• Author / Uploaded
• Michael Medina Flores

Citation preview

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS N°4

.- INFORMACION GENERAL: LABORATORIO N ° 04 NOMBRE: PRUEBA CON CARGA DEL TRANSFORMADOR Y REGULACIÓN 2.- OBJETIVO  Observar el comportamiento del transformador con diferentes tipos de carga conectado en el secundario y su comportamiento fasorial.  Determinar el rendimiento y la regulación del transformador. 3.- FUNDAMENTO TEORICO Caída de tensión en un transformador: Dado que existen resistencias y reactancias intercaladas en serie con los bobinados del transformador, cuando circule una corriente de carga por los bobinados la tensión del secundario se verá reducida. La caída de tensión será entonces la diferencia algebraica entre la tensión eficaz del secundario en vacio (E2) y la que aparece cuando el transformador trabaja en carga (U2): u = E2 − U 2 A menudo es más conveniente expresar esta vacía de potencial en términos de porcentaje referidos a la tensión de vacío. A este valor se le denomina coeficiente de regulación. (𝛆) ε=

E2 − U 2 × 100% E2

También se puede expresar como la siguiente relación: ε = uRcc . cos φ + uXcc . sin φ Donde: uRcc =

Rcc ×I1 U1

× 100% y

uXcc =

Xcc ×I1 U1

× 100%

ε = Coeficiente de regulación uRcc = Caida de tension ohminca de cortocicuito. uXcc = Caida de tension inductiva de cortocicuito. cos φ = Factor de potencia de la carga Rendimiento de un Transformador: Se puede decir que el rendimiento de un trasformador es la relación entre la potencia suministrada a la carga por el secundario (P2) y la potencia absorbida de la red por el primario (P1), expresada en porcentaje: η=

P2 P2 × 100 = × 100 P1 P2 + PFe + PCu

Página 1

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS N°4

Donde: η = Rendimiento del transformador en %. P1 = Potencia absorbida de la red por el primario P2 = Potencia activa cedida a la carga PFe = Perdidas en el hierro PCu = Perdidas en el cobre Los transformadores se pueden conectar en paralelo para suministrar una potencia superior a la potencia nominal de cada transformador. Cuando se conectan transformadores en paralelo, hay que tomar dos precauciones: Los arrollamientos a conectar en paralelo deben tener los mismos voltajes nominales y deben conectar con la polaridad correcta, es decir, un terminal marcado debe conectarse con otro marcado y un terminal no marcado debe conectarse con otro no marcado. Si las conexiones no se realizan correctamente puede resultar dañados seria mente los transformadores, los disyuntores y los circuitos asociados. La Figura 1 muestra dos transformadores (T1 y T2), con iguales características nominales, conectados en paralelo para alimentar una carga de 200 VA. Cada transformador tiene una potencia de régimen de 100 VA y los terminales con iguales polaridades se conectan juntos para que cada unidad individual suministre la mitad de la potencia de la carga.

Figura 1. Acoplamiento de transformadores en paralelo. El rendimiento de un dispositivo eléctrico, expresado en porcentaje, es la relación entre la potencia activa que suministra el dispositivo (PSAL) y la potencia activa suministrada al mismo (PENT) multiplicada por 100. El rendimiento se simboliza con la letra griega eta (η). η = 100 ×

PSAL PENT

Las potencias aparente y reactiva no se emplean en los cálculos de rendimiento. En un transformador ideal no hay perdidas internas, por lo tanto, la potencia del primario es exactamente igual a la del secundario. En la práctica este tipo de transformador no existe ya que existe cierta potencia se pierde debido a las perdidas en el cobre y en el hierro. Dado que esta potencia perdida es una parte de la potencia total suministrada por la fuente, la cantidad total de esta pérdida es simplemente la diferencia entre PENT y PSAL (PENT – PSAL).

Página 2

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS N°4

4.- EQUIPOS Y MATERIALES        

Fuente de alimentación variable Multímetro digital Vatimetro Transformador 110/220 Cables de conexión Balasto Philips Reostato Amperimetro

5.-PROCEDIMIENTO: Implementamos los siguientes circuitos que estan en la figuras Circuito en vacio

V1

V2

I2

P2

n

Reg

109

220

0

0

0

0

Circuito con 1 bobina como carga

V1

V2

I2

P2

n

Reg

106

214

0.55

30

0

0

Página 3

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS N°4

Circuito con 2 bobinas como carga

V1

V2

I2

P2

n

Reg

106.5

207.9

1.05

50

0

0

Circuito con 3 bobinas como carga

V1

V2

I2

P2

n

Reg

105.2

204.3

3

60

0

0

Circuito con 4 bobinas como carga

V1

V2

I2

P2

n

Reg

102.6

198.6

4

70

0

0

Página 4

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS N°4

Circuito con 1 bobina y 1 resistencia como carga

V1

V2

I2

P2

n

Reg

2

420

0

0

116.6 222.8 6.-CUESTIONARIO:

a) Calcular la regulación y la eficiencia en cada caso Circuito con 1 bobina como carga E2 − U 2 × 100% E2 220 − 214 ε= × 100% 220 6 ε= × 100 220 ε = 2.727% ε=

