Informe4

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS FÍSICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA-ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA

CURSO: LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS

TEMA: ENSAYO CON CARGA PARA DETERMINAR LA EFICIENCIA EN EL TRANSFORMADOR DE POTENCIA MONOFÁSICO

PROFESOR: INGº LUIS A. CHIRINOS

AREQUIPA – PERU

INFORME N°4: ENSAYO CON CARGA PARA DETERMINAR LA EFICIENCIA EN EL TRANSFORMADOR DE POTENCIA MONOFÁSICO

I. OBJETIVO: Verificar el comportamiento del trasformador bajo carga y determinación de las características de regulación. II. MARCO TEÓRICO:

ESTUDIO DEL FUNCIONAMIENTO EN CARGA En un transformador en carga, se aplica generalmente al primario la tensión nominal y la tensión de secundario es función de la carga que tiene acoplada. Las principales características de un transformador en funcionamiento, que permiten la elección entre varios, son, como ya debería saber el alumno, la regulación y el rendimiento. CAÍDA DE TENSIÓN INTERNA Y REGULACIÓN La regulación, r, es una medida de la variación que experimenta la tensión del secundario cuando aumenta la carga (disminuye Z), con factor de potencia fijo, desde circuito abierto hasta plena carga o nominal. Cuanto menor sea la regulación de un transformador, mejor será su funcionamiento en cuanto a caída de tensión interna (ΔV). Según la definición, la regulación es:

Siendo V2o la tensión de circuito abierto, V2 la tensión para una carga determinada y V2N la tensión nominal de secundario del transformador. En forma aproximada, y utilizando el circuito equivalente, se puede escribir:

RENDIMIENTO Otro factor importante a la hora de elegir un transformador es el rendimiento. El rendimiento se define como el cociente entre la potencia que el transformador transfiere a la carga conectada en el secundario y la que se suministra al transformador, siendo esta última la suma de la potencia suministrada a la carga más la potencia perdida en el transformador. Así, se puede escribir:

Donde la potencia de pérdidas en un transformador es la suma de las pérdidas en el cobre y en el hierro. Mientras que las pérdidas en el hierro son prácticamente constantes (dependen de la tensión del primario y ésta suele ser la nominal), las pérdidas en el cobre dependen de la corriente de secundario. Suponiendo que R no cambia con la temperatura (cosa que no es cierta), podemos escribir que:

III. ELEMENTOS A UTILIZAR       

01 Transformador de potencia monofásico de 1000 VA, 220/110 V 01 Multimetro digital 02 Amperímetro 0-5 A y 0-25 A 01 Voltímetro de 0-300 V 01 Vatímetro monofásico Conductores eléctricos varios 04 resistencias variables

IV. ACTIVIDADES: a) Armar el circuito de la figura adjunta, conectar las resistencias de carga (previamente calculado para plena carga del transformador) por el lado de A.T. y alimentar el transformador a tensión y frecuencia nominales.

b) Variar la corriente de carga (I2) desde 0, 1A, 2A, 3A, …, 10 A registrando las lecturas de todos los instrumentos. Datos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Vent(V) 225 224 223 223 222 221 221 220 220 219

I1(Amp) 0.25 0.67 1.14 1.65 2.14 2.65 3.16 3.63 4.13 4.62

W(watt) 29 141 253 370 479 595 706 811 921 1029

V2(V) 113 112 111 110 109 108 107 106 106 105

I2(Amp) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sent(VA) Ssal=Psal(VA) 56.25 0 150.08 112 254.22 222 367.95 330 475.08 436 585.65 540 698.36 642 798.60 742 908.60 848 1011.78 945

η 0.00 79.43 87.75 89.19 91.02 90.76 90.93 91.49 92.07 91.84

c) Desenergizar el circuito y completar el cuadro 2 con la información registrada en la tabla1, resaltando en punto donde se produce la mejor eficiencia, analizar el comportamiento de la relación de transformación calculado para tensión y para corriente y la regulación.

Datos 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

a(tension) a(corriente) 1.99 0.00 2.00 1.49 2.01 1.75 2.03 1.82 2.04 1.87 2.05 1.89 2.07 1.90 2.08 1.93 2.08 1.94 2.09 1.95

W(watt) 29.00 141.00 253.00 370.00 479.00 595.00 706.00 811.00 921.00 1029.00

η 0.00 79.43 87.75 89.19 91.02 90.76 90.93 91.49 92.07 91.84

Regulacion 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.07 0.08

V. CUESTIONARIO 5.1. Con los datos del ensayo con carga de FP=1 graficar las curvas U2 vs I2. Eficiencia vs corriente y regulación vs tensión.

5.2. Para las diversas cargas determinar la caída de tensión interna del transformador en % (la regulación) según expresión, para todos los datos: V2(V) 113 112 111 110 109 108 107 106 106 105

Regulacion 0.00 0.89 1.80 2.73 3.67 4.63 5.61 6.60 6.60 7.62

5.3. De los datos tabulados, analizar en qué condiciones se obtiene la mejor eficiencia del transformador analizado. Analizar la curva graficada e indicar por proyección cual sería la eficiencia si el transformador se sobrecarga al 120% y su regulación.

Los datos obtenidos nos dicen que la mayor eficiencia se presenta a una intensidad de carga de 8 Amperios y una tensión de 106 voltios. Vent(V) 220

I1(Amp) 4.13

W(watt) 921

V2(V) 106

I2(Amp) 8

Sent(VA) 908.60

Ssal=Psal(VA) 848

η 92.07

5.4 Explicar que se debe hacer con la información recogida durante el ensayo para que se cumpla la relación de transformación de corriente.

5.5 Con la información obtenida en el laboratorio, tabular las pérdidas variables del transformador y graficar Ppérd.- I2, con los resultados proyectar las pérdidas para 1.1 In.

Ssal=Psal(VA) 0 112 222 330 436 540 642 742 848 945

η 0.00 0.79 0.88 0.89 0.91 0.91 0.91 0.91 0.92 0.92

Pperdidas(Watt) 0 29 31 40 43 55 64 69 73 84

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES OBSERVACIONES Como observaciones tenemos que mencionar que a medida que nuestros valores de intensidad y voltaje de entrada eran multiplicados para encontrar el modulo de la potencia aparente; este último valor llegaba a ser menor que la potencia activa, lo cual es una contradicción.

CONCLUSIONES La utilidad e importancia de la obtención de las características de un transformador mediante el ensayo con carga es grande ; pues con ella podemos encontrar la eficiencia del transformador y la regulación del mismo. Estos valores nos describen cual será el comportamiento del transformador en su funcionamiento.

VII. BIBLIOGRAFIA  http://www.fing.edu.uy/iie/ense/asign/introelec/Documentos/Teorico/A puntesIntroParte2.pdf  http://www.unicrom.com/Tut_nucleo-transformadorlaminas.asphttp://patricioconcha.ubb.cl/transformadores/materiales_ferromagneticos.htm  http://www.cpraviles.com/fpblog/ELE/ELECTROTECNIA_TRANSFORMADORES.pdf