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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 26-9-2018

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS 1 GUIA DE LABORATORIO N°3

ACOPLAMIENTO MAGNÉTICO DE BOBINAS Y MEDIDA DE AISLAMIENTO EN LOS TRASFORMADORES AUTOR: A. RENATO PEREZ GARCIA DOCENTE: Ing. LUIS A. CHIRINOS

AREQUIPA – 2018 UNSA – INGENIERIA ELECTRICA

ACOPLAMIENTO MAGNÉTICO DE BOBINAS

ACOPLAMIENTO MAGNETICO DE BOBINAS Y MEDIDA DE AISLAMIENTO EN LOS TRANSFORMADORES EN LOS TRASFORMADORES I.- OBJETIVO Analizar y determinar el coeficiente de autoinducción de las bobinas acopladas magnéticamente de un trasformador. Verificar el nivel de aislamiento en los trasformadores II.- ELEMENTOS A UTILIZAR 

1 autotransformador monofásico 0-240 v AC, 60 Hz



1 trasformador monofásico 220/110 v



1 amperímetro



1 voltímetro



1 multímetro



Puente kelvin

III.- ACTIVIDADES 1.- Midiendo la resistencia de las bobinas del trasformador usando el puente kelvin y el multímetro. 



En el lado de 220v la resistencia medida es: Instrumento

Valor

Multímetro

3.4 Ω

Puente kelvin

1.97 Ω

En el lado de 110v la resistencia medida es: Instrumento

Valor

Multímetro

1.5 Ω

Puente kelvin

0.58 Ω

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2.- PRIMER ENSAYO. - Armamos el siguiente circuito, Energizando el lado de 220v con 220 v de la fuente, y registramos los valores del amperímetro y voltímetro colocados según la figura.

Lado de 220v V1

I1 (mA)

(V) 220

194

Lado de 110v V2

I2

(V)

(A)

110

0

3.- SEGUNDO ENSAYO. - Utilizando el autotransformador, ajustándolo a 110v de salida, lo ponemos en el lado de 110v y registramos los valores del amperímetro y voltímetro colocados según la figura.

Lado de 220v V1

I1 (A)

(V) 227

Lado de 110v V2

I2 (A)

(V) 0

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109.9

0.36

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IV.- CUESTIONARIO 1.- Explicar el método aplicado para la medición de los parámetros del trasformador del circuito, indicando los resultados del laboratorio (Z1 Y Z2). L1, L2, M. Para hallar las resistencias de cada bobina del trasformador se usó un instrumento que usa el método de puente kelvin. Se usó el meto de voltímetro y amperímetro, con estos valores aplicando corrientes de mallas hallamos L1, L2, Y M.

2.- Calcular el coeficiente de autoinducción del trasformador (la inductancia mutua entre el primario y secundario) El circuito equivalente del trasformador es como la figura, a este circuito le aplicamos corrientes de malla para poder hallar la inductancia mutua. M I1

Malla 1

I2

Malla 2

* En la malla 1 decimos que: 𝑉1 = 𝑅1 ∗ 𝐼1 + 𝑋𝐿1 ∗ 𝐼1 + 𝑋𝑀 ∗ 𝐼2 − − − 𝐸𝑐 1 * En la malla 2 decimos que: 𝑉2 = 𝑅2 ∗ 𝐼2 + 𝑋𝐿2 ∗ 𝐼2 + 𝑋𝑀 ∗ 𝐼1 − − − 𝐸𝑐 2

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Remplazando los valores del primer ensayo en la ecuación 2. Para hallar la inductancia mutua. 110 = 0.58 ∗ 0 + 𝑋𝐿2 ∗ 0 + 𝑋𝑀 ∗ 0.194 𝑋𝑀 =

110 = 567.01 Ω 0.194

𝑋𝑀 = 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝑀 𝑀=

𝑋𝑀 567.01 = = 1.5 𝐻 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑓 2 ∗ 𝜋 ∗ 60

3.- Realizar un breve análisis de los resultados de la evaluación de la resistencia interna de las bobinas y la resistencia de aislamiento del equipo. La resistencia de aislamiento del trasformador no se realizó. Pero la resistencia de aislamiento de un trasformador en muy elevada en comparación a la resistencia de las bobinas del trasformador.

