ElIntegrantes: Transformador Monofásico Laboratorio #1
D r. E d i l b e r t o H a l l Grupo: 1-IE-131
Nuvia Campos Encargada! F e cLuis h aBatista de entrega: lunes 17 de agosto Ricardo González Boris !rez Mi"#o $ánc%ez Nicolle T%oms • • • • • •
OBJETIVOS
&' Conocer las relaciones de volta(e ) corriente de un transformador' *' Estudiar las corrientes de e+citaci,n- la capacidad en volts amperes ) las corrientes de cortocircuito de un transformador'
EXPOSICIÓN
El transformador podemos considerarlo como un dispositivo de conversi,n de energ#a' Este no tiene parte mecánica por tanto es un dispositivo estático .ue posee componentes el!ctricas ) magn!ticas- donde la parte el!ctrica produce e+citaci,n ) por parte de las /o/inas se producen perdidas el!ctricas de/ido a la resistencia de estas' En todo dispositivo de conversi,n de energ#a se producen p!rdidas pero se asume .ue los transformadores son .uasi0ideales asi .ue tenemos .ue la p!rdida es mu) pe.ue1a' Los transformadores pueden ser 2donde a viene de la relaci,n de vueltas3: &' Elevador: a4&'5 *' Reductor: a6&'5 7' 8coplador: a9&'5 #sicamente los transformadores tienen una marca de polaridad para poder realizar las respectivas cone+iones f#sicas Este dispositivo siempre va a consumir energ#a estando conectado a la fuente- ) la fuete lo .ue %ace es magnetizar el n;cleo' En condiciones de vac#o 2no %a) carga3 se necesitará una corriente para magnetizar el n;cleo ) se conoce como corriente de e+citaci,n ) esta tiende a disminuir por la saturaci,n del n;cleo'
MATERIALES
M,dulo de transformador M,dulo de fuente de alimentaci,n 2&*5>*5&55>*@5?3 M,dulo de medici,n de c0a 25'@>5'@>5'@83 Ca/les de cone+i,n %m#metro
EM$ <7=& EM$ <<*& EM$ <=*A EM$ <=*@ EM$ <=&
PROCEDIMIENTOS
&' E+aminamos el transformador- sus terminales ) alam/rado' IdentiDcamos: a! n;cleob! devanadosc! terminales en la cara del m,dulo' *' a!?olta(e nominal de cada uno de los tres devanados 2Figura A-18ne+os3: Terminales & a * 9 Terminales 7 a = 9 Terminales @ a A 9
&*5 ? c0a' *5< ? c0a' &*5 ? c0a'
b! ?olta(e nominal entre las terminales de cone+i,n 2Figura A-18ne+os3:
Terminales Terminales Terminales Terminales Terminales Terminales Terminales
7 < 7 @
a a< a= a< a= a aA
9 9 9 9 9 9 9
&5= AF *< F &<5 &5= A5F A5F
? c0a' ? c0a' ? c0a' ? c0a' ? c0a' ? c0a' ? c0a'
c! Indi.ue la corriente nominal de cada una de las siguientes cone+iones 2Figura A-1- 8ne+os3:
Terminales Terminales Terminales Terminales Terminales
& 7 @ 7 <
a* a= aA a a=
9 9 9 9 9
5'@ 5'7 5'@ 5'7 5'7
8 c0a' 8 c0a' 8 c0a' 8 c0a' 8 c0a'
7' Resistencias en c0d de cada uno de los devanados 2Figura A-2): Terminales Terminales Terminales Terminales Terminales Terminales Terminales Terminales
& 7 7 < @ @
a* a= a a< a= aA a aA
9 9 9 9 9 9 9 9
&5'@ *7'& &*'* &5'5 @'@ F ' <'A F @' ='*FF
=' Mediciones de los volta(es del secundario sin carga con &*5? c0a al devanado primario' 2a3 Con a)uda del circuito suministrado en la gu#a' 2/3 8(usto fuente a &*5? c0a' 2c3 Mido
E2
volta(e de salida'
2d3 ?olta(e cero ) apago fuente'
2e3 Repito para los devanados indicados' "! Hevanado & a * 9 &*5 ? c0a' Hevanado 7 a = 9 **5 ? c0a' Hevanado @ a A 9 &*@ ? c0a Hevanado 7 a 9 &*5 ? c0a' Hevanado a < 9 @F ? c0a' Hevanado < a = 9 *@ F ? c0a' Hevanado @ a 9 A5F ? c0a' Hevanado a A 9 A5F ? c0a' . a! Concuerdan los volta(es medidos con los valores nominalesJ $i algunos diDeren e+pli.ue por .u!'
