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UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA

Ciencias Físicas y Formales Programa Profesional de Ingeniería Industrial Funcionamiento del Transformador Monofásico Ideal Caracela Minaya Carlos Enrique Laboratorio de Electrotecnia Ing. Luis A. Chirinos Semestre IV

Arequipa – Perú 2014

Practica N°6 Funcionamiento del Transformador Monofásico Ideal 1.- Objetivo: Verificar el funcionamiento y las principales relaciones matemáticas que se aplican en los transformadores monofásicos ideales.

2.- Fundamento Teórico: El transformador, es una maquina eléctrica que no tiene partes móviles, y trabaja bajo el principio de inducción electromagnética, por el cual se transfiere la energía eléctrica de un circuito a otro bajo el principio de inducción electromagnética. La transferencia de energía la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes. Un transformador elevador recibe la potencia eléctrica a un valor de voltaje y la entrega dicho voltaje a un valor más elevado, en tanto que un transformador reductor recibe la potencia a un valor alto de voltaje y a la entrega a un valor de bajo voltaje.

Principio de Funcionamiento del transformado: El principio de funcionamiento del transformador, se puede explicar por medio del llamado transformador ideal monofásico, es decir, una máquina que se alimenta por medio de una corriente alterna monofásica. A reserva de estudios con mayor detalle, la construcción del transformador, sustancialmente se puede decir que un transformador está constituido por un núcleo de material magnético que forma un circuito magnético cerrado, y sobre de cuyas columnas o piernas se localizan dos devanados, uno denominado “primario” que recibe la energía y el toro el secundario que entrega la energía, que se cierra sobre un circuito de aplicación al cual entrega energía.

Relación de Transformación: Esta relación está directamente ligada al diseño y construcción de la maquina eléctrica estática en ella relaciona los voltajes y corrientes del lado primario y secundario con el número de vueltas de cada bobina (N1 y N2 respectivamente) donde se cumple la relación matemática:

3.- Elementos a Utilizar: -

Voltímetro AC: Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Amperímetro AC: Un amperímetro es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Transformador Monofásico de 1 KVA, 220/110 V Multímetro Digital Conductores eléctricos varios Variac. Monofásico

4.- Procedimiento de Ejecución: 4.1 Armar el circuito que se muestra en la siguiente figura:

4.2 Con el multímetro verificar cual es el lado de alta tensión y cual el lado de baja tensión:

El lado de alta tensión tiene muchas espiras y el alambre es muy delgado, por ello tiene alta resistencia. El de baja tensión tiene pocas espiras y su conductor es grueso por lo que tiene baja resistencia.

4.3 Alimentar por el lado primario con 220 voltios. En el transformador identificar los terminales de mayor tensión y los de menor tensión, observando las normas establecidas.

4.4 Medir las tensiones en el lado primario y secundario, respectivamente, alimentar el circuito con un auto transformador y hacer variar la tensión de salida del autotransformador y hacer variar la tensión de salida del autotransformador de 20, 40, 60, 80, y 100% de Un (Tensión nominal) del lado primario. Registrar y tabular la información obtenida. V1 0 10 20 30 40 50 60 70 80

V2 0 5.5 10.4 15.3 20 25 30.2 34.9 39.8

90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 216

44.5 49.7 54.6 59.6 64.9 69.5 74.8 79.2 84.3 89.3 94.2 99.2 104.2 107.5

No se llegó a 220 porque el ingreso de la corriente era menor a esta l cual no permitió un cálculo de la corriente cuando es 220. 4.5 Armar el circuito número 2. Operación del transformador como elevador, se alimenta al circuito por el lado de baja tensión y registra la tensión de salida en el lado de alta.

4.6 Medir las tensiones en el lado de entrada (V) y en el lado de salida (V2), respectivamente, alimentar el circuito con un autotransformador y hacer variar la tensión de salida del autotransformador de 20, 40, 60, 80, y 100 % de Un (Tensión Nominal) del lado de entrada del transformador en operación. Registrar y tabular la información obtenida en la tabla y determinar la relación de transformación del transformador elevador, determinando el error absoluto.

Con terminales invertidos.

V1

V2

a. Teórico

a. Práctico

error

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

0.06 18 38 57 76 95 114 134 153 172 192 211

0 ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½

0 0.56 0.5263 0.5263 0.5263 0.5263 0.5263 0.5224 0.523 0.5233 0.5208 0.5213

0 0.06 0.0263 0.0263 0.0263 0.0263 0.0263 0.0224 0.023 0.0233 0.0208 0.0213

5.- Cuestionario: 5.1 ¿Cómo se reconoce cual es el lado de baja tensión y cuál es el lado de alta tensión? Se reconoce de la siguiente manera, el lado de alta tensión es el que posee muchas espiras y el alambre de este es muy delgado, por lo que también se puede decir que es de alta resistencia. Para el lado de baja tensión, se le reconoce cuando esta tiene pocas espiras y su conductor es grueso por lo que se dice que es de baja resistencia.

5.2 Detallar los tipos de pérdidas que se presentan en el funcionamiento de un transformador. 

Pérdidas en el cobre: Los fabricantes de transformadores suelen proporcionar el dato de la potencia activa que tiene el transformador cuando se realiza el ensayo de cortocircuito. En el ensayo de cortocircuito se conecta el transformador a tensión nominal, cortocircuitando el secundario. Se mide en este ensayo la potencia consumida en el transformador en estas condiciones Pcc. A esta potencia se le denomina pérdidas en el cobre a máxima potencia, porque es la consumida por los arrollamientos cuando circula la intensidad nominal.



Pérdidas en el hierro: Estas pérdidas dependen del flujo magnético y como ya se vio, el flujo solo varía con la tensión y ésta suele ser constante. Quiere esto decir que las pérdidas en el hierro son constantes ya sea en vacío o en carga nominal. La corriente en vacío suele obtenerse del ensayo de vacío, en el que se cuantifica la

potencia absorbida y la tensión aplicada. El transformador se conecta sin ninguna carga en el secundario (en vacío). 5.3 En forma tabulada comprobar las relaciones matemáticas teóricas con las practicas verificadas en el laboratorio de las maquinas eléctricas estáticas. 5.4 ¿Cuál es la relación de transformación teórica que ha determinado? 5.5 En forma tabulada mostrar los errores absolutos de la relación de transformación que se obtuvieron en el desarrollo de la presente experiencia. Relación de transformación del transformador elevador y el transformador reductor.

6.- Observaciones y conclusiones:  Siempre al empezar a armar tu circuito debes de tener en cuenta la corriente que se está otorgando a la fuente, ya que a veces puede ser poca y no se va a poder llegar al cálculo necesario.  La diferencia está clara entre el lado de baja tensión y la de alta tensión, la de alta tensión tiene muchas espiras y es delgada, en cambio la de baja tensión es de pocas espiras y gruesa, con una abaja resistencia.  L a relación de transformación está ligada a la fórmula de a = v1/v2, la cual es un terminal normal esta será 2, pero en un terminal invertido será ½.  El error de la relación practica con la relación teórica, es mínima, en un momento esta se vuelve constante hasta que en un punto cambia, pero en si el error que se encuentra es mínimo lo cual es aceptable.

7.- Bibliografía: - Guía de prácticas. - http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3015/html/135_prdidas_e n_un_transformador.html