Lab41 Conversion

 

 

Experimento De Laboratorio No. 41 Regulación Del Transformador

 

 

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMÁ

Materia: Conversión de Energía I

Integrantes: Muñoz, Nelson

8-943-12 8-943-1256 56

Gámez, José

8-941-12 8-941-1256 56

Ng, Rogelio

8-931-17 8-931-1742 42

Leonelli, Paolo

PE-14-120

Falcón, Justin

6-721-160 6-721-160

Rovira, Stephanie

8-932-2319 8-932-2319

Solís, Jassiel

8-938-1356

Informe de Laboratorio #3: “Regulación del Transform Transformador” ador” 

“ La La superstición es una creencia basada en la ignorancia”  

Dmitri Mendeléy Mendeléyev ev 

 

Introducción  El uso de transformadores transformadores nos ha permitido crear circuitos de muchas utilidades, ya que a que con ellos podemos cambiar la amplitud del voltaje, aumentándola para dar energía a una carga que necesite un alto nivel de voltaje o disminuyéndola para una operación más segura en los equipos. La regulación de un transformador se define como a la diferencia entre los voltajes secundarios en vacío y a plena carga, medidos en terminales, expresada esta diferencia como un porcentaje del voltaje a plena carga. La variación de la tensión en el secundario depende esencialmente de dos variables, de la corriente absorbida por la carga y de su factor de potencia lo cual lo relaciona directamente con la variación de VA. En esta experiencia de laboratorio buscamos demostrar como mediante el uso de distintas di stintas cargas podemos ver cómo estas afectan la regulación del voltaje dentro de un circuito donde estas estén operando.

 

OBJETIVOS 1.- Estudiar la regulación de voltaje del transformador con carga variable.

medio del circuito que aparece en la figura 411. Las terminales reales del transformador son P1 P2 en el lado primario y S1 S2 en el secundario.

2.- Estudiar la regulación del transformador con cargas inductivas y capacitivas.

Se supone que el transformador mostrado entre estas terminales, es un transformador

EXPOSICIÓN

perfecto serie el cual tiene una impedancia R y otras en imperfecciones representadas por X. Es evidente que, si el voltaje primario se mantiene constante, el voltaje del secundario variara con la carga debido a R y X.

La carga de un transformador de potencia, en una subestación, usualmente varía desde un valor muy pequeño en las primeras horas de la mañana, hasta valores muy elevados durante los periodos de mayor actividad industrial y comercial. El voltaje secundario del transformador variara un poco con la carga, y puesto que los motores, las lámparas incadescentes y los dispositivos de calefacción son muy sensibles al cambio de

Cuando la carga es capacitiva, se presenta una característica interesante, tal que se establece una resonancia parcial entre la capacitancia y la reactancia X, de modo que el voltaje secundario E2, incluso tiende a aumentar conforme se incrementa el valor de la carga capacitiva.

voltaje, la regulación del transformador tiene una importancia vital. El voltaje secundario depende también de si el factor de potencia de la carga es adelantado, atrasado o es la unidad. Por lo tanto, se debe conocer la forma en que el transformador se comportara cuando se le somete a una carga capacitiva, inductiva o resistiva. Si el transformador fuera perfecto, sus devanados no tendrían ninguna resistencia. Es más, no requeriría ninguna potencia reactiva (vars) para establecer el campo magnético en su interior.

INSTRUMENTOS Y EQUIPO

Este transformador tendría una regulación perfecta en todas las condiciones de carga y el voltaje del secundario se mantendría absolutamente constante. Sin embargo, los transformadores reales tienen cierta resistencia de devanado y requieren potencia reactiva para producir sus campos magnéticos. En consecuencia, los devanados primario y secundario poseen una resistencia general R y una reactancia general X. el circuito equivalente de un transformador de potencia

Módulo de transformador EMS 8341 Módulo de fuente de alimentación (0-120V a-c) EMS 8821 Módulo de medición de c-a (250/250V) EMS 8426 Módulo de medición de c-a (0.5/0.5A) EMS 8425 Módulo de resistencia EMS 8311 Módulo de inductancia EMS 8321 Módulo de capacitancia EMS 8331 Cables de conexión EMS 8941

que tiene una relación de vueltas de 1 a 1, se puede representar aproximadamente por

 

PROCEDIMIENTOS Advertencia: ¡En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición!

RL

I2

E2

I1

(OHMS)

(MA C-A)

(V C-A)

(MA C-A)

0

120

0

1200

100

120

100

600

180

120

180

400

300

120

240

300

360

110

300

240

480

110

380

∞

 

Tabla 41-1 1.  Conecte el circuito ilustrado en la figura utilizando el Módulos EMS de

transformador, fuente de alimentación, resistencia y medición de CA.  2.  a). Abra todos los interruptores del Módulo de Resistencia para tener una corriente de carga igual a cero. b). Conecte la fuente de alimentación y ajústela exactamente a 120V c-a, tomando esta lectura en el voltímetro E1.

3.  a) Calcule la regulación del transformador utilizando los voltajes de salida y a plena carga anotados en la Tabla 41-1 

R:

(2− 100) = 10%  2   ∗ 100)

b) ¿Son equivalentes el valor VA del devanado primario y del devanado secundario para cada valor de la resistencia de carga indicado en la Tabla 41-1?