$i concuerdan- pero ciertamente %a) ciertos .ue diDeren ) podemos decir .ue cuando la corriente Ku)e de manera continua en el devanado del trasformador se produce una cantidad de calor de desec%o 2potencia real3- ,sea .ue parte de la potencia de entrada se disipa en forma de calor'FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF b! uede medir el valor de la corriente magnetizante 2de e+citaci,n3J or .u!J
No- )a .ue en el vac#o o más /ien cuando no %a) carga la corriente de e+citaci,n casi ni se puede leer'FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF $. Hevanado & a * ) @ a A tienen @55 vueltas' El devanado 7 a = tiene
a!
devanado 1 a 2 devanado 5 a 6
b!
devanado 1 a 2 devanado 3 a 4
%1
%
100 173
7. a! Con a)uda del circuito de la guia- el medidor de corriente
I 2
pone en corto circuito al devanado @ a A' b! 8umentamos el volta(e %asta .ue la corriente c! Mediciones de
I 1
I 1
9 5'=* 8 c0a'
E1
9
'@
)
E1
I 2
sea 5'= 8 c0a
:
? c0a'
d!Reducimos volta(e a cero ) apagamos fuente de alimentaci,n' e! Calculo de la relaci,n de corriente'
I 1 / I 2=¿
&'5@
"!Considere esta relaci,n de corriente- es la inversa de la relaci,n de vueltasJ E+pli.ue por .u!'
$i se cumple la relaci,n inversa- )a .ue al poner en corto al devanado @ a A permite despreciar las p!rdidas en el n;cleo- lo .ue signiDca .ue las ecuaciones de relaci,n de trasformaci,n de un transformador ideal se pueden utilizar'FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
&. a! Con a)uda del circuito suministrado en la gu#a- el medidor de I 3
corriente
pone en cortocircuito al devanado 7 a ='
b!8umentamos el volta(e %asta .ue la corriente c! Mediciones de
I 3
I 3
9 5'** 8 c0a'
E1
9
A
)
E1
I 1
sea 5'= 8 c0a'
:
? c0a'
d!Reducimos volta(e a cero ) apagamos fuente de alimentaci,n' e! Calculo de la relaci,n de corriente 2ver cálculos en ane+o3: I 1 / I 3=¿
&'<*
"!Considere esta relaci,n de corriente- es la inversa de la relaci,n de vueltasJ E+pli.ue por .u!'
$i se cumple la relaci,n inversa- )a .ue al poner en corto al devanado 7 a = permite despreciar las p!rdidas en el n;cleo- lo .ue signiDca .ue las ecuaciones de relaci,n de trasformaci,n de un transformador ideal se pueden utilizar'FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF '. Heterminaci,n de lo .ue conocemos como corriente de e+citaci,n de un transformador .ue es un efecto de saturaci,n del n;cleo' a!Con a)uda del circuito suministrado en la gu#a' b!8(ustamos la fuente a *@? c0a' c! $e tomaron las mediciones de las corrientes de e+citaci,n
el volta(e de salida Tabla 39-1.
