Los siguientes dispositivos, equipos, instrumentos y materiales serán necesarios para la realización de la práctica:
Item
Cantidad
1
1
Regulador de tensión monofásica (variac) 220 V, 5 A
2
1
Transformador de potencia 1Ø: 220 V, 110 V, 60 Hz, 350 VA, 500 VA ó 1000 VA
3
2
Amperímetro de c.a. 1 A, 5 A
4
1
Voltímetro Voltímetr o de c.a. de 150 V - 300 V
5
1
Vatímetro (1-5) A, (120 - 240) V
6
1
Frecuencímetro Frecuencíme tro de 220 V
7
1
Micro ohmímetro MPK5 (o puente de Wheastone)
8
1
Reóstato o resistencia de 11 Ω, 8 A
9
1
Multitester par la verificación de circuitos Kit de cables flexibles 1 x 14 AWG ό 2.5 mm 2
10 11
Descripción
1
Termómetro
De acuerdo a los manuales del micrómetro realizar las mediciones de la resistencia en corriente continua de cada uno de los bobinados, teniendo en cuenta la temperatura ambiente y que el transformador a ensayar no haya sido utilizado antes de la práctica. Θ₀ [⁰C]
1ra med.[mΩ]
2ra med.[mΩ]
3ra med.[mΩ]
Promedio [mΩ]
Lado de 210 V
23⁰
1948.4
1948.6
1948.5
1948.5
Lado de 110 V
23⁰
573.7
573.6
576.7
574.666667
b) Lectura de los datos de la prueba de corto circuito y tensión de corto circuito:
Montar el circuito de la figura 1 para alimentar una de las bobinas, el lado de AT conectar al regulador de tensión de corriente alterna (c.a.). Tener cuidado de utilizar
instrumentos de medición que soporten la capacidad de corriente nominal del bobinado.
Una vez verificado el montaje del circuito por el instructor, energizar el circuito con el regulador de tensión c.a. ajustando corriente desde 0 hasta 120% del valor nominal de la corriente en el lado de AT. Luego reducir este valor hasta llegar a 0 V. Med ir y registrar un juego de 10 lecturas de los instrumentos de mediación de c.a. en la siguiente tabla. Amperímetro 1
Voltímetro
Vatímetro
Amperímetro 2
f
div
Ci
A
div
Cv
V
div
Cw
W
div
Ci
A
Hz
-
-
1.8
-
-
8.8
-
-
16
-
-
3.69
60
-
-
1.6
-
-
7.8
-
-
12
-
-
3.21
60
-
-
1.4
-
-
7.1
-
-
10
-
-
2.84
60
-
-
1.2
-
-
6.1
-
-
7
-
-
2.37
60
-
-
1
-
-
5.3
-
-
5
-
-
2.04
60
-
-
0.8
-
-
4.2
-
-
3.6
-
-
1.61
60
-
-
0.6
-
-
3.1
-
-
2
-
-
1.18
60
-
-
0.4
-
-
2.1
-
-
1
-
-
0.79
60
-
-
0.2
-
-
1.48
-
-
0.4
-
-
0.38
60
-
-
0
-
-
0
-
-
0
-
-
0
60
Después de la lectura de datos, energizar nuevamente el circuito con el regulador de tensión c.a. ajustando corriente 120% del valor nominal de la corriente en el lado de AT y dejarlo por unos 15 minutos hasta que se sienta que transformador está caliente. De acuerdo a los manuales del micrómetro realizar las mediciones de la resistencia en corriente continua de cada uno de los bobinados. Calcule y complete la temperatura de los bobinados.
Amperímetro 1
Voltímetro
Vatímetro
f
Amperímetro 2
div
Ci
A
div
Cv
V
div
Cw
W
div
Ci
A
Hz
-
-
1.6
-
-
8.6
-
-
14
-
-
3.28
60
Θ₀ [⁰C]
1ra med.[mΩ]
2ra med.[mΩ]
3ra med.[mΩ]
Promedio [mΩ]
lado 220v
-
2030.2
2029.7
2029.4
2029.76667
lado 110v
-
598.2
597.7
597.4
597.766667
Tenga en cuenta este transformador de potencia para realizar los siguientes ensayos de desempeño bajo carga, autotransformador, paralelo de transformadores, etc. (marcar el trafo).
