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1

Practica #-2: CALCULOS Y MEDICIONES DE CIRCUITOS RLC Cristian Pullaguari , Vinicio Llanos , Yulissa Lizbeth Ordoñez Castillo , Julio Huanga, Celso Gomez [email protected], , [email protected] , [email protected], , [email protected],ede.ec , [email protected] Universidad Politécnica Salesiana - Sede Cuenca Laboratorio de Maquinas Eléctricas I

CIRCUITO 1 R2 245Ω C2 V13 50 Vrms 60 Hz 0°

𝑍4 =

2.5µF L2 0.7H

𝑍4 𝑒𝑠𝑡𝑎 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 𝑐𝑜𝑛 𝑍3 𝑍5 = 𝑍3 + 𝑍4 𝑍4 = 239.7 − 𝑗57.238 + 245 𝑍4 = 283.7 − 𝑗57.238

CALCULOS 𝜔 = 2𝜋𝑓 𝜔 = 2𝜋(60)𝐻𝑧 𝜔 = 120𝜋 𝑠 −1

𝑉𝑚 𝑍 50 𝑉 𝐼𝑚 = 283.7 − 𝑗57.238 𝐼𝑚 =

𝑋𝐿 = 𝜔𝐿 𝑋𝐿 = (120𝜋 𝑠 −1 ) ∗ (0.7𝐻) 𝑋𝐿 = 84𝜋 Ω 1 𝜔𝐶 1 𝑋𝐶 = (120𝜋 𝑠 −1 ) ∗ (2.5 ∗ 10−6 𝐹) 𝑋𝐶 = 1061.033 Ω 𝑋𝐶 =

𝑍1 = 𝑅 𝑍1 = 245Ω < 0° 𝑍2 = 𝑋𝐶 𝑍2 = 1061.033 Ω < −90° 𝑍3 = 𝑋𝐿 𝑍3 = 84𝜋 Ω < 90° 𝑍1 𝑦 𝑍2 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛 𝑒𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜: 𝑍4 =

𝑍1 ∗ 𝑍2 𝑍1 + 𝑍2

(245Ω < 0°) ∗ (1061.033 Ω < −90°) (245Ω < 0°) + (1061.033 Ω < −90°) 𝑍4 = 239.7 − 𝑗57.238

Mediciones Voltajes: 𝑉𝑅 = 49.4 𝑉 𝑉𝐶 = 53.7 𝑉 𝑉𝐿 = 51.6 𝑉 Corrientes: 𝐼𝑅 = 0.1𝐴 𝐼𝐿 = 0.1𝐴 𝐼𝐶 = 0.1𝐴 Simulación de los Voltajes

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2 CIRCUITO 2 C1

R1

5µF

490Ω

V1 L1 1.4H

50 Vrms 60 Hz 0°

CALCULOS 𝜔 = 2𝜋𝑓 𝜔 = 2𝜋(60)𝐻𝑧 𝜔 = 120𝜋 𝑠 −1 Simulación de la Corriente en la Resistencia 𝑋𝐿 = 𝜔𝐿 𝑋𝐿 = (120𝜋 𝑠 −1 ) ∗ (1.4𝐻) 𝑋𝐿 = 168𝜋 Ω 1 𝜔𝐶 1 𝑋𝐶 = −1 (120𝜋 𝑠 ) ∗ (5 ∗ 10−6 𝐹) 𝑋𝐶 = 530.516477 Ω 𝑋𝐶 =

Simulación de la Corriente en el Capacitor

𝑍 = √𝑅2 + (𝑋𝐿 − 𝑋𝐶 )2 𝑍 = √(490)2 + (168𝜋 − 530.516477)2 𝑍 = √240100 + 7.446956 𝑍 = √240107.446956 𝑍 = 490 Ω 𝑉𝑚 𝐼𝑚 = 𝑍 50 𝑉 𝐼𝑚 = 490 Ω 𝐼𝑚 = 0.102 𝐴

Simulación de la Corriente en el Inductor

𝑉𝑅 = 𝐼𝑚 ∗ 𝑅 𝑉𝑅 = 0.102𝐴 ∗ 490Ω 𝑉𝑅 = 50𝑉 𝑉𝐶 = 𝐼𝑚 ∗ 𝑋𝐶 𝑉𝐶 = 0.102𝐴 ∗ 530.516477Ω 𝑉𝐶 = 54.13 𝑉 𝑉𝐿 = 𝐼𝑚 ∗ 𝑋𝐿 𝑉𝐿 = 0.102𝐴 ∗ 168𝜋 Ω 𝑉𝐿 = 53.856𝑉 Simulación de las Corrientes

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Mediciones Voltajes: 𝑉𝑅 = 49.4 𝑉 𝑉𝐶 = 53.7 𝑉 𝑉𝐿 = 51.6 𝑉

Simulación de los Voltajes Corrientes:

𝐼𝑅 = 0.1𝐴 𝐼𝐿 = 0.1𝐴 𝐼𝐶 = 0.1𝐴

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Práctica N° -1, Potencia en corriente alterna. Cristian Pullaguari , Vinicio Llanos , Yulissa Lizbeth Ordoñez Castillo , Julio Huanga, Celso Gomez

[email protected], , [email protected] , [email protected], , [email protected],ede.ec , [email protected] Universidad Politécnica Salesiana – Sede Cuenca Laboratorio de Maquinas Eléctricas 1

INTRODUCCION

,

La potencia activa es la que se transforma en energía en los La potencia eléctrica en circuitos con corriente alterna tiene receptores. La reactiva supone una carga para los generadores, desfases de tensión y de corriente debido a la naturaleza del mismo, en este caso se calculara la potencia existencia en un circuito RLC serie y se observara cómo se comporta debido a la naturaleza del circuito. El claro conocimiento sobre el ya que es demandada por el circuito, aunque no se transforme Universidad Politécnica Salesiana finalmente en energía. comportamiento de la potencia en circuitos de corriente alterna es de vital importancia para un buen cálculo de rendimiento y propiedades que debe tener una máquina para un buen Valores negativos de la potencia reactiva indicarán que la carga del circuito es en mayor medida capacitiva. desarrollo del equipo. I.

-

OBJETIVOS:

Potencia activa

Diseñar dos circuitos con y sin capacitor, medir y calcular las diferentes frecuencias de nuestro circuito:

a.

Potencia activa.

b.

Potencia aparente.

c.

Potencia reactiva.

-

Medir y calcular el cos f.

Es la potencia capaz de transformar la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos y, en consecuencia, cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda P(act)=𝐼𝑒𝑓 2 ∗ 𝑅

II.

MARCO TEÓRICO:

Las tres potencias están relacionadas entre sí de igual forma que el resto de las magnitudes estudiadas en alterna, relación que puede representarse por el triángulo de potencias:

Potencia reactiva Es la potencia necesaria para crear los campos eléctricos y magnéticos. Es una potencia devuelta al circuito, pero que está presente. Q=S*Cos(𝛷) Potencia aparente Es la suma (en forma vectorial) de las potencias activa y reactiva. Su valor depende del ángulo de desfasaje.[3] S = I*V

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Factor de potencia: Recibe este nombre porque, mirando las ecuaciones de potencia activa y aparente, representa el tanto por uno que de la potencia aparente se transforma en activa, y, por tanto, en energía que consume el receptor. III.

1.

