Practica No 2 Transformadores Monofásicos _________________________________________________________________________________________________________________________
LABORATORIO DE ELECTRICIDAD INDUSTRIAL PRACTICA 2 PRUEBAS DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS Roca Cruz Byron Eduardo
[email protected] 1 Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Mecánica, Quito, Ecuador
Resumen: En esta práctica seguimos estudiando a los transformadores monofásicos, para ellos primero estudiamos lo importante de la curva de histéresis en un circuito con dos resistencias y un capacitor. Luego analizamos todos los parámetros para los ensayos de cortocircuito y circuito abierto y así los elementos del circuito equivalente. Para esta práctica se utilizó aparatos de medida como el vatímetro y el multímetro.
Abstract: In this practice we continue studying the single-phase transformers, for them we first study the importance of the hysteresis curve in a circuit with two resistors and a capacitor. Then it analyzes all the parameters for the tests of short circuit and open circuit and thus the elements of the equivalent circuit. Measuring devices such as the wattmeter and the multimeter are used for this practice.
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1. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO 3.1 Prueba de Cortocircuito
Los transformadores se definen como máquinas estáticas que transmiten, mediante un campo electromagnético alterno, la energía eléctrica de un sistema, con un determinado voltaje, a otro sistema con un voltaje deseado. El transformador básicamente está formado por un núcleo de hierro y de dos bobinados, los cuales se denominan primario y secundario. El bobinado primario con “N1” espiras es aquel por el cual ingresa la energía y el secundario con “N2” espiras es aquel por el cual se suministra dicha energía. Al proporcionar de forma adecuada el número de vueltas en el bobinado primario y secundario, es posible casi cualquier relación de voltaje o relación de transformación. Las pruebas de circuito abierto y cortocircuito en los transformadores proveen la información necesaria para determinar sus parámetros eléctricos del circuito equivalente, y con ello predecir su comportamiento ante diversas condiciones de trabajo. 2. OBJETIVOS
Determinar los parámetros eléctricos de un transformador monofásico (de laboratorio) mediante la realización de pruebas de circuito abierto y cortocircuito. Identificar el procedimiento adecuado al realizar cada prueba, tomando en consideración los valores nominales del transformador.
En el ensayo de cortocircuito un devanado del transformador, generalmente el del lado de baja tensión, se cortocircuita. En el otro extremo se aplica una tensión inferior a la nominal, tal que haga pasar por el devanado en cortocircuito la corriente nominal del devanado conectado a la fuente de alimentación.
3.2 Prueba de Circuito Abierto Los parámetros de la rama paralela del circuito equivalente del transformador (figura 1), se pueden determinar mediante la realización de esta prueba. Puesto que las pérdidas en el núcleo y la corriente de magnetización dependen del voltaje aplicado, esta prueba se realiza mediante la aplicación del voltaje nominal en uno de los devanados manteniendo el otro abierto (generalmente el devanado de alto voltaje se mantiene abierto y el voltaje nominal es aplicado al devanado de bajo voltaje).
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4.2 Tabular las mediciones obtenidas en la práctica
4. CUESTIONARIO 4.1 Presentar los datos de placa de los transformadores utilizados y los datos obtenidos durante la práctica
P
S
FP
V
A
Prueba de CC
0.018W
0.019KVA
0.97
3.4 V
5.1 A
Prueba de CAB
0.031KW
0.178KVA
0.174
125V
1.45A
4.1.0 Datos de la curva de histéresis. 4.3 En base a las mediciones obtenidas en la prueba de circuito abierto determine los parámetros eléctricos referidos al lado de alto y bajo voltaje:
H = KVR2 B
Parámetros
Símbolo
Valor
Resistencia 1
R1
560 KΩ
Resistencia 2
R2
1Ω
capacitor
C
1µF
=
4.4 Con base en las mediciones obtenidas en la prueba de cortocircuito, determine los parámetros eléctricos referidos al lado de alto y bajo voltaje:
4.1.1 Datos de transformadores √
V = 120 V 4.1.2 Datos obtenidos durante la práctica. Prueba de circuito abierto
P = 0.031 KW S = 0.178 KVA Fp = 0.174 V = 125 V I = 1.45 A
√(
)
√
(
)
4.5 Consultar el procedimiento para realizar las pruebas de cortocircuito y circuito abierto en un transformador de tres devanados.
