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• Jorge Miguel Diaz Mego

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TECSUP

Transformadores y Máquinas DC

LABORATORIO N°1 “ENSAYOS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO”

CARRERA

: Tecnología Mecánica Eléctrica

CICLO

: II

SECCIÓN

: “B”

DOCENTE

: Benites Jara, Pedro Pablo

CURSO

: Transformadores y máquinas DC

ALUMNO (S)

: Tomás Chavez, Anderson Jean Pierre

FECHA DE ENTREGA :

2019 - I

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Transformadores y Máquinas DC

“ENSAYOS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO” OBJETIVOS: 1. Determinar las pérdidas en el hierro de un transformador mediante el ensayo de vacío, efectuar el montaje del circuito. 2. Determinar las pérdidas en el cobre(devanado) de un transformador mediante el ensayo de cortocircuito, efectuar el montaje del circuito 3. Medir el aislamiento de los circuitos eléctricos del transformador y entre éstos y las partes metálicas. FUNDAMENTO TEORICO: Un transformador posee dos bobinados: uno primario y otro secundario que se arrollan sobre un núcleo magnético común, formado por chapas magnéticas apiladas. Por el bobinado primario se conecta la tensión de entrada y por el bobinado secundario obtenemos la tensión de salida. N1 N2 U1 U2

= = = =

Nº de espiras del primario Nº de espiras del secundario Tensión del primario Tensión del secundario Núcleo magnético I2

O I1 N2

U1

N1

N1

BOBINA SECUNDARIA BOBINA PRIMARIA

Figura 1: Transformador elemental. En general, se cumple con gran aproximación que:

U1 U2

N1

=

N2

= m

Donde a “m” se le conoce como “relación de transformación”.

2

U2

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En la operación de transformadores, es necesario conocer las pérdidas que se originan en los devanados y en el núcleo, además, la regulación, eficiencia y temperatura del transformador bajo diferentes condiciones de carga, voltaje y frecuencia. Las pruebas que se efectúan para obtener estos datos deseados son: a. b. c. d. e.

Determinación de las marcas de polaridad. Medición de la resistencia de los devanados Medición de la relación de transformación Prueba de vacío. Prueba de corto circuito.

En esta experiencia de laboratorio veremos los ensayos del punto d y e. Ensayo de Vacío de un transformador Monofásico Mediante esta experiencia se determinará: • • • •

La relación de transformación (m) La corriente de vacío (I0) Las perdidas en el hierro (PFe) (pérdidas por Foucault + histéresis) Otros parámetros

Para llevar a cabo este ensayo se deja abierto el circuito del secundario y se conecta un voltímetro (V1) en el primario y otro en el secundario (V 2). Además, se intercala un amperímetro y un vatímetro en el circuito primario.

Figura 2: Ensayo de Vacio de un Transformador.

Tipo de ensayo Características del transformador Objetivos del ensayo

ENSAYO DE TRANSFORMADORES Ensayo en vacío S2______50______(VA) V2______110______(V) I2______0.46______(A)

S1____ 50 ___(VA) V1_____220_______(V) I1_____ 0.23_______(A)

Determinar las pérdidas en el hierro

3

f_

60___(Hz)

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Esquema del montaje

Equipos y materiales

TRANSFORMADOR DE 50 VA

MULTIMETRO DIGITAL

FUENTE DE ALIMENTACIÓN

V1 55v 110v 165v 220v

VATÍMETRO

CABLES

I1 (A) 0.04 0.05 0.06 0.08

W1 (W) 0.08 0.079 2.05 3.93

V2 (V) 27 55.1 82.6 109.9

I2 (A) 0 0 0 0

Algunos cálculos

La impedancia (Z)

La potencia aparente en vacío(S0)

Z=

V 1 n 220V = =2750 Ω I 10 0.08 A

S0=V 1n∗I 10 =220V ∗0.08=17.6 VA 4

m 2.04 2 2 2

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Cosφ=

Factor de potencia de vacío

P10 3.93 W = =0.223 S 0 17.6 VA

Ensayo de Cortocircuito de un transformador Monofásico Mediante esta experiencia se determinará los componentes de cortocircuito, es decir: • • •

Los parámetros RCC, XCC y ZCC La tensión de cortocircuito Las perdidas en el cobre (PCU)

Para llevar a cabo este ensayo se cortocircuita el secundario mediante un amperímetro A2, tal como se muestra en la figura. El primario se alimenta a través de una fuente de tensión alterna regulable. En el primario se conecta un amperímetro A1, un voltímetro VCC y un vatímetro W.

