TEMA Transformador monofásico regulación con carga R, L y C. Objetivos -Analizar al transformador monofásico en carga. -Familiarizarse e identificar los bancos de cargas resistivas, inductivas y capacitivas. -Observar la regulación del transformador a diversos niveles de carga R, L y C. Materiales Fuente de poder TF-123 Fuente de poder PS-12 Voltímetro analógico 120/220 AC Amperímetro AC de 6 A Transformador monofásico TT91 Transformador monofásico TR-13 Bancos de Resistencias TB-40 Y 3 PHASE RHEOSTAT Bancos de Inductancias TB-41 Y L1 22 Bancos de Capacitancias TB-42 y LC32 Vatímetro 150 W Interruptor TO30 Marco Teórico Transformador con diferentes cargas Las características de funcionamiento de los transformadores cambian según el tipo de carga que tenga conectada en el bobinado secundario. Esta carga puede ser de origen resistivo, capacitivo o inductivo. Tomando en consideración que la fuerza electromotriz (E2) que se induce en el secundario, está determinada por la suma vectorial del voltaje de utilización (v) más la caída de voltaje interna (ec) producida por los propios bobinados, la cual es de origen inductivo y constante con cualquier tipo de carga. Dicha caída, tiene un desfase con respecto a la intensidad (corriente) que varía de acuerdo a las características óhmicas de los bobinados. Transformador con carga Resistiva
Al aplicarle carga resistiva al transformador, la intensidad (corriente) de la carga se encuentra en fase con el voltaje de utilización (v), al circular corriente por los bobinados se produce la caída interna (ec) que esta adelantada en un ángulo “x” con respecto a la intensidad (corriente).
Transformador con carga Capacitiva Cuando se aplica carga capacitiva a un transformador, la corriente (I) en la carga se adelanta 90º con respecto al voltaje. Esto quiere decir que la corriente se desfasa hacia adelante 90º con respecto al voltaje de utilización (V). Tomando en cuenta este desfase, se obtiene la caída interna (ec) del transformador (caída de voltaje). De esta manera la ecuación que da de la siguiente manera:
Transformador con carga inductiva Cuando a un transformador eléctrico se le aplica una carga inductiva, la corriente (intensidad) en la carga se desfasa (se atrasa) con respecto al voltaje de utilización. El ángulo de la corriente respecto al voltaje de utilización varía de acuerdo a las características del bobinado de la carga. Como la caída de voltaje interno y la caída de voltaje en la carga tienen el mismo origen, se puede asumir que los desfases son similares, por esta razón tienen la misma dirección. Partiendo de los datos del ejemplo anterior tenemos: V = 230V. E2 - ec = 240 - 10 = 230V De los cálculos anteriores se obtiene que de acuerdo al tipo de carga que se le conecte al transformador, así será el valor del voltaje de utilización, partiendo de un valor dado de fuerza electromotriz.
FACTOR DE REGULACION
Datos: DATOS INICIALES V1 [V] 115 V2 [V] 93,5 I1 [A] 1,2 P1 [W] 0
CARGA RESISTIVA V2 [V] I1 [A] I2 [A] 90,5 1,31 1,2 90 1,5 1,7 89,5 1,61 2 89 2 2,5 88,7 2,5 3 88,8 2,9 3,5
V1 [V] 115 115 115 115 115 115
Pasos OFF 1 2 3 4 5 6
V1 [V] 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5
CARGA INDUCTIVA Pasos V1 [V] OFF 112,5 1 112,5 2 112,5 3 112,5 4 112,5 5 112,5 6 112,5
CUESTIONARIO
P1 [W] 140 165 180 215 250 290
CARGA CAPACITIVA V2 [V] I1 [A] 92,5 0 92,5 0,12 92,5 0,5 92,5 1,2 92,5 1,25 92,5 1,7 93 2,2
I2 [A] 0 0,7 0,7 1,1 1,8 2,5 3
P1 [W] 0 0 0 0 0 0 0
V2 [V] 92 92,5 91,5 91 90,5 91 90
I2 [A] 0 0,05 0,4 1 2,1 2,68 3,25
P1 [W] 0 0 0 0 0 0 0
I1 [A] 0 0,2 0,71 1,25 1,7 2,25 2,75
Realizar un solo gráfico con las características de regulación del transformador monofásico para las cargas Resistivas, Inductiva y Capacitiva
Cargas 93 Resistivo
92
Capacitivo
91
Inductivo
90 89 88
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Analizar la regulación general y con cada una de las cargas R,L y C
CARGA RESISTIVA Podemos ver que los valores de la potencia y las corrientes del devanado primario y secundario van aumentando conforme se va variando el valor del banco de las resistencias sin embargo el voltaje de los devanados disminuye, la regulación en el caso resistivo va creciendo a medida que va aumentando la corriente.
