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TRANSFORMADORES Y MÁQUINAS DC LABORATORIO N° 2 “PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFASICO”

Alumno (os):

Grupo

:

Semestre

:

Fecha de entrega

:

PROFESOR: Maria Teresa Mendoza Ll.

Nota:

Hora :

ELECTRICIDAD INDUSTRIAL CON MENCIÓN EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA PROGRAMA DE FORMACION REGULAR

TRANSFORMADORES Y MÁQUINAS DC Tema :

PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO

I.

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82426 III

OBJETIVOS:  Interpretar y analizar los resultados de pruebas y mediciones efectuadas al transformador monofásico, durante los ensayos en vacío y cortocircuito.  Determinar la relación de transformación de un transformador monofásico.  Realizar el ensayo de vacío a un transformador monofásico  Realizar el ensayo de cortocircuito a un transformador monofásico'.  Determinar los parámetros del circuito equivalente de u transformador monofásico.

II.

EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR:

 01 Transformador monofásico de 400VA. 220/110 V.  03 Multímetros.  01 Fluke 43B.  01 Pinza amperimétrica  01 Fuente de tensión monofásica variable  Conductores de conexión. III.

FUNDAMENTO TEÓRICO

DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS EN EL MODELO DE TRANSFORMADOR REAL Ensayo de circuito abierto, la bobina secundaria de transformador está en circuito abierto y su bobina Primaria está conectada a una línea con voltaje nominal. Bajo las condiciones descritas, toda la corriente de alimentación debe estar fluyendo a través de la rama de excitación del transformador. Los elementos en serie Rp y Xp son demasiado pequeños en comparación con Rn y XM para causar una caída significativa de voltaje así que esencialmente todo el voltaje de alimentación se aplica a través de la rama de excitación. La figura N° 1 muestra la forma de conexión de los instrumentos durante este ensayo. Voltamperimetro

Transformador Amperímetro Voltímetro Figura 1. Conexión para un ensayo de circuito abierto de un transformador Con la medida del vatímetro determinamos la resistencia del núcleo:

RN 

V2 P

y con esto G N 

1 RN

La magnitud de la admitancia de excitación (referida al circuito primario) se puede encontrar por medio del ensayo del circuito abierto de voltaje y corriente:

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YE 

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I CAb VCAb

Puesto que estos dos elementos son paralelos, son admitancias se suman y la admitancia total de excitación es:

YE  G N  jBM 

1 1 j RN XM

de donde BM 

YE2  G N2

Del valor de la susceptancia calculamos la reactancia de magnetización:

XM 

1 BM

En el ensayo de corto circuito, los terminales secundarios del transformador están en corto circuito y los terminales primarios están conectados justamente a una fuente de bajo voltaje, tal como se ilustra en la figura 2. El voltaje de alimentación se ajusta hasta que la corriente en la bobina, que está en corto circuito, sea igual a su valor nominal. Voltamperimetro

Transformador Figura 2. Conexión de trasformador para ensayo de cortocircuito Puesto que el voltaje de alimentación es tan bajo durante el ensayo de corto circuito, una corriente muy baja fluye a través de la rama de excitación. Si la corriente de excitación se ignora, entonces la caída de voltaje en el transformador se le puede atribuir a los elementos en serie en el circuito. La magnitud de las impedancias en serie referidas al lado primario del transformador es:

Z SE 

VCC I CC

Con la lectura del vatímetro y la del amperímetro, la resistencia del cobre se calculará con la ecuación:

Req 

PCC 2 I CC

Aplicando el teorema de Pitágoras para una impedancia en serie, la reactancia de dispersión equivalente del transformador se calculará con la expresión: 2 2 X eq  Z eq  Req La impedancia serie ZSE es igual a:

Z SE  Req  JX eq  ( RP  a 2 RS )  j ( X P  a 2 X S ) Como aproximación se aplicará la mitad del valor de cada valor hallado (R equi y Xequi) a cada bobina del transformador:

RP 

IV.

Req 2

PROCEDIMIENTO

RS 

Req 2a 2

XP 

X eq 2

XS 

X eq 2a 2

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Advertencia: ¡En esta etapa se manejarán voltajes peligrosos! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición!. Advertencia: Usar lentes de seguridad durante su permanencia en el Taller

Advertencia: Usar botas de seguridad durante su permanencia en el Taller

4.1. Medición de la resistencia de los bobinados. Medir la resistencia de los bobinados de mayor tensión (220 V) Y baja tensión (110 V) utilizando un ohmimetro. Resistencia del lado de mayor tensión. =

Ω

Resistencia del lado de menor tensión. = ¿Cuál resistencia es mayor?

Ω

(Resistencia devanado mayor tensión / Resistencia devanado menor tensión) 4.2. Ensayo en vacío a. Armar el circuito de la figura N° 3.

