Laboratorio 3 - El Autotransformador

TECSUP

Laboratorio de Máquinas Eléctricas I

MAQUINAS ELECTRICAS I

Laboratorio 3 “EL AUTOTRANSFORMADOR”

2013 – 1

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“EL AUTOTRANSFORMADOR” OBJETIVOS: Al finalizar la práctica de laboratorio el alumno será capaz de: 1. Determinar la polaridad instantánea en los devanados del transformador. 2. Aprender cómo se conectan los devanados del transformador en serie y paralelo. 3. Reconocer las características físicas de un autotransformador. 4. Conectar y verificar el funcionamiento del autotransformador. FUNDAMENTO TEORICO: Marcas de Polaridad Dos o más terminales de los devanados (bobinas) tienen la misma polaridad cuando las corrientes que entran simultáneamente por los terminales producen flujos que son concurrentes. La polaridad de los devanados de un trasformador es importante cuando se pretende asociar las fases entre ellos, para poder determinar la polaridad, colocamos dos o más bobinas en serie, dependiendo de cada una, tendremos la suma o diferencia de las tensiones instantáneas inducidas en ellos. Dos bobinas para producir flujos concordantes tienen que tener la misma polaridad. El método consiste en marcar un punto arbitrario, los otros puntos serán marcados a partir de la 1ª bobina. Los puntos indican los terminales por los cuales deben entrar las corrientes para producir flujos concordantes. Se debe energizar el sistema y tomar lecturas del voltaje, las cuales pueden conducir a dos alternativas: • •

Si el voltaje Vx tiene un valor igual a V1 + V2, entonces las marcas serán: Diagonales. Si el voltaje Vx tiene un valor igual a V1 − V2, entonces las marcas serán: Co-lineales.

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Figura 1.a: Determinación de las Marcas de Polaridad de un transformador.

Figura 1.b: Determinación de las Marcas de Polaridad de un transformador. CONEXIÓN DE LOS DEVANADOS DE LOS TRANSFORMADORES. Primario en Serie, Secundario en Serie En este tipo de conexión, los voltajes primarios deben ser iguales para que de esta manera el voltaje V1, se divida de manera en los voltajes primarios, es decir V1,T1=V1,T2=V1/2, el voltaje V2 sería la suma de los voltajes secundarios. En esta conexión, la corriente que circula por los devanados primarios es I1 y por los devanados secundarios es I 2.

Figura 2. Conexión Serie / Serie Primario en Serie, Secundario en Paralelo Para este tipo de conexión se debe cumplir que ambos transformadores tengas los mismos voltajes primarios y secundarios, es decir, misma relación de transformación y que las impedancias de los transformadores sean necesariamente iguales para que la corrientes que aporten cada devanado secundario sean iguales.

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Figura 3. Conexión Serie / Paralelo Primario en Paralelo, Secundario en Serie. Para esta conexión los transformadores deben tener necesariamente los mismos voltajes primarios, la corriente que circula por I 1,T1 y I1,T2 serán iguales.

Figura 4. Conexión Paralelo / Serie Primario en Paralelo, Secundario en Paralelo. Los requisitos mínimos necesarios para este tipo de conexión es que los transformadores tengan el mismo voltaje primario y secundario (Misma relación de transformación).

Figura 5. Conexión Paralelo/ Paralelo Lo ideal es que en todas las conexiones, los transformadores tengan la misma impedancia de cortocircuito, de no ser así es necesario evaluar

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los parámetros eléctricos que soportarán los devanados para no superar sus valores nominales. EL AUTOTRANSFORMADOR Estos dispositivos se construyen con el mismo núcleo que los transformadores pero con un solo devanado y una conexión intermedia. Los autotransformadores al igual que los transformadores pueden ser:  Reductores  U2 < U1  Elevadores  U2 > U1

Figura 6: El autotransformador

EL AUTOTRANSFORMADOR DE REGULACION Son dispositivos empleados para obtener una tensión variable mediante un sistema capaz de ir poniendo en conexión las diferentes espiras del bobinado principal. Se construyen con contactos deslizantes o con contactos fijos seleccionados mediante un conmutador múltiple rotativo.

Figura 7: Autotransformador de Regulación.

EL AUTOTRANSFORMADOR EN VACIO Trabaja en vacio cuando está conectado el primario y el circuito secundario está abierto. En este caso, al igual que en el transformador, circula por el devanado primario, una corriente I 1 para mantener el flujo en el circuito magnético.

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Figura 8: Autotransformador en vacio.

La relación de transformación será:

rt 

N1 E1  N 2 E2

EL AUTOTRANSFORMADOR CON CARGA Trabaja con carga, cuando el secundario suministra una corriente, es decir cuando se le ha conexionado una carga. Entonces el primario absorbe de la red una corriente mayor que la de vacío, manteniéndose la relación.

rt 

N1 I 2  N 2 I1

Figura 9: Autotransformador con carga.

