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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELÉCTRICA

PRODUCCION Y

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIA DE PRODUCCION Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELÉCTRICA

U N S A

LAB DE MAQUINAS ELECTRICAS I Tema:

CICLO DE HISTERESIS EN EL REACTOR CON NUCLEO DE HIERRO

DOCENTE: ING. GUSTAVO CHAVES

ALUMNOS: RAMOS CRUZ HENRY FIGUEROA HUARACALLO ALEJANDRO

AREQUIPA-PERÚ 2019

laboratorio de máquinas eléctricas 1

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PRODUCCION Y

CICLO DE HISTERESIS EN EL REACTOR CON NUCLEO DE HIERRO I. Objetivo: 

Determinación de la curva de magnetización del material ferromagnético y las pérdidas en el material ferromagnético del núcleo. Observación del lazo de histéresis de diversos reactores de diferentes características.

II.-Marco Teórico Calidad de los Materiales ferromagnéticos. En una máquina eléctrica, son los componentes que permiten la concentración de las líneas de campo magnético que se producen en las bobinas y facilitando la transferencia de potencia de un circuito a otro. El tipo de fundición determina la calidad del acero laminado o fundido y enriquecido con silicio para formar las distintas clases de chapas, que son exclusivamente empleados en máquinas eléctricas. El punto de vista básico para elegir el material depende del tipo de flujo, si va a ser constante o variable. Si el valor del flujo en una determinada parte se mantiene constante en magnitud y sentido, no se originan pérdidas en el hierro en dicha parte, por lo que podrán ser utilizados núcleos masivos formados de una pieza y construidos de acero moldeado, fundición o similares. Si el flujo en una parte del circuito magnético ha de ser variable, dará lugar a pérdidas en el hierro de esa parte, por lo que en tal caso es preciso recurrir al empleo de chapas magnéticas. Clasificación de las chapas. Desde el punto de vista de su composición y características, se clasifican las chapas magnéticas en ordinarias, superiores y extrasuperiores. - Chapas ordinarias. Valor de pérdidas totales 3,6W/Kg. Su permeabilidad es muy buena, pero debido a sus elevadas pérdidas son poco empleadas. - Chapas superiores. Valor de pérdidas totales 2,6W/Kg. Es la más empleada en la construcción de máquinas rotativas, menor pérdidas que las ordinarias y su permeabilidad es inferior. - Chapas extrasuperiores. Valor de pérdidas totales 1,6W/Kg. Son exclusivamente empleadas en transformadores son de grano orientado y son muy frágiles, en máquinas rotativas no son usadas porque se romperían con facilidad. Su permeabilidad está muy próxima a la de las ordinarias. Pérdidas en el hierro. La variación del flujo en una determinada parte del circuito magnético puede resultar por cualquiera de los motivos siguientes: - Porque el flujo es alterno. - Porque aun conservando el flujo un valor constante, presenta un movimiento relativo respecto a la parte considerada del circuito magnético. Ese movimiento relativo puede resultar de un desplazamiento del flujo, permaneciendo fija la parte que se considera del circuito magnético o por un desplazamiento de dicha parte, conservándose fija la dirección del flujo. Para reducir la potencia que se pierde por efecto de la histéresis se emplean chapas magnéticas sometidas a un adecuado proceso de recocido.

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Para reducir la pérdida de potencia por corrientes parásitas o de Foucault es conveniente que las partes del circuito magnético, recorridas por un flujo variable, estén constituidas por un cierto número de chapas de hierro de poco espesor (0,5mm en las máquinas rotativas y 0,35mm en los transformadores) convenientemente aisladas entre sí por medio del propio óxido de las chapas, papel o barniz aislante. Al efectuar el montaje del núcleo magnético, es imprescindible disponer de las chapas de manera que queden en planos paralelos a la dirección del flujo ó en planos perpendiculares al eje del rotor cuando se trate de máquinas rotativas. III. Elementos A Utilizar       

03 Transformadores de 0.5 y 0.35 KVA, 60 Hz, 220/110 V 01 Autotransformador variable de 0 – 220 V 01 Resistencia cursor de 4800 Ω, 01 Reóstato de 11 Ω 02 Condensadores de 10 μF 01 Amperímetro de C.A., 01 Voltímetro de C.A. 01 Vatímetro de 0 – 5 A, 240 V 01 Osciloscopio, 01 Puente de Wheatstone

IV.- Actividades: a) Ensayo de las características de Excitación. Tomar el bobinado de B.T. (110V) y armar el circuito de la figura 1. Después de verificar las conexiones del circuito energizar incrementando la tensión de alimentación desde 0 V de 10 en 10 V hasta el 120% de la Un (tensión nominal), tomando los siguientes dato del circuito: V, I, W, determinar el valor de S y el valor de Q en una tabla.

V ¿( v )

I (mA )

P(W )

9.9

37.8

0.165

20.2

51.42

0.639

30.1

60.82

1.262

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39.9

70.26

2.039

50.0

80.91

2.994

60.4

93.50

4.103

69.8

107.2

5.292

80.7

136.7

6.72

90

163.7

8.160

100.3

211.4

10.02

110.5

273.2

12.06

120.2

364.6

14.29

130.0

474.1

17.08

140.1

617.5

20.11

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Después de des energizado el circuito medir la resistencia del bobinado con el puente de Wheatstone. R(H1-H2)=0.708 Ω R(x1-X2)=0.596Ω

b) Observación del Lazo de Histéresis. Utilizando los instrumentos adecuados se puede observar en forma aproximada el ciclo de histéresis, para esto se debe armar el circuito de la figura 2, hacer variar la tensión de salida del autotransformador de 20, 40, 60, 80, 100 y 120% de Un (tensión nominal). Observar como varia la forma de la figura en el osciloscopio. c) Tamaño y forma del Lazo de histéresis de diversos reactores. Con el circuito de la figura 2 y solo la tensión nominal conectar diferentes reactores (tamaños y materiales del núcleo). Observar, dibujar y comparar los diferentes lazos obtenidos para cada reactor, tomando los valores de la corriente de excitación.

