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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

MATERIA: MÁQUINAS ELÉCTRICAS INFORME DE LABORATORIO 2 TEMA: TRANSFORMADOR MONOFÁSICO EN VACÍO

NRC: 2876 ING. PACHECO CHIGUANO FRANKLIN EFRAIN

GRUPO N°: 1 INTEGRANTES: TNTE. ORTIZ ANDRÉS LID CADENA VANESA ESPÍN SANTIAGO LOZADA SEBASTIAN PASACA JUAN MENA

FECHA: 03/MAYO/2018

Resumen de la práctica Se procede a tomar el transformador monofásico especificado en el preparatorio y revisamos sus respectivos valores nominales que se encuentra en una placa al costado del mismo. Esto se realiza con el objetivo de tener datos que serán tomados como reales y que deberán coincidir o tener relación con las medidas que tomaremos al realizar la práctica. Con la fuente apagada armamos el circuito mostrada en la figura 1 del preparatorio conectando los respectivos instrumentos de medida. Verificamos que las conexiones sean correctas y procedemos a encender la fuente de tensión, con un valor inicial de 20 V vamos tomando las medidas de corriente y de voltaje en el devanado secundario. Repetimos el proceso en pasos de 20V hasta llegar 180 V. En el proceso podemos observar que, aunque como valor nominal el transformador puede entregar hasta 8.6 [A], las corrientes en las lecturas serán muy bajas y llegaremos máximo a tener 1.06 [A] de consumo. Esto debido a que estamos trabajando sin una carga en el devanado secundario. Una vez que llegamos al máximo valor de voltaje, esperamos que se estabilice el transformador y repetimos el proceso a la inversa reduciendo en pasos de 20 [V]. Tema: Transformador Monofásico en vacío 1. Objetivos   

Identificar las características nominales de un transformador monofásico. Determinar las relaciones de voltaje primario y secundario del transformador. Analizar la gráfica obtenida 


2. Marco Teórico Un transformador es un dispositivo que nos permite modificar potencias provenientes de corriente alterna con determinados valores de voltaje y también de corriente en otra potencia con valores similares de estos dos parámetros, siendo idealmente iguales, basándose en la inducción electromagnética. Un transformador monofásico es aquel compuesto por láminas de hierro y dos bobinados, a los cuales se refiere como primario y secundario, además de como su nombre lo indica, tener únicamente una fase de electricidad positiva y un neutro. “El bobinado primario con

“N1” espiras es aquel por el cual ingresa la energía y el secundario con “N2” espiras es aquel por el cual se suministra dicha energía” (Universidad tecnológica de argentina, 2018).

Figura 1 Transformador tipo núcleo

Figura 2 Transformador tipo acorasado En la figura 1 podemos observar un trasformador de tipo núcleo, mientras que en la figura 2 podemos observar uno de tipo acorazado, en el cual los dos bobinados se ubican en la rama central, logrando con este sistema reducir el flujo magnético disperso de ambos bobinados, colocando generalmente el bobinado de baja tensión en la parte interna y el de mayor tensión rodeando a este en la parte externa. las leyes que gobiernan al transformador ideal

Fig. 1. Transformador ideal sin carga

De acuerdo a la Fig. 1, las leyes que se aplican a los transformadores ideales son las siguientes:

Tabla 1. Leyes Físicas aplicadas a los transformadores ideales Leyes

Ley de inducción de Faraday

Ecuaciones 𝑑Φ ℯ1 = 𝑁1 𝑑𝑡 𝑑Φ ℯ2 = 𝑁2 𝑑𝑡 𝑣1 ℯ1 𝑁1 = = 𝑣2 ℯ2 𝑁2

Descripción ℯ1 y ℯ2: fuerza electromotriz, devanados 1 y 2 𝑁1 y 𝑁2 : número de vueltas de cada devanado

𝑁1 =𝑎 𝑁2 𝑁1 𝑖1 = 𝑁2 𝑖2 𝑖2 𝑁1 = =𝑎 𝑖1 𝑁2 𝑣1 𝑖1 = 𝑣2 𝑖2

𝑎: Relación entre las vueltas del primario al secundario

Ley de Lenz

Φ=B∙S 𝑑Φ ℯ=− 𝑑𝑡

3. Equipo y Materiales Equipo de medición: Fuente de poder TF-123 Fuente de poder PS-12 Voltímetro analógico 120/220 AC Amperímetro AC de 2.5 A Transformador monofásico TT91 Transformador monofásico TR-13

Caso ideal, ℯ1 y ℯ2 son iguales a 𝑣1 y 𝑣2 .

Las corrientes se igualan al contar con una carga conectada al devanado secundario

ℯ: fuerza electromotriz en voltios Φ: Flujo magnético en Wb t: tiempo en segundos signo – es debido a la ley de Lenz

4. Procedimiento de la práctica 1. En base a las características nominales especificadas en la placa del transformador complete la siguiente tabla. Ord 1 2 3 4 5 6

Característica S nominal V primaria V secundaria I primaria I secundaria f de trabajo

750 VA 2x60 V 2x45 V 6.25 A 8.3 A 60 HZ

7

fp

1

2. Con la fuente V1 apagada. Arme el circuito de la figura, configurando al transformador para que mantenga un devanado primario y un devanado secundario.