4.- Explicar los errores y las aproximaciones que se obtenga de los cálculos. Los errores en los cálculos van a depender de los equipos que hemos usado para medir la resistencia, voltaje y corriente. Sobre todo, al medir la resistencia de la bobina y al medir la resistencia de aislamiento del trasformador.

5.- Determinar el coeficiente de acoplamiento (K) del trasformador ensayado Para hallar el coeficiente de acoplamiento necesitamos hallar L1, L2 y M. Para Hallar L1 Remplazamos los valores obtenidos en el primer ensayo en la ecuación 1.

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220 = 1.97 ∗ 0.194 + 𝑋𝐿1 ∗ 0.194 + 𝑋𝑀 ∗ 0 → 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑋𝐿1 𝑋𝐿1 =

220 − 1.97 ∗ 0.194 = 1132.05 Ω 0.194 𝑋𝐿1 = 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝐿1 𝐿1 =

→ 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑚𝑜𝑠 𝐿1

𝑋𝐿1 1132.05 = = 3𝐻 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑓 2 ∗ 𝜋 ∗ 60

Para hallar L2 remplazamos los valores del segundo ensayo en la ecuación 2. 109.9 = 0.58 ∗ 0.36 + 𝑋𝐿2 ∗ 0.36 + 𝑋𝑀 ∗ 0 𝑋𝐿2 =

109.9 − 0.58 ∗ 0.36 = 304.7 Ω 0.36

𝑋𝐿2 = 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝐿2 𝐿2 =

→ 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑚𝑜𝑠 𝐿2

𝑋𝐿2 304.7 = = 0.81 𝐻 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑓 2 ∗ 𝜋 ∗ 60

El acoplamiento K es: 𝐾=

𝑀 √𝐿1 ∗ 𝐿2

=

1.5 √3 ∗ 0.81

= 0.96

6.- Explique ¿Por qué la evaluación del nivel de aislamiento con el megómetro es una prueba destructiva? Esto se da porque en la experiencia o medición se genera temporalmente una sobrecorriente eléctrica la cual se aplica al sistema hasta que se rompe su aislamiento, al establecerse un arco eléctrico.

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7.- ¿Cuál es la forma correcta de elegir el instrumento adecuado para evaluar el nivel de asilamiento de un trasformador? 

La cantidad que se quiere medir.



El entorno, la resolución precisión y el margen y escala.



Características de respuesta.



Calibración.



Interferencias y ruidos.

V.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES 1.- Observaciones 

El acoplamiento magnético depende de la distancia entre las bobinas.



Para no cometer errores es mejor usar equipos de mejor precisión.



Los megometros son los instrumentos encargados de medir la resistencia de aislamiento de los equipos y de las instalaciones.



La inducción magnética solo se da cuando por la bobina circula corriente alterna.



Los acoplamientos magnéticos pueden ser remplazados por circuitos inductivos equivalentes que facilitan su estudio.



Se obtiene mayor voltaje inducido cuando el núcleo es de hierro.

2.- Conclusiones 

Determinamos el valor de la inductancia mutua de las bobinas de un trasformador con las leyes de Kirchhoff, con valores de un multímetro y un amperímetro.



Determinamos el valor de la resistencia de las bobinas utilizando el puente kelvin en cual es muy preciso.



Determinamos la constante de acoplamiento magnético aplicando leyes de Kirchhoff.



Es necesario usar equipos de alta precisión para saber la resistencia de las bobinas ya que con un multímetro se tiene mucho error, alrededor del 50%.



La inductancia en el lado 220v es mayor que en el lado de 110v.



El acoplamiento magnético es de 96%, esto nos dice que tiene un buen acoplamiento magnético.

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VI.- BIBLIOGRAFÍA 

Circuitos Eléctricos, J. A. EDMINISTER, McGraw-Hill, Serie Schaum´s,



Análisis de Circuitos en Ingeniería; WILLIAM H. HAYT Jr, JACK E. KEMMERLY, STEVEN M. DURBIN,McGraw-Hill; Séptima edición



http://es.scribd.com/doc/217593453/125726232-Uso-Del-Probador-deAislamiento-Megometro#download

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