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LABORATORIO 2 INTEGRANTES: 1.- Miranda Quispirima, Reynaldo 2.- Lino Echavarría, Jhonatan

DOCENTE

:

Gutiérrez Paucar , Agustin Adalberto

CARRERA

:

Ing. Mecánica

CURSO

:

Maquinas Eléctricas y Rotativas

TEMA

:

Ensayo de Vacío y Cortocircuito en un Transformador

FECHA

:

09/03/16

CICLO

:

VI

TURNO

:

Noche

2016

ENSAYO DE VACIO Y CORTO CIRCUITO EN UN TRANSFORMADOR

   OBJETIVOS. o Determinación de los parámetros del circuito equivalente exacto de un transformador monofásico para operación a frecuencia y tensión nominales    MATERIALES A UTILIZAR o o o o o

01 fuente variable de corriente alterna o conversor AC; 0-220 V 03 multímetros digitales (AMPERIMETROS 0-10 A) 01 Vatímetros 01 transformador 1Ø, 150VA, 220V/110V, 60 hz Conductores de conexión

   MARCO TEORICO. Para determinar estos parámetros se puede realizar a través de dos pruebas, las cuales son: Prueba de Vacío y Prueba de Cortocircuito. A.- Prueba de Vacío: Consiste en aplicar una tensión nominal V1 en cualquiera 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 , muestra el circuito de prueba utilizado.

En los ensayos a los transformadores se presentan una serie de perdidas, tales como: Perdidas por efecto Joule, perdidas por dispersión, por dispersión de flujo, perdidas magnéticas, perdidas por corrientes parásitas entre otras; pero unas tienen valores apreciables mientras que las otras son valores pequeños que no pueden ser tomados en cuenta. Las pérdidas en vacío fundamentalmente se componen de las perdidas por histéresis que dependen del valor máximo de la inducción, y de las perdidas por corrientes de Foucault. Cuando se realice este ensayo debe considerarse lecturas validas entre el 80% y el 20% de su tensión nominal. Nuestros parámetros nos quedan:

Es válido mencionar que Im se calcula con la ecuación 3

B.- Prueba de corto circuito: Esta prueba se realiza a voltaje reducido, hasta que circule una corriente nominal por el circuito. En este caso no se toma la rama de magnetización, esto es debido a que solo se requiere un pequeño voltaje para obtener las corrientes nominales en los embobinados debido a que dicha impedancias son limitadas por la impedancia de dispersión de los embobinados, por lo tanto la densidad de flujo en el núcleo será pequeña en la prueba de cortocircuito, las pérdidas en el núcleo y la corriente de magnetización será todavía más pequeña. La tensión reducida Vcc, llamada frecuentemente tensión de impedancia, se soluciona para que la corriente de cortocircuito Icc no ocasione daño en los enrollamientos. Se escoge usualmente Icc como la corriente de plena carga (nominal). Usualmente esta prueba se hace por el lado de alto voltaje (para que la corriente sea más pequeña).

En la prueba de cortocircuito debe de efectuarse por lo menos tres juegos de lecturas de corriente, potencias y tensiones; haciendo variar la corriente que circula por el primario dentro de un 25% y 125% de la corriente nominal. Si el transformador tiene varias tomas en alguno de los devanados debe ser conectado en la toma normal. La potencia medida en el ensayo en cortocircuito corresponden a las perdidas en el cobre del transformador. La potencia del cortocircuito es la pérdida total en el cobre del transformador. Debido al efecto pelicular, Pcc puede ser mayor que las perdidas óhmicas en el cobre. De la figura 2, obtenemos lo siguiente

Zeq, Xeq y Req son conocidas por impedancia equivalente, reactancia equivalente y resistencia equivalente, respectivamente. Si V1 = V2, podemos decir que:

Deberá notarse nuevamente que los parámetros están en función del enrollamiento en el que se toman las lecturas de los instrumentos. Ya que la resistencia equivalente Req es la suma de R1 y R'2 se deduce que:

CIRCUITO A IMPLEMENTAR ENSAYO DE VACÍO

N° TABLA

V₁(A)

1 10 2 20 3 30 4 40 5 50 6 60 7 70 8 80 9 90 10 100 11 110 12 120 13 130 RESULTADOS N°1 .