5 Potencia aparente Factor de potencia. corriente Voltaje.

8.4VA 0.87 0.17A 50v

DESARROLLO:

Primero hacemos los cálculos y las mediciones sin capacitor. Como ocupamos 4 inductores lo que vamos es a sacar uno equivalente. Datos: 𝐿1 𝐿2 𝐿3 𝐿4

= 0.7𝐻 = 0.7𝐻 = 1.4𝐻 = 2.8𝐻 Figura 2. Circuito inductivo CA.

Por lo tanto: 𝐿𝑎 = 𝐿𝑎 =

𝐿1 ∗ 𝐿2 𝐿1 + 𝐿2

0.7 ∗ 0.7 = 0.35𝐻 0.7 + 0.7

1.4 ∗ 2.8 𝐿𝑏 = = 0.9333𝐻 1.4 + 2.8 𝐿𝑒𝑞 =

0.35 ∗ 0.933 = 0.255𝐻 0.35 + 0.933

Encontramos la reactancia inductiva con la siguiente ecuación: XL = 2πf L

(1)

XL = 2π × 60H z × 0.25H

(2)

XL = 94.247Ω Ahora encontraremos el ángulo entre la resistencia y la reactancia 4: 𝑥𝑙

Ø = 𝑎𝑟𝑡𝑎𝑛𝑔( )

(4)

𝑅

94.247

Ø = 𝑎𝑟𝑡𝑎𝑛𝑔(

245

𝜙 = 21°

)

(5)

(6)

Encontraremos la impedancia del circuito. Figura.2.circuto eléctrico.

𝑍 = √𝑅2 + 𝑋𝑙 2 Datos:

(7)

𝑍 = √2452 + 94.2 𝑅1 = 245𝑂ℎ𝑚 𝐿1 = 0.25𝐻

𝑍 = 262.5

(8)

(9)

Ahora pasamos a encontrar la corriente. En el siguiente cuadro mostramos las potencias medidas. Tabla I. Mediciones de los valores. Mediciones. Potencias y cos(∅) Potencia activa 7.2w

𝐼 = 𝑉/𝑍

(10)

𝐼 = 50/262 < 21°

(11)

(3)

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𝐼 = 0.19𝐴

6

(12)

Para calcular la potencia activa. 𝑃 = 𝑉 ∗ 𝐼 ∗ 𝑐𝑜𝑠(𝜃)

(13)

𝑃 = 50 ∗ 0.19 ∗ 𝑐𝑜𝑠(21)

(14)

Figura 3. Circuito inductivo CA con capacitor.

Datos: 𝑃 = 8.4 W

𝑅 = 245Ω 𝐶1 = 5𝑢𝐹 𝐿1 = 0.25

Calculamos la potencia aparente. 𝑆 =𝑉∗𝐼

En la siguiente tabla podemos observar los valores medidos.

𝑆 = 50 ∗ 0.19

Tabla III. Valores medidos.

𝑆 = 9.5𝑉𝐴 Pasamos a calcular el factor de potencia. cos(𝜃) = 𝑃/𝑆 cos(𝜃) = 8.4/9.5

Potencias, I,V. Potencia activa. Potencia aparente. Corriente. Voltaje. Cos 𝜑

Medidos. 7.2w 7.72VA. 0.16ª 50V 0.93

Encontraremos la reactancia inductiva del circuito.

cos(𝜃) = 8.4/9.5 cos(𝜃) = 0.88

XL = 2πf L

En el siguiente cuadro mostramos los valores calculados y los medidos.

XL = 2π × 60H z × 0.25H XL = 94.247Ω

Tabla II. Cuadro de datos calculados y medidos Potencia I,V.

Calculado.

Medido.

Potencia activa

8.4w

7.2w

Potencia aparente

9.5VA

8.4VA

Corriente.

0.19A

0.17A

Voltaje

50V

50V

cos(𝜃)

0.88

0.87

Encontraremos la reactancia capacitiva del circuito.

Segunda parte de nuestra práctica. Utilizaremos el capacitor para aumentar el factor de potencia.

𝑋𝑐 =

1 2𝜋∗𝑓∗𝐶

𝑋𝑐 =

1 2𝜋∗60∗5𝑢𝐹

𝑋𝑐 = 530.5

Ω

Nuestra impedancia total seria: 𝑍 = 312 < 38,1° Ahora pasamos a encontrar la corriente:

𝐼 = 𝑉/𝑍

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7

𝐼 = 50/312 < 38° 𝐼 = 0.166𝐴 < 38.1°

I.V.

Cálculos de las potencias:

CONCLUSIONES

En este tipo de circuitos de corriente alterna la potencia tiene desfases al igual que el voltaje y la corriente, dependiendo de los elementos y su conexión en este caso fue un circuito RLC en serie. Con el cálculo que hecho se obtuvo las potencias y se observó el comportamiento de la potencia en corriente alterna.

Potencia Activa: 𝑃 = 𝑉𝑥𝐼𝑥𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑃 = 50 𝑥 0.16𝑥 cos 38.1° 𝑃 = 7.5 𝑊 Potencia Aparente:

Existen muchas formas de realizar esta clase de circuitos pero siempre se debe buscar la forma más adecuada y eficaz.

𝑆 = 𝑉𝑥𝐼 𝑆 = 50 𝑥 0.16 𝑆 = 8 𝑉𝐴

Las conexiones que van a ser en armar estos circuitos deben ser analizadas con el mayor cuidado posible para de esta manera garantizar el funcionamiento a toda capacidad del circuito y así podremos tener un conocimiento claro sobre el tema.

Factor de Potencia: 𝑃 𝑆 7.5 cos 𝜑 = 8 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0.93

Para manipular estos circuitos y armarlos se debe tener mucho cuidado para cuando se conecte cada elemento, de esta manera conservaremos los equipos que se manejan y nuestra seguridad.

cos 𝜑 =

Tabla III. Valores calculados. Potencias, I,V.

V. BIBLIOGRAFIA Medidos.

Potencia activa.

7.5w

Potencia aparente.

8VA.

Corriente.

0.16ª

Voltaje.

50V

Cos 𝜑

0.93

[1]

M. electricas, «IESBAHIA,» [En línea]. Available: http://www.iesbahia.es/web/files/Tecnolog%C3%A Da/4_2_Potencia Alterna.pdf.pdf. [Último acceso: 20 10 2014].

[2]

RESCURSOSTIC, 2010. [En línea]. Available: http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3eso fisicaquimica/3quincena11/3q11_contenidos_5d.ht m. [Último acceso: 20 10 2014].

[3]

EXPERIMENT, 2009. [En línea]. Available: www.dfi.uchile.cl/labfi35a/Experim_all/CorrientALt erna4 .pdf[Último acceso: 20 10 2014].

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Practica #1: Prueba de cortocircuito del transformador monofásico Celso Emilio Gómez Asanza, Julio Vicente Huanga Reyes, Vinicio Fernando Llanos Fajardo, Yulissa Lizbeth Ordoñez Castillo, Cristian Santiago Pullaguari Acaro [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] Universidad Politécnica Salesiana - Sede Cuenca Laboratorio de Maquinas Eléctricas I Resumen--- Realizar las prueba de vacío y de cortocircuito del transformador monofásico feedback 61-106, para poder obtener el voltaje, corriente y potencia correspondiente para poder calcular el circuito equivalente del transformador.

De tal forma ahora se realizará las pruebas en cortocircuito y vacío para observar el comportamiento y relación de voltajes y corrientes tanto de entrada con las de salida.

Palabras Claves— Prueba de cortocircuito, transformador OBJETIVOS

II. MARCO TEÓRICO

Objetivo General: • Realizar la prueba de cortocircuito del transformador monofásico feedback 61-106.