Figura 3. Esquema de ensayo en vacio.

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b. Alimentar el circuito con tensiones que varíen desde un 10% de la nominal hasta un 120% según la tabla N° 1. c. Tomar lectura de los valores medidos por los instrumentos y anotarlos en la tabla N° 1. d. Calcular la relación de transformación en función de los voltajes medidos para cada observación

Obs. 1 2 3 4 5 6 7 8

Porcentaje de la tensión nominal primaria 10% 20% 30% 40% 60% 80% 100% 120%

Tensión primaria (UP) 22 V 44 V 66 V 88 V 132 V 176 V 220 V 264 V

a =UP/US Tabla N°1 Corriente primaria (IP)

Potencia primaria (PP)

Tensión secundaria (US)

Relación de transformación (a)

e. Reducir el voltaje a cero y desconectar la fuente. f.

¿Qué perdidas indica el vatímetro P P?

¿Estás perdidas varían

cuando la tensión UP cambia de valor?

¿Por qué?

4.3. Ensayo en cortocircuito. a. Cálculo de las corrientes nominales de los bobinas del transformador monofásico. Potencia nominal del transformador =>

S=

VA

Corriente nominal del lado 220 V: IP=S/UP (Formula)

=

= (Valores)

Corriente nominal del lado de 110 V: IS=S/US = (Formula)

(Valores)

(Resultado) = (Resultado)

b. Armar el circuito de la figura N° 4. (utilice como amperímetro I S una pinza amperimétrica)

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Figura 4. Esquema de ensayo en cortocircuito c.

Calcular en la tabla N° 2 las corrientes primarias en función de los porcentajes respectivos de la corriente nominal. d. Alimentar el circuito, comenzando desde cero voltios e ir subiendo el voltaje hasta obtener en el amperímetro las corrientes IP previamente calculadas según tabla N° 2. Nota: La tensión de cortocircuito es aproximadamente de 5% a 10% de la tensión nominal. La corriente primaria IP calculada esta en función de la corriente nominal del lado 220 V. e. Tomar nota de la lectura de los instrumentos. f. Calcular la relación de transformación entre las corrientes primaria y secundaria. a = I S / IP Obs.

Porcentaje de la corriente nominal primaria

1 2 3 4 5 6 7 8

10% 20% 30% 40% 60% 80% 100% 120%

g.

Corriente primaria (IP) (calculada)

Tabla N°2 Tensión primaria (UP)

Potencia primaria (PP)

Corriente secundaria (IS)

Relación de transformación (a)

Reducir el voltaje a cero y desconectar la fuente.

h. ¿Qué perdidas indica el vatímetro PP? perdidas varían cuando la corriente IP cambia de valor?

¿Estás ¿Por qué?

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4.4. Calcular los parámetros del circuito equivalente del transformador ensayado a.

Del ensayo en vacio.

RN 

V2 P

=

=

(Formula)

1 RN

GN 

(Valores) =

I CAb VCAb

=

(Resultado) =

SIEMENS

(Valores) =

(Formula)

(Resultado) =

Ω

(Valores)

(Resultado)

Del ensayo en cortocircuito

Req 

PCC 2 I CC

=

(Formula)

Z SE

c.

SIEMENS

(Valores)

(Formula)

b.

(Resultado) =

BM  YE2  G N2 =

1 BM

SIEMENS

(Valores)

(Formula)

XM 

(Resultado) =

(Formula)

YE 

Ω

V  CC I CC

= (Valores)

=

Ω (Resultado)

=

(Formula) 2 2 X eq  Z eq  Req =

(Valores)

(Formula)

(Valores)

Ω (Resultado)

=

Ω (Resultado)

Relación de transformación y parámetros del cobre del transformador

a

UP US

=

=

Ω

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(Formula)

RP 

Req 2

(Valores) =

=

(Formula)

RS 

Req 2a 2

(Valores) =

X eq 2

XS 

2a 2

(Formula)

(Resultado)

(Valores) =

(Formula)

X eq

Ω

=

(Formula)

XP 

(Resultado)

Ω (Resultado)

= (Valores)

=

Ω (Resultado) =

(Valores)

Ω

(Resultado)

d. Con los valores hallados anteriormente completar el siguiente circuito equivalente:

V.

CUESTIONARIO 1- ¿Por qué es importante conocer el circuito equivalente del transformador?

2- ¿Qué diferencias hay entre un transformador ideal y el real?

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VI.

TRABAJO DE INVESTIGACION Temas:  "Materiales empleados en la fabricación de transformadores de potencia".  "Aplicaciones del transformador de potencia".

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PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO VII.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES (Mínimo 5 de cada una de ellas)

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