R: No, podemos ver como al inicio la relación se mantiene sin embargo a medida que la

c). Mida y anote en la Tabla 41-1, la corriente de entrada I1, la corriente de salida I2 y el voltaje de salida E2. d). Ajuste la resistencia de carga RL  a 1200ohms. Cerciórese que el voltaje de

resistencia aumente este va cambiando dando en un aumento y una disminución de voltaje y corriente. 4.  a) Repita el Procedimiento 2 utilizando los Modulos EMS 8321 de Inductancia en lugar de la carga resistiva

entrada se mantiene exactamente a 120V c-a mida y anote I1, I2 y E2. e). Repita el procedimiento (d) para cada valor indicado en la Tabla 41-1.

f). Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.

b) Anote las mediciones en la Tabla 41-2

 

RL

I2

E2

I1

(OHMS)

(MA C-A)

(V C-A)

(MA C-A)

0

120

0

1200

100

120

100

600

220

120

180

400

320

120

280

300

420

110

360

240

500

110

420

∞

 

a)  En la gráfica de la Figura 41-3, marque los valores de E2 obtenidos para cada valor de I2 en la Tabla 41-1 b)  Trace una curva continua que pase por los puntos marcados. Identifique esta curva como “carga resistiva”. 

Tabla 41-2 5.  a) Repita el Procedimiento 2 utilizando los Módulos EMS 8331 de capacitancia en lugar de la carga resistiva b) Anote las mediciones en la Tabla 41-3

RL

I2

E2

I1

(OHMS)

(MA C-A)

(V C-A)

(MA C-A)

0

120

0

∞

 

PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1.  1.  Explique por qué el voltaje de salida aumenta cuando se usa una carga capacitiva. 

R: En nuestra experiencia no pudimos

1200

100

120

50

600

220

120

160

400

320

120

240

300

420

120

320

240

500

120

420

Tabla 41-3 6.  A continuación, trazar la curva de regulación de voltaje E2 en función de la corriente de salida I2. Para cada tipo de carga del transformador.

notar un aumento en el voltaje de salida, sin embargo, pudimos ver que el voltaje nunca vario y este no tuvo pérdidas. En el caso que este hubiera aumentado su valor se hubiera debido a que los capacitores a diferencia de los inductores y resistores, son capaces de almacenar energía por ende en ese caso esa hubiera sido la razón. 2.  Un transformador tiene una impedancia muy baja (R y X pequeñas). a)  ¿Qué efecto tiene esto en la regulación?

R: Con una baja impedancia se tiene que las perdidas disminuirían así mismo por tal razón tenderíaideal. a comportarse como transformador El cual posee una Run y

 

X. Igual a cero el cual da una la regulación es igual a cero (por ser ideal). b)  ¿Qué efecto tiene esto en la corriente del circuito?

Conclusión En esta experiencia de Laboratorio vimos como el transformador se encarga de proveer un voltaje, acorde a un voltaje primario que se

R: Con un R y X pequeñas sí el

eleva o se reduce a un voltaje secundario,

transformador está trabajando con un voltaje inducido nominal, En un corto circuito la corriente se disparará de tal forma que ocasionará daños en el transformador, de lo contrario la corriente del primario trabajará con dichas impedancias.

proporcionando al circuito el voltaje justo que

3.  A veces los transformadores de gran tamaño, no poseen propiedades optimas de regulación. Se diseñan así, a propósito, para qué se pueda usar con ellos interruptores de tamaño razonable. Explique

experiencia es como dependiendo del uso de

R: El tema que no poseen optimas

necesita para funcionar. Después de medir mediante un amperímetro pudimos ver como la transformación del mismo también ocurre para la corriente. Otro punto a destacar muy importante de esta una carga resistiva, inductiva o capacitiva obteníamos valores distintos demostrando que la carga capacitiva es la cual posee mejor rendimiento ya que existen menos perdidas en la misma.

propiedades para la regulación se debe a que, al tener un gran tamaño, y por ende una gran transformación de voltaje, da espacio a una desestabilidad considerable en comparación a un transformador normal, y al utilizar estos se usan para circuitos donde se requiera un voltaje alto.

También hay que destacar que la carga resistiva

4.  ¿Es aproximadamente igual el calentamiento de un transformador cuando una carga es resistiva, inductiva o capacitiva, para el mismo valor nominal de VA? ¿Por qué?

resistiva.

R: Al igual que un motor mientras más se

debido a sus propiedades (almacenar energía)

exija al mismo, mas generación de calor se creará, el mismo caso ocurre con el transformador donde en calentamiento se en base a la potencia disipada, para una carga resistiva, inductiva y capacitiva la generación de calor será igual, ya que a pesar que una posee parte imaginaria estas requerirán potencia de igual forma generando calor en el transformador.

puede causar que haya un voltaje muy elevado.

fue la que resulto con más perdidas, esto se debe a la función de la misma que es oponer resistencia, al VA que pase sobre ella y por último en las cargas inductivas pudimos ver como al igual que la resistiva presento perdidas sin embargo no tan significativas como con la

Las cargas capacitivas a pesar que fueron la que presentaron mayor rendimiento hay que resaltar que se debe tener cuidado con ellas

Referencias El transformador. Generalidades. ING. TEC. EXP.M. Y OO.PP. TECNOLOGÍA ELECTRICA. Recuperado de: http://www.uco.es/~el1bumad/docencia/oop  p/tema5.pdf   p/tema5.pd f  

 

  Anexos

Conexión de la Figura 41-1 “Transformador con Carga Resistiva”