3. Previo a la activación de la fuente de poder E1, verificar que se encuentre en 0 voltios, partiendo de este valor, incrementar la tensión con el regulador variable en pasos de 20V hasta llegar al 150% de la tensión nominal, posteriormente realice el mismo procedimiento para tensión descendente. En cada paso leer los valores de V1, I1 y V2 5. Análisis de resultados Cálculo de errores Se tiene la relación entre el voltaje primario y secundario de: 120/90=1.33. Este valor nos va indicar cual serían los valores teóricos de los voltajes secundarios si incrementamos o decrementamos la tensión del voltaje primario

Tensiones ascendentes Medido

Teórico

Error %

V1

V2

V1

V2

V1

V2

40 60,4 80,7 100,7 117,5 20,4 140,4 160,4 180,5 200,3

31,75 46,9 62,9 78,6 91,7 16,14 109,2 124,5 140,9 156,2

40 60 80 100 120 20 140 160 180 200

30 45 60 75 90 15 105 120 135 150

0% 0% 1% 1% 2% 2% 0% 0% 0% 0%

6% 4% 5% 5% 2% 8% 4% 4% 4% 4%

6. Preguntas 6.1.Para cada paso de medición calcular el índice de relación de tensiones V1/V2, y la potencia de entrada S1.

V1 20,4 40 60,4 80,7 100,7 117,5 140,4 160,4 180,5 200,3

Magnetización (0V - 200V) V2 V1/V2 I 16,14 1,264 0,03 31,75 1,260 0,06 46,9 1,288 0,08 62,9 1,283 0,11 78,6 1,281 0,14 91,7 1,281 0,18 109,2 1,286 0,28 124,5 1,288 0,42 140,9 1,281 0,64 156,2 1,282 1,06

S 0,61 2,40 4,83 8,88 14,10 21,15 39,31 67,37 115,52 212,32

V1 200,3 180,8 160,8 140,6 120,4 100,6 80,4 60,4

Desmagnetización (200V – 0V) V2 V1/V2 I 156,2 1,282 1,06 140,8 1,284 0,64 125,1 1,285 0,42 109,6 1,283 0,28 93,9 1,282 0,19 79,5 1,265 0,14 62,7 1,282 0,11 46,8 1,291 0,08

S 212,32 115,71 67,54 39,37 22,88 14,08 8,84 4,83

40,5 20,1

31,78 15,93

1,274 1,262

0,06 0,03

2,43 0,60

6.2.Realizar los gráficos: 
 o V2 función de V1

V2 en función de V1 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0

50

100

150

200

250

Como podemos observar en el gráfico, existe una relación lineal entre el voltaje primario y secundario. Lo que es consistente pues es sabido que para un transformador ideal, V2=V1/a donde “a” representa el número de espiras del devanado. o I1 función de V1

I en función de V1 1.2 1 0.8 0.6 0.4

0.2 0 0

50

100

150

200

250

Se puede observar que la curva obtenida es de tipo exponencial, también se debe tener en cuenta que la corriente en este instante es utilizada para la magnetización del núcleo. o S1 como función de V1

S en función de V1 250.00

200.00

150.00

100.00

50.00

0.00 0

50

100

150

200

Se puede decir que la curva describe la relación que existe entre la potencia aparente y el voltaje de entrada. Esta relación no es lineal debido a que la relación entre el voltaje y la corriente tampoco es lineal.

250

o Índice V1/V2 función de I1

V1/V2 en función de I 1.400

1.350

1.300

1.250

1.200

1.150

1.100 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Observamos una tendencia de la gráfica a linealizarse debido a que la relación V1/V2 debe mantenerse constante. Por esta razón, se normaliza a medida que la corriente aumenta. 7. Conclusiones 

Por medio de la práctica se logró identificar una relación lineal del voltaje primario y secundario del transformador



Para los valores de voltaje menores a 120[V] existe una desestabilización de la corriente que se para mantener la relación que debe existir entre el voltaje primario y secundario.



Mientras el transformador no tenga una carga en el devanado secundario su consumo de corriente se mantendrá al mínimo. Lo suficiente para satisfacer las leyes electromagnéticas que rigen el transformador.

8. Recomendaciones 

Se deben tomar en cuenta los valores de voltaje de entrada máximos y mínimos con los cuales se deben trabajar, para el correcto uso del transformador monofásico existente en el laboratorio.



Antes de energizar el circuito, se deben revisar las conexiones de todos los elementos, sobre todo de los multímetros conectados, dado que trabajamos en AC.

9. Bibliografía Www4.frba.utn.edu.ar. (2018). Apuntes de electrónica. [online] Available at: https://www4.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/electrotecnica_y_maquinas_electri cas/apuntes/7_transformador.pdf [Accessed 3 May 2018]. B. S. Guru, H. R. Hiziroglu. Máquinas eléctricas y transformadores (Traducido). New York: Oxford University Press. Tercera edición, p. 206

10. ANEXOS