LABORATORIO Nº 1 Polaridad de Un Transformador Monofasico

LABORATORIO Nº 1 POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR MONOFASICO 1. OBJETIVOS: -

Determinar las intensidades de entrada y salida del transformador. Determinar las polaridades aditiva y sustractiva del transformador.

2. FUNDAMENTO TEORICO: El concepto de Polaridad A diferencia de la corriente directa, no hay polaridad positiva o negativa fija en la corriente alterna, de aquí que los transformadores no pueden tener polaridad fija en sus terminales. La dirección relativa en la cual los devanados primarios y secundario de un transformador. Se devanan alrededor del núcleo, determina la dirección relativa del voltaje a través de los devanados. Por ejemplo, si en la figura siguiente, se supone que el voltaje aplicado en cualquier instante tiene dirección de A a B, al dirección del voltaje en el secundario será de C a De ó de D a C, dependiendo de la dirección relativa de los devanados. Polaridad en un transformador monofásico a) Polaridad aditiva. b) Polaridad sustractiva Dado que es importante, cuando dos o más transformadores se conectan juntos, conocer la dirección relativa del voltaje de cada transformador, se han establecido ciertas convenciones para designar la llamada polaridad de un transformador. Esta designación de polaridad se puede obtener de la figura anterior. Si una de las terminales del devanado de lato voltaje se conecta al lado adyacente opuesto del devanado de bajo voltaje (por ejemplo de A a C), el voltaje en las terminales restantes (B y D) es, o la suma o la diferencia de los voltajes primario y secundario, dependiendo de las direcciones relativas de los devanados. Si el voltaje de B a De es la suma, se dice que el transformador tiene polaridad aditiva y si es la diferencia, entonces se dice que tiene polaridad sustractiva.

Si los devanados de los lados de alto y bajo voltaje están en direcciones opuestas, los voltajes aplicado e inducido tendrán direcciones opuestas y se dice que el transformador tiene polaridad sustractiva. Las terminales H1 y X1 estarán del lado izquierdo cuando se ve al transformador del lado de bajo voltaje hacia el lado de alto voltaje. Si los devanados de los lados de alto y bajo voltaje están en la misma dirección, los voltajes aplicado e inducido tendrán la misma dirección y se dice entonces que el transformador tiene polaridad aditiva, la terminal X1 se encontrará del lado derecho cuando se ve al transformador del lado de bajo voltaje hacia el lado de alto voltaje. Cuando se desea conectar en paralelo los secundarios de dos (o más) transformadores, se conectan en forma similar, las terminales que tiene la misma marca de polaridad. La prueba de polaridad Cuando en un transformador no está especificada la polaridad o se desconoce, se puede determinar por una simple medición de voltaje como se indica a continuación: 1. Hacer una conexión entre las terminales de alto voltaje y bajo voltaje del lado derecho cuando se ve al transformador desde el lado de las boquillas y de bajo voltaje. 2. Aplicar un voltaje bajo, por ejemplo 120 volts a las terminales dealto voltaje y medir este voltaje con un voltímetro. 3. Medir el voltaje de la terminal del lado izquierdo del lado de alto voltaje al terminal del lado Iz quiero de bajo voltaje. Si el voltaje anterior es menor que el voltaje a través de las terminales de alto voltaje, el transformador tiene polaridad sustractiva. Si este voltaje es mayor, entonces la polaridad es aditiva. Conexión de los transformadores monofásicos La conexión más simple de las conexiones de los transformadores es la conexión monofásica. Un método sencillo de llevar las terminales de los devanados primarios y secundarios a las boquillas que llevan al exterior del tanque del transformador dos indicó en la figura anterior. Para proporcionar flexibilidad en las conexiones, las bobinas de los devanados primario y secundario, se

arreglan en dos secciones, cada sección de una bobina tiene el mismo número de espiras, por lo tanto, genera el mismo voltaje. Las dos primeras secciones se conectan por lo general juntas, dentro del tanque y únicamente dos son llevadas al exterior del tanque a través de las boquillas, las cuales las aíslan de la tapa. Se pueden sacar cuatro conductores secundarios de cada bobina del secundario, con los dos conductores o terminales transpuestos del interior, antes de ser llevado al exterior. En transformadores nuevos del tipo distribución. Es práctica común estas dos terminales transpuestas, se conecta dentro del tanque y sólo un conductor común se lleva al exterior. 4. MATERIALES Y HERRAMIENTAS UTILIZADOS: -

Transformadores monofásico y trifásico. Multímetros digitales. Conectores.

