MANTENIMIENTO DE SUBESTACIONES ESPOCH
FACULTAD DE MECÁNICA - ESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
INFORME DE LABORATORIO DE MANTENIMIENTO SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
Práctica No 08. Experimento de Laboratorio N°43 TEMA: TRANSFORMADORES EN PARALELO
1. DATOS GENERALES NOMBRE: Pedro Chunga
CÓDIGO: 1286
NOMBRE: Huber Arévalo
CÓDIGO: 1217
NOMBRE: Esteban Cáceres
CÓDIGO: 1234
NOMBRE: Fernando Silva
CÓDIGO: 1223
NOMBRE: Crystian Reino
CÓDIGO: 1363
Laboratorio Mantenimiento De Subestaciones
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GRUPO No.: 4 FECHA DE REALIZACIÓN: 08-07-2016
FECHA DE ENTREGA: 17-07-2016
2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL
Aprender cómo se conectan los transformadores en paralelo.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Observar como los transformadores reaccionan a diferentes valores de carga. Determinar la eficiencia de los transformadores conectados en paralelo.
3. METODOLOGÍA Pasos para realizar la práctica de laboratorio de polaridad del transformador. 1. Tener en cuenta todas las reglas de seguridad para realizar todas las mediciones eléctricas pertinentes a los transformadores monofásicos y a la manipulación fuentes eléctricas y módulos de medición. 2. Armamos el módulo de la prácticas con los diferentes equipos eléctricos, este módulo debe constar de una fuente de alimentación variable de 120/208 V c-a, un módulo de transformadores monofásicos, módulos de medición de voltaje y de corriente eléctrica ambas de corriente alterna o su vez se puede contar un la ayuda de un multímetro y por último se necesitan conductores eléctricos para realizar las diferentes conexiones. 3. Para realizar cualquier medición eléctrica se debe tener en cuenta cual es la forma de conexión para cada una de ellas, es decir para medir resistencia y voltajes la conexión entre el transformador monofásico y el elemento de medición (voltímetro o óhmetro) se la debe realizar en paralelo y para medir intensidades de corriente la conexión entre el transformador monofásico y el amperímetro se la debe realizar en serie. 4. Se debe tomar en cuenta la siguiente advertencia: ¡En este experimento de laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición! 5. Para realizar las conexiones expresadas en las hojas de las prácticas se debe seguir el esquema establecido de cada conexión y conectar los módulos y/o elementos especificados en cada esquema. 6. Analizar y conectar todos los circuitos que se indican en las hojas de la práctica y realizar las mediciones eléctricas de cada tarea establecida en las hojas, una vez que se vayan obteniendo los resultados se anotan éstos en los espacios en blanco de cada tarea. 7. Contestar cada pregunta propuesta en las hojas de la práctica, si alguna de ellas se desconoce, consultar por medio de libros o fuentes de información. Página 1
8. Una vez culminado las hojas de la práctica, se deberá desconectar cualquier fuente de energía que se encuentre en funcionamiento y se procederá a la reubicar de los equipos y/o elementos en sus sitios correspondientes. 9. Por último se reportara al docente encargado de cualquier anomalía, problema o pérdida en los equipos o elementos utilizados en la práctica si los hubiese. 4. EQUIPOS Y MATERIALES Módulo de fuente de alimentación (0-120/208 V a-c) Módulo de medición de c-a (0.5/0.5/0.5 A) Módulo de medición de c-a (250/250/250V) Módulo de transformador (2) Módulo de resistencia Módulo de vatímetro monofásico (750W) Cables de conexión Multímetro. 5. MARCO TEÓRICO
EMS 8821 EMS 8425 EMS 8426 EMS 8341 EMS 8311 EMS 8321 EMS 8941
TRANSFORMADOR El transformador es un dispositivo que permite modificar potencia eléctrica de corriente alterna con un determinado valor de tensión y corriente en otra potencia de casi el mismo valor pero, generalmente con distintos valores de tensión y corriente. Es una máquina estática de bajas pérdidas y tiene un uso muy extendido en los sistemas eléctricos de transmisión y distribución de energía eléctrica. Cuando se requiere transportar energía eléctrica, desde los centros de generación (Centrales eléctricas) a los centros de consumo, se eleva la tensión (desde unos 15 kV hasta 132, 220 o 500 kV) y se efectúa la transmisión mediante líneas aéreas o subterráneas con menor corriente, ya que la potencia en ambos lados del trasformador es prácticamente igual, lo cual reduce las pérdidas de transmisión (R I2). CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES EN PARALELO
v De acuerdo a las definiciones usuales dos transformadores están en paralelo cuando están conectados a la misma red y alimentan a la misma carga
La razón más común por la que se conectan transformadores en paralelo es el crecimiento de la carga; cuando ésta supera la potencia del transformador Página 2
instalado se suele optar por disponer otra unidad en paralelo con la existente. El disponer de unidades en paralelo tiene las siguientes ventajas: Frente a la falla de una unidad se puede seguir operando con la otra, aunque sea suministrando una potencia menor y atendiendo los servicios más importantes. En algunos servicios esenciales puede ser que, por razones de seguridad, los equipos se encuentren duplicados y hasta triplicados; ésta es una práctica muy común en aeronaves. En general es más económico agregar una unidad a la ya existente que poner una nueva de mayor tamaño.