Montar el circuito de la figura 2 para alimentar una de las bobinas, el lado de AT conectar al regulador de tensión de corriente alterna (c.a.). Incluir un amperímetro en la lado primario y el lado secundario. Una vez verificado el montaje del circuito por el instructor, energizar el circuito con el regulador de tensión c.a. ajustando la corriente hasta llegar al valor nominal de la corriente del lado de AT. Medir y registrar las lecturas de los instrumentos de medición de c.a. Ica1= 1.6 Ica2=2.28 Calcular la relación de transformación a=2 Ica1= …………………..Ica2=……………. Calcular la relación de transformación a=………
Inductancia de dispersión: Es la inductancia que se genera por el arrollamiento de los devanados cuando circula una corriente sobre esta, se llama dispersión o fuga porque el campo magnético que esta inductancia genera, no contribuyen a la transmisión de energía es decir las líneas flujo de campo magnéticos solo circulan por el mismo devanado mas no en el núcleo. Para calcular experimentalmente tomaremos los siguientes datos:
In
1.8
8.8
Vcc
Pcc
15.6
a
2
Pcc
Rcc
In
Vcc
Zcc
4.81
2
In
4.88
Zcc
Rcc Xcc
Xcc
Rcc
R1 a R 2
Xcc
X 1 a X 2
Zcc
2
Rcc
2
0.8235
2
2
2
X 1 a X 2 X 2
Xcc
2a 2
2
X 1 a X 2
0.1029
0.41175
o
El flujo de campo magnético generado solo circula por dicha bobina que la genera. o
El flujo de campo magnético solo es utilizado por dicha bobina que la género. La fem generada es opuesta a la fuente que la genero. o
El flujo de campo magnético generado circula en ambas bobinas. La fem generada tiene relación con la inductancia mutua que comparten y l a corriente que la generan.
5.3. Porque se prefiere realizar la prueba de corto circuito por el lado de AT. Fundamente su respuesta.
Se realiza en el lado de AT, por la facilidad y disponibilidad de instrumentos ya que la corriente nominal en el lado de alta será menor y el voltaje a energizar solo será un pequeño porcentaje (aprox. 6 – 10 %) del valor nominal.
V
8.4
7.8
7.1
6.1
5.3
4.2
3.2
2.1
1.48
I
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
P
16
12
10
7
5
3.6
2
1
0.4
S
15.12
12.48
9.94
7.32
5.3
3.36
1.92
0.84
0.296
AGULO
#¡NUM!
15.9423313
#¡NUM!
17.0039973
19.369993
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
Nota: Como se observa en algunos valores el ángulo nos da en imaginarios, esto es debió a la falta de precisión del instrumento en este caso por el vatímetro.
vcc=[8.4 7.8 7.1 6.1 5.3 4.2 3.2 2.1 1.48]; Icc=[1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2]; wcc=[16 12 10 7 5 3.6 2 1 0.4]; plot(vcc,Icc),title( 'GRAFICA Vcc vs Icc') legend('Vcc vs Icc',2) xlabel('TENCION V(v)') ylabel('CORRIENTE I(A)') grid on pause plot(wcc,vcc),title( 'GRAFICA Wcc vs Vcc') legend('Wcc vs Vcc',2)% en otra esquina grid on xlabel('POTENCIA Wcc(w)') ylabel('TENCION V(v)')
Ta 23 Tx 75 Ra 1.9485 Kt
234.5 Tx 234.5 Ta
1.2019
Rx Kt Ra 2.3419 I 1.8 Pcu 16 2
Pn I Ra 6.31 2
Padicionales Pcu I Ra 9.69 2
P 75C Kt I Ra Ur 75C
P 75C Pn
Padicionales
2.48
Kt
15.649
Vo= 110 V Io= 0.5 A Po= 19 W So= 55 VA
Po cos 1 ( ) 69.8 grados So
Qo So 2 Po 2 Rfe Xu
Po Vo 2 Qo Vo
Ife Iu
Vo 2
Rfe Vo Xu
51.51
636.84
234.90
0.17
VAR
A
0.47
A
En término de admitancias
Yfe Bu
1
Rfe 1
Xu
3
1
3
1
1.57 x10
4.25 x10
En términos de impedancia
1 1 z ( ) Rfe i * Xu
1
76.2671 206.76i
In
1.8
8.8
Vcc
Pcc
15.649
a
2
Pcc
Rcc
In
Vcc
Zcc
Xcc
Rcc
R 2
4.89
In
Zcc
4.829
2
Rcc Xcc Zcc
2
2a
2
0.6036
2
Xcc
X 1 a X 2
R2
2.4144
2
Xcc
2
R1 a
X 2
2
R1 a R 2 Rcc
Rcc
2a
X 1 a
2
2
X 2
0.0961
0.3845
0.769
o
Carga con factor de potencia de 0.8 en atraso
o
Carga con factor de potencia de 1.0
o
Carga con factor de potencia de 0.8 en adelante
= + × = 4.21Ω = + × = 0.932Ω 4.21 × 1.96 = × 100% = 3.7507 % 220 0.932 × 1.96 = × 100% = 0.83 % 220 o
Carga con factor de potencia de 0.8 en atraso
o
Carga con factor de potencia de 1.0
o
Carga con factor de potencia de 0.8 en adelanto
Para obtener una expresión para la regulación de voltaje trazamos un diagrama complejo La regulación de voltaje es una medida de la variación de la tensión de salida de un transformador, cuando la corriente de carga con un factor de potencia constante, varía desde cero a un valor nominal. Se supone que los transformadores están sujetos a voltajes sinusoidales y operan en estado estable. Esta proposición es válida porque la mayor parte del tiempo los transformadores de potencia operan en un estado estable senoidal.