5. PROCEDIMIENTO: a) Determinar en forma práctica el devanado primario y secundario.

Observar en cuál de los lados la resistencia es mayor o menor y con dichos valores inferir cuál de ellos es el lado primario o secundario atendiendo al valor de la resistencia y la corriente que maneja cada devanado. Recordemos que R=

ρl A

También

V 1∗I 1=V 2∗I 2 Las ecuaciones anteriores nos permitirán entonces establecer cuál es el lado primario o secundario dependiendo del tipo de transformador que estamos utilizando. a) Etiquetar los terminales del transformador en forma arbitraria donde H1 y H2 son para el lado de alta tensión con x1 y x2 son para el lado de baja tensión. b) Realizar la conexión de acuerdo al diagrama siguiente.

Si V 1−V 2=V Significa que se tiene una polaridad sustractiva Caso contario se tiene V 1+ V 2=V Significa que se tiene una polaridad aditiva. Luego si intercambiamos la conexión tal como se muestra en la figura:

Y realizamos el proceso anterior, notaremos que se tendrá las lecturas V 1−V 2=V Ó V 1+ V 2=V Notaremos que todo se ha invertido. 6. CUESTIONARIO: a) ¿Por qué cree Ud. que es necesario etiquetar los terminales del transformador? Debemos de etiquetar los terminales del transformador porque que tener en cuenta cual es lado primario por donde ingresa la corriente y el lado secundario por donde sale la corriente. b) ¿Cuándo se dice que dos flujos son aditivos o sustractivos? Se dicen que el flujo de la corriente es aditivo, es decir, se encuentra en desfase, cuando la sumatoria de voltajes del lado primario y el lado secundario es igual al voltaje de un terminal primario con un terminal secundario, es decir: V 1+ V 2=V Para el caso del flujo de corriente es sustractiva, es decir se encuentra en fase, cuando la diferencia del voltaje primario con el secundario es

igual al voltaje de un terminal primario con un terminal secundario, es decir: V 1−V 2=V c) ¿Cuándo es necesario la importancia de la polaridad en un transformador monofásico? Es necesario determinar la polaridad del transformador, porque así evitamos posibles corto circuitos en la conexión dada. d) Calcular los valores máximos de las ondas senoidales del transformador. Devanado primario = Vmáx = 227v Devanado secundario = Vmáx = 63v ∝ ( T )=227 × sin

∝ ( T )=63 ×sin

( 30π + β )

( 30π + β )

e) Resolver el siguiente ejercicio donde 5abc es la tensión del secundario rio del transformador con los focos y abc son las tres últimas cifras del código del alumno



Calcular V1, V2 y V3 ∑ Voltajes=0 V 1−150+30+100+V 2−400−60+100=0 V 1+ V 2−380=0

Si

5 abc=5094 v

Entonces También 



donde

V 1 × 5=5094 → V 1=1018.8 v

1018.8+V 2−380=0 →V 2 =−638.8 v → V 2=638.8 v V 2 × 2=V 3 →638.8 ×2=V 3 → V 3=1277.6 v

Las intensidades que consumen cada foco Pfoco=5094 × I foco I foco1 =

100 w =0.0196 A 5094 v

I foco2 =

60 w =0.0117 A 5094 v

La intensidad I3 I 3 =( I f 1 + I f 2 ) ×5 I 3 =( 0.0196+0.0117 ) × 5 → I 3=0.1565 A

7. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: -

Es importante determinar la polaridad de cada transformador monofásico para poder al realizar conexiones en paralelo y serie con dos o más transformadores.

-

Con la polaridad hallada determinamos si el transformador se encuentra en fase o desfase.

-

Si alteramos los tipos de terminales lo cual cambia el tipo de conexión nos percatamos que la polaridad también cambia.