UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA
INFORME FINAL N° 4
MEDIR LA RELACION DE TRANSFORMACION Y LA POLARIDAD EN TRANSFORMADORES CÓRDOVA PÉREZ, Jiann Marcos
15190077
DEL VALLE POMASUNCO, Pilar Alessandra
16190294
FONSECA DUEÑAS, Luigi
16190257
LIZAMA LUCERO, Leonardo Jean Pierre
16190297
PEREZ ROJAS, Alex
16190008
PORTILLA YNCA, Mario
16190269
SUTIZAL SÁNCHEZ, César Augusto
14190066
Ingeniería de Telecomunicaciones
Máquinas Eléctricas
Arturo Rojas
MEDIR LA RELACION DE TRANSFORMACION Y LA POLARIDAD EN TRANSFORMADORES MONOFASICOS I.
OBJETIVO Analizar en forma experimental la relación de transformación y la polaridad en los transformadores monofásicos utilizando los métodos más usuales en la determinación de la polaridad.
II.
FUNDAMENTO
Ensayos de relación de transformación. Normalmente se usan tres métodos para realizar los ensayos de relación de transformación, según el tipo de transformador y los medios disponibles. Un método conveniente es la aplicación de una tensión conocida, generalmente menor que la normal, al devanado de mayor tensión y la medida de las tensiones en los otros devanados, usando voltímetros y transformadores de tensión adecuados. Las relaciones de las lecturas de tensión indicarán las relaciones de espiras en los distintos devanados. Deben tomarse lecturas para todas las posiciones de las tomas de los transformadores. Un segundo método, usado principalmente como ensayo de fábrica, consiste en la comparación del transformador con un transformador normalizado calibrado, cuya relación es regulable en pequeños escalones. El transformador que se ensaya y el transformador normalizado se conectan en paralelo aplicando tensión a sus devanados de alta tensión; los devanados de baja tensión, en paralelo, se conectan a un detector sensible al que se obliga a señalar cero ajustando la relación de transformación del transformador normalizado. La relación de transformación ajustada del transformador normalizado es entonces igual a la relación de transformación del transformador que se está ensayando. En el tercer método se emplea una resistencia potenciométrica conectada a los devanados del transformador, que están conectados en serie como un autotransformador. Se conecta un detector adecuado desde la unión de los dos devanados a la rama ajustable de la resistencia potenciométrica. Cuando el detector muestra un desvío cero, la relación de resistencias proporciona la relación de espiras del transformador. Ensayos de polaridad Sirven para la conexión en paralelo de transformadores. Existen tres métodos generales de determinación de polaridad: 1. Comparación con un transformador normalizado. 2. Respuesta inductiva con corriente continua. 3. Ensayo de tensión alterna.
1.- Ensayo de polaridad mediante un transformador normalizado. Cuando se dispone de un transformador normalizado de polaridad conocida y de la misma relación que la unidad que se está ensayando, se conectan en paralelo los devanados de alta tensión de ambos transformadores uniendo los terminales igualmente marcados. Se conectan también análogamente los terminales marcados de un extremo de los devanados de baja tensión de ambos transformadores, dejando los otros extremos libres. Se aplica un valor reducido de tensión a los devanados de alta tensión y se mide la tensión entre los dos terminales libres. Una lectura cero o despreciable del voltímetro indicará que las polaridades de ambos transformadores son idénticas. 2.- Ensayo de polaridad por respuesta inductiva. Haciendo pasar corriente continua a través del devanado de alta tensión, se conecta un voltímetro de c.c. de alta tensión en bornes de los terminales del mismo devanado, de manera que se obtenga una pequeña desviación positiva de la aguja cuando se cierre el circuito de excitación. Entonces se transfieren las dos conexiones del voltímetro directamente a través del transformador a los terminales opuestos de baja tensión. La interrupción de la corriente de excitación de c.c. induce una tensión en el devanado de baja tensión y provoca una desviación en el voltímetro. Si la aguja se mueve en el mismo sentido que antes, la polaridad es aditiva. Si la aguja se mueve en sentido opuesto, la polaridad es sustractiva. 3. Ensayo de polaridad mediante el ensayo de tensión alterna. 4Colocándose enfrente del lado de baja tensión del transformador, se unen las conexiones adyacentes, de alta y baja tensión de la parte izquierda. Aplicar cualquier valor conveniente de tensión de c.a. a todo el devanado de alta tensión y tomar lecturas primero de la tensión aplicada y luego de la tensión entre los terminales adyacentes de alta y baja tensión de la parte derecha. Si la última lectura es menor que la primera, la polaridad es sustractiva. Si es mayor que la primera, la polaridad es aditiva.