Objetivos Específicos:   

.Medir con un óhmetro las resistencias del bobinado de baja y alta tensión del transformador monofásico feedback. Realizar la prueba de cortocircuito en el transformador monofásico feedback y medir los parámetros Vcc, Icc y Pcc. Calcular y dibujar el circuito equivalente del transformador monofásico feedback 61-106.

2.1 Transformador Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores. El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. [1]

I. INTRODUCCIÓN

Los transformadores son dispositivos electromagnéticos estáticos que permiten partiendo de una tensión alterna conectada a su entrada, obtener otra tensión alterna mayor o menor que la anterior en la salida del transformador. Permiten así proporcionar una tensión adecuada a las características de los receptores. También son fundamentales para el transporte de energía eléctrica a largas distancias a tensiones altas, con mínimas perdidas y conductores de secciones moderadas.

Fig. 1 Transformador [1] 2.2 Prueba de cortocircuito del transformador monofásico.

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9 𝑅2′ = 𝛼 2 𝑅2

En este ensayo se cortocircuita el devanado secundario (se utiliza un amperímetro) y se aplica al primario una tensión que se va elevando gradualmente desde cero hasta que circula la corriente nominal de plena carga por los devanados. [1]

En el caso de la reactancias X1 y X2’, no existe procedimientos para conocer por separado estos parámetros; sin embargo, en la práctica se suele aproximar al valor: 𝑋1 = 𝑋2′ =

𝑋𝑐𝑐 2

(C) Circuito equivalente aproximado del transformador monofásico reducido al primario: Fig. 2 Esquema eléctrico de la prueba de cortocircuito [1] Este ensayo permite determinar las pérdidas en el cobre y también los parámetros de la rama serie del circuito equivalente del transformador. 2.1 Fórmulas utilizadas:

𝑃𝑐𝑐 = 𝑉1𝑐𝑐 𝐼1𝑐𝑐 cos 𝜑𝑐𝑐 ; 𝑃𝑐𝑐 = 𝑃𝐶𝑢

Fig. 4 Circuito equivalente aproximado de un transformador reducido al primario. [1]

𝑉𝑅𝑐𝑐 = 𝑅𝑐𝑐 𝐼1𝑐𝑐 = 𝑉1𝑐𝑐 cos 𝜑𝑐𝑐 𝑉𝑋𝑐𝑐 = 𝑋𝑐𝑐 𝐼1𝑐𝑐 = 𝑉1𝑐𝑐 sin 𝜑𝑐𝑐 𝑅𝑐𝑐 =

𝑉1𝑐𝑐 𝑉1𝑐𝑐 cos 𝜑𝑐𝑐 ; 𝑋𝑐𝑐 = sin 𝜑𝑐𝑐 𝐼1𝑐𝑐 𝐼1𝑐𝑐

III. DESARROLLO A continuación se muestra la configuración frontal del transformador monofásico feedback, necesario para el desarrollo de la práctica:

Fig. 3 Circuito equivalente de cortocircuito y diagrama fasorial de tensiones[1]

El ensayo de cortocircuito determina la impedancia total del transformador pero no da información de cómo están distribuidos estos valores totales entre el primario y el secundario. [1] 𝑅𝑐𝑐 = 𝑅1 +

𝑅2′

; 𝑋𝑐𝑐 = 𝑋1 +

𝑋2′

Para determinar los valores de R1 y R2’ es necesario aplicar c.c. a cada uno de los devanados y obtener las resistencias R1 y R2 (no R2’) aplicando la ley de Ohm, o bien, medir directamente los bornes de cada devanado con un óhmetro.

Fig. 5: Configuración frontal del transformador monofásico feedback 61-106

3.1 Procedimiento: a) A partir de la 5, realizar la prueba de cortocircuito en el lado primario del transformador para lo cual:  

Alimentar el primario del transformador con una ⃗ (terminales 0V y 216V). tensión variable 𝑉 Unir los terminales 0V de la sección 1 y 62.5V de la sección 2 del secundario del transformador.

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   

Cortocircuitar los terminales 62.5V de la sección 1 y 0V de la sección 2 con un amperímetro. Conectar los instrumentos de medida necesarios para medir: 𝑃𝑐𝑐 ; 𝐼1𝑐𝑐 ; 𝑉1𝑐𝑐 ; 𝐼2𝑛𝑜𝑚 ⃗ hasta que el Incrementar el valor de 𝑉 amperímetro en cortocircuito marque la corriente nominal del transformador (aprox. 1.6A). Medir los parámetros indicados.

10

R1

L1

13.69Ω

21.9H

Fig. 6 Circuito equivalente a la rama serie del transformador

Calcular los parámetros del circuito equivalente del transformador monofásico feedback 61-106 y dibujar el mismo de forma similar al de la 3

Si sabemos que alfa es igual a: 𝛼=

I2n Icc

3.2 Valores Medidos

𝛼=

0.9 A 0.48 A

Tabla I: Cuadro de valores

𝛼 = 1.875

Valores Medidos Resultado prueba en vacío

Entonces podemos calcular el circuito equivalente del transistor:

Pcc Icc V1n I2n

Tenemos que calculas las nuevas resistencias obtenidas de la prueba de vacio para asi pasarlas al secundario.

cosfo

8W 0.48 A 12.4 V 0.9 A 0.53

La nueva 𝑅𝑒𝑞 𝑅𝑒𝑞 =

Resistencia R1 y R2 (Ω)

R1

1.2

R2

0.8

9818 Ω (1.875)2

𝑅𝑒𝑞 = 3.3 Calculos:

𝑅𝑒𝑞 = |𝑍𝑐𝑐 | =

|𝑍𝑐𝑐 | =

|𝑉𝑐𝑐 | |𝐼𝑐𝑐 |

|12.4 V| |0.48 A|

𝑍𝑐𝑐 = 25.8333 𝑍𝑐𝑐 = 25.8333 < cos 𝜑 cos 𝜑 = 0.53 𝜑 = 64.438° 𝑍𝑐𝑐 = 25.8333 < 64.438°

𝑅𝑒𝑞 𝛼2

9818 Ω 3.5156

𝑅𝑒𝑞 = 2792.67

La nueva 𝑋𝑢 𝑋𝑢 𝛼2 12700 Ω 𝑋𝑢 = (1.875)2 𝑋𝑢 =

𝑋𝑢 =

12700 Ω 3.5156

𝑋𝑢 = 3612 Ω

𝑍𝑐𝑐 = 13.69 + 21.9𝑗 𝑅𝑒𝑞 = 13.69Ω 𝑋𝑒𝑞 = 21.9Ω Obtrenemos la Rama Serie:

Con estos nuevos valores podemos realizar el diagrama equivalente:

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R2 3612Ω

11

R1

L1

13.69Ω

21.9H

L2 2792H

Todas las conexiones debemos hacerlas sin voltaje y con mucho cuidado para no causar daños en los equipos y para que no nos varie el funcionamiento

Vinicio Llanos Fig. 7 Circuito equivalente del transformador

IV. RECURSOS (ACCESORIOS Y MATERIAL FUNGIBLE): 



Banco de máquinas eléctricas feedback: o Fuente de tensión variable, 60-105 o Módulo de transformador monofásico, 61106 o Cables de conexión Multímetros (0)

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Cristian Pullaguari En el ensayo de cortocircuito, como las intensidades son nominales, este en ensayo podemos darnos cuenta que se producen perdidas en el cobre por efecto joule similares a las que se dan cuando el trasformador esta en carga. La prueba de corto circuito se realiza con el propósito de verificar la capacidad mecánica del transformador para soportar los esfuerzos electromagnéticos que se presentan en su interior, debido a las muy altas corrientes que circulan durante un corto en sus bornes secundarios. Las conexiones que van a ser en armar estos circuitos deben ser analizadas con el mayor cuidado posible para de esta manera garantizar el funcionamiento a toda capacidad del circuito y así podremos tener un conocimiento claro sobre el tema.

