Laboratorio N°1 "Ensayos Al Transformador Monofásico": Tecsup Transformadores y Máquinas DC

 

TECSUP

Transformadores y Máquinas DC

LABORATORIO N°1  “ENSAYOS AL TRANSFORMADOR TRANSFORMADOR MONOFÁSICO”  MONOFÁSICO” 

CARRERA

: Tecnología Mecánica Eléctrica

CICLO

: II

SECCIÓN

: “B”

DOCENTE

: Benites Jara, Pedro Pablo

CURSO

: Transformadores y máquinas DC

 ALUMNO (S)

: Tomás Chavez, Anderson Jean Pierre

FE FECH CHA A DE E ENT NTRE REGA GA :

019 - I

1

 

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“ENSAYOS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO” OBJETIVOS: 1. Det Determ ermina inarr las pérd pérdida idass en el hie hierro rro de un tra transf nsform ormado adorr median mediante te el ens ensayo ayo de vací vacío, o, efectuar el montaje del circuito. 2. Deter Determinar minar las pé pérdidas rdidas en el co cobre(de bre(devana vanado) do) de un tran transform sformador ador med mediante iante el ens ensayo ayo de cortocircuito, efectuar el montaje del circuito 3. metálicas. Med Medir ir el a aisl islami amient ento od de e los los circui circuitos tos elé eléct ctric ricos os del tra transf nsform ormado adorr y ent entre re ést éstos os y las par partes tes

FUNDAMENTO TEORICO: Un transformador posee dos bobinados: uno primario y otro secundario que se arrollan sobre un núcle núcleo o mag magnét nético ico común común,, forma formado do por cha chapas pas mag magnét nétic icas as api apilad ladas. as. Por el bob bobina inado do primario se conecta la tensión de entrada y por el bobinado secundario obtenemos la tensión de salida. N1 = Nº de espiras del primario N2 = Nº de espiras del secundario U1 = Tensión del primario U2 = Tensión del secundario Núcleo magnético I2

O I1 N2

U1

N1

N1

BOBINASECUNDARIA BOBINAPRIMARIA

Figura 1: Transformador elemental.

En general, se cumple con gran aproximación que:

U

N

1

1

= U

N

2

= m

2

Donde a “m” se le conoce como “relación de transformación transformación”. ”.

2

U2

 

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En la operación de transformadores, es necesario conocer las pérdidas que se originan en los devanados y en el núcleo, además, la regulación, eficiencia y temperatura del transformador bajo diferentes condiciones de carga, voltaje y frecuencia. Las pruebas que se efectúan para obtener estos datos deseados son: a. b. c. d. e.

Det Determ ermina inació ción n de las m marc arcas as de po polar larida idad. d. Med Medici ición ón de la re resis sisten tencia cia de lo loss deva devanad nados os Med Medici ición ón de lla a rela relació ción n de tra transf nsform ormaci ación ón Pr Prue ueba ba de vací vacío. o. Pru Prueb eba a de ccor orto to ccirc ircui uito to..

En esta experiencia de laboratorio veremos los ensayos del punto d y e.

Ensayo de Vacío de un transformador Monofásico Mediante esta experiencia se determinará: • • • •

La re rela laci ción ón de tran transf sfor orma maci ción ón (m (m)) La cco orri rrient ente d de e vvac acíío ((II0) Las Las p per erdi dida dass e en ne ell hie hierr rro o ((P PFe) (pérdidas por Foucault + histéresis) Otros parámetros

Para llevar a cabo este ensayo se deja abierto el circuito del secundario y se conecta un voltímetro volt ímetro (V1) en el prim primar ario io y otro otro en el secu secund ndar ario io (V2). Ad Adem emás ás,, se in inte terc rcal ala a un amperímetro y un vatímetro en el circuito primario.  

Figura 2: Ensayo de Vacio de un Transformador.

Tipo de ensayo

ENSAYO DE TRANSFORMADORES Ensayo en vacío  

  Características del transformador Objetivos del ensayo

  S2______50______(VA)  V2______110 ______(V) I2______0.46______(A)

S1____ 50 ___(VA)  V1_____220_______(V)  V1_____220 _______(V) I1_____ 0.23_______(A)

Determinar las pérdidas en el hierro

3

f_

60___(Hz)

 

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Esquema del montaje

Equipos y materiales

MULTIMETRO

TRANSFORMADOR

DIGITAL

DE 50 VA

FUENTE DE

VATÍMETRO

CABLES

ALIMENTACIÓN

 V1 55v 110v 165v 220v

I1 (A) 0.04 0.05 0.06 0.08

W1 (W) 0.08 0.079 2.05 3.93

V2 (V) 27 55.1 82.6 109.9

I2 (A) 0 0 0 0

 Algunos cálculos

La impedancia (Z)

La potencia aparente en vacío(S0)

 

V 1 n 220 V  Z = = = 2750 Ω  I  10  1 0 0.08 A

S0= V 1n∗ I 10 =220 V ∗0.08 =17.6 VA 4

m 2.04 2 2 2

 

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Cosφ =

Factor de potencia de vacío

 P10 S0

=

3.93 W  17.6 VA

= 0.223

Ensayo de Cortocircuito de un transformador Monofásico Mediante esta experiencia se determinará los componentes de cortocircuito, es decir: • • •

Los parámetros R CC, XCC y ZCC  La tten ensi sión ón d de e co cort rtoc ocir ircu cuit ito o Las Las p per erdi dida dass en el co cobr bre e ((P PCU)

Para llevar a cabo este ensayo se cortocircuita el secundario mediante un amperímetro A2, tal como se muestra en la figura. El primario se alimenta a través de una fuente de tensión alterna regulable. En el primario se conecta un amperímetro A1, un voltímetro VCC y un vatímetro W.

