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• Esteban Rojas

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RELACION DE TRANSFORMACION Y LA POLARIDAD EN TRANSFORMADORES MONOFASICOS I.

OBJETIVO. a. Analizar en forma experimental la relación de transformación y la polaridad en los transformadores monofásicos. b. Verificar que las relaciones de transformación para los diferentes niveles voltaje cual regulamos mediante el autotransformador. c. Tener en cuenta que, si están conectados de manera que los voltajes primario y secundario se sumen, entonces podemos decir que el transformador tiene polaridad aditiva y si los devanados están conectados de tal manera que los voltajes primario y secundario se restan entonces se dirá que están conectados con polaridad sustractiva.

II.

FUNDAMENTO TEORICO  Relación de transformación.  La relación de vueltas del primario y del secundario N1:N2 las cuales equivalen a la relación de f.e.m del primario y del secundario E1:E2 indica que la magnitud de la f.e.m del primario es reducida o aumentada. La relación de vueltas, o la relación de tensiones inducidas es llamada relación de transformación, y es representada por el símbolo α, así que: 𝑁1 𝐸1 α= = 𝑁2 𝐸2 la relación de las tenciones terminales V1:V2 es frecuentemente llamado la relación de transformación.  Polaridad de un transformador.  La polaridad indica los polos positivos o negativos de los terminales del transformador de un determinado instante. Para un transformador monofásico, estos se marcan con H1, H2 en el primario y x1, x2, x3, en el secundario. Si es trifásico se marca H1, H2, H3, en el primario y x1, x2, x3, x0, en el secundario, siendo x0, el neutro.  Existen dos tipos de polaridades que se puede tener el transformador, polaridad aditiva y sustractiva.  Para poder determinar la polaridad de los transformadores se conecta una fuente en el primario. Luego un cable puente entre los terminales adyacentes de primario y secundario. Mientras que en los terminales adyacentes restantes se conecta un voltímetro. Se considera polaridad aditiva si el voltaje registrado es mayor que la el de la fuente y sustractiva si es menor.

 La importancia de marcar la polaridad, es para poder conectar los trasformadores en paralelo.

III.

PROCEDIMIENTO.  Equipos e instrumentos a utilizar. - Dos transformadores monofásicos. - Un autotransformador monofásico. - Dos interruptores monofásicos tipo cuchilla - Tres voltímetros a.c.

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Armar el siguiente circuito.

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Medir la relación de transformación y la polaridad con la ayuda de tres voltímetros. Energizar el circuito de la figura estando en el cursor del auto transformador en cero voltios, luego variar la salida del auto transformador hasta obtener en el voltímetro V la tensión nominal. Determinar la polaridad y calcular la tensión de transformación a partir de las medidas realizadas, llenar el cuadro N°1. 𝐴 = 𝑉1 − 𝑉2 𝑉3 = 𝑉1 − 𝑉2 𝑉3 = 𝑉1 − 𝑉2

CUADRO N°1: DATOS DEL TRANFORMADOR 220-115 220-115 220-115 220-115 220-115 220-115 -

V1

V2

V3

RELACION DE TRANSFOR MACION

POLARIDAD

21 40.5 61 81 101.5 117

40 77 86 152 191 220

19 36 55 73 91 106

0.525 0.525 0.525 0.533 0.529 0.532

-

Conectar el circuito de la figura 2 usando un transformador R1 de polaridad conocida. Repetir los pasos 3 y 4, para el circuito 2.

CUADRO N°2

IV.

