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ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE MECANICA CURSO: LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS TEMA: REGULACION DE VOLTAJE Y EFICIENCIA EN EL TRANSFORMADOR MONOFASICO DOCENTE: MAG. CARLOS WILFREDO ORÉ HUARCAYA INFORME: 05 FECHA DE REALIZACIÓN: 19/06/2012 FECHA ENTREGA: 28/06/2012 Sección: VI ME-1 Grupo: B ALUMNO: GOMEZ FLORES LUIS ALEX Observaciones del Profesor: Incompleta Mala Presentación Mal Tablas Mal Gráficas Comentarios del Profesor:

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1. OBJETIVO GENERAL -determinar el rendimiento y regulación del transformado en diferentes condiciones: -construir de acuerdo a los datos obtenidos en la experiencia de laboratorio Grafico de eficiencia vs potencia Grafico de regulación de voltaje contra potencia 2. elementos necesarios -banco de ensayos -transformador monofásico 220/113 - 2 vatímetros

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2. MARCO TEORICO REGULADOR DE VOLTAJE Un regulador de voltaje (también llamado estabilizador de voltaje o acondicionador de voltaje) es un equipo eléctrico que acepta una tensión eléctrica de voltaje variable a la entrada, dentro de un parámetro predeterminado y mantiene a la salida una tensión constante (regulada). VENTAJAS 1. Funcionamiento permanente y seguro de todos sus equipos, las variaciones de voltaje el funcionamiento, la calidad de sus procesos. 2. Eliminar los recursos económicos gastados innecesariamente, aprovechando todo el potencial instalado: recursos técnicos, humanos, materiales, y de tiempo. 3. Incremento en la productividad y eficiencia del sistema protegido así como aumento de la vida útil de sus equipos. Formula de regulación de voltaje.

Formula de regulación de voltaje en cortocircuito [

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EFICIENCIA O RENDIMIENTO DE UN TRANSFORMADOR La eficiencia o rendimiento de un transformador es la razón de la potencia útil de salida (o cedida a la carga) a la potencia de entrada (o absorbida) por el primario. La eficiencia o rendimiento de un artefacto se puede conocer por medio de la siguiente ecuación:

Esta ecuación se aplica a motores y generadores, así como a transformadores. Los circuitos equivalentes del transformador facilitan mucho los cálculos de la eficiencia.

Para calcular la eficiencia de un transformador bajo carga dada, sólo se suman las pérdidas de cada resistencia y se aplica la ecuación:

Puesto que la potencia es WSAL = VS * IS cos  , la eficiencia puede expresarse por:

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3. EXPLICACION DE LA PRÁCTICA 3.1. REGUACION DE VOLTAJE Se deben construir las curvas de eficiencia contra potencia utilizando 4 puntos para cada curva. La carga total a aplicar son 8 lámparas incandescentes de 100 watts, los puntos a utilizar son. -contra potencia aproximadamente 2l, 4l, 6l, 8l 3.2 EFICIENCIA Se debe construir una curva de eficiencia contra potencia utilizando 4 puntos para una curva 3.3 procedimiento Para la medición de la regulación de voltaje y la eficiencia en un transformador se utiliza el mismo montaje, en el cual se debe medir:  Voltaje de entrada en el transformador  Voltaje de salía del transformador  Potencia activa de entrada al transformador  Potencia activa de salida del transformador e intensidad en e secundario FORMULAS A UTILIZAR REGULACIÓN DE VOLTAJE

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EFICIENCIA ( ) (METODO DIRECTO)

……………………………..  

EFICIENCIA ( ) (METODO INDIRECTO)

 S=potencia nominal del transformador  C:índice de carga  :Angulo de F.P  :perdias en y hierro : perdidas en el cobre nominal CIRCUITO A UTILIZAR Este circuito se utilizo en el ensayo primero usamos 2 focos en la segunda se utilizo 4 focos, en la tercera se utilizo 6 focos y en la cuarta 8 focos todas de 100 watts. En cada ensayo se tomaron datos de la tensión de entrada y salida igualmente con la corriente y potencia

V

2 L

V

A

4 L

6 L

8 L

A 6

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CUESTIONARIO A) cuadro de valores tomados en los ensayos efectuados Con 2 lámparas ⁄ primario 220 V 1.06 A 215 W

Secundario 113 V 1.66 A 187 W

Secundario 113 V 3.26 A 367 W

Secundario 113 V 4.85 A 550 W

91.29

10.406

1.823

92.948

8.607

93.73

7.021

⁄

Con 8 lámparas primario 225.2 V 3.21 A 714.8 W

1.762

⁄

Con 6 lámparas primario 225.4 V 2.66 A 593 W

19.564

⁄

Con 4 lámparas primario 222 V 1.85 A 402 W

1.566

Secundario 113 V 5.95 A 670 W

1.853

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b) construir la curva: eficiencia vs potencia

eficiencia vs potencia 95 94 93 92 91 eficiencia vs potencia

90 89 88 87 86 0

200

400

600

800

c) construir la curva: regulación de voltaje contra potencia

regulacion de voltaje versus potencia 25

20

15 regulacion de voltaje vs potencia

10

5

0 0

200

400

600

800

8

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D) Para los diversos valores de carga, determinar la regulación y eficiencia según las expresiones, a, α y b

La relación de transformación para Usando la expresión (a)

Usando la expresión (α):

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Usando la expresión (b):

Vamos a calcula el índice de carga con los datos del lado secundario la corriente nominal I2=8.85 A

Sabemos que el transformador tiene una potencia nominal de 1kva, También sabemos que las cargas son puramente resistivas su factor de potencia es “1” y su =0. La =24.1;

[

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e) con los datos obtenidos en la prueba de corto circuito y de vacio (trabajo grupal) Calcular la eficiencia y regulación por el método de cortocircuito para un factor de potencia de 0.8 inductivo; 0.85 capacitivo y resistivo.

