Informe 2 Ensayos de Vacío y cortocircuito de un Transformador Monofásico UTP

ENSAYOS DE VACIO Y CORTOCIRCUITO EN UN TRANSFORMADOR MONOFASICO

Curso

:

Máquinas Eléctricas

Profesor

:

Mag. Ing. Agustín Gutiérrez Páucar

Informe Nro.

:

2

ema

Integrantes

:

Ensa!os "e #acío ! Cortocircuito "e un ransforma"or Monofásico :

Men"ieta $a!mun"o% &eo '(e"a #argas% Miguel $e!noso N)*ez% $e!nal"o orres +osa% &uis ,arzosa 'rtiz% -eanfranco

Aula

:

E /0

1orario

:

#iernes "e 3:0/ a 2/://

2/45I

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ 1


INTRODUCCIÓN El 6resente informe "eterminaremos los 6arámetros "el circuito equi7alente e8acto "e un transforma"or monofásico 6ara o6eraci9n a frecuencia ! tensi9n nominales% cu!os 6arámetros influ!en en la 6otencia "el mismo% en "on"e esos "is6ositi7os eléctricos son los más utiliza"os en los sistemas "e 6otencia% !a que con él% 6o"emos aumentar o "isminuir tensiones en corriente alterna.

En este este e86e e86eri rimen mento to ote oten" n"re remo mos s algu alguna nas s cur7 cur7as as en los los ensa ensa! !os "el "el trans transfo form rma" a"or or !a se en 7ací 7acío o o en cort cortoc ocir ircu cuito ito%% en "on" "on"e e usar usarem emos os un transforma"or "e 22/7 ; /7% com6roan"o e86erimentalmente la 7ali"ez "e los los cálc cálcul ulos os te9r te9ric icos os<< ! most mostra rare remo mos s "e una una form forma a clar clara a ! resu resumi" mi"a a los los méto"os utiliza"os "urante la 6ráctica.

Por )ltimo me"iremos con el multímetro la tensi9n e intensi"a" "el circuito% ! anotaremos las me"i"as "el 7olta(e ! "e la corriente% ! 6o"remos analizar 6ara 6o"e 6o"err saca sacarr nues nuestr tras as 6ro6 6ro6ia ias s ose oser7 r7ac acio ione nes s ! conc conclu lusi sion ones es que que =emo =emos s "esarrolla"o en esta 6ráctica.



COMPENDIO TEÓRICO Transformador: Es un "is6ositi7o que con7ierte la energía eléctrica alterna "e un cierto ni7el "e tensi9n e intensi"a"% en energía alterna "e otro ni7el "e tensi9n e intensi"a"% 6or me"io "e interacci9n electromagnética. Está constitui"o 6or "os oinas "e material con"uctor "enomina"os 6rimario ! secun"ario% aisla"as entre sí eléctricamente ! 6or lo general enrolla"as alre"e"or "e un mismo n)cleo "e material ferromagnético. &a )nica cone8i9n entre las oinas la constitu!e el flu(o magnético com)n que se estalece en el n)cleo.

Al conectar el "e7ana"o 6rimario a una corriente alterna monofásica% se estalece un flu(o magnético alterno "entro "el n)cleo. Este flu(o atra7iesa el "e7ana"o secun"ario in"ucien"o una fuerza electromotriz en el "e7ana"o secun"ario. A su 7ez% al circular corriente alterna en el secun"ario% se contrarresta el flu(o magnético% in"ucien"o sore el 6rimario una fuerza contra electromotriz. >n transforma"or con7ierte energía eléctrica en magnética en el 6rimario% ! en el secun"ario con7ierte energía magnética en eléctrica. El 6rimario se com6orta como un rece6tor ! el secun"ario como un genera"or.



Ensayo en vacío: El ensa!o "e 7acío 6ro6orciona% a tra7és "e las me"i"as "e tensi9n% intensi"a" ! 6otencia en el oina"o 6rimario% los 7alores "irectos "e la 6otencia 6er"i"a en el =ierro% ! "e(a aierto el oina"o secun"ario. Por lo tanto% este oina"o no será recorri"o 6or ninguna intensi"a"% ! no se ten"rán en cuenta los 7alores "e las 6ér"i"as en el core 6ara este ensa!o.

