aparición y como se podría corregirla? Sólo pueden conectarse en paralelo bobinas de idénticos valores nominales de tensión. La razón de ello, estriba en que cuando las bobinas están en paralelo, las tensiones inducidas se oponen en cada instante entre sí. Así, si dos bobinas de distintas tensiones nominales están en paralelo, se desarrollan grandes corrientes circulatorias en ambos devanados debido a que la impedancia equivalente interna de los arrollamientos es relativamente pequeña, mientras que la diferencia neta entre las tensiones inducidas (desiguales) es relativamente grande. 4. ¿Qué ocurriría si dos transformadores cumplen las condiciones para la puesta en paralelo pero son de diferentes potencias nominales? Cuando la potencia nominal son distintas se ve afectado también las tensiones de cortocircuito, lo cual se produce un desaprovechamiento de la potencia nominal de alguno de los transformadores del paralelo, lo que puede significar una importante pérdida de potencia del conjunto. 5. Explicar por qué las corrientes de salida en los segundarios de los transformadores puesto en paralelo no son iguales. Las corrientes en los secundarios son distintas por el mismo echo que por hi circula la corriente circulatoria generada por la impedancia de cada devanado del transformador VI.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: -Los transformadores monofásicos pueden conectarse en paralelo siempre y cuando reúnan ciertas condiciones. Para un buen funcionamiento y son: Deben tener la misma relación de transformación. Deben tener las mismas impedancias de cortocircuito en valor porcentual o unitario. Deben tener las mismas tensiones nominales. - En el caso trifásico la conexión del transformador equivalente puede ser cualquiera. Usualmente se considera que el primario está conectado en estrella.

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- La potencia de pérdidas en el hierro del transformador equivalente es igual a la suma de las pérdidas en el hierro de los transformadores puestos en paralelo. -La corriente de vacío del transformador equivalente es igual a la suma vectorial de las corrientes de vacío de los transformadores conectados en paralelo. - La potencia asignada del transformador equivalente es la potencia máxima total. - La tensión relativa de cortocircuito del transformador equivalente se obtiene partiendo de que las caídas de tensión en todos los transformadores en paralelo y en el transformador equivalente son iguales. VII.

BIBLIOGRAFIA http://html.rincondelvago.com/transformadores.html http://es.scribd.com/doc/93954818/PARALELO-DE-TRANSFORMADORES#scribd

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