Laboratorio de Máquinas Eléctricas 1- 2013
TEMA: RELACION DE TRANSFORMADOR Y PERDIDAS DE VACIO DEL TRANSFORMADOR MONOFASICO 5. Cuestionario. 5.1 Explique por que no existe inductancia en corriente continua. Cuando hablamos de transformadores no existen de corriente continua ya que la inductancia se crea por el campo magnético variable, lo cual induce induce corriente eléctrica en un conductor, se llama Inducción Electromagnética y no se produce a partir de un campo magnético fijo lo cual es producido la corriente continua.
5.2. Defina el concepto de auto inductancia (o inductancia propia) y la inductancia inductancia mutua y como se calcula estas constantes.
AUTOINDUCTANCIA
De acuerdo con la Ley de d e Ampere, la corriente de un circuito forma un campo magnético alrededor del mismo. Adicionalmente, si la corriente cambia en el tiempo, de acuerdo con la Ley de Faraday, se crea un campo eléctrico inducido en todo el espacio, el cual genera a todo lo largo del mismo circuito, una fuerza electromotriz inducida (autoinducción). Una de las principales aplicaciones es el transformador que se presenta de acuerdo a sus características en el número de espiras, material conductor, tipos de transformadores y el núcleo principal por donde circula el flujo magnético que se induce en el circuito primario. Esto a su vez puede esquematizarse por un aumento o una disminución del potencial de salida. Es decir de acuerdo a las necesidades de aplicación en la industria.
INDUCTANCIA MUTUA
Al efecto de producir una fem una fem en una bobina, debido al cambio de corriente en otra bobina otra bobina acoplada. La acoplada. La fem inducida en una bobina se describe mediante la ley la ley de Faraday y su dirección siempre es opuesta al cambio del campo magnético producido en ella por la bobina acoplada (ley ( ley de Lenz ). La fem en la bobina 1 (izquierda), se debe
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a su propia inductancia L. La fem inducida en la bobina #2, originada por el cambio en la corriente I1 se puede expresar como.
La inductancia mutua M se puede definir como la proporción entre la fem generada en labobina 2, y el cambio en la corriente en la bobina 1 que origina esa f em. El coeficiente de inducción mutua se representa por la letra M y su valor:
√ Existen:
5.3.-Como se define el factor de acoplamiento magnético. Calcule este factor para nuestro transformador Para el valor de la tensión inducida en una bobina es proporcional a la corriente de la bobina que la induce y al denominado coeficiente de inducción mutua, represe ntado con la letra M, que viene dado por la expresión:
√ Donde K es el coeficiente de acoplamiento que varía entre 0 (donde no existe acoplamiento) y 1 (existe acoplamiento perfecto) y L 1 y L2 son las inductancias de las dos bobinas. la tensión total en una bobina L 1 por la que pasa una corriente I 1 acoplada magnéticamente con otra bobina L 2 por la que pasa una corriente I 2 vendría dada por la expresión:
√
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5.4.- En casos de requerir saber la polaridad de los devanados de los transformadores y como se designan estos terminales.
Polaridad Aditiva:
La polaridad positiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario está arrollado en el mismo sentido que el bobinado primario. Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en el mismo sentido y se sumen. Los terminales “H1” y “X1” están cruzados entonces se puede colocar los puntos en H1 y X1.
Polaridad Sustractiva:
La polaridad sustractiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario esta arrollado en sentido opuesto al bobinado primario. Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en sentidos opuestos y se resten. Los terminales “H1” y “X1” están en línea entonces se puede colocar los puntos en H1 y X1
Para determinar la polaridad del transformador, se coloca un puente entre los terminales del lado izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro entre los terminales del lado derecho del mismo, luego se alimenta del bobinado primario con un valor de voltaje (Vx). Ver el diagrama. Si la lectura del voltímetro es mayor que Vx el transformador es aditivo o si es menor el transformador es sustractivo.
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5.5. Porque es necesario realizar la prueba para determinar la relación de transformación. La relación de transformación es muy importante ya que con este valor podemos descubrir si el transformador actúa como elevador si a<1, si actúa como reductor si a>1 o si a=1 actúa como aislamiento galvánico de esta manera sabemos una de las características del transformador.
5.6.- Porque se prefiere realizar la prueba de vacío por el lado de BT fundamente su respuesta El ensayo de vacío se indica por didáctica que se realiza alimentado el devanado primario, ya que se pretende obtener el circuito equivalente reducido al primario. En la práctica real este ensayo se realiza alimentando el devanado de B.T. porque normalmente su tensión de régimen esta comprendida en las escalas de los aparatos de medida empleados. Además existe menos peligro para el operador al trabajar con B.T.
5.7. Tabular todos los valores registrados en la experiencia de vacío y calcular el ángulo de desfase entre la tensión corriente de vacío, resistencia de pérdidas de vacío y reactancia de magnetización.