DATOS DEL TRANFORMADOR

V1

V2

V3

RELACION DE TRANSFOR MACION

POLARIDAD

220-115 220-115 220-115 220-115 220-115

13 26 40 52 65.5

26 52 78 108 124

40 78 118 153 192

0.5 0.5 0.51 0.52 0.52

+ + + + +

CUESTIONARIO. 1. ¿Cómo determino la polaridad de cada uno de los transformadores monofásicos? - sí un transformador se conecta como se muestra en la figura, con un puente entre los bornes U y u, se le alimenta preferentemente por el lado de mayor tensión, puede hacerse con tensión reducida y se mide las tensiones indicadas. Por otro lado, el voltímetro conectado entre los bornes V y v puede indicar la suma o diferencia de las tensiones primaria y secundaria. - Para la figura uno tenemos: 𝑉3 = 𝑉2 − 𝑉1 Esto indica que su polaridad es negativa. -

Para la figura dos tenemos: 𝑉3 = 𝑉2 + 𝑉1 Esto indica que la polaridad es positiva.

2. Conoce Ud. Algún método para determinar la polaridad de un transformador. - La polaridad de un transformador se puede verificar por comparación con un transformador patrón de polaridad conocida, de manera similar a la prueba de relación por el método del transformador patrón, como se indica en la siguiente figura.

-

Se aplica una tensión reducida en los devanados de alta tensión para comprobar la polaridad mediante un voltímetro que indica la diferencia de las tensiones secundarias si las polaridades de los dos transformadores son iguales, o indica la suma de las mismas si las polaridades son diferentes.

3. Al realizar la medición de transformación, de los transformadores, que tipo de circuito utilizo, y ¿por qué? -

Circuito del transformador real en vacío. Circuito del transformador real en carga. Circuito equivalente reducido.

Son usados por que teóricamente son circuitos ideales y experimentalmente los resultados varían muy poco. 4. Se podrá realizar la misma experiencia para transformadores trifásicos. - Si se puede realizar el circuito para transformadores trifásicos porque sabemos que en transformadores monofásicos tiene una sola fase de electricidad positiva y una neutro a diferencia del trifásico, ahora el transformador monofásico tiene solo una salida que es de 110v y el trifásico tiene una salida de 360v, pero esta salida resulta de la combinación de tres monofásicos. 5. Comentar el cuadro desarrollado para medir las polaridades y el calculo de las relaciones de transformación. - Bueno como podemos ver en el primer cuadro la adición de V1 y V2 nos da V3 este sería el caso aditivo, luego podemos ver que la sustracción de V2 y V1 nos da de resultado V3. Lo que se pudo observar es que el transformador tiene una polaridad sustractiva, lo cual nos indica los signos que están presentes en cada devanado. Podemos concluir que las conexiones realizadas fueron bien hechas ya que cumplimos con el objetivo de la experiencia. - Además, La prueba de polaridad se lleva a cabo de tal modo que las terminales individuales de los devanados de las bobinas separadas por un transformador se pueden marcar o identificar para saber por dónde sale o entra la corriente. - En fin, La relación de transformación de un transformador es fundamental para calcular los circuitos equivalentes que se formen a partir del devanado primario o secundario, ya que tanto las impedancias como los voltajes se ven afectados por la relación.

V.

COMCLUCIONES Y OBSERVACIONES.  La polaridad de los transformadores indica el sentido relativo instantáneo del flujo de corriente en los terminales de alta tensión con respecto a la dirección del flujo de corriente en los terminales de baja tensión. Según normas, los métodos de ensayo para determinar la polaridad de transformadores son: a) Método del golpe inductivo con corriente continúa. b) Método de la fuente de tensión alterna c) Método del transformador patrón  La polaridad es aditiva si el voltaje medido entre los otros dos bornes de los devanados es mayor que el voltaje en el devanado de alta tensión  La polaridad es sustractiva si el voltaje medido entre los dos bornes de los devanados es menor que el voltaje del devanado de alta tensión  La identificación de polaridad puede lograrse tanto para transformadores monofásicos como trifásicos. De acuerdo con las normas industriales, todos los transformadores de distribución monofásicos de hasta 200 KVA con voltajes en el lado de alta de hasta 8,660 voltios (voltaje del devanado) tienen polaridad aditiva. Todos los demás transformadores monofásicos tienen polaridad sustractiva.