INGENIERÍA ELÉCTRICA EL TRANSFORMAD TRANSFORMADOR OR MONOFÁSICO (PRUEBA DE VACÍO)
LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS I
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América)
EXPERIENCIA Nª02 EL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO (PRUEBA DE VACÍO) PROFESOR
:
ALUMNOS
:
PACHECO LUJAN, WERNER
APAZA VARGAS JEANCARLOS ENRIQUE ESCOBAR MENDOZA YORK AXEL CUZCANO LOZA GONZALO CHAVEZ COSSIO CAROL GALVEZ VASQUEZ CESAR ANDRES CHERO LLONTOP EDER SEBASTIAN
FECHA DE ENTREGA:
12190174 14190165 16190229 14190032 16190037 13190029
10/05/18 Lima-Perú
El Transformador Monofásico (Prueba de vacío)
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INDICE: INTRODUCCIÓN................................................................................ 4 OBJETIVOS ........................................................................................ 4 EQUIPOS O INSTRUMENTOS A UTILIZAR .......................................... 5 MARCO TEÓRICO.............................................................................. 5 PROCEDIMIENTO .............................................................................. 9 CUESTIONARIO ................................................................................... CONCLUSIONES .................................................................................. RECOMENDACIONES .......................................................................... BIBLIOGRAFÍA .....................................................................................
El Transformador Monofásico (Prueba de vacío)
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I. INTRODUCCIÓN: El presente informe determinaremos los parámetros del circuito eq uiva lent e exacto de un transformador monofásico para operación a frecuencia y tensión nominales, cuyos parámetros influyen en la potencia del mismo, en donde esos dispositivos eléct ricos son lo s más utiliz ados en l os sistemas de po tenc ia, ya que con él, podemos aumentar o disminuir tensiones en corriente alterna. En este experimento obtendremos algunas curvas en los ensayos del transformador en vacío, comprobando experimentalmente la validez de los cálculos teóricos; y mostraremos de una forma clara y resumida los métodos utilizados durante la práctica. Por último mediremos con el multímetro la tensión e intensidad del circuito, y anotaremos las medidas del voltaje de la corriente, y podremos analizar para poder sacar nuestras propias observaciones y conclusiones que hemos desarrollado en esta práctica.
II. OBJETIVO: Verificar experimentalmente ensayando en un transformador Monofásico, las Perdidas en el Hierro y el Circuito Equivalente de dicho Transformador.
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III. EQUIPO Y/O INSTRUMENTOS
1 Transformador Monofásico de 1KVA – 220V
1 Auto Transformador 0 -220 V, 6ª
2 Voltímetros A.C 10A
1 Amperímetro A.C
1 Watímetro Monofásico 0 – 150 – 300V, 2 – 4A.
1 Puente para medir resistencias.
Cable para las conexiones
IV. MARCO TEÓRICO: TRANSFORMADOR: Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores. El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas d e acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.
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RELACION DE TRANSFORMACION: La relación de transformación indica el aumento o decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, la relación entre la tensión de salida y la de entrada. La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) , según la ecuación:
= La relación de transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.
= = Donde: (Vp) es la tensión en el devanado primario o tensión de entrada, (Vs) es la tensión en el devanado secundario o tensión de salida, (Ip) es la corriente en el devanado primario o corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanado secundario o corriente de salida.
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Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica: al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las pérdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores. Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del primario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen 23.000 voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo es la relación de espiras). A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario y las del secundario se le llama relación devueltas del transformador o relación de transformación. Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario:
1 = 2 ∗ = ∗ El producto de la diferencia de potencial por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 amperios, la del secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).
ENSAYOS EN TRANSFORMADORES ELECTRICOS
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Los dos ensayos industriales más comunes que se pueden llevar a cabo para conseguir los parámetros del modelo reducido del transformador son el ensayo envací o o circuito abierto y el ensayo en cortocircuito. Los circuitos equivalentes de cada uno de los ensayos van a ser los siguientes:
ENSAYO EN VACÍO O DE CIRCUITO ABIERTO
Tiene como fin de determinar la corriente en vacío (I0), la potencia en vacío (P0) que representa las pérdidas en vacío del transformador las cuales resultan de la suma delas pérdidas por histéresis y corrientes parásitas en el núcleo y el factor de potencia en vacío (cosϕ0).Esta prueba se puede efectuar alimentando indiferentemente el devanadoprimario o secundario del transformador, manteniendo el devanado noutiliza do abierto. Tal elección está en función de la tensión de alimentación disponible. En el ensayo en circuito abierto el devanado del transformador, generalmente el del lado de mayor tensión (si el transformador es de MT o AT), se deja en circuito abierto y en el otro devanado se aplica la tensión nominal.
