TRANSFORMADORES Y MÁQUINAS DC Laboratorio N° 3 “EFICIENCIA Y REGULACION DE UN ” TRANSFORMADOR ” INFORME
Integrantes del grupo: - Panduro Rojas, Remo Jherson - Rivas Quispe, Percy - Moya Lara, Jairo
Profesor: Carlos Cuba A.
Sección: C14- B Fecha de realizacion: 08 de septiembre Fecha de entrega: 22 de setiembre
2016 – II 1
INDICE I.
Introducción………………………………………………………………….. pág. 3
II.
Objetivos………………………………………………………………………..pág. 4
III.
Fundamento teórico…………………………………………………………pág. 4
IV.
Resultados de laboratorio ………………………………………………..pág. 7
V.
Cuestionario……………………………………………………………………pág. 16
VI.
Conclusiones ………………………………………………………….……...pág. 17
VII. Aplicaciones……………………………………………………………………pág. 17
VIII. Bibliografía………………………………………………………………….…..pág. 18
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Para el desarrollo de este laboratorio, realizaremos mediciones como tambien determinar la regulación de un transformador y para esto es importante considerar al menos los siguientes aspectos del comportamiento de un transformador: La inducción electromagnética en el enrollado secundario posee una fase o polaridad con respecto a la tensión de alimentación primaria. La designación de los bornes debe considerar dichos aspectos para la posterior utilización de este dispositivo en el conjunto de un sistema eléctrico. En el transformador se modifica la magnitud secundaria de tensión cuando ocurren Variaciones de carga, produciéndose la llamada “regulación de tensión” del transformador. En el laboratorio se determinará los valores de regulación para cargas resistivas, inductivas, capacitivas, o combinación de ellas La eficiencia del transformador, como para toda máquina, es la relación entre las potencias de salida y de entrada. Su valor se puede obtener con medidas simultáneas de ambas potencias, o bien, como es usual en transformadores de grandes potencias, se pueden determinar directamente las pérdidas de potencia para evaluar así la eficiencia. En este caso, se determinarán en particular las pérdidas de núcleo por efecto de histéresis y por corrientes de Foucault.
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Determinar la regulación de tensión del transformador. Determinar el rendimiento del transformador. Conectar transformadores en paralelo y podrá, mediante la medición de las potencias de entrada y salida, determinar el rendimiento total
Los transformadores de distribución están presentes en todas las instalaciones industriales y comerciales. Ellos permanecen conectadas de forma continua y es poca la información que se tiene respecto de sus rendimientos, debido a que es poca la injerencia que tiene el usuario respecto de estos equipos. Un transformador de distribución normal tiene a) perdidas en ele devanado primario ( R).b) perdida en el devanado secundario ( R).c) perdidas de magnetización (función de frecuencia y del hierro del núcleo).d) perdidas de origen eléctrico (por medio aislante, aceite por ejemplo) e.) Perdida de tipo parasitas (asociadas a las corrientes parasitas). Perdida debido a varias razones. CAIDA DE TENCION DE UN TRNSFORMADOR La caída de tensión de se debe a que existe resistencias y reactancias intercaladas en serie todo esto con los bobinados del transformador. De esta manera se muestra la eficiencia que depende de la potencia de la carga que se conecte, su factor de potencia y las perdidas propias del transformador (de vacío y plena carga). Esta eficiencia en un grado de carga que las pérdidas del vacío igualen a las pérdidas de plena carga. La caída de tensión será entonces la diferencia algebraica entre la tensión eficaz del secundario en vacío (E2) y la que aparece cuando el transformador trabaja en carga (U2):
= 2 − 2 A menudo es más continente expresar esta caída de potencial en términos de porcentaje referidos a la tensión del vacío. A este valor se le denomina coeficiente de regulación. (Ɛ)
Ɛ=
−
100%
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Tambien s e puede expresar como la siguiente expresión:
Ɛ= φ φ Donde:
=
.
100%
=
.