Para comenzar hacer esta práctica lo primero que hay que tener en cuenta con que trafo vamos a trabajar (1:2 o 2:1) para así poder hacer las conexiones correctamente, y también se obtuvo tanto los voltajes, potencias y corrientes. La corriente tanto de salida como de entrada.

Yulissa Ordoñez Realizamos la prueba de cortocircuito en el transformador monofásico feedback y medimos los parámetros Vcc, Icc y Pcc, para así poder calcular los datos de perdida en el cobre, también los parámetros de la rama serie del circuito equivalente del transformador Calculamos y dibujamos el circuito equivalente del transformador monofásico feedback 61-106. Para realizar esta práctica se debe tener cuidado al hacer las conexiones, y siempre hacer cualquier modificación en el circuito con el swich apagado para así no poner en riesgo ni nuestra seguridad, ni el banco de trabajo.

Julio Huanga Comprobamos el funcionamiento del transformador en cortocircuito y pudimos observar que los resultados prácticos son similares a los teóricos ya que existe una perdida en el cobre por eso existe una pequeña variación en los dos resultados. Conectamos con mucho cuidado para de esta manera mantener en buen estado los equipos y para que el funcionamiento sea el correcto.

Para manipular estos circuitos y armarlos se debe tener mucho cuidado para cuando se conecte cada elemento, de esta manera conservaremos los equipos que se manejan y nuestra seguridad. VI. REFERENCIAS

Celso Gomez. Pudimos observar y comprobar que los resultados de esta practica soy muy similares a los resultados de los cálculos teóricos, existe una pequeña diferencia ya que existen ciertas perdidas. Comprobamos el efecto Joule ya que pudimos observar cierta perdida en el cobre como cuando el transformador esta en carga.

[1]

S. J. Chapman, "Motores síncronos", en Máquinas eléctricas, 4° Ed., México: Mc. GrawHill, 2005, Cap. 6, pp.346-379 [2] J. F. Mora, "Máquinas Síncronas", Máquinas Eléctricas, 5° Ed., México: Graw Hill, 2003, Cap. 5.

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Practica #2: Prueba de vacio del transformador monofásico Celso Emilio Gómez Asanza, Julio Vicente Huanga Reyes, Vinicio Fernando Llanos Fajardo, Yulissa Lizbeth Ordoñez Castillo, Cristian Santiago Pullaguari Acaro [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] Universidad Politécnica Salesiana - Sede Cuenca Laboratorio de Maquinas Eléctricas I Resumen— En el siguiente documento se va a hablar sobre el transformador monofásico, y de las pruebas en vacío de esta forma sabremos el comportamiento del transformador en las diferentes circunstancias, de esta manera observar el comportamiento y relación de voltajes y corrientes tanto de entrada con las de salida. Abstract— In the following paper is to discuss the single-phase transformer and short test and vacuum thus know the transformer behavior in different circumstances, so observe the behavior and value of both voltages and currents input to output. INTRODUCCIÓN Los transformadores son máquinas estáticas que se utilizan para variar los valores de tensión (V) e intensidad (I) en C.A. Son utilizados en las líneas de transporte y distribución para elevar o reducir los valores de tensión eléctrica. El claro conocimiento sobre sobre los transformadores monofásicos es de vital importancia para la industria eléctrica para un buen cálculo de rendimiento y propiedades que debe tener una máquina para un buen desarrollo del equipo. De tal forma ahora se realizará las pruebas en cortocircuito y vacío para observar el comportamiento y relación de voltajes y corrientes tanto de entrada con las de salida.

Entender de forma exacta la aplicación del uso de los transformadores monofásicos. Obtener las relaciones de voltaje y corriente, según la prueba de vacío.

MARCO TEÓRICO Transformador Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores. El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente.[1]

OBJETIVOS Objetivo general Realizar la prueba de vacío del transformador monofásico. Objetivos específicos Desarrollar una habilidad clara para poder realizar eficazmente un buen desarrollo de cálculo de voltajes y corrientes.

Transformador ideal

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Para entender el funcionamiento del transformador, partiremos del transformador ideal, es decir, sin tener en cuenta las pérdidas eléctricas y magnéticas.

13 Despejando

obtenemos

la

relación

de

transformación: Funcionamiento en vacío: Se conecta el primario a la red y al secundario no se le conecta carga alguna. Al conectar el primario a una tensión V1 circula por él una pequeña corriente, denominada intensidad de vacío I 0, se produce un flujo alterno senoidal en el núcleo magnético. Este flujo magnético induce una f.e.m. E1 en el primario, por efecto de la autoinducción, y a su vez en el secundario también se inducirá otra f.e.m. E2. El valor de E1 viene determinado por la siguiente

Prueba en Vacío

expresión: Dónde:    

E1 = f.e.m. eficaz inducida en el primario (V) f = frecuencia (Hz) N1 = nº espiras del primario Fmax = flujo máximo (Wb)

Lógicamente la expresión de E2 será análoga a la anterior ya que lo crea el mismo flujo

Consiste en aplicar una tensión nominal V1 en cualesquiera de los enrollados del transformador, con el otro enrollado abierto, se le aplica al lado 1 voltaje y frecuencia nominal, registrándose las lecturas de la potencia de entrada en vacío P0 y la corriente en vacío I1. Es obvio que los únicos parámetros que tienen que ser considerados en la prueba de vació son Rm y jXm, la impedancia de dispersión, R1 +jX1, no afecta a los datos de prueba. Usualmente, la tensión nominal se aplica al enrollado de baja tensión. La figura 1, muestra el circuito de prueba utilizado.

F: dónde:  

E2 = f.e.m. eficaz inducida en el secundario (V) N2 = nº espiras del secundario

Dividiendo las dos expresiones se comprueba que la f.e.m. generada en los dos bobinados depende del nº de espiras:[2]

Funcionamiento en carga: Se conecta el primario a la red y al conectar al secundario una carga circulará por ésta una intensidad I2. La intensidad I2 creará una fuerza magnetomotriz (N2·I2) que tiende a modificar el flujo común F. Esto no ocurrirá puesto que en el primario aparecerá otra fuerza magnetomotriz (N1·I1) igual a la del secundario pero de sentido contrario equilibrando su efecto. Por lo tanto el flujo común se mantendrá constante. Podemos poner la siguiente expresión:

La potencia Po que absorbe el transformador en vacío la indica el vatímetro. La lectura del amperímetro A1 es la corriente I1o absorbida desde el primario y los oltímetros V1 y V2, El Transformador respectivamente, la tensión V1o a la que hemos conectado el transformador y la tensión V2o de circuito abierto en el secundario.

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14 Resultado prueba en vacío

DESARROLLO EL transformador monofásico en la aplicación de la práctica tenemos que medir voltajes y corrientes entre los devanados del mismo y así ver la relación que existe en esos. Se armó los circuitos correspondientes para así comprobar la prueba de cortocircuito y en vacío, de esta manera medimos y comprobamos mediante el cálculo los voltajes y corrientes. Desarrollamos la práctica mediante el uso de multímetros y el watimetro, para recopilar datos y analizarlos sobre el funcionamiento del trasformador.

