RELACION DE TRANSFORMACION Y POLARIDAD EN TRANSFORMADORES MONOFASICOS

RELACION DE TRANSFORMACION Y POLARIDAD EN TRANSFORMADORES MONOFASICOS I.

OBJETIVO

Analizar en forma experimental la relación de transformación y la polaridad en transformadores monofásicos, utilizando los métodos más usuales en la determinación de la polaridad.

II. FUNDAMENTO TE TEÓRICO Determinación de la Relación de Transformación Se usan tres métodos para realizar los ensayos de relación de transformación, según el tipo de transformador y los medios disponibles. Un método conveniente es la aplicación de una tensión conocida, generalmente menor ue la normal, al devanado de mayor tensión y la medida de las tensiones en los otros devanados, usando volt!metros y transformadores transformadores de tensión adecuados. "as relaciones relaciones de las lecturas de tensión indicarán las relaciones de espiras en los distintos devanados. #eben tomarse lecturas para todas las posiciones de las tomas de los transformadores. transformadores.  Un segundo método, usado principalmente como ensayo de fábrica, consiste en la comparación del transformador con un transformador normalizado calibrado, cuya relación es regulable en peue$os escalones. %l transformador ue se ensaya y el transformador transformador normalizado se conectan en paralelo aplicando tensión a sus devanados de alta tensión& los devanados de ba'a tensión, en paralelo, se conectan a un detector sensible al ue se obliga a se$alar cero a'ustando la relación de transformación del transformador normalizado. "a relación de transformación a'ustada del transformador normalizado normalizado es entonces igual a la relación de transformación transformación del transformador ue se está ensayando.

 %n el tercer método se emplea una resistencia potencio métrica conectada a los devanados del transformador, ue están conectados en serie como un autotransformador. Se conecta un detector adecuado desde la unión de los dos devanados a la rama a'ustable de la resistencia potencio métrica. (uando el detector muestra un desv!o cero, la relación de resistencias proporciona la relación de espiras del transformador.

Determinación de la Relación de Transformación con Voltímetros %l procedimiento más sencillo es medir las tensiones con volt!metros, volt!metros, las mediciones se deben )acer muy exactamente, exactamente, los volt!metros volt!metros deben ser de clase *,+ o aún *, ue no son - muy comunes en los laboratorios. ambién )ay ue tener en cuenta ue frecuentemente se deben emplear transformadores transformadores de tensión ue aportan sus errores.

A /n de reducir la incidencia de los errores aleatorios, se recomienda recomienda )acer cuatro mediciones, por e'emplo con el **& 0*& 1* y -* 2 de la tensión nominal, de frecuencia nominal, obtener las relaciones en los cuatro casos y )acer el promedio. 3o se deben usar tensiones mayores a la nominal ni frecuencias frecuencias menores a la nominal porue aumentar!an la corriente de vac!o y consecuentemente la diferencia entre U y %.

Determinación de la Relación de Transformación con Transformador de patrón (uando se debe medir la relación de transformación transformación de muc)os transformadores transformadores iguales, se puede )acerlo por comparación con un transformador, tomado como patrón, cuya relación se conoce muy exactamente. %n la 3orma 45A6 +*7 se indican los procedimientos procedimientos de medición, recomendándose recomendándose la conexión diferencial diferencial a la denominada independiente.

Determinación de la Polaridad  %n los transformadores transformadores no se indican los bornes )omólogos, en su lugar se designan los bornes de conexión con letras normalizadas, mayúsculas para el lado de mayor tensión y minúsculas para el lado de menor tensión8 %n transformadores monofásicos8 U9: y u9v.  %n transformadores trifásicos U9;& :9 y u9x& v9y& ?9z.  Si el transformador tiene más de dos arrollamientos se agregan sub!ndices. "a relación de la polaridad con los bornes )omólogos se indica por medio de la polaridad, ue debe estar indicada en la c)apa de caracter!sticas. "a polaridad puede ser aditiva o sustractiva y no in@uye en el funcionamiento funcionamiento del transformador& transformador& su conocimiento es necesario cuando se deben interconectar interconectar transformadores transformadores entre s!, por e'emplo para el funcionamiento en paralelo. Si no se indica los contrario, las normas recomiendan la polaridad sustractiva. %n el caso de transformadores transformadores polifásicos, la polaridad se determina fase por fase y debe ser la misma en todas ellas. "a polaridad se puede determinar de distintas maneras, a continuación se analizan dos procedimientos.