III.
EQUIPOS Y/O INSTRUMENTOS A UTILIZAR 1. 2. 3. 4.
Dos transformadores monofásicos(T1 –T2) 1KVA , 220 – 115V. Un auto transformador monofásico 0 – 220 V, 5A. Dos interruptor monofásicos tipo cuchilla. Tres voltímetros a.c (V1 – V2 - V3) 150 – 300 V
IV.
PROCEDIMIENTO 1. Armar los circuitos de las figuras ( 1 ) tales como se muestra a continuación.
Figura1 2. Medir la relación de transformación y la polaridad con la ayuda de tres voltímetros ( antes de la medida, se debe calcular la relación de transformación y medir la polaridad). 3. Energizar el circuito de la figura (a) estando en el cursor del auto transformador en cero voltios. luego variar la salida del auto transformador hasta obtener en el voltímetro V1 la tensión nominal. 4. Determinar la polaridad y calcular la tensión de transformación a partir de las medidas realizadas; llenar el cuadro N°1. A = V1/V2 V3 = V1 – V2
polaridad aditiva
V3 = V1 – V2
polaridad sustractiva
Datos del Transformador
V1/V2/V3
Relación de transformación
Polaridad (+ ; -)
220-115
20.4/35 /17
20.4/35
-
220-115
40 .5/73/35
40 .5/73
-
220-115
60/111/54
60/111
-
220-115
80/150/72
80/150
-
220-115
115.5/214/103
115.5/214
-
5. Conectar el circuito de la figura(2) usando un transformador T1 de polaridad conocida. 6. Repetir los pasos 3 y 4, para el circuito de la figura(2). 7. Una vez probada la polaridad del transformador monofásico de la figura(2), se debe comparar con su polaridad conocida.
Figura2 Datos del Transformador
V1/V2/V3
Relación de transformación
Polaridad
220-115
20/35 /56
20.4/35
+
220-115
40 .5/72/114
40 .5/73
+
220-115
60/112/172
60/111
+
220-115
80/149/230
80/150
+
220-115
100/186/288
115.5/214
+
(+ ; -)
V.
CUESTIONARIO 1. ¿Cómo determino la polaridad de cada uno de los transformadores Monofásicos? Determinación de un transformador por voltímetro: Sí un transformador se conecta como muestra la figura, con un puente entre los hombres U y u, se lo alimenta preferentemente por el lado de mayor tensión, puede hacerse con tensión reducida y se mide las tensiones indicadas. El voltímetro conectado en los bornes V y v puede indicar la suma o diferencia de las tensiones primaria y secundaria. En el primer caso se dice que polaridad es aditiva y en el segundo, sustractiva. Este procedimiento no es recomendado si la relación de transformación es mayor a 30, debido a que las tensiones ∆U, para ambas polaridades, son muy semejantes. A=V1/V2 V3=V1 + V2 Polaridad Aditiva V3=V2 - V1 Polaridad Sustractiva
Para la figura 1: V3=V2 - V1 Entonces su polaridad es Sustractiva Para la figura 2: V3=V2 + V1 Entonces su polaridad es Aditiva
2. Conoce Ud algún otro método para determinar la polaridad de un transformador? Para verificar la polaridad de los transformadores también existen estos métodos:
Ensayo de polaridad mediante un transformador normalizado.