IFe

0.022 A

Iu

0.017 A

RFe

9.818 KΩ

Xu

12.7 KΩ

Tenemos la primera práctica: Prueba en cortocircuito del transformador monofásico: 1.-Armado de la primera práctica de la prueba en vacío

Valores Medidos Resultado prueba en vacío Po

4.8 W

Io

0.028 A

V1n

216 V

V2o

135.2 V

cosfo

0.793

Resistencia R1 y R2 (Ω) R1

1.2

R2

0.8

Prueba en Vacio IFe= Io x cosfo = 0.028x 0.793 = 0.022 A Iu= Io x Senfo= 0.028xSen 37.53= 0.017 A RFe=V1n/IFe = 216/0.022 = 9.818 KΩ Xu= V1n/Iu = 216/ 0.017= 12.7 KΩ

Valores Calculados

2.-Medicion de voltajes y corrientes.

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15

 



Medimos con un óhmetro las resistencias del bobinado de baja y alta tensión del transformador monofásico feedback. Realizamos la prueba de vacío en el transformador monofásico feedback y medimos los parámetros voltaje, corriente y vacío para con estos datos poder representar las perdidas en el hierro. Con los datos obtenidos logramos calcular los parámetros de la rama de magnetización (rama en paralelo) del circuito equivalente del mismo.

Julio Huanga

LISTA DE MATERIALES Y HERRAMIENTAS

 

  

20 cables (bananas) Banco maquinas eléctricas FEEDBACK: -fuente de voltaje AC, -fuente de voltaje CD -transformador monofásico-trifásico -resistencias .capacitores -inductores Transformador del banco de trabajo Multímetro. Caja Negra –Watímetro

CONCLUSIONES

Aqui trabajamos con el transformador monofasico y la prueba de vacio dando un voltaje en el primario y dejando en circuito abierto en el secuandario de esta forma podemos observer mediante los resultados de voltaje y Corrientes las perdidas de potencia en el hierro. En el ensayo en vacio debemos obtenaer voltajes Corrientes, potencia para de esta forma armar el circuito equibvalente y asi observar mas claramente las perdidas. Celso Gomez Trabajamos en un transformador monofásico, para representar las pérdidas de hierro medimos el voltaje, la corriente y vacío, también medimos la resistencia del bobinado de alta y baja tensión del transformador. Una vez obtenido todos estos datos pudimos calcular las ramas de magnetización del circuito equivalente, con eso comparamos valores e hicimos los cálculos y vimos que los resultados se aproximaban.

Cristian Pullaguari En este tipo de conexiones para le transformador monofásico obtuvimos las relaciones para voltajes y corrientes, realizando la prueba en vacío. En ensayo en vacío proporciona, a través de las medidas de tensión, intensidad y potencia en el bobinado primario, los valores directos de la potencia de perdida en el hierro, y deja abierto el bobinado secundario. Por lo tanto, este bobinado no será recorrido por ninguna intensidad, y no se tendrán en cuenta los íntimos valores perdidas en el cobre para este ensayo. Las conexiones que van a ser en armar estos circuitos deben ser analizadas con el mayor cuidado posible para de esta manera garantizar el funcionamiento a toda capacidad del circuito y así podremos tener un conocimiento claro sobre el tema. Para manipular estos circuitos y armarlos se debe tener mucho cuidado para cuando se conecte cada elemento, de esta manera conservaremos los equipos que se manejan y nuestra seguridad. Yulissa Ordoñez

REFERENCIAS [1]

M. electricas, «IESBAHIA,» [En línea]. Available: http://www.iesbahia.es/web/files/Tecnolog%C3%A Da/4_2_Trnsforamdor Monofasico.pdf.pdf. [Último acceso: 20 10 2014].

[2]

RESCURSOSTIC, 2010. [En línea]. Available: http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3eso fisicaquimica/3quincena11/3q11_contenidos_5d.ht m. [Último acceso: 20 10 2014].

[3]

EXPERIMENT, 2009. [En línea]. Available: www.dfi.uchile.cl/labfi35a/Polaridaddel PruebaCortoyVacioll/CorrientALterna4 .pdf[Último acceso: 20 10 2014].

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Practica #3: REGULACIÓN DE TENSIÓN DEL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Gómez Celso, Huanga Julio, Llanos Vinicio, Ordoñez Yulissa, Pullaguari Cristian [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] Universidad Politécnica Salesiana - Sede Cuenca Laboratorio de Maquinas Eléctricas I Resumen--- Parámetros para determinar la regulación de tensión adecuada en un transformador monofásico. . VIII. MARCO TEÓRICO Palabras Claves— Transformador monofásico, regulación de tensión. OBJETIVOS Objetivo General: • Determinar la regulación de voltaje que se debe aplicar a un transformador monofásico. Objetivos Específicos: A partir del transformador monofásico:   

Determinar la regulación de transformación adecuada aplicando una carga resistiva. Determinar la regulación de transformación adecuada aplicando una carga inductiva. Determinar la regulación de transformación adecuada aplicando una carga capacitiva.

A. Transformador Monofásico. Un transformador es un dispositivo eléctrico el cual tiene una característica general que es permitir elevar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo su potencia, esto de acuerdo a como se lo posesione dentro del esquema eléctrico. En un transformador ideal la potencia que ingresa debería ser la misma que se obtenga a la salida es decir sin perdidas, pero las maquinas reales no cumplen este requisito debido a factores que provocan pequeñas perdidas de potencia del mismo. Esta conversión de tenciones se da debido al efecto de la inducción electromagnética, en la siguiente figura se puede apreciar los símbolos de un transformador ya sea reductor o elevador de tensión.

VII. INTRODUCCIÓN En el presente informe se presenta la practica realizada para determinar la regulación de tensión en un transformador monofásico, esta regulación de tensión se la debe realizar debido a las distintas cargas que se encuentran conectadas a una red eléctrica ya sean resistivas, inductivas o capacitivas. La regulación de tensión es de vital importancia ya que debido a esta regulación se puede equilibrar una carga, evitando de esta manera efectos sobre la red eléctrica las cuales pueden provocar sanciones económicas si se sobrepasa el factor de potencia establecido. Cabe recalcar que lo óptimo sería tener una regulación de tensión bien baja posible.

Fig1. Simbología del transformador monofásico. Un transformador está construido a partir de dos boninas las cuales tienen una cantidad N de espiras de material conductor (dependiendo de las características del transformador), las cuales están sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, estas espiras están aisladas entre si eléctricamente. La conexión que existe entre las dos bobinas la realiza el flujo magnético el cual se establece sobre el núcleo que generalmente está construido de hierro o láminas de acero eléctrico o alguna

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aleación que permita una adecuada y efectiva circulación del flujo magnético.

Fig3. Como ejemplo se aprecia el circuito equivalente de relación de vueltas 1 a 1.