Determinación de la Polaridad con Voltímetros Si un transformador monofásico se lo conecta como se muestra en la /gura, con un puente entre los bornes U y u, se lo alimenta preferentemente preferentemente por el lado de mayor tensión, puede )acerse con tensión reducida, y se miden las tensiones indicadas& el volt!metro conectado entre los bornes : y v, puede indicar la suma o la diferencia de las tensiones primaria y secundaria. %n el primer caso se dice ue el transformador tiene polaridad polaridad aditiva y en el segundo sustractiva. %ste procedimiento no es recomendado recomendado si la relación de transformación es superior a *, debido a ue las tensiones BU, para ambas polaridades, son muy seme'antes.

(omo ya se di'o la polaridad está relacionada relacionada con los bornes )omólogos y la la designación de los terminales& terminales& %n la /gura /gura se muestran las dos posibilidades y los sentidos de las tensiones ue 'usti/can la medición anterior.

Determinación de la Polaridad con Transformador Patrón Cara aplicar este procedimiento se necesita un transformador, tomado como patrón, de polaridad conocida y de igual relación de transformación ue el ensayado. Uniendo los bornes de letras iguales, se conectan ambos primarios en paralelo y los secundarios en oposición, sin cerrar el circuito, a /n de medir la diferencia de tensiones secundarias. Si esa tensión diferencia es nula o muy peue$a, ambos transformadores transformadores tienen la misma polaridad& en el caso contrario, la tensión medida será el doble de la secundaria.

III. III. EQUI EQUIPO POS S Y/O INS INSTR TRUME UMENT NTOS OS A UTIL UTILIZ IZAR AR •

 ransformador  ransformador monofásico DE:A9 DE:A9 ++*:F ++*:F

Los transformadores don maquinas estáticas que se utilizan para variar los valores de tensión (V) e intensidad (I) en C.A. Para lograrlo transforma la electricidad que llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad en las condiciones deseadas en el devanado secundario. !on utilizados en l"neas de transporte # distri$ución para elevar o reducir los valores de tensión el%ctrica.

Auto

•

transformador D*9++*v, GAF &n autotransformador  es  es una máquina el%ctrica de el%ctrica de construcción # caracter"sticas similares a las de un transformador  pero que a diferencia de %ste sólo posee un devanado 'nico devanado 'nico alrededor de un n'cleo ferromagn%tico. ferromagn%tico. ico devanado de$e tener al menos tres puntos de cone*ión el%ctrica+ la fuente de tensión # tensión # la carga se conectan a dos de las tomas mientras que una toma (la del e*tremo del devanado) es una cone*ión com'n a am$os circuitos el%ctricos (fuente el%ctricos (fuente # carga). Cada toma corresponde a una tensión diferente de la fuente (o de la carga dependiendo del caso).

•

"lave cuc)illa

!on interruptores de una su$ estación o circuitos el%ctricos que protegen a una su$estación de cargas el%ctricas demasiado elevadas.

•

:olt!metro (.A.

,l volt"metro es un aparato que mide la diferencia de potencial entre dos puntos. Para efectuar esta medida se coloca en paralelo entre los puntos cu#a diferencia de potencial se desea medir. ,sta se ve afectada por la presencia del volt"metro para que esto no influ#a en la medida de$e desviar la m"nima intensidad posi$le por lo que la resistencia interna del aparato de$e ser grande.

