ENSAYOS DE CIRCUITO ABIERTO Y CORTOCIRCUITO EN TRASFORMADORES MONOFASICOS INGENIERIA ELECTROMECANICA ELECTROMECANICA FACULTAD DE INGENIERIA SERGIO ANDRES SOTO PEREZ COD. 1160006
[email protected] JUAN ANDRES PEÑALOZA GALVIS COD. 1090029
[email protected] JOSE ARGEMIRO GONZALEZ MARQUEZ COD. 1090013
[email protected] WILLIAM OCTAVIO DUARTE ROA COD. 1090061 ZAMIR ALEXANDER DAZA COLMENARES
[email protected] 1. INTRODUCCION
2.
entrada), de un transformador en vacío, se encontrará el modelo de circuitos de su núcleo.
OBJETIVO GENERAL
Determinar el modelo de circuitos de baja frecuencia de un transformador monofásico por medio de los ensayos de circuito abierto y corto circuito.
3.
COD. 1090160
ELEMENTOS NECESARIOS
•
Banco de ensayos.
•
Transformador monofásico.
•
Amperímetro.
•
Voltímetro.
•
Vatímetro.
•
Frecuencímetro.
•
Accesorios.
4.2. Ensayo de cortocircuito cortocircuito Utilizando los procedimientos descritos en la norma NTC – 1005 y midiendo los parámetros eléctricos (voltaje, corriente corriente y potencia de entrada), de un transformador en cortocircuito, se encontrará el modelo de circuitos de sus devanados.
5. DIAGRAMAS DE LOS ENSAYOS 5.1. Ensayo de circuito abierto Figura 1. Diagrama pictórico para la práctica del transformador en vacío.
4. EXPLICACIÓN DE LA PRÁCTICA 4.1 Ensayo de circuito abierto Utilizando los procedimientos descritos en la norma NTC – 1031 y midiendo los parámetros eléctricos (voltaje, corriente corriente y potencia de
Se debe medir: •
Voltaje eficaz de alimentación V 1 (VO)
•
Voltaje medio de alimentación V P
•
Potencia activa de entrada al transformador W
(PO) •
Corriente eficaz de entrada al transformador A
(IO)
5.2 Ensayo de cortocircuito Figura 2. Diagrama pictórico para la práctica del transformador en corto-circuito.
•
La característica distorsionada de la corriente
de vacío de un transformador, puede hacer que la tensión del generador presente una forma distorsionada (no senoidal – factor de forma diferente a 1.11) y pérdidas diferentes a las que corresponden una onda senoidal (para factores de forma mayores a 1.11 las pérdidas disminuyen y para factores menores a 1.11 aumentan), por lo cual se debe medir el valor eficaz y el valor medio para poder corregir las pérdidas sin carga.
Se debe medir: •
Voltaje eficaz a la entrada del transformador
V1 (VCC) •
Potencia activa de entrada al transformador W
(PCC) •
Corriente eficaz de entrada al transformador A
(ICC)
6. PROCEDIMIENTO GENERAL DE LA PRÁCTICA Al finalizar el laboratorio se deben encontrar los parámetros del modelo de un transformador monofásico, descritos en la figura 3.
•
Se debe medir la frecuencia de la fuente de
alimentación y verificar que su valor este entre el 95% y el 105% del valor nominal del transformador bajo prueba. •
Se debe energizar el transformador sin carga
(en vacío) a la tensión nominal del devanado primario. •
Se toman los valores de voltaje, corriente y
potencia expresados en la figura indicada. •
Se corrige el valor de las pérdidas totales sin
carga, por medio de la siguiente ecuación:
Figura 3. Diagrama equivalente monofásico de un transformador eléctrico.
,P1 = pérdidas por histéresis, y, P2 = pérdidas por corrientes parásitas. Con este valor corregido se calculan los parámetros del transformador, de la siguiente forma: •
6.1 Ensayo de circuito abierto •
Realizar el montaje descrito en la figura 1.
•
La determinación de las pérdidas en vacío
debe hacerse con base en una onda senoidal.
T* = Temperatura a la cual se desea calcular las pérdidas (°C) – Generalmente 85°C T1 = 234,5°C para el cobre; 225°C para el aluminio • Con este valor corregido se calculan los parámetros del transformador, de la siguiente forma:
Ensayo de corto-circuito • Realizar el montaje descrito en la figura 2. • La determinación de las pérdidas en cortocircuito debe hacerse con base en una onda senoidal. • Se debe medir la frecuencia de la fuente de alimentación y verificar que su valor este entre el 95% y el 105% del valor nominal del transformador bajo prueba. • Se coloca en cortocircuito el devanado secundario del transformador (con un conductor corto y de calibre mayor al del alambre del devanado secundario) • Se aumenta (desde cero) lentamente el voltaje hasta obtener en el amperímetro una medición igual a la de la corriente nominal del devanado primario. El valor de la tensión de cortocircuito está generalmente entre 1% y 15% de la tensión nominal del devanado primario. • Se toman los valores de voltaje, corriente y potencia expresados en la figura indicada. • Cuando se desea determinar la potencia de cortocircuito (Pcc) a una temperatura diferente a la del ensayo, se convierte así:
CALCULOS MATEMATICOS: ENSAYO EN VACIO V= 120v ; I= 0.02A ; P= 1W V= 254v ; I= 0.037A ; P= 6W Po= Vo*Io*cos Ø 1W = 120v*0.02A*cos Ø
PCC = Pérdidas medidas a la temperatura T T = Temperatura de los devanados durante el ensayo °C PCC* = Pérdidas calculadas a la temperatura T*
cos Ø=0.42 sen Ø= 0.907 Ife= Io*cos Ø Ife= 0.02*0.42
Ife= 8.33mA
PRUEBA EN CORTO CIRCUITO
Im= Io*sen Ø
Icc=1.37A; V= 60v ; P= 76W
Im= 0.02*0-907
Pcc= Vcc*Icc*cos Øcc
Im= 18.15mA
76W=60v*1.37A* cos Øcc
Rfe=Vo/Ife
cos Øcc= 0.92
Rfe= 120v/8.33mA
sen Øcc= 0.38
Rfe=14.41KΩ
Rcc= Vcc*cos Øcc/Icc
Xm= Vo/Im
Rcc= 60v*0.92/1.37A
Xm= 120v/18.15mA
Rcc= 40.3Ω
Xm= 6.61KΩ
Xcc= Vcc*sen Øcc/Icc
II. vacio
Xcc=60v*0.38/1.37A
Po= Vo*Io*cos Ø
Xcc=16.64Ω
6W= 254v*0.037A*cos Ø
Zcc=√
cos Ø= 0.64
Zcc=√
sen Ø=0.77 Ife= Io*cos Ø
Zcc= 43.6 Ω
Ife= 0.037A * 0.64
Diagramas fasoriales en vacio y en cortocircuito
Ife= 23.7 mA
VACIO
Im= Io*sen Ø Im= 0.037A * 0.77 Im= 28.5mA Rfe= Vo/Ife Rfe= 254v/23.7mA Rfe= 10.72 KΩ Xm= Vo/Im Xm= 254v/28.5mA Xm= 8.912KΩ
tanto resistivas como inductivas las cuales son provocadas por la estructura interna del transformador reflejándose en calor.
CORTO CIRCUITO
CONCLUSIONES
se hizo un análisis adecuado del transformador real, ya que en estudios anteriores se omitía estos parámetros, para la cual se implementaron circuitos del transformador en corto y en circuito abierto, dando estos medidas de voltaje, corriente y potencia activa por razón de estos me permite formar el triangulo de potencia y a la vez calcular perdidas