&os 6rinci6ales "atos que =a! que "eterminar en el ensa!o "e 7acío son:

•

&as pérdidas en el ierro a tra7és "e la lectura "el 7atímetro ?@ en el oina"o 6rimario% enten"ien"o que la P o es la 6otencia me"i"a en el 7atímetro ?@.

•

&a relaci!n de "ransformaci!n ?n:

m=

U 1 n U 20

amién 6o"emos calcular% con la a!u"a "e los resulta"os:

•

&a impedancia ?,: Z =

U 1 n I 10


ENSAYOS DE VACIO Y CORTOCIRCUITO EN UN TRANSFORMADOR MONOFASICO •

&a po"encia aparen"e en 7acío ?+:

S ap U 1 n . I 10 =

•

El #n$%lo de desfase ?B o factor "e 6otencia "e 7acío: P 10

cos φ =

S ap

1a! que tener en cuenta algunas consi"eraciones cuan"o se 6ro"ucen 6ér"i"as en el =ierro o en 7acío "e un transforma"or< estas 6ér"i"as tienen astante im6ortancia "urante su e86lotaci9n% !a que 6or ella misma 6ro7oca un consumo "e energía incluso cuan"o el transforma"or no tiene consumo.

Ensayo en cor"ocirc%i"o: Con el ensa!o en cortocircuito% conseguimos las intensi"a"es en los "os oina"os% a6lican"o una 6eque*a tensi9n al 6rimario ! cortocircuitan"o el secun"ario con un am6erímetro ?el am6erímetro tiene una resistencia 6rácticamente nula.

Con un autotransforma"or regulale ! comenzan"o "es"e cero% a6licamos 6rogresi7amente la tensi9n% que se incrementa 7oltio a 7oltio% =asta conseguir las intensi"a"es nominales en los "os oina"os.

En el ensa!o "e cortocircuito% como las intensi"a"es son nominales% se 6ro"ucen 6ér"i"as en el core 6or efecto -oule similares a las que se "an


ENSAYOS DE VACIO Y CORTOCIRCUITO EN UN TRANSFORMADOR MONOFASICO cuan"o el transforma"or está en carga< se "iferencian en el ren"imiento cuan"o el ín"ice "e carga es menor que la uni"a". &as 6ér"i"as en el core se calculan me"iante: 2

2

Pcu= R 1 . I 1 n + R2 . I 2 n

Estas 6ér"i"as se "eterminan "irectamente con el 7atímetro conecta"o en el 6rimario% que corres6on"e a la 6otencia en cortocircuito ?P cc.

Pcc= Pcu

&os 7alores "e la resistencia ?$ cc% "e la in"uctancia ?cc% ! "e la im6e"ancia ?,cc "e los circuitos en el ensa!o en cortocircuito se oten"rán me"iante:

Resis"encia: Rcc= R 1+ R 2

Ind%c"ancia: X cc = X c 1+ X c 2

Impedancia: 2

2

2

Z cc = R cc + X cc

&a in"ensidad en cor"ocirc%i"o ?Icc se otiene:

I cc =

U 2 Z cc


ENSAYOS DE VACIO Y CORTOCIRCUITO EN UN TRANSFORMADOR MONOFASICO &ac"or de po"encia: >na 7ez oteni"os los "atos "el ensa!o ?la 6otencia ! la tensi9n "e cortocircuito% el coseno "e B será:

cosφ cc =

P cc U cc . I 1 n

PROCEDIMIENTO '() Ensayo de *acío: ..5 Conectar el circuito mostra"o:

&i$%ra N+': Circ%i"o a implemen"ar de la pr%e,a de vacío(

.2.5 omar lectura "e los instrumentos 6ara tensiones "es"e / a 0/ #.