IV. IV. PROC PROCE EDIMI DIMIE ENTO NTO F Armar Armar el siguiente siguiente circu circuito ito

+F 6edir la relación relación de transformación transformación y la polaridad polaridad con la ayuda de tres volt!metros Dantes de la medida, se debe calcular la relación de transformación y medir la polaridadF. F %nergizar el circuito circuito estando estando en el cursor del autotransformador en cero voltios. "uego variar la salida del autotransformador )asta obtener en el volt!metro : la tensión nominal. 7F #eterminar la polaridad polaridad y calcular calcular la relación relación de transformación transformación a partir de las medidas realizadas& llenar el cuadro 3H

D%n este caso el transformador transformador se alimenta desde el devanado secundarioF AI :J:+, :I : K :+ Dpolaridad aditivaF :I : 9 :+ Dpolaridad sustractivaF sustractivaF

Datos de V%&V'&V()*+ t!a"s#o!$ad o! ++*JL

7*9-G.G9G.L

Rea,-" de Poa!-d t!a"s#. ad

++*JL

G*9L9LL

-G.GJ7*I .0 LJG*I.0

D9F

++*JL

1*9L+9-.G

L+J1*I.0*

D9F

++*JL

**90.L9 0.

0.LJ**I .0

D9F

D9F

ose!0a,- "  odas  odas las polaridades en este caso son sustractivas

#e este experimento se concluye ue la polaridad de dic)o transformador transformador es la siguiente8

LF (onectar el circuito, circuito, usando usando el transformador transformador  de polaridad polaridad conocida. GF 5epetir 5epetir los pasos DF DF y D7F para para el siguiente circuito circuito.. -F Una vez probada probada su polaridad polaridad del transformador transformador monofásico, monofásico, del circuito circuito se debe comparar comparar con su polaridad polaridad conocida

DAlimentando el circuito desde el devanado secundarioF

Mbteniendo los siguientes datos8

Datos de t!a"s#o!$ado!

V%&V'&V()*+

Rea,-" de t!a"s#.

++*JL

7*9--.L9-.1

--.LJ7*I .0

DKF

++*JL

G*9L.9-L.G

L.JG*I.0+

DKF

++*JL

1*9L.L9+.0

L.LJ1*I.0

DKF

++*JL

**90*9+0+

0*J**I.0

DKF

Poa!-dad

Se observa ue las polaridades en este caso son aditivas, en comparación con el primer caso, la polaridad resultante es8

V.

%+

CUESTIONARIO

1C$ 1C$o o dete dete!$ !$-" -"o o a 2oa 2oa!!-da dad d de de ,ada ,ada 3" 3"o o de de os os t!a"s#o!$ado!es $o"o#4s-,os5 Aplicando el método de utilización de volt!metros, se obten!an las lecturas de los volta'es tanto en el primario como en el secundario y se observaba como es ue el tercer volt!metro marcaba la diferencia de los otros dos. #ando as! una polaridad sustractiva.

'+

1Co" 1Co"o, o,e e Ud. Ud. A67 A67" " ot!o ot!o $8t $8tod odo o 2a!a 2a!a det dete! e!$$-"a "a!! a 2oa!-dad de 3" t!a"s#o!$ado!5 Determinación de la Polaridad con Transformador Transformador Patrón Cara aplicar este procedimiento se necesita un transformador, tomado como patrón, de polaridad conocida y de igual relación de transformación ue el ensayado. Uniendo los bornes de letras iguales, se conectan ambos primarios en paralelo y los secundarios en oposición, sin cerrar el circuito, a /n de medir la diferencia de tensiones secundarias. Si esa tensión diferencia es nula o muy peue$a, ambos transformadores transformadores tienen la misma polaridad& en el caso contrario, la tensión medida será el doble de la secundaria. Determinación de la Polaridad con Corriente Continua %l procedimiento es el siguiente, con el interruptor S cerrado y el selector S+ en la posición  se toma nota del sentido de de@exión del galvanómetro, luego se pasa el selector S+ a la posición + y se abre el interruptor S& si en el transitorio de apertura ue se genera el galvanómetro galvanómetro de@ecta en el mismo sentido ue la primera vez, el transformador transformador es de polaridad aditiva, y sustractiva en el caso contrario.

(+

A !ea-9a! a $ed-,-" de

t!a"s#o!$a,-" de os t!a"s#o!$ado!es :3e ,-!,3-tos 3t--9o 1Po! :385 "a relación de transformación está dada por la relación de espiras o de fuerzas electromotrices electromotrices de los bobinados, pero si el transformador está en vac!o, no )abrá ca!das de tensión en el secundario y las del primario serán muy peue$as porue la corriente de vac!o es muc)o menor ue la nominal. Cor lo tanto si el transformador está en vac!o la relación de tensiones es prácticamente igual a la relación de transformación.

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