DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA INGENIERÍA MECATRÓNICA
“MAQUINAS ELÉCTRICAS” TEMA: Ensayo de circuito abierto y cortocircuito cortocircui to en un trasformador a fin de conocer las perdidas en el hierro y en cobre.
INTEGRANTES:
Escobar Luis Fonseca Cristian Jiménez Arturo
FECHA: Latacunga Mayo 2014
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Contenido Tema .................................................................................................................................................... 3 Objetivos. ............................................................................................................................................ 3 Objetivo General ............................................................................................................................. 3 Objetivos Específicos ....................................................................................................................... 3 Marco Teórico. ................................................................................................................................... 3 Materiales. .......................................................................................................................................... 6 Desarrollo ............................................................................................................................................ 7 Cálculos .................................................................................................
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Análisis de resultado ........................................................................................................................... 8 Conclusiones. ...................................................................................................................................... 8 Recomendaciones. .............................................................................................................................. 9 Bibliografía. ......................................................................................................................................... 9
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Tema Ensayo de circuito abierto y cortocircuito en un trasformador a fin de conocer las perdidas en el hierro y en cobre.
Objetivos. Objetivo General Realizar el ensayo de circuito abierto y cortocircuito en un trasformador a fin de conocer las perdidas en el hierro y en cobre.
Objetivos Específicos
Conocer
los elementos del laboratorio necesarios para ejecutar nuestra
práctica.
Medir que cantidad es las perdidas en el cobre y en el hierro.
Marco Teórico. Ensayos transformadores Ensayo de pérdidas en vacío y de cortocircuito. Los transformadores de tensión deben conectarse lo más cerca posible de la carga y el transformador de intensidad lo más cerca posible de la alimentación. Como el factor de potencia de la excitación de los transformadores puede ser menor del 5%, para asegurar la precisión adecuada deben usarse vatímetros de bajo factor de potencia y transformadores de medida en un error de fase muy pequeño. Para este ensayo puede usarse tanto el devanado de alta tensión como el de baja tensión del transformador aplicando la tensión nominal de este devanado, pero en general resulta más conveniente usar el devanado de baja tensión. En cualquier caso, si es posible, debe usarse un devanado completo. Si por cualquier razón especial se usa sólo una parte de un devanado, esta porción no debe ser menor del 25% del devanado total. Hay que aplicar la potencia a la frecuencia nominal y ajustar la tensión al valor deseado. Debe restringirse la frecuencia, la tensión media, la tensión eficaz, la potencia y la corriente, haciendo las correcciones adecuadas relativas a los transformadores y a los instrumentos de medida.
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Los dos ensayos industriales más comunes que se pueden llevar a cabo para conseguir los parámetros del modelo reducido del transformador son el ensayo en vacío o circuito abierto y el ensayo en cortocircuito. Los circuitos equivalentes de cada uno de los ensayos van a ser los siguientes: Ensayo en vacío o de circuito abierto Tiene como fin de determinar la corriente en vacío (I0), la potencia en vacío (P0) que representa las pérdidas en vacío del transformador las cuales resultan de la suma de las pérdidas por histéresis y corrientes parásitas en el núcleo y el factor de potencia en vacío (cosϕ0). Esta prueba se puede efectuar alimentando indiferentemente el devanado primario o secundario del transformador, manteniendo el devanado no utilizado abierto. Tal elección está en función de la tensión de alimentación disponible. En el ensayo en circuito abierto el devanado del transformador, generalmente el del lado de mayor tensión (si el transformador es de MT o AT), se deja en circuito abierto y en el otro devanado se aplica la tensión nominal.
La corriente que circula por el primario será del orden del 1 al 10% de la nominal, siendo los valores inferiores para los transformadores de mayor potencia y los superiores para los de pequeña potencia. Esta corriente recibe el nombre de corriente de excitación, y es un valor característico del transformador, proporcionado por el fabricante, y que se expresa en porcentaje respecto a la corriente nominal. Teniendo en cuenta que la corriente de excitación es generalmente muy pequeña comparada con la nominal, el circuito equivalente en este ensayo será el que se muestra en la Fig. 6a, ya que la caída
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de tensión en R1 y X1 es muy pequeña y debido a que el circuito está abierto en el segundo devanado R2 y X2 no se tienen en cuenta. Mediante este ensayo se consigue el valor de las pérdidas en el hierro del transformador. Las pérdidas en vacío son las siguientes:
Puesto que las pérdidas en el devanado primario son muy pequeñas frente a las perdidas en el hierro (núcleo) se tiene que la potencia medida en la prueba que corresponde a las perdidas en vacío son aproximadamente iguales a las perdidas en el hierro:
Además con la lectura del vatímetro se puede estimar el factor de potencia del circuito en vacío, el cual será:
Ensayo en cortocircuito
En la prueba de cortocircuito se hace un cortocircuito en las terminales secundarias de un transformador y las terminales primarias se conectan a una fuente de voltaje, con un valor bastante bajo. Se ajusta el nivel de voltaje de entrada hasta que la corriente en los devanados en cortocircuito sea igual a su valor nominal (es muy necesario asegurarse de mantener el voltaje del primario en un nivel seguro, de otra manera los devanados del transformador pueden quemarse).
