TRANSFORMADOR MONOFÁSICO – ENSAYO EN CORTOCIRCUITO 1. Objetivos.
Determinar las constantes en cortocircuito del transformador en sus diversas conexiones posibles a tensión (Entrada = 220[V] – Salida = 60[V]; 160[V]; 220[V]; 380[V]) y frecuencia nominal.
Dibujar el diagrama vectorial y el circuito equivalente simplificado del transformador en cortocircuito.
Utilizar debidamente los instrumentos de medición en la determinación de las relaciones de transformación.
2. Fundamento Teórico.Circuito equivalente:
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). 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:
Se puede determinar la impedancia en serie total referida al primario por media de esta técnica, pero no hay forma fácil de dividir la impedancia en serie de sus componentes primario y secundario. Por fortuna, no se requiere de esta separación para resolver los problemas normales. Se puede realizar esta misma prueba del lado secundario del transformador si es más conveniente debido a los niveles de voltaje u otras razones. Si la prueba se realiza en el lado secundario, naturalmente los resultados darán las impedancias del circuito equivalente referido al secundario del transformador en lugar del lado primario.
3. Procedimiento experimental.-
3.1 Material a utilizar.- Inspeccione el respectivo puesto de trabajo y corrobore la existencia de todos los componentes e instrumentos que la guía propone para esta sesión de laboratorio. En caso de no ser aso, informe de inmediato a su docente en forma ordenada y detallada a fin de solucionar eventuales inconvenientes que se presenten. a) Módulo banco de transformadores:
BIM 1420
b) Instrumentos de medición: Módulo A-V de hierro móvil
BIM 1421
Módulo vatímetro monofásico
BIM 1425
c) Módulo fuente de poder
BIM 1408
3.2 Montaje del circuito.- Efectuar el montaje del circuito, tal como se muestra a continuación respetando las normas de seguridad generales y de acuerdo a las indicaciones de la secuencia operativa.
𝑁𝑝 𝑃𝑐𝑐𝑚 0 a 250V 50Hz
𝑁𝑠
A
W 𝐼𝑛
V 𝑈𝑐𝑐𝑚
3.3 Desarrollo del laboratorio.Efectuando el montaje según el diagrama anterior, verificar el conexionado tomando en cuenta:
Alcance del voltímetro HM 250[V], (
).
Alcance del amperímetro HM 1[A], (
).
Alcance del vatímetro 0.5[A] x 250[V] (llave en 0.5[A]), ( )
Posición del Variac en 0[V].
Primario del transformador borne de 220[V].
Secundario de 60[V] (luego 160; 220 y 380[V]) cortocircuitando.
Considere las relaciones de transformación para: 220 – 60; 220 – 160; 220 – 220; 220 – 380 [V]. Donde k = 3.667; 1.375; 1; 0.579 respectivamente.
4. Tabla de registros medidos y calculados.Anota en la siguiente tabla, los valores medidos de acuerdo al proceso de medición y proceda con los cálculos necesarios, gráficas y diagramas solicitados en el apartado del cuestionario.
TENSIÓN PRIMARIO
INTENSIDAD DE CORRIENTE
POTENCIA LEÍDA
Nº
1
42
2.67
0.5
2
21
1.01
0.2
3
17
0.74
0.2
4
16
0.42
0.2
0.73
1
5
5. Cuestionario.5.1 Calcular y tabular: La tensión de cortocircuito “
” aplicada en el primario para que
por este circule la corriente nominal con el secundario cortocircuitado; la potencia absorbida por el transformador en cortocircuito “ cortocircuito “
”; la impedancia equivalente de
” del transformador en cortocircuito; la resistencia equivalente de
pérdidas de cortocircuito “
”; la reactancia equivalente de cortocircuito “
” del
transformador en cortocircuito; el factor de potencia del transformador en ( )” y la potencia absorbida en cortocircuito para cubrir las
cortocircuito “
pérdidas en el cobre a temperatura ambiente “ Nº
[A]
[V]
[W]
[V]
”. ( )
[W] 4,24
[W]
1
0.73
42,00 34,00 11,45 30,93
3,39
2,55
1,11
24,74
2
0.73
20,00 17,40 14,55 14,69 14,40 11,52
8,64
1,19
11,75
3
0.73
16,00 15,00 16,00 12,00 21,33 17,07 12,80
1,28
9,60
4
0.73
14,00 13,60 24,18 10,64 54,96 43,97 32,98
1,33
8,51
5.2 Dibujar el diagrama vectorial y el circuito equivalente simplificado del transformador en cortocircuito.
𝐼𝑐𝑐
𝑗𝑋𝑐𝑐 𝐼𝑐𝑐
𝑉𝑐𝑐𝑚
𝑅𝑜𝑐𝑐 𝐼𝑐𝑐 𝑉𝑐𝑐
6.-Conclusiones.
Se ha logrado realizar con éxito el ensayo en cortocircuito, a través de los datos obtenidos se pudo dar una estimación a las pérdidas generadas por el cobre.
El ensayo se debe realizar con mucha precaución, 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.
6. Bibliografía.
Chapman, Steepheen: Máquinas Eléctricas. McGraw-Hill, Interamericana de México, S. A. de C. V., 1997.
