INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL. ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA. DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA. CONVERSION DE LA ENERGIA III. LABORATORIO DE CONVERSIÓN DE LA ENERGIA III. PRACTICA NUMERO 5. “PRUEBA DE POLARIDAD EN TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS ”
NOMBRE: CONTRERAS GÓMEZ CARLOS MÉNDEZ QUIRÓZ GASPAR TRUJILLO AYALA ALEJANDRO TURCIO CENTENO RODRIGO ALFREDO VARGAS MIRALRIO SAMUEL GRUPO: 6EM1.
2014302734 2015301199 2016301736 2016301741 2016302389
EQUIPO: 4.
TITULAR: JUAN DE JESÚS NERI ESCUTIA GÓMEZ. AUXILIAR: ARANDA PEREZ ALBERTO. AUXILIAR: JAVIER CASTRO LOPEZ. FECHA DE REALIZACION DE LA PRÁCTICA: 17 DE SEPTIEMBRE DE 2018. FECHA DE LA ENTREGA DEL REPORTE: 25 DE SEPTIEMBRE DEL 2018.
INDICE. Pagina
Objetivo………………………………………………… Objetivo……………………… ……………………………………………………… …………………………………3 ……3
Equipo y Herramientas a Utilizar…….......………………………………………………..3 Diagramas Eléctricos………………… Eléctricos…………………………………………… ……………………………………………………. ………………………….4
Diagramas Físicos………………… ísicos…………………………………………………… ………………………………………………………. …………………….6 Introducción teórica……………………………………………………………………… ..8 Desarrollo de la práctica…………………………………………………………………...9 Conclusiones……………………………………………… Conclusiones………………………… ………………………………………………… ……………………………… …22 Bibliografía…………………………………………… Bibliografía……………… ……………………………………………………… ………………………………… ……… ..23
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OBJETIVO. Que el alumno determine la polaridad de los devanados en transformadores monofásicos y trifásicos mediante el método de los tres voltmetros.
EQUIPO Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR. Tablero de control y protección Transformador trifásico tipo seco Transformador monofásico tipo seco 3 fusibles 30 Amperes 3 fusibles 60 Amperes Conductor del número 12 AWG 3 Voltmetros analógicos de corriente alterna Multímetro digital Pinza y navaja para electricista
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DIAGRAMAS ELECTRICOS. V2
H3
H2
H1
34 V
220 V
V3 17 V
110 V
X1
X3
X2
17 V
110 V
X4
X5
X6
V1
30 A
30 A
Figura 1. Diagrama eléctrico de prueba de polaridad en el transformador monofásico, en el devanado 1 de baja tensión. V2
H3
H2
H1
220 V
34 V V3
110 V
X1
X2
17 V
X3
17 V
110 V
X4
X5
X6
V1
30 A
30 A
Figura 2. Diagrama eléctrico de prueba de polaridad en el transformador monofásico, en el devanado 2 de baja tensión. Página | 4
V2
V2
H2
H1
H3
V2
H2
H1
H3
220 V
110 V
X1
X3
X2
17 V
X5
X4
110 V
X6
X1
17 V
17 V
X5
X4
V1
30 A
34 V
220 V
110 V
X3
X2
V3
34 V
220 V
110 V
H3
V3
34 V
17 V
H2
H1
V3
110 V
X6
X1
17 V
X3
X2
X5
X4
V1
30 A
30 A
17 V
110 V
X6
V1
30 A
30 A
30 A
Figura 3. Diagrama eléctrico de prueba de polaridad en el transformador trifásico, en los devanados A2, B2, C3.
V2
V2
H2
H1
H3
V2
H2
H1
H3
220 V
X1
X3
X2
220 V
110 V
X4
X5
17 V
X6
X1
X3
X2
V3
34 V
17 V
110 V
V1 30 A
220 V
110 V
X4
X5
17 V
X6
X1
30 A
34 V
17 V
110 V
V1 30 A
H3
V3
34 V
17 V
110 V
H2
H1
V3
X3
X2
110 V
X4
X5
V1 30 A
30 A
30 A
Figura 4. Diagrama eléctrico de prueba de polaridad en el transformador trifásico, en los devanados A1, B1, C1.
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17 V
X6
DIAGRAMAS FISICOS.
A
B
C
RIESGO
0
150
300
0
150
0
300
150
300
ELÉCTRICO
N A
B
C
A
B
V2
C
V1
V3
X6
X5
X4
X3
X2
17 V 110 V
H3
A
B
X1
17 V 110 V 34 V 220 V H2 H1
C
1
10
Figura 5. Diagrama físico de prueba de polaridad en el transformador monofásico, en el devanado 1 de baja tensión.