I. CUESTIONARIO

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1. Tabular todos los valores registrados en la experiencia y calcular el factor de potencia para cada caso (V,I,S,P,Q, f.p)

V(v) 9.9 20.2 30.1 39.9 50.0 60.4 69.8 80.7 90 100.3 110.5 120.2 130.0 140.1

I(mA) 37.8 51.42 60.82 70.26 80.91 93.50 107.2 136.7 163.7 211.4 273.2 364.6 474.1 617.5

P(W) 0.165 0.639 1.262 2.039 2.994 4.103 5.292 6.72 8.160 10.02 12.06 14.29 17.08 20.11

S(VA)

Q(VAR)

F.P.

0.3093 1.0156 1.7414 2.8058 4.0870 5.2970 8.3226 11.5709 15.0181 22.0147 31.6265 47.0274 65.8093 92.9810

0.26937 0.29756 0.54468 0.83400 1.12881 1.28817 2.97947 3.55881 4.02025 5.28876 6.21418 10.71709 10.78252 17.07345

1.0571 0.2974 0.3181 0.3018 0.2798 0.2457 0.3661 0.3126 0.2710 0.2426 0.1978 0.2299 0.1646 0.1847

2. Trazar las curvas V vs I, W vs I. Explique sus tendencias y cuál es el significado de cada una de ellas.

GRAFICA V -I 700 600 500 400 300 200 100 0

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Esta grafica indica la relación entre la tensión y la corriente que se produce en el material ferromagnético cuando este trabaja en vacío (ciclo de Histéresis)

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GRAFICA P-I 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

0

100

200

300

400

500

600

700

Esta grafica indica la curva de magnetización del material Ferromagnético, que nos indica cómo está trabajando el transformador

3. ¿Qué es el circuito equivalente de un transformador eléctrico de potencia? Y ¿porque es importante?

Para facilitar más la labor en el cálculo de tensiones y corrientes cuando los transformadores están involucrados, se suele recurrir a su sustitución por un circuito equivalente que incorpore todos los fenómenos físicos que se producen en un transformador real. Al contrario de lo que se puede pensar, el desarrollo de circuitos equivalentes para las máquinas eléctricas no es una novedad ya que su desarrollo está ligado con la propia evolución y expansión de la ingeniería eléctrica. La gran ventaja del uso de circuitos equivalentes de máquinas eléctricas reside en poder aplicar toda la potencia del cálculo de teoría de circuitos permitiendo conocer la respuesta de una máquina frente a unas determinadas condiciones de funcionamiento.

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4. Describa la aplicación más extensa de los reactores en la industria. Esta diferencia se debe esencialmente al tipo de material el cual este construido el núcleo, ya que las pérdidas puedes ser mayor o menor, aparte que cada material se magnetizara a un rango diferente de tensión, ya que este rango puede que esté en la zona lineal o bien en la zona de saturación, todo esto dependerá del tipo y calidad de material a utilizar. 5. ¿Por qué los materiales de grano orientado se usan exclusivamente en la construcción de transformadores de potencia? Los transformadores de medida se usan especialmente para instalar instrumentos, contadores y relés protectores en circuitos de alta tensión o de elevada corriente. Permitiendo una mayor normalización en la construcción de contadores, instrumentos y relés, su circuito equivalente es similar al de un transformador convencional y analizado en el secundario en cambio el de potencia varia ya que su función no es el da la medición si no el de minimizar las perdidas y transmitir toda la potencia deseada. Chapas extrasuperiores. Valor de pérdidas totales 1,6W/Kg. Son exclusivamente empleadas en transformadores son de grano orientado y son muy frágiles, en máquinas rotativas no son usadas porque se romperían con facilidad. Su permeabilidad está muy próxima a la de las ordinarias.

II. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES    



  

A medida que se aumenta la tensión la corriente aumenta, por lo que conlleva a que la potencia aumente y se pueda ir formando la curva de magnetización El material del cual este formado el núcleo determinara la forma de la curva de magnetización No se toman en cuenta las perdidas por corrientes parasitas En esta experiencia solo se llegó analizar en la zona de lineal, ya que si se hubiera llegado a la zona de saturación pudieron haberse dañado las bobinas o las chapas. El ciclo de histéresis no solo se aplica en transformadores, también se aplica este principio en el almacenamiento de información y en la grabación de sonido. El ciclo de histéresis puede ser observado usando un osciloscopio, el cual nos mostrara como va aumentando el área a la vez que aumenta la tensión aplicada. Se observó que la corriente medida en el amperímetro analógico, difiere a la corriente medida con la pinza, esto porque el error del instrumento es del 3%. Se usó los datos de la pinza, debido a que es un instrumento de precisión.

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III. BIBLIOGRAFÍA      

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/hyst.html http://personales.upv.es/jquiles/prffi/magnetismo/ayuda/hlphisteresis.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_de_Foucault http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/foucault/foucault.htm http://patricioconcha.ubb.cl/transformadores/transformadores_de_medida.htm http://personales.upv.es/jquiles/prffi/magnetismo/ayuda/hlphisteresis.htm

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