η=

P2 P2 × 100 = × 100 P1 P2 + PFe + PCu

η=

30 × 100 30 + 16 + 70

η=

30 × 100 116

η = 25 % Circuito con 2 bobinas como carga E2 − U 2 × 100% E2 220 − 207,9 ε= × 100% 220 12.1 ε= × 100 220 ε = 5.5% ε=

η=

P2 P2 × 100 = × 100 P1 P2 + PFe + PCu

Página 5

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS N°4

η=

50 × 100 50 + 16 + 70

η=

50 × 100 136

η = 36.76 % Circuito con 3 bobinas como carga E2 − U 2 × 100% E2 220 − 204,3 ε= × 100% 220 15.7 ε= × 100 220 ε = 7.136% ε=

η=

P2 P2 × 100 = × 100 P1 P2 + PFe + PCu

η=

60 × 100 60 + 16 + 70

η=

60 × 100 146

η = 41.09 % Circuito con 4 bobinas como carga E2 − U 2 × 100% E2 220 − 198.6 ε= × 100% 220 21.4 ε= × 100 220 ε = 9.727% ε=

η=

P2 P2 × 100 = × 100 P1 P2 + PFe + PCu

η=

70 × 100 70 + 16 + 70

η=

70 × 100 156

η = 44.87 %

Página 6

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS N°4

Circuito con 1 bobina y 1 resistencia como carga E2 − U 2 × 100% E2 220 − 222.8 ε= × 100% 220 2.8 ε= × 100 220 ε = 1.27% ε=

η=

P2 P2 × 100 = × 100 P1 P2 + PFe + PCu

η=

70 × 100 70 + 16 + 70

η=

70 × 100 156

η = 44.87 % b) Con los datos anteriores calcular la impedancia equivalente y dibujar el triangulo de potencias

 Hallando el 𝑍𝐿 : Circuito reflejado en el secundario: Zeq2 IL

V2

V1/a

ZL

𝑍𝐿 = 𝑅 + 𝑗𝑋𝐿 Pero como es puramente inductiva: 𝑅 = 0 , además 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0 Entonces, hallando 𝑋𝐿 en cada caso: 𝑋𝐿 = 

𝐼2 2

Para 𝑃2 = 30 , 𝐼2 = 0.55 𝑋𝐿 =



𝑃2

Para 𝑃2 = 50 , 𝐼2 = 1.05

30 = 𝑗99.17Ω 0.552

Página 7

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS N°4

𝑋𝐿 =  

50 = 𝑗45.35Ω 1.052

Para 𝑃2 = 60 , 𝐼2 = 3 𝑋𝐿 =

60 = 𝑗6.66Ω 32

𝑋𝐿 =

70 = 𝑗4.37Ω 42

Para 𝑃2 = 70 , 𝐼2 = 4

Hallando el 𝑍𝑒𝑞2; carga puramente inductiva 𝑅𝑒𝑞2 = 







(𝑉1 /𝑎) − 𝑉2 𝐼2

Para 𝑉2 = 214 , 𝑉1 = 106 , 𝐼2 = 0.55 106 ( ) − 214 < 90 𝑍𝑒𝑞2 = 0.5 0.55 𝑅𝑒𝑞2 = 301.23 < −45.26 Para 𝑉2 = 207.9 , 𝑉1 = 106.5 , 𝐼2 = 1.05 (106.5/0.5) − 207.9 < 90 𝑍𝑒𝑞2 = 1.05 𝑅𝑒𝑞2 = 283.46 < −44.305 Para 𝑉2 = 204.3 , 𝑉1 = 105.2 , 𝐼2 = 3 (105.2/0.5) − 204.3 < 90 𝑍𝑒𝑞2 = 3 𝑅𝑒𝑞2 = 97.75 < −44.157 Para 𝑉2 = 198.6 , 𝑉1 = 102.6 , 𝐼2 = 4 (102.6/0.5) − 198.6 < 90 𝑧𝑒𝑞2 = 4 𝑅𝑒𝑞2 = 71.39 < −44.06

 Tenemos una carga puramente inductiva entonces el 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0, por lo tanto el triángulo de potencias solo seria de la siguiente manera ya que solamente presentamos carga reactiva:

Q(VAR)

Página 8

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS N°4

6.-CUESTIONARIO: 7.-CONCLUSIONES:  Se concluye que la caída de tensión es importante saber porque sabemos con eso que perdidas van a ver  Se concluye que todo transformador tiene su rendimiento es por lo cual se tiene que saber para poder adquirir o ponerlo en funcionamiento  Se concluye que todo transformador tiene perdidas por lo cual esto debemos conocer ya que son muy importantes al momento de realizar una instalación.

Página 9