IX. DESARROLLO Fig2. Construcción del transformador monofásico.

3.1 Procedimiento:

B. Regulación de tensión. Puesto que el transformador real tiene impedancias en serie en su interior, su tensión de salida varía con la carga, aún si la tensión de alimentación se mantiene constante. Para comparar cómodamente los transformadores, en cuanto a esto, se acostumbra definir una cantidad llamada Regulación de Voltaje (RV). La Regulación de Voltaje a plena carga es una cantidad que compara el voltaje de salida del transformador en vacío con el voltaje de salida a plena carga:

%𝑅𝑣 =

𝑉2,0 −𝑉2.𝑝𝑐 𝑉2,𝑝𝑐

Se proscedio a relazidar las mediciones en de los circuitos correspondiente, tomando como dato los valores de voltaje y corriente en un circuito en vacio, para luego aplcarles una carga correspondiente, siendo esta resistiva, inductiva y capacitiva, partiendo de la los valores obtenidos de un circuito en vacio: 𝑉𝐷𝐷 = 123.7 𝑉 En vacio se obtuvo: 𝑉2,0 = 185 𝑉

∗ 100

Dónde: %𝑅𝑣 Es la regulación de voltaje calculada en porcentaje. 𝑉2,0 Es el voltaje de salida en vacío. 𝑉2.𝑝𝑐 Es el voltaje de salida a plena carga. Generalmente se considera conveniente tener una regulación de voltaje tan pequeña como sea posible. Para un transformador ideal, RV = 0 %. No siempre es aconsejable tener una regulación de voltaje baja, aunque algunas veces los transformadores de impedancia y regulación de voltajes altos se usan deliberadamente para reducir las corrientes de falla en un circuito.

𝐼2 = 0 𝐴 1. Aplicando una carga resistiva. RL (ohms) 245 ‖ 490 ῼ 490 ‖ 980 ῼ 245 ‖ 490 ‖ 980 ῼ 

Req 163.3 ῼ 326.6 ῼ 140 ῼ

E2 (V) 155 V 168 V 150 V

245 ‖ 490 ῼ %𝑅𝑣 =

𝑉2,0 − 𝑉2.𝑝𝑐 ∗ 100 𝑉2,𝑝𝑐

%𝑅𝑣 =

185 − 155 ∗ 100 155

%𝑅𝑣 = 19.35

I2 (A) 0.94 A 0.52 A 1.06 A

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

490 ‖ 980 ῼ %𝑅𝑣 =

18

2. Aplicando una carga inductiva. 185 − 168 ∗ 100 168

%𝑅𝑣 = 10.11

LL (H) 0.7 ‖ 1.4 H 1.4 ‖ 2.8 H 0.7 ‖ 1.4 ‖ 2.8 H 

Leq 0.46 H 0.93 H 0.4 H

E2 (V) 166 V 104.3 V 162.4 V

0.7 ‖ 1.4 H %𝑅𝑣 =

185 − 166 ∗ 100 166

%𝑅𝑣 = 11.44



245 ‖ 490 ‖ 980 ῼ %𝑅𝑣 =

185 − 150 ∗ 100 150

%𝑅𝑣 = 23.33 

1.4 ‖ 2.8 H %𝑅𝑣 =

185 − 104.3 ∗ 100 104.3

%𝑅𝑣 = 77.37

I2 (A) 0.84 A 0.45 A 0.96 A

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

19



0.7 ‖ 1.4 ‖ 2.8 H %𝑅𝑣 =

185 − 162.4 ∗ 100 162.4

%𝑅𝑣 =

3. Aplicando una carga capacitiva.



Ceq 7.5 µF 15 µF 17.5 µF

E2 (V) 184.6 V 190 V 190 V

2.5 ‖ 5 µF %𝑅𝑣 =

185 − 184.6 ∗ 100 184.6

%𝑅𝑣 = 0.21

185 − 190 ∗ 100 190

%𝑅𝑣 = −2.63

%𝑅𝑣 = 13.91

CL (H) 2.5 ‖ 5 µF 5 ‖ 10 µF 2.5 ‖ 5 ‖ 10 µF

5 ‖ 10 µF

 I2 (A) 0.49 A 0.97 A 1.15 A

2.5 ‖ 5 ‖ 10 µF %𝑅𝑣 =

185 − 190 ∗ 100 190

%𝑅𝑣 = −2.63

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De le practica se pudo determinar que aplicando cargas capacitiva obtenemos valores de tensión superiores o aproximados al de salida en el circuito en una configuración sin carga, esto nos da una regulación de voltaje bien baja que sería la ideal, mientras al aplicar una carga resistiva o inductiva se obtiene valores de tensión inferiores lo cual nos dará un valor de regulación alto. Cabe mencionar que para evitar daños en el puesto de trabajo es conveniente trabajar las conexiones con el sistema apagado, manteniendo siempre un orden y verificando siempre las conexiones antes de energizar el circuito.  X. RECURSOS (ACCESORIOS Y MATERIAL FUNGIBLE):

      

Cables de conexión (bananas). Multímetro. Módulo de transformador monofásico Feedback. Módulo de fuente de alimentación Feedback. Módulo de resistencia Feedback. Módulo de inductacia Feedback. Módulo de capacitancia Feedback.

(Llanos Vinicio)

En esta práctica se trató de ver qué sucede con un transformador al alimentarle en su salida tanto carga inductiva, capacitiva y resistiva. Para lo cual se midió la corriente y el voltaje en la carga por lo que se obtuvo que al inyectar carga capacitiva el voltaje y la corriente era mayor que en los casos anteriores. 

(Ordoñez Yulissa)

Medimos y calculamos la regulación de voltaje del transformador monofásico. Realizamos la regulación del transformador con cargas inductivas, capacitivas y resistivas.

XI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

(Gómez Celso)

Aquí pudimos observar el transformador alimentado en la salida de carga capacitiva, resistiva e inductiva, en cada una de las cargas medimos el voltaje y corriente y pudimos observar en la carga capacitiva tanto el voltaje como la corriente eran mayores que cuando alimentamos con carga resistiva e inductiva. Hay trabajar tomando las debidas protecciones, haciendo las conexiones sin voltaje para evitar el daño en los equipos. 

(Huanga Julio)

En la presente práctica se procedió a tomar mediciones de voltaje y corriente de entrada y salida, en un transformador monofásico al cual se le aplico cargas resistivas, inductivas y capacitivas.

Medimos los voltajes y corrientes en cada una de las cargas y pudimos comprobar que al momento de realizar la práctica con carga capacitiva se obtiene una mayor corriente y voltaje; que al hacer la practica con cargas inductivas y resistivas. Para realizar esta práctica se debe tener cuidado al hacer las conexiones, y siempre hacer cualquier modificación en el circuito con el swich apagado para así no poner en riesgo ni nuestra seguridad, ni el banco de trabajo. 

(Pullaguari Cristian)

La carga de los transformadores de potencia varían constantemente, ocurriendo la mayor variación en los periodos de mayor actividad industrial y comercial, estoprovoca que el voltaje en los secundarios de lostrans formadores varíen de acuerdo con la carga y el factor de potencia, dependiendo si está en atraso, en adelanto o si es la unidad. Ya que todos los equipos eléctricos y electrónicos son muy sensibles a los cambios de tensión que pudiesen causarles daños es muy

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importante tener una buena regulación de voltaje, por lo que es muy importante conocer las características de los elementos constructivos de transformadores y líneas de transmisión, además de su comportamiento ante carga capacitiva, inductivas o resistivas. Las conexiones que van a ser en armar estos circuitos deben ser analizadas con el mayor cuidado posible para de esta manera garantizar el funcionamiento a toda capacidad del circuito y así podremos tener un conocimiento claro sobre el tema. Para manipular estos circuitos y armarlos se debe tener mucho cuidado para cuando se conecte cada elemento, es decir realizar las conexiones sin corriente ni voltaje en el circuito, de esta manera conservaremos los equipos que se manejan y nuestra seguridad.