N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Amperímetro div Ci A 5.75 0.2 1.15 3.75 0.2 0.75 3 0.2 0.60 39 0.01 0.39 27 0.01 0.27 21 0.01 0.21 18 0.01 0.18 14 0.01 0.14 12 0.01 0.12 11 0.01 0.11 -------
div 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
Voltímetro Cv 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
V 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
Vatímetro div Cw 25 2 17 2 12 2 45 0.4 34 0.4 26 0.4 19 0.4 13 0.4 8.5 0.4 4 0.4 3 0.4 ---
W 50 34 24 18 13.6 10.4 7.6 5.2 3.4 1.6 1.2 --
Voltímetro 2 div CV 233 1 213 1 193 1 173 1 153 1 133 1 113 1 95 1 74 1 51 1 34 1 16 1
V 233 213 193 173 153 133 113 95 74 51 34 16
Frec Hz 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60
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5.8. Trazar o graficar la curva características de V vs I y W vs U en escala adecuada o en papel milimetrado. 5.9. Calcular los parámetros de la rama de magnetización del transformador a tensión nominal y dibuje el circuito equivalente. Expresar esta rama magnetización en términos de impedancia y admitancia de vacío. Trazar el diagrama vectorial en vacío con sus valores eficaces, ángulos de desfase a escala respectiva. Tensión nominal: Voltímetro1 div 55
Cv 2
Amperímetro
V A 110 3.75
Ci 0.2
Vatímetro
A div 0.75 17
Cv 2
Voltímetro 2
V 34
div 213
Hallamos el cosφ:
La resistencia de pérdidas en el fierro:
Remplazando los valores obtenidos en el laboratorio:
Para hallar el X de magnetización
Xm es:
Cv 1
V 213
f Hz 60
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6. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA 6.1. Investigue y calcule la composición de armónicos de la corriente de excitación de los transformadores en vacío. Cuando un transformador trabaja en vacío (i 2=0) la corriente que absorbe del primario io se denomina corriente de vacío y es analógico a la corriente de excitación de una bobina con el núcleo de hierro, se muestra la forma de onda de io, que tiene una forma de onda acampanada. Un análisis de Fourier de esta corriente demuestra que contiene armónicos de magnitud apreciable. En la figura se representa: la onda fundamental o de primer armónico y de la tercer armónico. En un caso real el reparto de armónicos es aproximadamente el siguiente 45 por 100 del tercero, 15 por 100 del quinto, 3 por 100 del séptimo y porcentajes menores para armónicos de mayor orden. Los valores anteriores se refieren a porcentajes respecto a la onda senoidal equivalente a la corriente de excitación total. En un análisis simplificado se puede considerar la existencia fundamental de corriente de 50 Hz y un tercer armónico a 1 50HZ. La circulación en líneas aéreas de un tercer armónico de corriente tiene el inconveniente de que siendo audible la frecuencia de 150 Hz, puede interferir por inducción mutua con líneas telefónicas paralelas cercanas. Otro inconveniente de la circulación de terceros armónicos de corriente por las líneas aéreas y sistemas eléctricos en general es que deforman las tensiones haciéndolas perder sus características senoidal. Téngase en cuenta que aunque el generador de principió de línea suministre una tensión senoidal.
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7. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
Conclusiones
Al estudiar los es muy importante conocer la relación de transformación y esto nos ayuda a saber de que forma esta funcionando el transformador.
La potencia en este caso es directamente proporcional al volumen de núcleo del transformador,
Pudimos concluir que no existe transformadores de corriente continua ya que produce un campo magnético fijo.
La corriente en vacío en el transformador podemos decir que despreciable cuando se analiza de forma ideal el circuito equivalente del transformador.
Los resultados experimentales nos ayudan a tener datos para obtener los parámetros del transformador.
se determinado la polaridad de las bobinas determinado por el montaje donde se cortocircuita el primer devanado con el segundo devanado.
Observaciones
Estas pruebas son realizadas para conocer los parámetros del transformador.
Se realiza los ensayo de vacío en el lado de B.T. porque su tensión de régimen esta comprendida en las escalas de los aparatos de medición y es mas seguro para el operador.
comprobamos la polaridad del transformador en el ensayo realizado
Los resultados obtenidos en la columna del voltaje 2 se tomaron con voltímetro digital.
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8. BIBLIOGRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador http://forum.lawebdefisica.com/threads/10052-autoinductancia http://gco.tel.uva.es/tutorial_cir/tema4/transfor.htm http://www.unicrom.com/Tut_polaridad_transformador.asp Jesús Fraile Mora, “Máquinas Eléctricas”, McGraw Hill, Circuito Eléctrico – Joseph A. Edminister