E2
I 1
)
para cada volta(e de entrada indicado en la
E1
I 1
E2
( c-a *@
)* c-a <'
( c-a *@
@5 @
&7'& &<'*
@5 <
&55 &*@
*7'< 7&'@
&5A &7*
&@5 &@
=='& A@'=
&A5 &<
*55
'
*&*
Tabla 39-1
1+. a! Con los valores de corriente trazamos una curva- GráDca de la fgura 39-5' b! /servamos .ue la corriente de magnetizaci,n aumenta rápidamente despu!s de alcanzar cierto volta(e de entrada' c3a variado la relaci,n de volta(e entre los dos devanados- de/ido a la saturaci,n del n;cleoJ E+pli.ue por .u!'
La saturaci,n no afecta la relaci,n entre los volta(es de los em/o/inados para este caso por.ue los fa/ricantes dise1an los n;cleos ferromagn!ticos de las má.uinas para .ue sus valores nominales de funcionamiento tra/a(en cerca del comienzo del codo de saturaci,n .ue es el punto en .ue la gráDca de saturaci,n de(a de ser lineal ) la permea/ilidad de(a de ser constante' He lo contrario con el n;cleo saturado la inducci,n prácticamente no var#a- por más campo 2ma)or corriente magnetizante3 .ue se apli.ue en la secci,n de área del material ferromagn!tico esto ocurre por.ue el material no tiene más dominios en su estructura .ue alinear .ue contri/u)an a la magnetizaci,n del mismo'FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
*@5 *55 &@5 E1 ( a-c! &55
@5 5 I1 )* c-a!
Figura 39-5
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
1. ,i la corriente ue pasa por el deanado secundario ' a $/ "uera de 1* c-a 0u2l sera la corriente ue pasa por el deanado pri)ario 1 a 45 V 1 V 2
=
I 2 120 1 ; = ; I 1=0,5 A I 1 60 I 1
4. ,i se pone en corto circuito el deanado secundario 7 a & 6 el deanado pri)ario a $ to)a una corriente de +/* c-a: a' Calcule la corriente de cortocircuito .ue pasa por el devanado a <' V 1 V 2
=
I 2 120 ; I 1 16
=
I 2 0,5
; I 2 3,75 A =
/' or .u! se de/en realizar estas prue/as con la ma)or rapidez posi/leJ or.ue las corrientes de cortocircuito suelen ser mu) grandes ) podr#an da1ar el transformador' 3. ,i se aplica 14+( c-a al deanado 3 a / indiue los olta8es ue se tendran en : 148
a' Hevanado & a *:
120 148
/' Hevanado @ a :
60 148
c' Hevanado a <:
16 148
d' Hevanado @ a A: 120
=
=
=
=
120
V 1 2
120 V 5 9
120
V 7 8 120
V 1 2
; V 1 2= 97,3 V
; V 5 9 =48,6 V
; V 7 8 =13 V
; V 1 2= 97,3 V
. 0u2l de los deanados del procedi)iento 7 disipa )2s calor5 09or u5
El primario- por.ue posee más corriente ) de/ido a las perdidas el!ctricas i*r . ,i se aplicara un olta8e de 14+ ( c-a al deanado 1 a 4 con el deanado a $ en cortocircuito a! 0u2l sera la corriente de cada deanado5
La corriente de e+citaci,n
b! 0u2ntas eces es )a6or esta corriente ue su alor nor)al5
Muc%as veces ma)or' c! 0u2ntas eces es )a6or el calor generado en los deanados en estas condiciones/ ue en condiciones nor)ales5
Muc%as veces ma)or
ANEXO
Figura A-1'$e o/servan los valores nominales de los terminales'
1-4 3-7
7-&
&-
-$
'-$
Figura A-2. Resistencias en c0d de los devanados'
'-$
-$
&-
3-
7-&
3-7
Figura A-3. ?olta(e de salida para los devanados' 2arte ='f3
Figura A-4 .?olta(e
E1=¿
'@? c0a' 2arte 3
E1
I 1
E2
( c-a
)* c-a
( c-a
*@
@5
@
&55
&*@
&@5
&@
*55
Tabla A-5' Referente a la parte '