V1(volt)

A1(mA)

W(vatios)

V2(volt)

Cosϕ

1!" 2!" #

26.1

0.172

19.8

0.6217

34.63

0.53

32.6

0.7429

41.44

0.981

56.3

0.7891

$1!1 %!" "!2 &!$ '!% !1

49.94

1.656

76.1

0.8068

58.77

2.380

95.1

0.8003

69.33

3.250

113.6

0.7787

83.32

4.310

132.8

0.7348

103.6

5.520

151.7

0.6619

133.3

6.780

169.9

0.5645

1!1 11!1 12!# 1#1!%

177.5

8.280

188.3

0.4660

277.5

9.996

206.9

0.3823

317.2

12.04

226.1

0.3155

431.9

14.92

247.2

0.263

Ta,la N+': -ec"%ra de los ins"r%men"os en la pr%e,a de vacío(


ENSAYOS DE VACIO Y CORTOCIRCUITO EN UN TRANSFORMADOR MONOFASICO .() Ensayo de Cor"ocirc%i"o: 2..5 Conectar el circuito mostra"o:

&i$%ra N+.: Circ%i"o a implemen"ar de la pr%e,a de cor"ocirc%i"o(

2.2.5 omar lectura "e los instrumentos 6ara "iferentes corriente "e cortocircuito =asta la corriente nominal "el transforma"or.

A1(Am)

V1(volt)

W(vatios)

Cosϕ

!2'

3.4

1.144

1.1291

!#'

4.5

1.95

1.1139

!%2

6.0

3.517

1.1272

!%2

6.9

4.587

1.1229

!&$"

8.8

7.330

1.1166

Ta,la N+.: -ec"%ra de los ins"r%men"os en la pr%e,a de cor"ocirc%i"o(



V1(volt) 1!" 2!" #

A1(mA)

W(vatios)

V2(volt)

Cosϕ

26.1

0.172

19.8

0.6217

34.63

0.53

32.6

0.7429

41.44

0.981

56.3

0.7891

$1!1 %!" "!2 &!$ '!% !1

49.94

1.656

76.1

0.8068

58.77

2.380

95.1

0.8003

69.33

3.250

113.6

0.7787

83.32

4.310

132.8

0.7348

103.6

5.520

151.7

0.6619

133.3

6.780

169.9

0.5645

1!1 11!1 12!# 1#1!%

177.5

8.280

188.3

0.4660

277.5

9.996

206.9

0.3823

317.2

12.04

226.1

0.3155

431.9

14.92

247.2

0.263

CUE/TION0RIO .5 $elaci9n "e los "atos toma"os en la e86eriencia: Ta,la N+': -ec"%ra de los ins"r%men"os en la pr%e,a de vacío(



Ta,la N+.: -ec"%ra de los ins"r%men"os en la pr%e,a de cor"ocirc%i"o(

A1(Am)

V1(volt)

W(vatios)

Cosϕ

!2'

3.4

1.144

1.1291

!#'

4.5

1.95

1.1139

!%2

6.0

3.517

1.1272

!%2

6.9

4.587

1.1229

!&$"

8.8

7.330

1.1166


ENSAYOS DE VACIO Y CORTOCIRCUITO EN UN TRANSFORMADOR MONOFASICO 2.5 Del ensa!o "e 7acío trazar las siguientes cur7as: a

cos φ 0

7ersus

V oc

V1(volt)

Cosϕ0

10.6 20.6 30 41.1 50.6 60.2 70.4 80.5 90.1 100.1 110.1 120.3 131.5

0.6217 0.7429 0.7891 0.8068 0.8003 0.7787 0.7348 0.6619 0.5645 0.466 0.3823 0.3155 0.263

Ta,la N+1:

cos φ 0

vers%s


V oc


Cosϕ0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

Cosϕ0

0

20

40

60

C%rva N+':

80

cos φ 0

100

120

vers%s

V oc


140




P0 C

7ersus

V oc

V1(volt) 10.6 20.6 30 41.1 50.6 60.2 70.4 80.5 90.1 100.1 110.1 120.3 131.5

W(vatios) 0.172 0.53 0.981 1.656 2.38 3.25 4.31 5.52 6.78 8.28 9.996 12.04 14.92 Ta,la N+2:

