Informe Lab Maquinas Experiencia n1

UNIVERSIDAD DEL BIO- BIO

Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica.

INFORME N°1 LABORATORIO ELECTRICAS .

DE

MAQUIN INA AS

Experiencia Nº 1: Transformadores: Comportamiento en Vacío.

Profesor: Nazario Venegas. Integrantes :

Carlos Ramírez.

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD DEL BIO- BIO

Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Edgardo Aburto. Juan Carlos Carlos Lobos Lobos Fecha: Martes 10 de abril de 2012.

INTRODUCCION El uso de los transformadores cobra gran importancia en la vida diaria, su util utiliz izac ació ión n en el camp campo o indu indust stria riall y dome domesti stico co ha ido simpli simplific ficand ando o nuestras vidas y es gracias a ellos que podemos cambiar la amplitud de voltaje, aumentándola para ser mas económica la transmisión y luego disminuyéndola para una operación más segura de los equipos. La primera experiencia de esta asignatura aborda la inspección de los transformadores (monofásico y trifásico), debemos registrar y visualizar cada cada carac caracte terí ríst stic ica a técn técnic ica a y const construc ructi tiva va de esto estos s equi equipo pos. s. Lu Lueg ego o realiz realizarem aremos os y analiza analizarem remos os el ensayo ensayo de vacío vacío de un transfo transform rmado adorr trifásico, realizando 3 conexiones distintas en el devanado del primario; conexión delta, estrella con neutro a tierra y estrella con neutro flotante. Con los ensayos se tomaran datos de voltajes, corrientes, potencia y porcentaje de armónicos, nuestro trabajo será analizar y comparar cómo afecta el valor de estos parámetros los diferentes tipos de conexión. Con los los dato datos s ade además se obte obtend ndrá rá la impe imped danc ancia de excitac itació ión n del del transformador en estudio.

NOMBRE DE LA EXPERIENCIA Transformado Transformadores: res: Compo Comportamie rtamiento nto en vacio. vacio.

OBJETIVOS Com Compren prende derr aspe aspect ctos os cons constr truc ucti tivo vos s de los los tran transf sfo ormad rmador ores es y su comportamiento en vacío.

Página | 2 Laboratorio de Máquinas Eléctricas Primer Semestre 2012



TRABAJO DE LABORATORIO

Inspeccione un transformador trifásico de columnas (del laboratorio) de 3KVA 3KVA,, con con bobi bobina nas s de 220 220 Volt Volt y 110 110 Volt Volt,, anot anotan ando do todo todo lo relevante. 1

Identificación del transformador: Transformador Trifásico 3 KVA. Marca: Power Tronic Equipment Ltda. Datos de placa: Modelo 1° 2° 2° (A) Hz VA T° Rise Rise °C

9-0362-04 Volt 380 WYE Volt 110/220 ∆ 15.8/17.9 50 3000 80

Aspectos constructivos:




Este transformador es de tamaño mediano con forma casi cubica, es de núcleo acorazado posee un devanado primario de 380 volts y dos devanados secundarios de 110 volts lo cual permite obtener una salida de 110 volts o una de 220 volts según se requiera. Posee un sistema de refrigeración por medio de aire, ya que tiene ambas caras laterales descubiertas. Además se han han dispuesto cuatro ruedas en la parte inferior para un mejor desplazamiento por el laboratorio. Todos estos aspectos han sido modificados para facilitar las experiencias de los alumnos.

Cantidad de bobinas primarias: 3 Cantidad de bobinas secundarias: 6 Fotos:




Inspec Inspeccio cione ne un transfo transform rmado adorr monofá monofásic sico o indust industrial rial,, 1500 15000/2 0/230 30 Volt, 5 KVA, anotando todo lo relevante. 2

Ide Identif ntific icac ació ión n Industrial.

del del

tran transf sfo ormad rmador or::

Tran Transf sfo ormad rmador or

Mono Monofá fási sic co

Marca: Tusan Ltda. Datos de placa: Alta tensión Tensión Tensión nominal

13200

Conmutador

Volts

1

15180

2

14520

3

13850

4

13200 12540

5

Baja Tensión 231 V

Elevación máxima de temperatura.




Liquido aislante

60 °C

Estanque

Sellado

Enrollado

65°C

Liqui. aislado

25 Lts

Sobre AMB

40°C

Peso total

82 Kg

Alt. Máxima

1000 m

N° de placa

N7 852.022

Nivel de aceite 55mm desde el borde superior estanque.