En la figura, la carga esta conectada al lado 2 y la fuente de voltaje al lado 1.Supongamos que el transformador está entregando a la carga una corriente nominal a un voltaje nominal y con un factor de potencia específico. La fuente de voltaje es ajustada para obtener voltaje y corrientes nominales en los terminales de carga. Si la fuente de voltaje se mantiene constante a este valor y la carga es desconectada del transformador, el voltaje de salida cambiará; la diferencia entre los valores de voltaje de salida cuando está sin carga, y el nominal, a plena carga es definida como la regulación del voltaje nominal del transformador a un f.d.p. específico.
6.3. Que es el efecto piel de los conductores y como se evita en el diseño de transformadores de potencia.
EFECTO PIEL en un conductor, la circulación de una corriente se distribuye en la superficie de su sección de acuerdo a la frecuencia. En corriente continua o alterna de muy baja frecuencia, toda la sección conduce. A medida que la frecuencia aumenta, la circulación sólo se produce por las zonas exteriores del conductor. A frecuencias muy altas, sólo conduce la superficie exterior. Esto se conoce como “efecto Skin” (efecto Piel) Este fenómeno hace que la resistencia efectiva o de corriente alterna sea mayor que la resistencia óhmica o de corriente continua. Este efecto es el causante de la variación de la resistencia eléctrica, en corriente alterna, de un conductor debido ala variación de la frecuencia de la corriente eléctrica que circula por éste. El efecto pelicular (o piel) es un fenómeno electromagnético debido a la dificultad de los campos electromagnéticos de penetrar en los materiales conductores. Se demuestra directamente de las ecuaciones de Maxwell (que son la mejor forma de describir estos fenómenos de forma clásica), y se confirma para diámetros del conductor superiores a 3 veces la distancia de la superficie a la que circula la carga para una misma frecuencia. En cuanto pueda voy a consultar ése artículo para ver la demostración, pero lo que sé hasta ahora es que sólo depende de la frecuencia, es decir, a mayor frecuencia, más cerca de la superficie circula la carga. El efecto de Piel es la tendencia de las corrientes de alta frecuencia de viajar en la superficie del conductor. El efecto de Proximidad es la tendencia de la corriente de viajar en otros patrones no deseables - vueltas o distribuciones concentradas - debido a la presencia de campos magnéticos generados por conductores cercanos. En transformadores e inductores, las perdidas por el efecto de proximidad típicamente son predominantes sobre las pérdidas por el efecto de piel. En embobinados de alambre litz, el efecto de proximidad puede ser dividido más allá en los efectos de proximidad interna (el efecto de otras corrientes dentro del bulto) y de proximidad externa (el efecto de corrientes en otros bultos). Una forma de mitigar este efecto es la utilización en las líneas y en los inductores del denominado hilo de Litz, consistente en un cable formado por muchos conductores de pequeña sección aislados unos de otros y unidos solo en los extremos. De esta forma se consigue un aumento de la zona de conducción efectiva.
o
Verificamos que las pérdidas en cortocircuito son producidas por el efecto joule.
o
Hallamos experimentalmente la relación de transformación.
o
Las normas de corrección son de mucha importancia para estandarizar los ensayos.
o
Determinamos experimentalmente las perdidas en los devanados del transformador.
o
Entendimos el concepto de inductancia de dispersión.
o
La corriente en el secundario en el ensayo de corto circuito son mayores que lo que toma la lectura el amperímetro
o
Los cables de conexión presentan una resistencia interna por este motivo los valores difieren en decimales.
o
El ensayo de corto circuito nos proporciona valores aproximados de las resistencias y reactancias del transformador.
o
Las resistencias del transformador tomados al frio y a pleno trabajo, no varían mucho.
o
A mayor temperatura las resistencias disminuyen y viceversa respecto al factor de corrección de temperatura
8. BIBLIOGRAFIA o o o o o o
Maquinas Eléctricas Jesús Fraile Mora Sexta edición file:///E:/Downloads/TEMA%203%20_Transformadores%20monofasicos.pdf http://www.buenastareas.com/ensayos/Autoinductancia/25653542.html http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/transformadores2013_3.p df http://www4.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maquinas_electricas_1/apuntes /07_rendimiento_de_transformadores.pdf http://copro.com.ar/Efecto_de_piel.html