P0 C

vers%s

V oc

W(vatios) 16 14 12 10

W!"#$os%

8 6 4 2 0 0

20

40

60

80

100

C%rva N+.: P0 C vers%s


120

V oc

140


c

I e

7ersus

V oc

V1(volt)

A1(mA) 26.1 34.63 41.44 49.94 58.77 69.33 83.32 103.6 133.3 177.5 277.5 317.2 431.9

10.6 20.6 30 41.1 50.6 60.2 70.4 80.5 90.1 100.1 110.1 120.3 131.5 Ta,la N+3:

V 0 C

vers%s

V oc

A1(mA) 500 400 300

A1&A%

200 100 0 0

20

40

60

C%rva N+1:

80

100

P0 C

vers%s


120

V oc

140

ENSAYOS DE VACIO Y CORTOCIRCUITO EN UN TRANSFORMADOR MONOFASICO 0.5 Del ensa!o "e cortocircuito trazar las siguientes cur7as: a

P0 C

7ersus

V oc

V1(volt)

W(vatios)

3.4

1.144

4.5

1.95

6

3.517

6.9

4.587

8.8

7.33 Ta,la N+4:

P0 C

vers%s

V oc

A1(Amp) 0.8 0.7 0.6 0.5

A1A&'%

0.4 0.3 0.2 0.1 0 3

4

5

6

C%rva N+2:

7

P0 C

8

vers%s


9

V oc

10




P0 C

7ersus

V oc

V1(volt) 3.4 4.5 6 6.9 8.8

A1(Amp) 0.298 0.389 0.52 0.592 0.746 Ta,la N+5:

V 0 C

vers%s

V oc

A1(Amp) 0.8 0.7 0.6 0.5

A1A&'%

0.4 0.3 0.2 0.1 0 3

4

5

6

C%rva N+3:

7

V 0 C

8

vers%s


9

V oc

10

ENSAYOS DE VACIO Y CORTOCIRCUITO EN UN TRANSFORMADOR MONOFASICO a

cos φ 0

7ersus

V oc

V1(volt)

Cosϕ0

3.4

1.1291

4.5

1.1139

6

1.1272

6.9

1.1229

8.8

1.1166 cos φ 0

Ta,la N+6:

vers%s

V oc

Cosϕ0 1.14 1.13 1.13

Cosϕ0

1.12 1.12 1.11 1.11 3

4

5

6

C%rva N+4:

7 cos φ 0

8

vers%s


9

V oc

10


O7/ER*0CIONE/ 5

I"ealmente% el 7alor mínimo ! má8imo "e 7olta(e son / ! 22/ #oltios res6eti7amente< 6ero e86erimentalmente los 7alores resultaron .2 ! 204 #oltios res6ecti7amente% 6or lo tanto to"a la e86erimentaci9n se realiz9 con estos 7alores.

5

&os 7alores oteni"os 6or los instrumentos son 7alores eficaces% 6or lo tanto se utilizaron las ecuaciones eficaces "e la "ensi"a" "el flu(o% intensi"a" magnética ! la 6ermeaili"a".

5

El n)mero "e 7ueltas en el "e7ana"o 6rimario "e 24/ es6iras ! la frecuencia / 1z son meramente su6osiciones que afectan la e8acta otenci9n "e los 7alores reales% 6ero no afectan en la com6araci9n ! confirmaci9n

"e

las

cur7as

"e

magnética.


magnetizaci9n

!

6ermeaili"a"


CONC-U/IONE/ •

A 6artir "e 6rueas e86erimentales se "etermina las características "e magnetizaci9n "el material.

•

&a cur7a "e =istéresis nos in"ica que tan uen material tenemos 6ara con"ucir corriente.

•

Ma!or canti"a" "e 6ér"i"as 6or =istéresis% ma!or será el consumo "e energía.


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