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Universidad Nacional de Ingeniería EQUIPO Y MATERIAL 1 transformador monofásico de 1KVA – 220/110V 1 autotransformador variable de 1.3KVA – 220 V de 0-10 Amp.

2 voltímetros CA 0-120-230 V 1 multimetro digital

1 watimetro monofasico de f.d.p. bajo 2.5-5 Amp.

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1 amperimetro de pinza digital AC- 0 – 6A, 0-15 Amp.

1 resistencia variable de 0-10 Amp a 220V

Cuestionario La relación de los valores tomados en las experiencias efectuadas a medición de resistencia en DC: Resistencia en los terminales de 220V: 1.2 ohmios Resistencia en los terminales de 110V: 0.5 ohmios Ensayo en Vacio

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V1teorico(V) 132.00 121.00 110.00 99.00 88.00 77.00 66.00 55.00 44.00 33.00 22.00 11.00

V1real(V) 132.10 121.10 110.10 99.20 88.20 77.20 66.10 55.30 44.50 33.00 22.10 10.70

V2(V) 246.00 225.00 204.00 184.00 164.00 143.00 122.00 102.00 81.00 60.00 39.00 20.50

A(mA) 530.00 412.00 332.00 278.00 238.00 208.00 180.00 154.00 132.00 110.00 90.00 60.00

Potencia(W) 27.00 23.00 19.50 16.00 13.00 10.00 8.00 5.50 4.00 2.00 1.00 0.00

Tabla del watimetro 120V 5A 1 25A 5

240V 2 10

Datos del Watimetro: 120V-5A Entonces, las medidas en la tabla son las que realmente mide el watimetro Ensayo de Corto Circuito

A1teorico(A ) 0.50 1.00 1.35 1.80 2.20 2.75 3.10 3.60 4.00 4.50 5.00

A1real(A) 0.45 0.91 1.36 1.82 2.27 2.72 3.18 3.63 4.09 4.50 5.00

A2(A) 1.03 1.91 2.49 3.48 4.15 5.14 7.70 6.65 7.60 8.50 9.44

V1(V) 2.00 3.40 4.40 6.10 7.30 9.00 10.10 11.50 13.10 14.70 16.20

Potencia(W) 1.00 3.00 6.00 11.00 16.00 24.00 31.00 40.50 52.00 65.00 80.00

Datos del Watimetro: 120V-5A

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Entonces, las medidas en la tabla son las que realmente mide el watimetro Ensayo con Carga A2(Amp) 2.27 4.54 6.81 9.09

V2(V) 114.3 111.9 106.7 106.6

A1(Amp) 1.5 2.75 4.05 5.5

V1(V) 219.8 218.8 218.8 216

W 33 60 88.5 120

W(en watts) 66 120 177 240

Cuando se retira momentaneamente la carga en cada una de las tomas de los datos, tenemos: V1(V) 220.7 221.4 221.3 219

V2(V) 116.7 117.2 117.3 117.2

Datos del Watimetro: 240V-5A Por tanto, las medidas dadas por el watimetro tienen que multiplicarse por 2 para que sean reales. Del ensayo de vacio trazar las curvas de factor de potencia cos  , potencia consumida P, y de corrientes de vacio I 0(A) como funciones de la tension de alimentacion, asimismo graficar la curva relación de transformación. De los datos de arriba, tenemos que: V1real(V) 132.10 121.10 110.10 99.20 88.20 77.20 66.10 55.30 44.50 33.00 22.10

A(mA) 530.00 412.00 332.00 278.00 238.00 208.00 180.00 154.00 132.00 110.00 90.00

Potencia(W) 27.00 23.00 19.50 16.00 13.00 10.00 8.00 5.50 4.00 2.00 1.00

f.d.p 0.39 0.46 0.53 0.58 0.62 0.62 0.67 0.65 0.68 0.55 0.50

Las graficas correspondientes son:

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Grafica Nº1: Voltaje Vs f.d.p

Grafica Nº2: Voltaje2 Vs Potencia

Grafica Nº3: Corriente Vs Voltaje

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Grafica Nº4: Relacion de Trasnformacion

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Universidad Nacional de Ingeniería Del ensayo de corto circuito graficar, a partir de las lecturas, la potencia consumida Pcc(w), la tensión de Vcc(V) y el factor de potencia de cortocircuito cos  , la impedancia como funciones de la corriente de cortocircuito Icc(A)

Grafica Nº5: Corriente2 Vs Potencia

Grafico Nº6: Corriente Vs Voltaje

Grafico Nº7: Corriente Vs Impedancia

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Grafico Nº8: Corriente Vs f.d.p. Los valores que fueron usados para obtener las curvas correspondientes al ensayo de cortocircuito se muestran a continuación A1real(A) 0.50 0.91 1.36 1.82 2.27 2.72 3.18 3.63 4.09 4.50 5.00