Aspectos constructivos: Este Este transf transform ormad ador or pose posee e una una forma forma cilín cilíndri drica ca con los born bornes es de conex conexión ión sobresa sobresalien lientes tes en la parte parte superio superior, r, siendo siendo los más sobresalie sobresalientes ntes los de alta tens tensió ión n y los los de baja baja tens tensió ión n noto notori riam amen ente te más más pequ pequeñ eños os,, su tama tamaño ño es noto notoria riame mente nte mayo mayorr al trans transfor forma mador dor visto visto en el labora laborator torio io por por lo mismo mismo su potencia debe ser superior, posee sistema de refrigeración mediante aceite, de esta esta form forma a mant mantie iene ne estab stable le su temp temper erat atu ura inte intern rna a. Esto Estos s tipo tipos s de trans transfo forma rmado dores res llama llamados dos tambié también n de moch mochila ila es usad usado o princ principa ipalme lmente nte en sectores rurales ya que su potencia y tamaño cumplen las condiciones ideales.

Cantidad de bobinas primarias: 1 Cantidad de bobinas secundarias: 1 Fotos:




Diferencias constructivas con respecto respecto al transformador anterior: Podemos establecer diferencias constructivas a simple vista, entre ntre ell ellas la más noto notori ria a para para noso nosotr tro os fue fue el tamañ amaño. o. El transformador monofásico Tusan posee un mayor tamaño que el transformador trifásico lo que está directamente relacionado con su potencia. Los bornes de conexión se ven disminuidos ya que solo posee 2 bornes de entrada entrada y dos dos bornes de salida salida , el tamaño tamaño de los mismo también presenta variaciones ya que el transformador monofásico tiene bornes bastante más grandes , en especial sus bornes de alta tensión que sobresalen en su parte superior. Su form forma a pres presen enta ta un camb cambio io radic radical, al, siend siendo o en un caso caso cilí cilínd ndric rico o (monofásico) y forma casi cubica (trifásico). Los distintos tipos de refrigeración también marcan tendencia, ya que la refrigeración por aceite aceite permite permite estar completam completamente ente sellado, sellado, en cambio cambio por aire implica tener dos caras abiertas del transformador 3Ø. 3

Actividad experimental: Con las conexiones indicadas en cada caso obtener valores corriente, voltaje, y porcentaje de armónicos.

Mate Materia riale les s utili utiliza zado dos s para para en mont montaj aje: e: Trans Transfo form rmado adorr 3Ø tipo tipo acor acoraz azad ado, o, Bre Breaker aker trip tripol olar ar 30 A, Fuen Fuente te modul odular ar trif trifás ásic ica, a, Terminales Terminales de diferentes diferentes medidas. medidas. Instrumentos utilizados: Analizador Industrial Fluke 41B, Multitester Fluke 79 III.

A. Primario en delta. Página | 7 Laboratorio de Máquinas Eléctricas Primer Semestre 2012



Esquema de conexión del transformador a V nominal y f nomina:

Datos Obtenidos: V12 V23 V31

L 1 L 2 L 3

219 V 213 V 221 V

I (A)

h =1

h =3

h =5

h =7

h =9

3.23

90.1 % 90.1 % 89.7 %

42.5 % 40.6 % 43.4 %

7.1 % 6.8 % 7.1 %

4.0 % 3.1 % 3.5 %

0.3 % 6.6 % 0.3 %

3.33 5.8

h =11 1,5 % 1.4 % 1.4 %

h =13 0.1 % 0.1 % 0.1 %

h =15 o.6% 0.6% 0.4%




B.

Primario en estrella, con neutro a tierra

Esquema de Conexión del transformador a V nominal y f nomina:


L 1 L 2 L 3

379 V 372 V 373 V

I (A)

h =1

h =3

h =5

0.47

94.5 % 88.2 % 88.3 %

31.3 % 45.7 % 45.6 %

5.5% 3.2 % 11.3 1.1 % % 11% 1.4 %

3.4 3.26

h =7

h =9 2.2 % 0.7 % 0.3 %

h =11 0.7 % 1.4 % 1.3 %

h =13 0.2 % 0.4 % 0.1 %

h =15 0.3% 0.5% 0.5%




C.

Primario en estrella, con neutro flotante

Conexión del transformador a V nominal y f nomina:


L 1 L 2 L 3

376 V 371 V 380 V

I (A)

h =1

h =3

h =5

h =7

h =9

0.37

97.9 % 88.6 % 88.2 %

13.5 % 44.4 % 45.5 %

11.3 % 12.9 % 12.7 %

7.2 % 1.9 % 2.1 %

4.7 % 0.5 % 0.5 %

3.3 3.27

h =11 1.6 % 1.4 % 1.4 %

h =13 1.7 % 0.2 % 0.2 %

h =15 0.9% 0.4% 0.5%




Observaciones y Análisis de los resultados obtenidos: Ensayo N°1 “Primario en delta”:

100 80 60

Porcentaje orcentajeI nom nominal (A)

40

I nominal (A)