A
B
C
RIESGO ELÉCTRICO
0
N A
B
C
A
B
C
150
300
0
V3
150
0
300
X5
X4
X3
17 V 110 V
H3
A
1
B
300
V2
V1 X6
150
X2
X1
17 V 110 V 34 V 220 V H2 H1
C
10
Figura 6. Diagrama físico de prueba de polaridad en el transformador monofásico, en el devanado 2 de baja tensión. Página | 6
INTRODUCCION TEORICA. Polaridad de un transformador Existen las siguientes polaridades: 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 de signar la llamada polaridad pola ridad de un transformador. transformado r. Esta E sta designación se puede obtener de las figuras siguientes.
Figura 9. Diagramas de polaridad.
Polaridad aditiva:
La polaridad positiva se da cuando en un transformador transfo rmador el bobinado secundario esta e sta 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. Las terminales “H1” y “X1” están cruzados.
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. Las terminales “H1” y “X1” están en línea.
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DESARROLLO. 1.- Efectuar un levantamiento fotográfico y datos de placa de los equipos y materiales a utilizar. Tablero de control y protección.
Figura 10. Tablero de control y protección. Transformador monofásico educacional de 2.5 KVA.
(a) (b) Figura 11. (a) Transformador monofásico educacional (b)Placa de datos del transformador
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Transformador trifásico educacional de 10 KVA.
(a) (b) Figura 12. (a) Transformador trifásico educacional (b)Placa de datos del transformador Multímetro digital.
Figura 13. Multímetro digital. Tres Vóltmetros analógicos de C.A.
Figura 14. Vóltmetro Analógico. Página | 10
Fusibles para 30 A.
Figura 15. Fusibles de 30 A Fusibles para 60 A.
Figura 16. Fusibles de 60 A Pinzas para electricista.
Figura 17. Pinzas y navaja para electricista.
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Navaja para electricista
Figura 18. Navaja para electricista.
Conductor calibre 12 AWG.
Figura 19. Cable calibre 12 AWG.
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2.- Inspeccionar, conectar y verificar el buen funcionamiento del tablero de control y protección, reportar evidencia. Antes de que el profesor energizara los tableros de control y protección, hicimos una inspección ocular de las conexiones que se encuentran de tras del tablero sin la novedad de encontrar una conexión errónea ni un cable suelto.
Figura 20. Vista trasera del tablero de control y protección. Una vez que revisamos los tableros de control y protección, el profesor energizo las mesas, notando que la lámpara indicadora de que el tablero estaba energizado encendió de forma correcta, cuidando la polaridad y ajustando el valor de tensión requerida para el desarrollo experimental de la práctica.
Figura 21. Tablero de control y protección energizado. Página | 13
3.- Verificar que el transformador trifásico y los transformadores monofásicos se encuentren en condiciones eléctricas para su utilización (pruebas de continuidad); reportar evidencias. Para comprobar el buen funcionamiento del transformador monofásico, se hizo una inspección ocular en sus terminales y también se realizó la prueba de continuidad entre las terminales, según el patrón que se muestra en los diagramas de conexión, conex ión, verificando que los devanados no se encuentren abiertos. Esta prueba se realizó para cada uno de los transformadores monofásicos.
Figura 22. Pruebas de continuidad en los transformadores monofásicos.
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Para los transformadores trifásicos, se realizó también una inspección ocular en sus terminales, además de que se midió la continuidad entre sus devanados, tanto de alta tensión y de baja tensión.
Figura 23. Pruebas de continuidad en los devanados de baja tensión.
Figura 24. Pruebas de continuidad en los devanados de alta y baja tensión.
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4.- Prueba de polaridad al 50% para los transformadores eléctricos monofásicos. Para iniciar las pruebas de polaridad en el transformador monofásico, se ajustó la tensión del tablero a el 50% de la tensión nominal del lado de baja tensión, siendo 62.5 V de corriente alterna. Se utilizaron tres vóltmetros y se colocaron en puntos específicos como se muestra en los diagramas eléctricos. Los resultados de la prueba se registraron en la tabla siguiente. Tabla 1. Prueba de polaridad en los Transformadores eléctricos monofásicos. Transformador Vóltmetro 1 Vóltmetro 2 Devanado [V] [V] 1 A1 62 124 A2 62 124 2 B1 62 124 B2 62 124 3 C1 62 124 C2 62 124
Vóltmetro 3 [V] 62.5 62 62.2 62.19 62 62
A continuación se muestra el cálculo para determinar si su polaridad es aditiva o sustractiva y el diagrama para cada uno. : 3 > + : 3 < +
Transformador monofásico 1.