V1(V) 2.00 3.40 4.40 6.10 7.30 9.00 10.10 11.50 13.10 14.70 16.20

Potencia(W) 1.00 3.00 6.00 11.00 16.00 24.00 31.00 40.50 52.00 65.00 80.00

f.d.p. 1.00 0.97 1.00 0.99 0.97 0.98 0.97 0.97 0.97 0.98 0.99

A1*A1 0.25 0.83 1.86 3.31 5.15 7.40 10.11 13.18 16.73 20.25 25.00

Impedancia 4.00 3.74 3.23 3.36 3.22 3.31 3.18 3.17 3.20 3.27 3.24

Utilizando los datos de las 2 primeras pruebas, hallar el circuito equivalente exacto del transformador para condiciones nominales. Del ensayo de Circuito Abierto De la Grafica Nº2, obtenemos el valor de conductancia (g) de la rama Shunt de nuestro Transformador: g  1.5958 *10 3 mhos De la Grafica Nº3, obtenemos el valor de la admitancia (y) de nuestra rama Shunt: y  3.2105 * 10 3 mhos

De los valores anteriores, obtenemos el valor de la suceptancia de nuestra rama Shunt: b  2.7858 * 10 3 mhos

De la Grafica Nº4, obtenemos la relación de trasformación de nuestra entrada de 220V y de nuestra salida de 110V, la cual es: a = 1.8574

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Del ensayo de Corto Circuito De la grafica Nº5, tenemos la resistencia equivalente del trafo: Req = 3.1671  De la grafica Nº6, tenemos la impedancia equivalente del trafo: Zeq = 3.2368  De ambos datos, podemos obtener la reactancia equivalente de nuestro transformador monofasico: Xeq = 0.6681  Por regla general, sabemos: R1 

Re q 2

R2 

Re q 2a 2

X1 

Xeq 2

X2 

Xeq 2a 2

Entonces, tenemos que: R1 = 1.5836  R2 = 0.4590  X1 = 0.3341  X2 = 0.0969  De todo lo anterior, nuestro circuito equivalente exacto sera:

Nota: Los valores de las resistencia y la reactancia de la rama Shunt estan en Mhos. Con el circuito equivalente aproximado trazar el diagrama circular del transformador; es decir, V2 vs I2. El circuito aproximado reflejado en B.T. será:

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Del circuito mostrado arriba, se observa que: V2  (0.9180  j 0.1937) * I 2  Rl * I 2

 V2 

(0.9180  R )

2

l



 0.1937 2 * I 2

Dado que V2 no varía (al menos no significantemente y cuyo valor promedio es 110V); entonces, si aumentamos la resistencia de carga (Rl) la corriente de carga I2 debe disminuir. Con los datos del ensayo con carga a factor de potencia unitario, graficar la curva V2 vs I2 y compararla con la grafica encontrada en 5. Explicar sus diferencias. La curva teorica y real que expresa la relación de V2 con I2 es:

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Obs: En todos los casos se considera que el f.d.p de entrada es unitario debido a que el valor de la reactancia es muy pequeño y, por tanto, influye insignficantemente en el circuito.

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Universidad Nacional de Ingeniería Para las diversas cargas determinar la caída de tensión interna (regulación) según Vo 2  V 2 * 100 la expresión: %r  Vo 2 Con Carga A2(Amp) 2.27 4.54 6.81 9.09

V2(V) 114.3 111.9 106.7 106.6

A1(Amp) 1.5 2.75 4.05 5.5

V1(V) 219.8 218.8 218.8 216

W(en watts) 330 600 885 1200

En Vacio V1(V) V2(V) 220.7 116.7 221.4 117.2 221.3 117.3 219 117.2

%r 2.06 4.52 9.04 9.04

Calcular la regulación de tensión para carga nominal con cos  = 0.8 inductivo y cos  = 0.8 capacitivo. Asimismo calcular la eficiencia del transformador para estas condiciones:



V2 N I 2 N

V2 N I 2 N cos  cos   Po  Pl (75º c)

Se debe tener en cuenta que la eficiencia de un transformador monofasico (o en general PS de cualquier maquina) esta dada siempre por:   ; donde: Pe Pe: Potencia de entrada al transformador Ps: Potencia de salida del transformador Además, se sabe que: Ps = V2NI2ncos  En los datos tomados en la experiencia, se obtuvo la potencia de entrada a nuestro transformador; por tanto, la eficiencia sera en cada caso: V2(V) 114.3 111.9 106.7 106.6

A2(Amp) 2.27 4.54 6.81 9.09

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We(Watts) 330 600 885 1200

Ws(Watts) 207.57 406.42 581.30 775.20

n 62.90 67.74 65.68 64.60

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Observaciones y Conclusiones a) Se pudo chequear a partir de este laboratorio que la relación de transformación que se obtuvo experimental es diferente a la relación de transformación teórica; sin embargo, esta relación de transformación experimental siempre se mantiene constante. b) Se observa que la resistencia total equivalente del transformador es mayor que la reactancia total equivalente de este, hecho que no deberia de darse ya que un trafo monofasico debe tener una resistencia mucho menor (en valor) que la reactancia. c) Se pudo ver, de las tablas, que las eficiencias en cada caso siempre resulta ser menor que 90%, lo cual viene a significar, quizas, que el transformador no está bien diseñado para fines industriales.

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