Cuando se dispone de un transformador normalizado de polaridad conocida y de la misma relación que la unidad que se está ensayando, se conectan en paralelo los devanados de alta tensión de ambos transformadores uniendo los terminales igualmente marcados. Se conectan también análogamente los terminales marcados de un extremo de los devanados de baja tensión de ambos transformadores, dejando los otros extremos libres. Se aplica un valor reducido de tensión a los devanados de alta tensión y se mide la tensión entre los dos terminales
libres. Una lectura cero o despreciable del voltímetro indicará que l as polaridades de ambos transformadores son idénticas.
Ensayo de polaridad por respuesta inductiva.
Haciendo pasar corriente continua a través del devanado de alta tensión, se conecta un voltímetro de c.c. de alta tensión en bornes de los terminales del mismo devanado, de manera que se obtenga una pequeña desviación positiva de la aguja cuando se cierre el circuito de excitación. Entonces se transfieren las dos conexiones del voltímetro directamente a través del transformador a los terminales opuestos de baja tensión. La interrupción de la corriente de excitación de c.c. induce una tensión en el devanado de baja tensión y provoca una desviación en el voltímetro. Si la aguja se mueve en el mismo sentido que antes, la polaridad es aditiva. Si la aguja se mueve en sentido opuesto, la polaridad es sustractiva. 3. Al realizar la medición de transformación, de los transformadores, que tipos de circuitos utilizo, y ¿por que? Circuito del transformador real en vacío Circuito del transformador real en carga Circuito equivalente reducido Porque teóricamente los circuitos son ideales, y al hacerlos experimentalmente los resultados varían levemente, por eso se usan estos circuitos. 4. Se podrá realizar la misma experiencia para transformadores trifásicos, ¿Por qué? Sí se puede realizar el circuito para transformadores trifásicos porque sabemos que los transformadores monofásicos tienen una sola fase de electricidad positiva y una neutro a diferencia del trifásico que tiene tres fases positivas y una neutro, ahora decimos que el transformador monofásico tiene una sola salida que es de 110 v y entonces el trifásico tiene una salida que es de 360 v, pero esta salida resulta de la combinación de tres de 110 v, entonces si no combinamos las tres fases y solo usamos una fase positiva y la neutro obtendremos un monofásico que lo podemos usar normalmente.
5. Comentar el cuadro desarrollado para medir las polaridades y el cálculo de las relaciones de transformación. Bueno como podemos ver en el primer cuadro la adición de V 1 y V2 nos da V3 este sería el caso aditivo, luego podemos ver que la sustracción de V2 y V1 nos da de resultado V3. Lo que se pudo observar es que el transformador tiene una polaridad sustractiva, lo cual nos indica los signos que están presentes en cada devanado. Podemos concluir que las conexiones realizadas fueron bien hechas ya que cumplimos con el objetivo de la experiencia. Además La prueba de polaridad se lleva a cabo de tal modo que las terminales individuales de los devanados de las bobinas separadas por un transformador se pueden marcar o identificar para saber por dónde sale o entra la corriente. En fin, La relación de transformación de un transformador es fundamental para calcular los circuitos equivalentes que se formen a partir del devanado primario o secundario, ya que tanto las impedancias como los voltajes se ven afectados por la relación. VI.
CONCLUSIONES
VII.
La prueba de polaridad se lleva a cabo de tal modo que las terminales individuales de los devanados de las bobinas separadas por un transformador se pueden marcar o identificar para saber por donde sale o entra la corriente. La polaridad de los transformadores es muy importante ya que de ella depende su buen funcionamiento y manejo. Cuando realicemos los diferentes tipos de conexiones con los transformadores el factor fundamental será tener en cuenta la polaridad de los transformadores El conocer la relación de transformación de un transformador es fundamental para calcular los circuitos equivalentes reflejados ya sea al primario u secundario, pues se conoce q tanto los voltajes como las impedancias son afectadas directamente por la relación de transformación. Para dos transformadores con las mismas características y la misma polariza tendrán la misma polaridad. BIBLIOGRAFIA
Máquinas Electro Mecánicas y Electro Magneticas, Leander. Mit staff – Circuitos Magneticos y transformadores, Jhon Willey. Maquinas Electricas, Fitzgewrald, Kingsley Maquinas Electricas I, Ing. Dario Biella B.