100%
Ɛ= coeficiente de regulación
= caída de tensión óhmica de corto circuito = caída de tensión inductiva de corto circuito. φ = factor de potencia de la carga
En las máquinas eléctricas, como en otros casos también, ocurre que las de mayor potencia son las más eficientes. Esto se puede demostrar analizando cómo varían las pérdidas y cómo lo hace la potencia de la máquina. En efecto tanto las pérdidas en el hierro Fe como las del cobre Cu dependen, a igualdad de condiciones de diseño y materiales, de los respectivos volúmenes de hierro Fe y cobre Cu, es decir del cubo de las dimensiones lineales. Entonces se puede decir que el rendimiento del transformador es la relación entre la potencia suministrada a la carga por el secundario (P2) y la potencia absorbida de la red por el primario (P1) expresada en porcentaje:
=
100 =
+
100
n= rendimiento de transformador en %
= Potencia absorbida de la red por el primario. = Potencia activa cedida a la carga = perdida en el hierro. = perdida en el cobre.
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También las condiciones de diseño y de materiales, la fuerza electromotriz inducida depende de la sección del núcleo y la corriente de la sección del conductor; por lo tanto la potencia aparente es función de las dimensiones lineales a la cuarta potencia. Entonces a medida que aumentan las dimensiones de la máquina, crece más rápidamente su potencia que sus pérdidas y por lo tanto mejora su rendimiento. Lamentablemente no todo es tan sencillo y en las máquinas de gran potencia aparecen otros factores que complican su funcionamiento, por ejemplo la forma de evacuar el calor que producen las pérdidas para mantener la temperatura de operación dentro de los límites admitidos por los materiales aislantes.
Fig. 01 transformador
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I.
RESULTADOS DE LABORATORIO
-
4.1. CARGA RESISTIVA Se implementó el siguiente circuito mostrado ( fig.01)
Fig. 02
-
-
Se conectó el terminal USB desde el interfaz de adquisición de datos al terminal USB de la computadora. Para energizar el interfaz, se conectó la salida de 24 V de la fuente auxiliar a cualquiera de las entradas de alimentación de baja potencia. Y la luz de la lámpara verde nos indica “en marcha”. Energizamos la fuente y con ayuda del voltímetro regulamos la tensión a 220 V. Se configuró el software LVDAM-EMS para determinar las lecturas requeridas.
Fig. 03. Lecturas de los instrumentos de medición.
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-
Tabla de datos con cargas resistivas de: circuito abierto, 4400, 2200 , 4400/2200, 1100, 4400/1100.
Tabla de datos. 01. Carga resistiva
E1= tensión de entrada
PQS1= Potencia de entrada
E2= tensión de salida
PQS2= Potencia de salida
I1= Corriente de entrada
P2/P1= Rendimiento del transformador
I2= Corriente de salida
-
Coeficiente de regulación
% =
% =
∅ −
100%
220.33 − 199.62 199.62
% = 0.103
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-
Rendimiento del transformador vs. corriente del segundario
Grafico 01. Carga resistiva
-
Tensión del secundario vs. Corriente del secundario
Grafico 02. Carga resistiva
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4.2.
-
CARGA INDUCTIVA
Se reemplazó la carga resistiva con una carga inductiva. Se hizo los mismos pasos del experimento anterior y se trabajó con las mismas resistencias de las cargas resistivas de: circuito abierto, 4400, 2200, 4400/2200 , 1100, 4400/2200.
Fig.03 Lectura de instrumentos de medición con carga inductiva
- Tabla de datos -Coeficiente de regulación
% =
% =
∅ −
100%
218.29 − 193.03 193.03
% = 0.13
Tabla. 02 carga inductiva
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-
Rendimiento del transformador vs. Corriente del secundario
Gráfico 03. Carga inductiva
-
Tensión del secunadario vs. Corriente del secundario
Gráfico 04. Carga inductiva
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4.3.
-
CARGA CAPACITIVA
Se reemplazó la carga inductiva por una carga capacitiva Se trabajó son las mismos valores de resistencias de las cargas inductivas y se hizo los mismos pasos configurando el software.
