Informe Practica 6

 

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Informe Práctica 6: Transformador Monofásico Bajo Carga Daniel Castro Castro, Cristhian Silva Ochoa

—En n es esta ta prá práct ctica ica se bu busc sca a mir mirar ar la regu regula lació ción n y  Abstract—E eficiencia de un transformador monofásico que se encuentra bajo carga, y su comportamiento cuando esta carga varía.

I. RESUMEN

Como se puede imagen la el tensión del secundario primario o lado de alto voltajever esen dela239.8 V, y1,en lado del (baja tensión) es de 114.1 V. A partir de estos valores, y con los datos obtenidos en la practica 4, se obtiene el circuito equivalente del transformador (Figura 2).

En el siguiente laboratorio de conversión electromagnética, nosotros nosotr os los est estudi udiant antes es busca buscamos mos poder poder entend entender er el funfuncionamiento de un transformador monofásico y sus diferentes partes; asi mismo poder entender como es su comportamiento se segú gúnn el tipo tipo de ca carg rgaa que que te teng ngaa co cone nect ctad adaa en el bobi bobi-nado secundario. Este laboratorio aplica para el transformador monofásico marca Eisler Engineering Co, de 5 kVA, 240480/120-240V. II. OBJETIVO - Evaluar las pérdidas de potencia del transformador bajo carga. - Determinar la influencia del tipo de carga, de su magnitud y factor de potencia en la regulación de voltaje y eficiencia del transformador. transformador. III. T EORÍA  V ERIFICADA  A. Configuración circuit circuito o abierto

Se hizo un montaje que nos permitiera conectar al transformador una carga variable en el devanado secundario, y con ayuda de los analizadores de redes se procedió a medir las tensiones, corrientes y potencias activas de entrada y salida del transformador monofásico. Para el primer caso donde no tenemos nada conectado al secundario del transformador (circuito abierto). Podemos ver a partir de la imagen de la figura 1 las tensiones, corrientes y potencias del transformador; donde en el lado izquierdo se muestran los valores correspondientes al primario del transformador y en la parte derecha el secundario del transformador.

Figure 1. Valores Figure alores de tensión, tensión, corri corriente ente y potencia potencia en los lados lados primario izquierda) y secundario (derecha).

Figure 2. Circuito equivalente equivalente referido al lado primari primarioo o alto voltaje.

 B. Eficiencia del transformador 

A continuación en la tabla I y tabla II se muestran los valor valores es obteni obtenidos dos en los dos lad lados os del transf transform ormado adorr, simultáneamente se varía la carga del mismo, y se miden los valores de potencia, corriente y tensión del trasformador en sus dos lados. Los resultados señalados anteriormente se obtuvieron de la siguiente forma: primero el transformador es alimentado por el lado primario, mientras la carga es conectada al secundario del transformador. En segundo lugar los valores de corriente y potencia mostrados por el analizador de redes, que está conectado en el secundario del transformador, hemos tenido que multiplicar los valores dados por 20, debido a que el analizador de redes se encuentra desconfigurado en la lectura que hace; por lo tanto lee lo que le transmite el transformador de corriente. Para el caso de la potencia, esta tambien es multiplicada por 20 y por el valor del cos ( ϕ) que muestra el analizador de redes. Carga (Ω ) 20.9 10.7 7 .3

Ten ensi sión ón (V (V)) 236.5 235.4 232.7

54.5

223209.8

Corr Corrie ient ntee (A (A)) 2.222 3.985 6.188

Pote Potenc ncia ia (W (W)) 500.1 915.7 1407

98.3.0041

21.801894

Table I

VALORES DE CORRIENTE ,  TENSIÓN Y POTENCIA EN EL PRIMARIO CUANDO SE VARIA LA CARGA .

 

2

Carga (Ω ) 20.9 10.7 7.3 5.5 4.5

Tensi ensión ón (V) (V) 111.9 110.7 109 107.6 106.2

Corr Corrie ient ntee (A (A)) 4.6 9.04 13.3 17.36 21.18 Table II

Pote Potenc ncia ia (W (W)) 512.17 992.7 1438.1 1849.26 2226.83

 B. Regulació Regulación n

En la tabla V se puede ver cuánto necesitábamos aumentar de tensión en el primario, para mantener la tensión constante en la carga.

VALORES DE CORRIENTE ,  TENSIÓN Y POTENCIA EN EL SECUNDARIO CUANDO VARIA VARIA LA CARGA.