Devanado A1 62 .5 .5 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
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Devanado A2 62 < 186
Sustractivo
H1
H2
H3
X1
X2
X3
Transformador monofásico 2.
Devanado B1 62 .2 .2 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
Devanado B2 62.1 2.12 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
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Transformador monofásico 3.
Devanado C1 62 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
Devanado C2 62 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
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5.- Prueba de polaridad al 50% para el trasformador trifásico. Al hacer las pruebas en cada uno de los devanados del transformador trifásico, se obtuvieron los siguientes resultados. Tabla 2. Resultados de la prueba de polaridad en el transformador eléctrico trifásico. Devanado Vóltmetro 1 Vóltmetro 2 Vóltmetro 3 A1 62v 124v 62v A2
62v
124v
62v
B1
62v
124v
62v
B2
62v
124v
62v
C1
62v
124v
62v
C2
62v
124v
62v
A continuación se muestra el cálculo para determinar si su polaridad es aditiva o sustractiva y el diagrama para cada uno. : 3 > + : 3 < +
Devanado A1 62 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
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Devanado A2 62 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
Devanado B1 62 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
Devanado B2 62 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
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Devanado C1 62 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
Devanado C2 62 < 186
Sustractivo H1
H2
H3
X1
X2
X3
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CONCLUSIÓNES. Contreras Gómez Carlos. En esta práctica hicimos un procedimiento en el cual tomamos 3 diferentes medidas con 3 voltmetros esto fue para poder saber si las suma de las tensiones del vóltmetro 1 y el vóltmetro 2 era mayor o menor que la del vóltmetro 3 y así saber si era er a sustractivo o aditivo. Con esto podemos saber cuál es el la dirección relativa del voltaje y así podemos conectar más de dos transformadores en paralelo.
Méndez Quiróz Gaspar. La práctica resultó de manera mane ra exitosa, puesto que cumplimos con el objetivo de la misma, el cual fue establecido previo al desarrollo desar rollo de ella. Se llevó a cabo la prueba de polaridad en los transformadores, tanto en el monofásico como en el trifásico, y pudimos determinar en cada devanado si se trataba de un estado aditivo o sustractivo. Así como darnos cuenta que en la mayoría de los transformadores la polaridad es aditiva, y la importancia que reviste el conocer la polaridad, gracias al método de los 3 vóltmetros.
Trujillo Ayala Alejandro. Durante el desarrollo de la práctica se usó el método de los 3 voltmetros para poder determinar los puntos de polaridad de los devanados, se efectuó la prueba en los tres transformadores monofásicos y en el trifásico, el saber donde están estos puntos nos ayudan a saber el principio y final de la bobina ya que son necesarios al momento de querer hacer arreglos en las fases, hacer un transformador trifásico con un banco de 3 monofásicos, etc. Se concluyó que las bobinas están en adición si la tensión tensión en el devanado de alta es menor que el devanado de baja y están en sustracción si la tensión en alta es mayor que el de baja tensión.
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Turcio Centeno Rodrigo Alfredo. El desarrollo de esta práctica, se realizó con la finalidad de identificar la polaridad de los transformadores monofásicos y trifásicos. Las pruebas se realizaron al 50% de la tensión de los devanados de baja tensión, siendo la tensión de alimentación 62 volts una vez que ajustamos la tensión del tablero. Se usaron tres vóltmetros, el primero se colocó en el devanado de baja tensión, el segundo en el lado primario y el tercero se colocó entre las terminales extremas de ambos devanados, devana dos, y en el otro extremo se colocó un puente entre las terminales. Con los valores obtenidos en los cálculos posteriores, donde la tensión del vóltmetro 3 era menor que la suma de las tensiones de los vóltmetro 1 y 2, se concluyó que los transformados eran del tipo sustractivo, dado que el bobinado secundario estaba arrollado en el mismo sentido del bobinado primario. Vargas Miralrio Samuel. Durante esta práctica se logró determinar la polaridad en los trasformadores con el método de tres vóltmetros, obteniendo las tensiones en los devanados del trasformador. En esta práctica nos encontramos que para poder regular la tensión de salida se tuvo tuvo que conectar las tres líneas y utilizar línea 1 y la línea dos en lugar de neutro. Pese a esto no se encontraron mayores problemas en el desarrollo.
Bibliografía. https://tesis.ipn.mx/bitstream/ https://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/2737/PRU handle/123456789/2737/PRUEBASPRINCIPALESA EBASPRINCIPALESAUNTRANSFORAM UNTRANSFORAM ADOR.pdf?sequence=1&isAllowed=y
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