CARGA CAPACITIVA La potencia es igual a cero ya que en un elemento capacitivo la potencial real es igual a cero, los valores de las corrientes del primario y del secundario van aumentando desde 0 hasta casi un valor de 1.9 A mientras que los voltajes de los devanados disminuyen. CARGA INDUCTIVA Conectamos la carga inductiva en la cual la corriente de los devanados va aumentando mientras que el voltaje en los mismos va disminuyendo, como resultado final luego de colocar las diferentes cargas se puede decir que el transformador se encuentra funcionando correctamente y se encuentra en buen estado.
Determinar y graficar la potencia Reactiva y el factor de potencia con los datos obtenidos en cada medición.
Circuito Resistivo
V2 90,5 90 89,5 89 88,7 88,8
V1 115 115 115 115 115 115
I1 1,31 1,5 1,61 2 2,5 2,9
Circuito Resistivo I2 P1 S Q 1,2 140 150,65 1,7 165 172,5 2 180 185,15 2,5 215 230 3 250 287,5 3,5 290 333,5
fp 55,64 50,31 43,36 81,70 141,97 164,69
0,93 0,96 0,97 0,93 0,87 0,87
180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 Potencia Reactiva
80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.86
0.88
0.90
0.92
0.94
0.96
0.98
Factor de Potencia
Circuito Capacitivo
V2 92,5 92,5 92,5 92,5 92,5 93
V1 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5
Circuito Capacitivo I2 P1 S Q fp 0 0 0 0 0,00 0,00 0,12 0,7 0 64,75 64,75 0,00 0,5 0,7 0 64,75 64,75 0,00 1,2 1,1 0 101,75 101,75 0,00 1,25 1,8 0 166,5 166,50 0,00 1,7 2,5 0 232,5 232,50 0,00
I1
250.00 200.00 150.00 Potencia Reactiva 100.00 50.00 0.00 0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Factor de Potencia
Circuito Inductivo
V2 92 92,5 91,5 91 90,5 91 90
V1 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5
I1 0,4 0,7 0,85 1,1 1,34 1,66 1,73
Circuito Inductivo I2 P1 S Q fp 1,1 2 45 44,96 0,04 1,2 5 78,75 78,59 0,06 1,3 8 95,625 95,29 0,08 1,32 11 123,75 123,26 0,09 1,4 14 150,75 150,10 0,09 1,53 17 186,75 185,97 0,09 1,65 20 194,625 193,59 0,10
250.00 200.00 150.00 Potencia Reactiva 100.00 50.00 0.00 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 Factor de Potencia
Conclusiones -
Las principales perdidas que existen en un transformador monofásico son causadas por flujos de histéresis, corrientes parasitas, y perdidas en el cobre.
-
Para cada cambio de valor de las 3 cargas respectivamente, se produce una caída de voltaje de la fuente de alimentación en el primario, que se debe ajustar a cada momento de nuevo para mantener constante el valor pico de la fuente de excitación.
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La regulación en un transformador es diferente dependiente del tipo de carga con el que estamos trabajando.
Recomendaciones -
Desconectar el interruptor para proteger el banco de cargas a la salida del circuito para evitar que se dañen.
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Se deber tomar en cuenta una escala para cada instrumento de medición ya que no todos tienen la misma exactitud, y esto podría ocasionar variaciones el momento de realiza la comparación de los datos y al realizar las grafica en Excel.
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Existe perdida de corriente y de voltaje e momento que utilizamos las cargas
Bibliografía
Teoría y análisis de las máquinas eléctricas A.E. Fitzgerald Máquinas eléctricas y transformadores Irving L. Kosow. PH.D Máquinas eléctricas Estifan Chapman Máquinas eléctricas M.P. Kostenko, LM Riotrouski http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisicaii/magnetismo.cfm http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema9/index9.htm