XII. REFERENCIAS [2]

S. J. Chapman, "Motores síncronos", en Máquinas eléctricas, 4° Ed., México: Mc. GrawHill, 2005, Cap. 6, pp.346-379 [2] J. F. Mora, "Máquinas Síncronas", Máquinas Eléctricas, 5° Ed., México: Graw Hill, 2003, Cap. 5.

21

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PRÁCTICA #4 TRANSFORMADOR TRIFASICO Cristian Pullaguari - Vinicio Llanos - Yulissa Ordoñez – Julio Huanga – Celso Gomez [email protected] - [email protected] - [email protected] - [email protected],ede.ec - [email protected]

Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca Laboratorio de Maquinas Eléctricas I Abstract— En esta práctica aprenderemos las configuraciones de un transformador trifásico, la relación de transformación, los voltajes de línea y fase, al igual que las corrientes de línea y fase, pero con la diferencia de que estos valores van a ser iguales en unos casos y otros se determinaran por medio de un calculo simple. Índice de Términos — Corto circuito, Prueba en vacío, prueba de cortocircuito

XIII. OBJETIVOS

Generales: 

Lado de alta tensión Lado de baja tensión Nomenclatura resultante

Estrellaestrella Y

Estrelladelta Y

Deltadelta D

Deltaestrella D

Zigzag Z

Y

d

d

y

z

Yy

Yd

Dd

Dy

Zz

a) Conexión Y-y: Para las conexiones estrella Y, la corriente de línea es la misma que la que circula por cada devanado del transformador. En cambio la tensión en bornes de una bobina del devanado es un 58% menor que la tensión compuesta: [2]

Conectar los devanados del transformador trifásico Yy, Yd, Dd y Dy. Conexión

Específicos: 

Determinar las relaciones de voltaje y corriente en fuentes trifásicas conectadas en estrella y delta.



Determinar la relación de transformación () en cada configuración de conexión del transformador. XIV. MARCO TEÓRICO

Relación de tensiones y corrientes 𝐼𝐿1 = 𝐼𝑓1 ; 𝑉𝐿1 = √3𝑉𝑓1

Transformador trifásico Un transformador trifásico consta de tres transformadores monofásicos, bien sean separados (banco trifásico) o combinados sobre un mismo núcleo.

𝐼𝐿2 = 𝐼𝑓2 ; 𝑉𝐿2 = √3𝑉𝑓2 𝛼=

𝑉𝑓1 𝑉𝐿1 √3𝑉𝑓1 = → 𝛼= 𝑉𝐿2 √3𝑉𝑓2 𝑉𝑓2

Conexión de los devanados de un transformador trifásico. Las formas más comunes de realizar las conexiones de los bobinados de los arrollamientos de un transformador trifásico son: estrella (con o sin neutro), en triángulo y en zig‐zag. [1] Las distintas conexiones se designan con letras, de acuerdo a la siguiente nomenclatura: Tabla 1. Nomenclatura de las conexiones de los bobinados de un transformador trifásico.

Ventajas.- La conexión Y-y permite disponer del neutro tanto en el devanado de alta tensión como en el de baja, y conectar así el neutro del primario del transformador con el neutro de la fuente de energía (alternador) Inconvenientes.- La conexión Y-Y debe evitarse a menos que se haga una conexión neutra muy sólida (de baja impedancia) entre el primario y la fuente de potencia. Si no se proporciona

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neutro, los voltajes de fase tienden a desequilibrarse severamente cuando la carga es desequilibrada. También surgen problemas con las armónicas terceras. Si es necesario tener una conexión Y-y con un neutro primario débil o sin uno, cada transformador de fase debe tener un tercer devanado además del primario y del secundario al que se llama "terciario". Este tercer devanado se conecta en triángulo y permite anular los problemas debidos a armónicos o a desequilibrios de cargas. Aunque no es necesario, estos devanados suelen disponerse con terminales hacia el exterior para aprovechar su potencia en servicios auxiliares (lámparas, ventiladores, bombas, etc.). [2] b) Conexión Yd:

23 [2] c)

Conexión Dy:

En esta clase de transformadores, las tres fases del bobinado primario están conectadas en triángulo, mientras que las del bobinado secundario lo están en estrella. Aquí el voltaje de línea primario es igual al voltaje de fase primario 𝑉𝐿1 = 𝑉𝑓1 , mientras que el voltaje secundario de línea es √3 el voltaje de fase secundario. [1] Conexión

En esta clase de transformadores las tres fases del bobinado primario están conectadas en estrella y las del secundario en triángulo. Aquí el voltaje de línea primario es √3 el voltaje de fase, mientras que el voltaje de línea secundario es igual al voltaje de fase secundario 𝑉𝐿2 = 𝑉𝑓2 . Conexión

Relación de tensiones y corrientes 𝐼𝐿1 = √3𝐼𝑓1 ; 𝐼𝐿2 = 𝐼𝑓2 𝑉𝐿1 = 𝑉𝑓1 ; 𝑉𝐿2 = √3𝑉𝑓2 𝛼=

𝑉𝑓1 𝑉𝐿1 −1 𝑉𝑓1 = → 𝛼 = (√3) 𝑉𝐿2 √3𝑉𝑓2 𝑉𝑓2

Relación de tensiones y corrientes d) Conexión Dd: 𝐼𝐿1 = 𝐼𝑓1 ; 𝐼𝐿2 = √3𝐼𝑓2 𝑉𝐿1 = √3𝑉𝑓1 ; 𝑉𝐿2 = 𝑉𝑓2 𝛼=

𝑉𝑓1 𝑉𝐿1 √3𝑉𝑓1 = → 𝛼 = √3 𝑉𝐿2 𝑉𝑓2 𝑉𝑓2

Esta conexión no presenta problemas con los componentes de tercer armónica puesto que se consumen en una corriente circulante en el lado conectado en delta o triángulo. Esta conexión también es más estable con respecto a las cargas desequilibradas. Sin embargo presenta como problema que debido a la conexión el voltaje secundario se desplaza 30 grados con respecto al voltaje del primario del transformador. Este hecho del desplazamiento angular puede causar problemas en la puesta en paralelo de los secundarios de los transformadores. [1] Ventajas.- No tiene problemas de armónicos de tensión. Se comporta bien ante cargas desequilibradas, ya que el triángulo redistribuye posibles desequilibrios. Inconvenientes.- La conexión Y-d da como resultado un desplazamiento de fase de 30º entre los voltajes primarios y secundarios, lo cual puede dar inconvenientes al conectar en paralelo dos grupos de transformadores.

En esta clase de transformadores, las tres fases de ambos bobinados están conectadas en triángulo, siendo la tensión de línea del primario y secundario igual a la tensión de fase del primario y secundario respectivamente. Conexión

Relación de tensiones y corrientes 𝐼𝐿1 = √3𝐼𝑓1 ; 𝐼𝐿2 = √3𝐼𝑓2 𝑉𝐿1 = 𝑉𝑓1 ; 𝑉𝐿2 = 𝑉𝑓2 𝛼=

𝑉𝑓1 𝑉𝐿1 𝑉𝑓1 = → 𝛼= 𝑉𝐿2 𝑉𝑓2 𝑉𝑓2

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e)

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Conexión Zz:

La conexión zig-zag en la práctica sólo se emplea en el lado de menor tensión. Consiste en subdividir en dos partes iguales los devanados secundarios, una parte se conecta en estrella y luego cada rama se une en serie con las bobinas invertidas de las fases adyacentes, siguiendo un determinado orden cíclico. Esta conexión se emplea únicamente en el lado de baja tensión. Tiene un buen comportamiento frente a desequilibrios de carga. [1] Conexión

Figura 1. Configuración frontal del transformador trifásico feedback 61-107

Relación de tensiones y corrientes 𝐼𝐿1 = 𝐼𝑓1 ; 𝐼𝐿2 = √3𝐼𝑓2

Conexión Yy: b) Conectar los devanados del transformador trifásico en conexión Yy.