Fig. 04. Lectura de los instrumentos de medición con carga capacitiva
-
Tablas de datos con distintas resistencias de las cargas
% =
% =
∅ −
100%
218.29 − 264.07 263.07
% = −0.17
Tabla 03. Carga capacitiva
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-
Transformador con carga capacitiva
Gráfico 05. Rendimiento de carga capacitiva vs. Corriente del secundario
Gráfico 06. Tensión del secundario vs. Corriente del secundario
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4.4.
-
PARALELO DE TRANSFORMADORES
Fig. 05 Se conectó el circuito conforme con las indicaciones que daba el profesor. Configuramos el software para poder anotar las mediciones Y se anotó las lecturas de instrumentos de medición. Se intercambió las cargas resistivas para notar la diferencia delas tensiones y corrientes.
-
Fig. 06. Lectura de los instrumentos de medición con el transformador en paralelo.
-
Tabla de datos con diferentes cargas resistivas
Tabla 04
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PARRALELO DE TRANSFORMADORES 225 220
o i r a d 215 n u c e s l 210 e d n ó i s 205 n e T
200 195 0.01
0.06
0.11
0.16
0.2
0.25
Corriente del secundario
Gráfica 07. Tensión del secundario vs. Corriente del secundario
Potencia de entrada (PENT) = P1 Potencia de entrada (PSAL) = P2+P3 Rendimiento del conjunto (ƞ) =
× 100% =
+
× 100%
Título del gráfico 100.0% R O D A M R O F S N A R T L E D O T N E I M I D N E R
90.0% 80.0% 70.0% 60.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.0% 0.01
0.06
0.11
0.16
0.20
0.25
CORRIENTE DEL SECUNDARIO
Gráfica 08. Rendimiento del transformador vs corriente des secundario
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I.
CUESTIONARIO
a. ¿El reparto de carga es igual entre los transformadores?
El reparto de cargas es proporcionalmente igual, reparte a sus potencias, sin diferencia de fase entre las corrientes de los transformadores.
b. ¿Por qué reparto de carga entre dos transformadores en paralelo podría no ser igual? Podría no ser igual cuando, no tienen la misma tensión nominal, la misma relación de espiras, las mismas impedancias y la misma relación entre reactancia y resistencia. La corriente de carga no puede repartirse proporcionalmente a sus potencia nominales y puede haber una diferencia de fase entre corrientes.
c. Resultados obtenidos de los cálculos de dos transformadores 1. = 1.73; 1.7 2. = 9.52 3. = 25 4. = 2.1; 0.6 5. = . 32; 0,082 6. = 2.1; 06 7. = 9.52 8. = 4,76; 3,75 9. = 0.072; 0,42 10. = 9.52 11. = 25 12. ∊= 0.95; 0.96 13. = 50; 100 14. = 50;300
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Conclusiones Analíticas 1. Por medio de los ensayos realizados en el laboratorio de carga pudimos determinar de forma directa la regulación de tensión en un transformador pero en este caso la variación de la tensión de salida es muy pequeña. 2. A través del programa (LVDAM-EMS) utilizado en laboratorio que nos permitía obtener datos y mediciones precisas de los circuitos realizados en clase, pudimos o btener el rendimiento del transformador, el cual se calcula midiendo la potencia de entrada P1 y la potencia de salida P2. 3. Al conectar los transformadores en forma paralelo pudimos suministrar una potencia nominal superior a cada transformador, lo cual conviene al transformador para que así pueda trabajar en mejoras condiciones.
Aplicaciones: Transformador de Potencia Se utilizan para sub-transmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios.
Fig. 09 Transformado de distribución
Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Fig. 10
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Transformadores Herméticos de Llenado Integral
Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.
Fig. 11
Bibliografía biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/transformadores www.academia.edu/6355667/Perdidas_en_el_ Transformador _y_ Eficiencia https://tecnologiaalanhernandez.wordpress.com/2013/01/18/rendimiento-de-unTransformador/
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