A₁(V) 0.012 0.022 0.03 0.042 0.054 0.066 0.084 0.104 0.138 0.182 0.248 0.815 0.462

W(vatios A₂(A) ) 3 4 4 5 5 6 7 9 10 10 60 70 80

V₂(V)

CosФcc 0.9912 0.9448 0.2647 0.9864 0.2774 0.0556 0.3712 0.4698 0.693 0.8528 0.588 0.7546 0.2365

DE

GRAFICO 1.1

CosФc 1.2 1 0.8

CosФcc

0.6 0.4 0.2

0 10 20 30 40

V₁(A) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

RAFICO 1.2

CosФcc 0.9912 0.9448 0.2647 0.9864 0.2774 0.0556 0.3712 0.4698 0.693 0.8528 0.588 0.7546 0.2365

W(vatios) vs V₁(A)

W(vatios)

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

V₁(A)

V₁(A) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

W(vatios ) 3 4 4 5 5 6 7 9 10 10 50 60 80

GRAFICO 1.3

V₁(A) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

A₁(V) 0.012 0.022 0.03 0.042 0.054 0.066 0.084 0.104 0.138 0.182 0.248 0.815 0.462

ENSAYO DE CORTOCIRCUITO CIRCUITO A IMPLEMENTAR

TABLA DE RESULTADOS N°2 .

N° 1 2 3 4 5

A₁(A) 0.5 0.4 0.3 0.2 1

V₁(V) 0.645 0.459 3.32 2.23 1.06

W(vatios ) 0.233 0.1667 0.1333 0.1 0.1

A₂(A)

CosФcc 0.75017 0.6154 0.9911 0.9749 0.9956

GRAFICO 2.1

W(vatios) 0.25 0.2 0.15

W(vatios)

0.1 0.05 0 0.5

A₁(A) 0.5 0.4 0.3 0.2 1

W(vatios ) 0.233 0.1667 0.1333 0.1 0.1

0

V₁(V) vs A₁(A) 3.5 3 2.5 2

V₁ (V) 1.5 1 0.5 0 0.5

0.4

0.3

0.2

1

A₁(A) GRAFICO 2.2 A₁(A V₁(V ) ) 0.64 0.5 5 0.45 0.4 9 0.3 3.32 0.2 2.23 1 1.06

GRAFICO 2.3

A₁(A) 0.5 0.4 0.3 0.2 1

CosФcc 0.75017 0.6154 0.9911 0.9749 0.9956

CosФcc vs A₁(A) 1.2 1 0.8

CosФcc 0.6 0.4 0.2 0 0.5

0.4

0.3

0.2

1

A₁(A)

OBSERVACIONES   





En transformadores de distribución, predomina la tensión por eso la tensión de corto circuito debe ser lo menor posible para limitar la tensión del 3 a 5%. En transformadores de potencia, el parámetro que predomina es la corriente de corto circuito. Es importante señalar que en el ensayo de cortocircuito variamos la tensión de alimentación del transformador hasta alcanzar la corriente nominal del transformador especificada en la placa de este para el lado de alta tensión. Es importante tener el claro qué para realizar el ensayo de vació debemos alimentar siempre el transformador por el lado de baja tensión y para realizar el ensayo de cortocircuito se debe alimentar por el lado de alta tensión. En la prueba de cortocircuito se tuvo que corregir el montaje con respecto a la bobina de voltaje del vatímetro, ya que se tenía que tener certeza de que estuviera conectada antes del transformador de corriente.

CONCLUSIONES



 



Los trasformadores tienen que ser alimentados con tensión alterna para que genere un flujo variable, y con esto producirse una tensión inducida, lo cual no ocurriría si se alimenta el transformador con una fuente continua. El flujo de dispersión origina caída de tensión, lo cual se puede llamar REACTANCIA. Las pérdidas del entrehierro (Pfe) son menores a las perdidas en cobre (Pcu) porque la corriente fluye por el conductor y esta genera una perdida por “efecto joule” y se transforma en calor y esta energía perdida se disipa en el medio ambiente La prueba de corto circuito permite hallar las perdidas en el cobre, ya que estas son variables y ocurren por las corrientes que circulan en el bobinado.