Figura 3: Ensayo de Corto de un Transformador.

Se comienza el ensayo aplicando cero voltios en el primario y se va subiendo poco a poco la tensión hasta conseguir que el amperímetro A1 indique un valor de corriente igual a la

intensidad nominal primaria correspondiente al transformador a ensayar. Cuando Cua ndo el amp amperí erímet metro ro A1 ind indiqu ique e su val valor or nomin nominal al I1n I1n,, el amp amperí erímet metro ro A2 ind indica icará rá la intensidad nominal secundaria I1n.  Al circular corriente por el primario y por el secundario, se producirán pérdidas de potencia en las resistencias del primario y del secundario, que se transforman en calor y que para la intensidad nominal serán igual a: 2

2

 PCu = R1 I 1 n + R 2 I 2 n Por ser la tensión aplicada muy reducida se cumple que:

5

 

TECSUP Tipo de ensayo

Características del transformador

Transformadores y Máquinas DC ENSAYO DE TRANSFORMADORES Ensayo en cortocircuito       S2_____50_______(VA) S1_____50_______(VA) f_____60 ______(H  V2_____110_______(V)  V2_____110_ ______(V)  V1____220________(V)  V1____220__ ______(V) z) I1_____0.46_______(A)

I1_____0.23_______(A)

Objetivos del ensayo

Determinar las pérdidas en el cobre(devanados)

Esquema del montaje

TRANSFORMADOR

Equipos y materiales

 V1 (V) 19.29 V La impedancia (Zcc) de cortocircuito

VATÍMETRO

DE 50 VA

FUENTE DE

PINZA

ALIMENTACIÓN

AMPERIMÉTRICA

I1 (A) 0.227

W1 (W) 5.20  Algunos cálculos

6

V2 (V) 0

CABLES

I2 (A) 0.467

m 2.1

 

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Transformadores y Máquinas DC  z cc =

Factor de potencia de vacío Cosφcc

V cc  I 1 n

=

19.29 V  0.227  A

cos φcc=

=84.98

Ω

 PCC 

V CC ∗ I 1n 5.20 W = 0.227  A∗19.29 V ∗Cosφ cos φcc= 0.97

 RCC = Z CC ∗cos φcc  RCC =84.98 Ω∗0.97= 82.7 Ω Las componentes R cccc y Xcc

 X CC = Z CC ∗ Senφcc  X CC =84.98 Ω∗0.243= 20.7 Ω φ cc =14.1 °

Tensión en cortocircuito (Ecc) y componentes

 ECC =

Vcc 19.29 V  ∗100% = ∗100% =8.8% V 1n 220 V 

8.8 %∗0.97 =8.53% 8.53%  E RCC = E CC ∗ cosφcc =8.8 8.8 %∗Sen ( 14.1 ° ) =2.1 2.14 4%  E XCC = ECC ∗Sen φcc=8.8

CUESTIONARIO 1) ¿La relac relación ión de transf transformac ormación ión m obtenida de maner manera a experime experimental ntal del transf transformad ormador or coinc coincide ide con el valor teórico? Comente. -

Se pod podría ría de decir cir qu que e si coin coincid cide e porq porque ue no po podem demos os reg regula ularr la tens tensión ión bi bien en a vec veces es se pas pasa a un voltio o medio voltio, pero en si solo será el 1% a 3% de diferencia.

2) ¿Por qu qué é es import importante ante ha hacer cer los en ensayo sayoss de vacío y ccorto orto a un tr transfo ansformado rmador? r? -

Se hac hace e lo loss en ensa sayo yoss pa para ra pode poderr ver ver cu cuan anta ta co corr rrie ient nte e para parasi sita ta y la his histé tére resi siss tien tiene e el transformador y cuanta potencia está perdiendo ya sea en los devanados o en el hierro.

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3) Grafi Graficar, car, seg según ún los res resultad ultados os de los ens ensayos, ayos, la re relació lación n entre entre::

 

Ensayo en vacío:

a) V1 vs I1

V1 vs I1     )    A    m     (    e    t    n    e    i    r    r    o    C

0.08

0.06 0.05 0.04

55v

110v

165v

220v

Voltaje (V)

 b) V1 vs W1

V1 vs W1 3.93

    )    W     (    a    i    c    n    e    t    o    P

2.05

0.08

0.08

55v

110v

165v

Voltaje (V)

8

220v

 

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Ensayo en cortocircuito cortocircuito:: a) V1 vs I1

V1 vs I1     )    A    m     (    e    t    n    e    i    r    r    o    C

0.04

12.29v

Voltaje (V)

b) V1 vs W1

V1 vs W1     )    A    m     (    e    t    n    e    i    r    r    o    C

5.2

19.29

Voltaje (V)

9

 

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