EQUIPOS Y MATERIALES: Cantida Observació Descripción Marca Modelo d n 01 Fuente de alimentación 01 Autotransformador 01 Vatímetro digital 05 Multímetro digital EN ESTE LABORATORIO TRABAJARÁ CON 01 Módulo resistivo TENSIONES PELIGROSAS. Varios Conductores de conexión NO MODIFIQUE NI HAGA NINGUNA OTRA CONEXIÓN, SALVO QUE SU PROFESOR LO AUTORICE. 33

ANTES DE ENERGIZAR, SOLICITE LA AUTORIZACIÓN A SU PROFESOR.

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PROCEDIMIENTO Parte 1 (Identificación de marcas de polaridad) 1. Marcar los transformadores proporcionados por el profesor como T1 y T2. 2. Escoger el transformador marcado con T1 y realizar un puente entre un terminal del primario y un terminal del secundario, colocar una marca en el lado donde no se ha realizado el puente, tal como la figura 10.

Figura 10 3. Conectar el lado primario a su tensión nominal, V1

V2

Vx

De acuerdo al resultado obtenido, en qué lado del secundario colocaría la marca de polaridad, ¿En el lado del puente o en el lado libre? ………………………………………………………………………………………………… …………………… 4. Repetir los pasos anteriores para el transformador T2.

Parte 2. Conexión de un transformador.

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5. Realizar la conexión de la figura 2, 4 y 5 y anotar los resultados, tener cuidado con las marcas de polaridad, considerar el valor de R = 629 Ω para todos los casos. Conexión Serie /Serie

Conexión Paralelo /Serie

Conexión Paralelo /Paralelo

V1 V2 I1 I2 V1T1 V1T2 V2T1 V2T2 I1T1 I1T2 I1T1 I1T2 Comente los resultados obtenidos ………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………… Parte 3. Autotransformador 6. Identifique las conexiones del autotransformador con la ayuda de un multímetro.

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Figura 11 7. Implemente el circuito de la figura 3.

Figura 12 8. Alimente el autotransformador con su tensión nominal y anote los valores en la siguiente tabla: V1

V2

I1

9. Con los resultados anteriores calcule la relación de transformación del autotransformador:

rt

10.Implemente el circuito de la figura, consultar con el profesor el valor de R y de V.

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Figura 13

LLAME AL PROFESOR PARA QUE REVISE SU CIRCUITO.

11.Aumente el voltaje desde cero hasta que se alcance el voltaje nominal (V) o los amperímetros indique la corriente nominal, luego anotar sus resultados en la siguiente tabla: V1

I1

V2

I2

12.Con los resultados anteriores calcule la potencia de paso:

SD = V1.I1

SD = V2.I2

13.Calcule la potencia propia.

SB = (V1- V2). I1

SB = U2. (I2 – I1)

CUESTIONARIO 1) ¿Investigue otros métodos para determinar las marcas de polaridad de un transformador y explique? ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………

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………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………… …………………… 2) De las conexiones de los transformadores (Figura 3, 4, 5 y 6), cual es el de uso más común en la industria. .. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 3) ¿Por qué es importante determinar la potencia propia y la potencia de paso de un autotransformador? ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………… …………………… 4) ¿Cuál es la relación que existe entre la potencia propia y la potencia de paso? ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………… …………………… 5) Investigue sobre las aplicaciones de los autotransformadores regulación y mencione 5 de ellas.

de

………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………… ……………………

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6) Busque y anote los datos de placa de un autotransformador comercial y de un transformador con los mismos voltajes de entrada y salida y potencia. ¿Compare las dimensiones, pesos y corriente de cortocircuito) ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………… …………………… Conclusiones: …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ………………………………

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TECNOLOGIA MECANICA ELECTRICA Hoja de Evaluación Realizan pruebas con instrumentos y equipos en sistemas de diversa tecnología, utilizando procedimientos y normas establecidas. Elabora informes escritos aplicando reglas gramaticales y de redacción y utilizando gráficos adecuados.

c.1 g.2

Curso:

MAQUINAS ELECTRICAS I

Ciclo:

Actividad:

Laboratorio 03: El Autotransformador

Semana:

Nombre y apellido del alumno:

Sección:

Docente:

Observaciones

Periodo:

Fecha:

IV

Documentos de Evaluación Hoja de Trabajo

X

Archivo informático

Informe Técnico

Planos

Caso

Otros:

Requiere No Mejora aceptable

CRITERIOS A EVALUACIÓN

Excelente

Bueno

Identifico las partes de un autotransformador y explica su funcionamiento.

4

3

2

0

Realizó una conexión de transformadores trifásicos. (procedimiento, conexiones, precisión)

4

3

2

0

Mostró conocimientos sobre los contenidos practicados en el laboratorio. (Respuestas , prueba oral/escrita, intervenciones solicitadas)

5

4

3

0

Trabajo con Seguridad, Puntualidad, Orden y Limpieza.

3

2

1

0

Informe: Caratula, Redacción, Ortografía, Resultados y Conclusiones

4

3

2

0

Puntaje Logrado

Puntaje Total

Comentarios al alumno: (De llenado obligatorio)

Descripción

Puntaje Excelente

4

Completo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo todos los requerimientos.

Bueno

3

Entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo la mayoría de requerimientos.

Requiere mejora

2

Bajo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos.

No Aceptable

0

No demuestra entendimiento del problema o de la actividad.

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