𝑉𝐿1 = √3𝑉𝑓1 ; 𝑉𝐿2 = 𝑉𝑓2 𝛼=

𝑉𝑓1 𝑉𝐿1 𝑉𝑓1 = → 𝛼= 𝑉𝐿2 𝑉𝑓2 𝑉𝑓2

XV. MATERIALES Y HERRAMIENTAS   

Amperímetro voltímetro Cables de conexión. Figura 2. Devanados del transformador trifásico conectados en configuración Yy.

XVI. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA En la Fig. se muestra la configuración frontal del transformador trifásico feedback, necesaria para el desarrollo de la práctica:

c)

Conectar los terminales A3, B3 y C3 a la fuente de alimentación trifásica (V=216V). d) Los terminales a4, b4 y c4, se dejan libres. e) Medir voltajes y corrientes de línea y de fase, tanto del lado de alta tensión como en el de baja tensión. f) Registrar los valores medidos en la Tabla 2.

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25 conexión Dy.

Conexión Yd: g) Conectar los devanados del transformador trifásico en conexión Yd.

Figura 5. Devanados del transformador trifásico conectados en configuración Dy.

a) Figura 3. Devanados del transformador trifásico conectados en configuración Yd.

h) Repetir los pasos (b), (d) y (e).

Recursos (Accesorios y Material fungible): 

  Conexión Dd: i)

Conectar los devanados del transformador trifásico en conexión Dd.

Repetir los pasos (b - e).

Banco de máquinas eléctricas feedback: o Fuente de tensión variable, 60-105 o Módulo de transformador monofásico, 61107 o Cables de conexión Multímetros (varios) Fluke (medidor de calidad) –opcional

Registro de Resultados: a.

En la Tabla 2, registrar los resultados de las mediciones de los voltajes y corrientes del lado de alta y baja tensión del transformador trifásico feedback 61-107. VL1

Vf1

VL2

Vf2

IL1

If1

Yy

219V

125V

135V

78V

993mA

992mA

Yd

219V

125V

78V

78V

993mA

992mA

Dd

219V

219V

135V

135V

1.81mA

1300m A

Dy

219V

219V

230V

236V

2730mA

21.16m A

Tabla 2. Tabla de registro de valores medidos. Figura 4. Devanados del transformador trifásico conectados en configuración Dd.

a)

Repetir los pasos (b), (d) y (e).

En la Tabla 3, registrar los resultados de los cálculos de los voltajes y corrientes del lado de alta y baja tensión del transformador trifásico feedback 61-107.

Conexión Dy:

Tabla 3. Tabla de registro de valores calculados.

b) Conectar los devanados del transformador trifásico en

b.

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VL1

Vf1

VL2

Vf2

IL1

If1

Yy

219V

126.44

135V

77.94

8.1mA

8.1mA

Yd

211V

126.44

77V

77

8.1mA

8.1mA

Julio Huanga

Dd

212V

219

130V

132.79

0.055ª

0.032A

Dy

212V

230

226V

236

0.055ª

0.032A

c.

Debemos manipular todos los equipos con mucho cuidado, siempre realizando las conexiones sin voltaje para evitar el daño de los equipos o algún daño que nos pueda causar a nosotros.

Calcular la relación de transformación de cada configuración de conexión de los devanados del transformador trifásico y registrar los resultados en la Tabla 4.

Se pudo determinar las diferentes configuraciones a las que se puede conectar un banco de transformadores trifásicos, siendo estas de utilidad de acuerdo a el uso que se vaya a dar el transformador, se conoció a parte de las configuraciones que ya se conocía de Estrella y Delta una nueva conexión conocida como Six Sac, esta última configuración es la más estable de todas, ya que proporciona una mayor eficiencia del transformador. Como recomendación inicial se propone el realizar todas las conexiones con la fuente alimentación desconectada teniendo la debida precaución y revisando antes las conexiones para luego aplicarle energía, además se debe tomar en cuenta la temperatura en la carga que se le aplique al transformador ya que esta tiende a sobrecalentarse.

Tabla 4. Relaciones de transformación. Cristian Pullaguari

Voltajes de fase

Relación de transformación

Vf1

Vf2



Yy

126.44

77.94

1.62

Yd

126.44

77

2.84

Dd

230

236

0.93

Dy

219

132.79

0.94

XVII. CONCLUSIONES Celso Gomez En esta practica pudimos darnos cuenta que tanto el voltaje en línea del secundario es igual al voltaje de fase del secundario y asi mismo la corriente en el primario, con esto pudimos comprobar lo estudiado. Hemos calculado al dividir el voltaje de fase del primario con el voltaje de fase del secundario, dependiendo de cada configuración y su respectiva relación de √3, la constante llamada relación de transformación, que nos servirá posteriormente en prácticas para referirnos a un mismo circuito tal vez al lado primario o secundario del transformador.

En los transformadores trifásicos las conexiones son importantes cada uno tiene distintas ventajas y desventajas, las cuales deben ser puestas en una balanza para que al rato de elegir, optemos por la mejor opción. También hay que tener en cuenta que muchos de los transformadores junto con sus conexiones están construidos para aplicaciones específicas en alta y baja tensión por lo que debemos tener muy en cuenta al momento de elegir ya sea por las ventajas de las conexiones o definitivamente por las necesidades de aplicación en las necesidades eléctricas del medio. Las conexiones que van a ser en armar estos circuitos deben ser analizadas con el mayor cuidado posible para de esta manera garantizar el funcionamiento a toda capacidad del circuito y así podremos tener un conocimiento claro sobre el tema. Para manipular estos circuitos y armarlos se debe tener mucho cuidado para cuando se conecte cada elemento, es decir realizar las conexiones sin corriente ni voltaje en el circuito, de esta manera conservaremos los equipos que se manejan y nuestra seguridad. Vinicio Llanos En esta practica pudimos observar que los voltajes y las corrientes tanto en el primario como en el secundario coincidían, los resultados nos coincidió con lo estudiado. Debemos manejar los elementos de trabajo con mucho cuidado para no ocasionar algún daño y el funcionamiento de este sea el correcto.

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Yulissa Lizbeth Ordóñez Castillo Conectamos los devanados del transformador trifásico en las diferentes configuraciones: Yy, Yd, Dd, Dy, Yz, Dz para así poder determinar las relaciones de voltaje y corriente. Medimos y calculamos: voltajes de línea, voltajes de fase, corrientes de línea y corrientes de fase, en cada configuración de conexión del transformador. Se debe realizar la práctica con cuidado y siempre tener el swich abajo para evitar cualquier inconveniente en el momento de hacer las conexiones. Se debe revisar el módulo de trabajo ya que puede llegar a calentarse y sufrir algún daño.

XVIII. BIBLIOGRAFÍA [1] «Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras -Universidad Nacional del SurArgentina,» [En línea]. Available: http://www.ingelec.uns.edu.ar/cee2553/docs/CEETPL3-Transformador%20Trifasico-V2.pdf. [Último acceso: 26 11 2014]. [2] http://www2.schneiderelectric.com/resources/sites/SCHNEIDER_ELECTRIC/ content/live/FAQS/171000/FA171237/es_ES/Grupos% 20de%20Conexi%C3%B3n.pdf

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