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V. PROCEDIMIENTO: VI. CUESTIONARIO: 1. Graficar la curva de Magnetización del transformador: Tenemos los datos obtenidos en laboratorio: a
V 1
220
1.9
109
V 2
10
-
Bm
Procedemos a hallar la inducción Magnética media a partir de:
I a V a V 0
2
2
2
Bm 1
2
2
2
2
0.28 10 2 2 2 1.9 *109 1.9 *109
26.67 mT
0.2 10 2 2 2 1.9 * 99.9 1.9 * 99.9
23.55mT
0.01 2 2 1.9 * 65.5 1.9
2
Bm 2
Bm 3
-
10 * 65.5
2
2
6.47 mT
Como experimentamos Transformador monofásico (prueba en vacío):
410−7
=
Entonces hallando su campo magnético correspondiente:
El Transformador Monofásico (Prueba de vacío)
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H 1
H 2
H 3
-
26.67 mT
4 * *10
7
23.55mT
4 * *10
4 * *10
3
3
7
18.74 *10 Av / m
6.47 mT
21.23 *10
3
7
5.15 *10 Av / m
Ahora ordenando los resultados obtenidos de la inducción
y el campo
magnético H en una tabla (Excel):
-
H(kA.v/m)
B(mT)
H1
33,52
26,67
H2
18,74
23,55
H3
5,15
6,47
Tabulando respectivamente y aproximando la gráfica, tenemos:
El Transformador Monofásico (Prueba de vacío)
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CURVA DE MAGNETIZACION B(mT) 30 25 20 15 10 5 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
2. Determinar la reactancia de magnetización del transformador, y la resistencia de perdidas Rp que representa las pérdidas en el núcleo.
Xm = √ ( )−()
0.28A
Xm =
Rp =
109.7V
10W
)−( ) √ (... 8 . . 9.7 . 9 Rp =
= 0.707mΩ
= 39.602 Ω
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3. Divergencias teóricas – experimentales Ensayo de vacío La potencia absorbida por el transformador trabajando en vacío es aproximadamente igual a las pérdidas en el hierro (las nominales si se aplica la tensión nominal en el primario) y se desprecian las pequeñas pérdidas que puede haber en el cobre. La potencia P que absorbe el transformador en vacío la indica el vatímetro W. La lectura del amperímetro A proporciona la corriente I absorbida desde el primario y los voltímetros V1 y V2 indican, respectivamente, la tensión Va la que hemos conectado el transformador y la tensión V de circuito abierto en el secundario. Al realizar el ensayo de vacío, la intensidad que circula por el primario se cierra por la admitancia de vacío. De esta forma queda determinada la admitancia de vacío referida al secundario. Mediante las mediciones durante la experiencia, se conocen las siguientes variables:
Relación de transformación:
Voltaje primario: V1
Corriente primaria: I1
Potencia real del sistema:
Voltaje secundario: V2
= 1⁄2
= 11∅
Debido a que la salida del transformador está conectada a un voltímetro, podemos asumir que la parte derecha del circuito está abierta, entonces:
≈0 Usando la relación de transformación entre I’2 e I2 tenemos:
N1I’2=N2I2 I’2=0
Usando la primera ley de Kirchhoff en el nodo donde convergen I1, Iα y I’2 obtenemos: I1=Iα+I’2 I1=Iα
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Con lo anterior el circuito se reduce a:
En la práctica la impedancia R1+jX1 es despreciable en comparación de la impedancia de la rama que contiene a Rc y Xm. Por lo tanto, podemos decir: V1=E1 Usando la medida del vatímetro podemos agregar:
1 =
=
… (1.1)
Usando ahora la potencia reactiva:
1 =
=
… (1.2)
Nota: Los valores de Rc y Xm varían con las condiciones de trabajo.
VII. CONCLUSIONES: VIII. RECOMENDACIONES: IX. BIBLIOGRAFÍA: El Transformador Monofásico (Prueba de vacío)
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