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Durante el ensayo nuevamente se deben medir la corriente, el voltaje y la potencia de entrada. Debido a que el voltaje es tan bajo durante la prueba de cortocircuito, la corriente que fluye a través de la rama de excitación es despreciable. Si se ignora la corriente de excitación entonces toda la caída de voltaje en el transformador se puede atribuir a los elementos en serie en el circuito. La magnitud de las impedancias en serie referidas al primario del transformador es:
| | El factor de potencia de la corriente esta dado por:
Y esta en retraso. Por tanto, el ángulo de corriente es negativo y el ángulo de impedancia
total es positivo:
( ) Por tanto:
La impedancia en serie
es igual a:
Materiales.
Módulo de transformador EMS 8341
Módulo de fuente de Alimentación (120/208 V c-a) EMS 8821
Cables de conexión EMS 8941
Módulo resistencia.
Módulo reactancia inductancia.
Módulo capacitancias.
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Módulo vatímetro monofásico
Desarrollo 1. Implementar el circuito, tal como se muestra en la figura.
2. Medir y anotar los valores de: a) Ensayo cortocircuito
3. Implementar el circuito, tal como se muestra a continuación
4. Medir y anotar los valores de: b) Ensayo cortocircuito
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Análisis de resultado
Las pérdidas en el cobre fue de
Las pérdidas en el hierro fue de
Al realizar el ensayo de vacío del transformador, el efecto Joule se hace despreciable, pues la corriente que circula es pequeña comparada con la corriente nominal, y la resistencia interna es a la vez muy pequeña comparada con la resistencia de pérdidas del hierro o la reactancia de magnetización Al realizar el ensayo de corto circuito, los parámetros de magnetización, corrientes parásitas e histéresis, no se consideran pues el voltaje aplicado es una pequeña fracción del voltaje nominal, así que no se consideran de importancia ’
Conclusiones.
Se puede observar que las pérfidas en el hierro son menores que las pérdidas en el hierro
La prueba de cortocircuito consiste en conectar las terminales de una bobina en cortocircuito mientras se aplica una tensión reducida a través de las terminales de la otra bobina bajo prueba.
La prueba de circuito abierto consiste en mantener las terminales de una bobina en circuito abierto mientras se impone una tensión a través de las terminales del embobinado opuesto.
Solo se producen dos tipos de pérdidas en el hierro la perdida por corrientes parasitas y la perdida por histéresis.
La prueba de cortocircuito consiste en conectar las terminales de una bobina en cortocircuito mientras se aplica una tensión reducida a través de las terminales de la otra bobina bajo prueba
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La prueba de circuito abierto consiste en mantener las terminales de una bobina en circuito abierto mientras se impone una tensión a través de las terminales del embobinado opuesto al ensayo real en un transformador de potencia.
Aunque 2 transformadores tengan similares características y sean del mismo fabricante sus parámetros nunca son iguales.
Todo esto nos permite hallar de una manera muy práctica los parámetros del transformador, con dos ensayos muy sencillos.
Recomendaciones.
Ser muy cuidadosos con los instrumentos del laboratorio, para evitar dañarlos o sufrir un accidente con los mismos
Los ensayo se debe realizar con cuidado, sobre todo a la hora de alimentar el lado primario del transformador, el cual debe mantenerse en niveles seguros de lo contrario los devanados del transformador pueden quemarse.
Si trabajamos con transformadores grandes conectar siempre a tierra la estructura metálica del transformador que se vaya a ensayar.
En el ensayo de corto circuito, poner mucha atención a la tensión que se le proporciona progresivamente al bobinado primario, y no exceder nunca la intensidad nominal del primario o del secundario.
Bibliografía.
Chapman, Steepheen: Máquinas Eléctricas. McGraw-Hill, Interamericana de México, S. A. de C. V., 1997.
Arias Leonardo. (24 de Marzo de 2011). Scribd. Recuperado el 17 de Septiembre de 2013, de http://es.scribd.com/doc/51626236/TRANSFORMADORES
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ANEXOS:
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