Prueba de cortocircuito
Procedimiento. V = 3.4 V I = 5.1 A P = 0.018KW S = 0.019 KVA Fp = 0.97
En un transformador (monofásico o trifásico) de tres devanados se mide el voltaje de cortocircuito entre cada par de devanados, (lo cual significa tres mediciones de voltaje de cortocircuito) siguiendo el mismo proceso utilizado para transformadores monofásicos.
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Si la capacidad en kVA de los diferentes devanados no es la misma, la corriente utilizada para la prueba de voltaje de cortocircuito, es la correspondiente al devanado bajo prueba de menor capacidad.
El principio de las pruebas es la detección de cambios en las características del aislamiento.
Cuando los datos anteriores se convierten a valores en porcentaje, deben tomarse como base los mismos kVA de salida, preferiblemente los correspondientes al devanado primario.
La medición de la corriente de excitación en transformadores determina la existencia de espiras en cortocircuito, detecta daños o desplazamientos de devanados y núcleo, conexiones defectuosas, problemas en el cambiador de tomas.
El voltaje de cortocircuito equivalente de cada devanado puede determinarse mediante las ecuaciones:
4.6.4 Prueba de relación de transformación
4.6.3 Prueba de la corriente de excitación
Se debe de realizar la prueba de relación de transformación en todas las posiciones del cambiador de tomas antes de la puesta en servicio del transformador. 4.7 ¿Qué devanado (alto voltaje o bajo voltaje) debe mantenerse abierto cuando se realiza la prueba de circuito abierto? Justifique su respuesta. Generalmente el devanado de alto voltaje se mantiene abierto y el voltaje nominal es aplicado al devanado de bajo voltaje
El tratamiento de las pérdidas de cortocircuito para cada devanado, como corrección por temperatura, debe hacerse en la misma forma que para transformadores monofásicos de dos devanados. Las pérdidas totales en un transformador de tres devanados, son aproximadamente la suma de las pérdidas en los tres devanados, determinadas para las condiciones de carga de los devanados. 4.6 En un transformador de distribución o de potencia además de las pruebas de circuito abierto y cortocircuito, ¿qué pruebas eléctricas se realizan? Describa cada una de ellas. 4.6.1 Prueba de resistencia. El modelo circuital de un material aislante se le aplica un campo eléctrico compuesto por una resistencia en paralelo con un capacitor. Cuando se le somete a un campo eléctrico aparecen dos corrientes una corriente capacitiva proveniente de la polarización de cargas eléctricas y otra resistiva producto del movimiento de los electrones por conducción de un material a otro.
5. CONCLUSIONES En la prueba de cortocircuito y circuito abierto se alimentó por el lado de alta tensión al transformador; esto se hace así para poder necesitar poca corriente nominal para la prueba. Podemos apreciar que en ensayo de corto circuito presenta un factor de potencia muy cercano a 1. Lo que nos dice que el efecto resistivo es mayor que el reactivo. Al hacer la prueba del transformador al vacío estamos midiendo las pérdidas en las planchas del transformador y, en cambio; cuando hacemos la prueba del transformador a cortocircuito este nos da las pérdidas en el cobre del transformador. 6. RECOMENDACIONES La prueba de corto circuito es mejor hacerlo por el lado de alta tensión para así tener una fuente de menor amperaje. Comprobar que el circuito esté conectado correctamente para evitar algún daño en los equipos utilizados. Hay que conectar correctamente al circuito el vatímetro, para así poder obtener los valores reales, ya que si no se lo hace solo se obtendrá valores de cero REFERENCIAS
4.6.2 Prueba de factor de potencia El factor de potencia del aislamiento es otra manera de evaluar y juzgar las condiciones de aislamiento de los devanados de transformadores, autotransformadores y reactores.
CHAPMAN. 2005. Maquinas eléctricas. Madrid: McGrawHill interamericana. CORRALES MARTIN. 1982. máquinas eléctricas (2 tomos).
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Industrial
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