Carga (Ω ) 20.9 10.7 7.3 5.5 4.5

C. Regulación Regulación del transformador  Tensión en el Secundario vs variación de carga:  Para

este caso se tiene los valores de tensión en el primario y secundario del transformador. Lo que se hizo fue variar la carga en el secundario, y ver cuánto necesitábamos aumentar de tensión en el primario, para poder mantener una tensión constante en la carga (secundario del transformador). Carga (Ω ) 0 20.9 10.7 7.3 5.5 4.5

Tensi ensión ón P.(V) .(V) 147.7 145.3 149.4 148.2 149.2 148.4 149.7

Ten ensi sión ón S. (V (V)) 70.25 68.90 70.82 69.79 70.26 69.47 70.13

14581.7 151.1 151.2 Table III

6790.3649 70.08 70.11

VALORES DE TENSIÓN EN PRIMARIO Y SECUNDARIO CUANDO SE VARIA LA CARGA .

  ∆Tensión

P.(V)

  ∆Tensión

4.1 1 1.3 3 0.1 Table V

S. (V)

1.92 0.47 0.66 1.35 0.03

VARIACIONES DE TENSIÓN PARA MANTENER LA TENSIÓN EN LA CARGA .

De la tabla V se puede analizar que pasa algo muy parecido que con la eficiencia; cómo podemos ver en el primer valor de resistencia (20.9  Ω  ) la variación de tensión es alta; cuando se cambia a la siguiente carga, esta variación pasa a ser un poco baja. Luego a medida que se va disminuyendo la carga, la variación de tensión tiende aumentar para poder mantener la tensión en el secundario. Al final, cuando se llega a la última carga, o sea, cuando se pasa de 5.5 a 4.5 se presenta una variación muy pequeña comparada con la anterior, y se empieza a evidenciar que la variación tensión en el secundario es casi constante cuando la carga es menor de 4.5   Ω. Se puede llegar a decir que existen dos puntos de inflexión en las gráficas que nos relacionan carga-eficiencia y cargaregulación. Tales puntos de inflexión estarían entre 20.9 y 10.7 Ω, mientras el segundo punto se encontraría ubicado entre los valores de 4.5 y 5.5   Ω,

IV. A NÁLISIS DE R ESULTADOS  A. Eficiencia

Para poder saber la eficiencia del transformador hacemos uso de la ecuación 1. En la tabla IV se muestra como es la eficicencia del transformador según como varía su carga.   W 2 η  = W 1 Carga (Ω ) 20.9 10.7 7.3 5.5 4.5

∗

100%

Pote Potenc ncia ia P. (W) (W) Pote Potenc ncia ia S. (W (W)) 500.1 512.17 915.7 992.7 1407 1438.1 1819 1849.26 2.084 2226.83 Table IV

 

(1)

Efici Eficien enci ciaa (% (%)) 97.64 92.24 97.83 98.37 93.59

V. SIMULACÍON En

el

programa   simu simula lado dorr de tran transf sfor orma mado dorres monofásicos   qu que se encuentra en la página http://www.aulamoisan.com/software-moisan/transformadores -monofas -mon ofasicos icos,, realizam realizamos os la siguient siguientee simulaci simulación ón partiendo partiendo del esquema del circuito equivalente del transformador (figura 2), el cual, en el programa se encuentra referido al lado de alta tensión.

POTENCIAS EN EL TRANSFORMADOR Y EFICIENCIA EN CADA CASO .

Se puede ver a partir de la tabla IV como la eficiencia del transformador es distinta en cada una de las diferentes cargas; esta eficiencia varía del 92% al 98%, sin importar el valor de la carga que esté conectada en el transformador. Se pued puedee deci decirr qu quee mien mientr tras as la ca carg rgaa se seaa má máss baja baja la eficiencia del transformador es mayor; aunque esto solo se ve en las tres cargas del medio, donde después tiene una tendencia negativa.

Figure 3. Circuito simulado simulado en el programa programa

Después se grafica la curva del rendimiento y la caída de tensión, con ayuda del simulador como muestra la figura 4.

 

3

Figure Figu re 4. Rendimien Rendimiento to Vs Caida de tens tensión ión

Por ultimo se grafica la curva del voltaje en el secundario y la caída de tensión, con ayuda del simulador como muestra la figura 5.

Figure Figu re 5. Te Tensió nsiónn en el secundario secundario Vs Caida de tensión

VI. B IBLIOGRAFÍA [1] Sergio Raul Rivera Rodríguez. Guíıa de Laboratorio: Practica Pract ica P06. Laborator Laboratorio io de convers conversion ion Electroma Electromagnét gnética. ica. Universidad Nacional de Colombia, 2016. , [2] Tomado de: http://assets.mheducation.es/b http://assets.mheducation.es/bcv/guide/capit cv/guide/capit ulo/8448141784.pdf  Consultado: 11 Octubre de 2017. [3] Tomado de: https://tecnologiaalanhernan https://tecnologiaalanhernandez.wordpress.c dez.wordpress.c om/2013/01/18/regulacion-d om/2013/01/18/ regulacion-de-tension-de-u e-tension-de-un-transformad n-transformador/  or/  Consultado: 11 Octubre de 2017. [4]Stephen J. Chapman. Máquinas Eléctricas. McGraw-Hill Companies, Inc.5 Edición. 2012. Pp 49-68.