Figura 3: Ensayo de Corto de un Transformador.

Se comienza el ensayo aplicando cero voltios en el primario y se va subiendo poco a poco la tensión hasta conseguir que el amperímetro A1 indique un valor de corriente igual a la intensidad nominal primaria correspondiente al transformador a ensayar. Cuando el amperímetro A1 indique su valor nominal I1n, el amperímetro A2 indicará la intensidad nominal secundaria I1n. Al circular corriente por el primario y por el secundario, se producirán pérdidas de potencia en las resistencias del primario y del secundario, que se transforman en calor y que para la intensidad nominal serán igual a:

2

2

PCu =R1 I 1n +R 2 I 2 n Por ser la tensión aplicada muy reducida se cumple que:

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Transformadores y Máquinas DC ENSAYO DE TRANSFORMADORES Ensayo en cortocircuito

Tipo de ensayo Características del transformador

S2_____50_______(VA) V2_____110_______(V) I1_____0.46_______(A)

S1_____50_______(VA) V1____220________(V) I1_____0.23_______(A)

Objetivos del ensayo

f_____60______(H z)

Determinar las pérdidas en el cobre(devanados)

Esquema del montaje

Equipos y materiales

TRANSFORMADOR DE 50 VA

I1 (A) 0.227

CABLES

PINZA AMPERIMÉTRICA

FUENTE DE ALIMENTACIÓN

V1 (V) 19.29 V

VATÍMETRO

W1 (W) 5.20 Algunos cálculos

La impedancia (Zcc) de cortocircuito

6

V2 (V) 0

I2 (A) 0.467

m 2.1

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V cc 19.29V z cc = = =84.98 Ω I 1 n 0.227 A

Factor de potencia de vacío Cosφcc

PCC V CC∗I 1n 5.20 W =0.227 A∗19.29 V∗Cosφ cos φcc=

cos φcc=0.97 RCC =ZCC∗cos φcc RCC =84.98 Ω∗0.97=82.7 Ω Las componentes Rcc y Xcc

X CC =Z CC∗Senφcc X CC =84.98 Ω∗0.243=20.7 Ω φ cc =14.1°

Tensión en cortocircuito (Ecc) y componentes

ECC =

Vcc 19.29V ∗100 %= ∗100 %=8.8 % V 1n 220 V

E RCC=E CC∗cosφcc =8.8 %∗0.97=8.53 % E XCC =ECC∗Sen φcc=8.8 %∗Sen ( 14.1° ) =2.14 %

CUESTIONARIO 1) ¿La relación de transformación m obtenida de manera experimental del transformador coincide con el valor teórico? Comente. -

Se podría decir que si coincide porque no podemos regular la tensión bien a veces se pasa un voltio o medio voltio, pero en si solo será el 1% a 3% de diferencia.

2) ¿Por qué es importante hacer los ensayos de vacío y corto a un transformador? -

Se hace los ensayos para poder ver cuanta corriente parasita y la histéresis tiene el transformador y cuanta potencia está perdiendo ya sea en los devanados o en el hierro.

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3) Graficar, según los resultados de los ensayos, la relación entre: Ensayo en vacío: a) V1 vs I1

V1 vs I1 Corriente (mA)

0.08 0.06 0.05 0.04

55v

110v

165v

220v

Voltaje (V)

b) V1 vs W1

V1 vs W1 Potencia (W)

3.93

2.05

0.08 55v

0.08 110v

165v

Voltaje (V)

8

220v

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Ensayo en cortocircuito: a) V1 vs I1

V1 vs I1 Corriente (mA)

0.04

12.29v

Voltaje (V)

b) V1 vs W1

V1 vs W1 Corriente (mA)

5.2

19.29

Voltaje (V)

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