20 0 h=1

h=3

h=5

h=7

Ensayo N°2 “Primario en estrella, con neutro aterrizado”: 90 80 70 60 Porcentaje Porcentaje I nominal (%) I nominal (A)

50 40 30 20 10 0 h=1 h=3 h=5 h=7




Ensayo N°3 “Primario en estrella, con neutro flotante” 90 80 70 60

Porcentaje Porcentaje dela I nominal (%)

50 40

I nominal (A)

30 20 10 0 h=1

h=3

h=5

h=7


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4 Calcular impedancia (de excitación) por fase y exprésela, también,

como admitancia (de excitación) por fase. Formulas para los cálculos: o=

o =

Xo

=

Zo 2

− Ro

Yo =

Datos de ensayos: Ensayo

Voltaje (V)

Corriente (A)

Potencia (W)

Primario en delta

217

4.12

1020

Primario en estrella con neutro a tierra

374

2.37

960

Primario en estrella con neutro flotante

375

2.31

930

Ensayo 1: 1 2 Po

=

2

o o

=

o =

3

Zo 2

= Ro +

]2 − Ro

2

jXo = 20.0

1 o = Gp − jBm = Zo

=

( 52 .66 ) 2

=

+

− ( 20 .03 )

If

2

= 48 .70

=

0.00722 − j 0.0175 ( S )

=

.

1 Ro + Xo

=

20.03 + 48.70


217 4.1

=

.



Ensayo 2:

Po

o o

=

374

=

. 72

Zo Zo 2

= Ro +

  Vf 3  = =

3

I

− Ro Ro

2

( 91 .10 ) 2

=

jXo = 56.97 +


=

− (56 .97 )

2.3

2

= 71 .08

.

1 Ro + Xo

=

56.97 + 71.08Ω

=

0.000686 − j 0.00856 ( S )

Ensayo 3: 375

Po

o o

=

=

3 2 .31

Zo Zo 2

= Ro +

  Vf 3  = = = If

Ro − Ro

2

( 93 .72 ) 2

=

jXo = 58.09 +


=

− (58 .09 )

2.31

2

= 73 .54

.

1 Ro + Xo

=

58.0

+

73.54Ω

=

0.000661 − j 0.00837 ( S )




ANALISIS Y CONCLUSIONES:

En las las expe experie rienci ncias as real realiza izadas das en el labo laborat rator orio: io: Aspe Aspect ctos os cons constr truct uctiv ivos os y comportamiento en vacío, es posible establecer distintas conclusiones respecto. El objetivo objetivo principal principal planteado planteado es el análisis análisis de la forma de onda de la señal señal de corriente entrante al transformador, fue importante comparar la variación existente en las armónicas bajo las tres distintas conexiones. Es importante destacar que los armónicos se producen cada vez que las cargas conecta conectadas das son son no line lineale ales s y que provoca provocan n en conse consecuen cuencia cia corri corrient entes es o tens tensio ione nes s de frec frecue uenc ncia ias s múlt múltip iplo los s de la frec frecue uenc ncia ia fund fundam amen enta tall de la alimentación. En nuestra experiencia, dado que no tenemos cargas conectadas, se puede decir que lo más seguro es que los armónicos registrados se puede deben a la contaminación de la red y a las chapas del transformador. Para la conexión en delta las componentes primera y tercera fueron las que más resaltaron (lo cual es visible en el grafico presentado en el desarrollo). Desde la quinta armónica en adelante los valores obtenidos fueron pequeños por lo cual no hemos graficado todos ellos. En conexión en estrella con neutro a tierra la armónica las mayores fueron la primera primera,, tercera tercera y quinta quinta.. Para Para esto esto esta esta conexió conexión n habría habría sido sido recomend recomendabl able e aumentar la sección del conductor neutro o en su defecto haber instalado algún filtro de forma de haber disminuido el fenómeno. Todo ello beneficia al buen estado y funcionamiento de la maquina. Finalmente, Finalmente, la conexión estrella estrella con neutro flotante flotante deberá significar significar una mayor presencia de armónicos con respecto a la conexión estrella con neutro a tierra. En resum resumen en,, cualqu cualquie ierr tipo tipo de maqui maquina na eléc eléctr tric ica a se verá verá afect afectado ado por por las las compon component entes es armóni armónicas cas no import importando ando la conexió conexión n que esta esta tenga tenga (aunque (aunque algunas de esta stas son may mayores res o men menores). Cabe Cabe destacar que los transformadores no utilizan esta conexión toda vez que estas perjudicaría a las cargas que dependan de la tensión entregada por estos transformadores, ya que al no tener por donde evacuar esa corriente que está presentando el sistema como algo no deseado, estas tenderán a elevar la tensión tensión en unas fases dejando a la otra con una tensión reducida.


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