Estas pruebas han sido realizadas en el lado primario con los siguientes datos: La =24.1; Potencia

1kva

V. Primario

220 v

V. secundario

113v

I.primario

4.54 A

I.secundario

8.85ª

Polaridad

sustractiva

%voc

7.1

F.P

0.8

O.T

283

TIPO

TMAN

EN VACIO 220v ,0.39A ,24.1 EN CORTO CIRCUITO 8.6v, 4.5A, 36.7 W √

√

Vamos a halla el Angulo de corto circuito (

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Eficiencia y regulación por el método de coto circuito para un factor de potencia de 0.8 inductivo

Regulación por el método de corto circuito [

[

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Eficiencia y regulación por el método de coto circuito para un factor de potencia de 0.85 capacitivo

Regulación por el método de corto circuito

[

[

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Eficiencia y regulación por el método de coto circuito para una carga resistiva

Regulación por el método de corto circuito

[

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[

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f) explique usted en un transformador que hecho ocasiona una eficiencia baja Una eficiencia baja seria casado por las pedidas en el hiero y perdidas en el cobre, nos damos cuenta de esto ya que al aplicar en la fórmula de eficiencia del método indirecto esta fórmula depende de La ; si estas son menores la eficiencia va a ser mayor aprox al 100% y si son mayores la eficiencia va a ser baja g) explique usted que consecuencias originaria una mala regulación en el transformador La aplicación de una tensión diferente a la tensión nominal del transformador ocasionaría daños a las cargas alas que están conectadas trayendo consigo la disminución de vida útil de la carga h) porque es importante la regulación y eficiencia en los transformadores Es muy importante ya que de ello depende la vida útil de los artefactos eléctricos, además se evita los cortes por mantenimiento en los trasformadores i) conclusiones personales de la experiencia * La eficiencia nos permite saber qué porcentaje de potencia nominal está entregando el transformador * La regulación en un transformador son muy importantes, en el ensayo conectamos primero 2 cargas y estas nos consumieron 113 v con una tensión de entrada de 220 luego conectamos 2 focos mas y aumentamos a tensión de entrada a 222 v para tener los 113 v, la regulación en el transformador nos permite aumentar o disminuir la tensión de entrada haciendo que en la carga no oscile la tensión a la que está determinada así evitamos que los artefactos eléctricos se deterioren

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j) ¿Cuál es la discrepancia o error porcentual en cuanto a las mediciones de rendimiento respecto a los métodos directos e indirectos (justifique su respuesta)?

Método directo Método indirecto

Método directo (%)

Método indirecto (%)

%porcentual=|

86.976 91.294 92.748 93.733

88.048 92.678 93.977 94.289

1.232 % 1.518 % 1.325 % 0.59 %

|

Comentario: Aquí vemos en este cuadro que la diferencia al usar ambos métodos es mínima acercándose aproximadamente

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k) un transformador monofásico de 500 KVA, 42/2.4 V, 60Hz, ha dado los siguientes resultados e unos ENSAYOS EN VACIO .2400 V, 1.81A; CORTO CIRCUITO: 955V, 5.91A ,962.5 W, sabiendo además que el rendimiento máximo se obtiene para el índice de carga C=0.9915 DETERMINAR: a) parámetros del circuito equivalente Como o nos dicen que el rendimiento máximo se obtiene de C=0.9915 despejamos de la ecuación de índice de carga para hallar las perdidas en el hierro √ √

Ahora hallamos e Angulo de vacio ( ) par hallar los parámetros

Antes de hallar los parámetros nos damos cuenta que el ensayo se realizo en el lado secundario por la tensión de 2400 V de transformador, mt=17.5 Ahora hallamos

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√ √

Hallando la resistencia de perdida (

Hallando la resistencia de magnetización (

)

)

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En corto circuito: 955V, 5.91A ,962.5 W Vamos hallar el , ,

Luego despejamos para

:

Ahora

Ahora

: √ √

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b) la tensión de carga cuando esta consume 500KVA con y alimentado el primario del transformador con 42 KV Vamos a hala la

:

Luego hallamos

con la formula de índice de carga

capacitivo

Despejamos la formula en función a Ahora hallamos el Angulo de cortocircuito (

)

[

]

[

]

Ahora hallamos la tensión en la carga [ [

] ]

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c) el factor de potencia de la carga, para conseguir la regulación cero cuando la carga consume 500 KVA a potencia nominal

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