Si la demanda es muy variable y se dispone de varias unidades, se las puede ir agregando a medida de que la carga lo exige y reducir las pérdidas que resultan de operar una máquina de gran potencia a baja carga. Si la demanda tiene poca variación, siempre es más eficiente operar una unidad de gran potencia, que varias de menor potencia. Por otra parte, y para una dada potencia, siempre la instalación de varias unidades en más costosa, su operación es más compleja, y ocupa más espacio que una sola unidad. También debe considerarse que si se dispone de unidades en paralelo y se desea la continuidad del servicio, parcial o total, ante la falla de una de ellas, es necesario instalar el equipamiento de maniobra y protección adecuado. De lo anterior se desprende que la decisión de agregar un transformador en paralelo a uno ya existente, debe ser estudiada cuidadosamente. CONDICIONES PARA LA PUESTA EN PARALELO Para la conexión en paralelo de dos transformadores, según el esquema de la figura 1, se deben cumplir condiciones, que, en orden de importancia son: 1. Las tensiones secundarias deben estar en fase. 2. Las relaciones de transformación deben ser iguales. 3. Las tensiones de cortocircuito deben ser iguales. 4. Las impedancias de cortocircuito deben tener el mismo ángulo de fase. La primera de las condiciones enunciadas es sine cua non, es decir que si no se cumple, no se puede hacer el paralelo, porque se produciría un cortocircuito; las demás admiten diferencias: la segunda muy pequeñas y la cuarta es muy poco importante. La primera condición tiene que ver con la forma en que se deben conectar los transformadores, mientras que las restantes determinan el comportamiento de los transformadores ya conectados en paralelo. Si bien no es una condición necesaria, las potencias de los transformadores deben ser próximas entre sí: 2 ó 3 a 1 como máximo, si hay mucha diferencia entre las potencias, salvo algún caso muy especial, seguramente no resultará económico hacer el paralelo, especialmente si hay diferencias, aunque leves, entre las tensiones de cortocircuito. RESUMEN Los transformadores se pueden conectar en paralelo para proporcionar corrientes de carga mayores que la corriente nominal de cada transformador. Cuando los transformadores se conectan en paralelo es necesario tener en cuenta estas reglas: 1. Los devanados que van a conectarse en paralelo deben tener el mismo valor nominal del voltaje de salida. Página 3
2. Lo devanados que se van a conectar en paralelo deben tener polaridades idénticas. Si no se siguen estas reglas, se pueden producir corrientes de corto circuito excesivamente grandes. En efecto, los transformadores, lo interruptores y los circuitos asociados pueden sufrir graves daños e incluso explotar, si las corrientes de corto circuito alcanzan cierto nivel. La eficiencia de cualquier maquina o dispositivo eléctrico se determina, usando la relación de la potencia de salida y la potencia de entrada (La potencia aparente y a potencia reactiva no se utilizan para calcular la eficiencia de los transformadores). La ecuación de a eficiencia en % es:
potencia de potencia de de eficiencia=¿ de salida ¿ de entrada ¿ x 100 ¿
6. PROCEDIMIENTO Advertencia: ¡En este experimento de laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe de desconectarse después de cada medición!
1. Conecte el circuito ilustrado en la figura 44-3, usando los módulos EMS de transformador, fuente de alimentación, vatímetro, resistencia y medición de ca. Observe que los transformadores están conectados en paralelo. Los devanados primarios (1 a 2) se conectan a la fuente de alimentación de 120V c-d. El vatímetro indicará la potencia de entrada. Cada devanado secundario
RL
(3 a 4) se conecta en paralelo con la carga conectan para medir la corriente de la carga secundarios de los transformadores
I1
e
I2
IL
. Los amperímetros se . Y las corrientes de los
.
2. Ponga todos los interruptores de resistencia a la posición “abierto” para detener una corriente de carga igual a cero. Observe que los devanados se conectan para funcionar como transformador elevador (120 volts del primario a 208 volts del secundario) Página 4
3. Antes de seguir adelante pídale al maestro que revise el circuito y dé el visto bueno. 4. a) Conecte la fuente de alimentación y haga girar lentamente la perilla de control del voltaje de salida, mientras que observe los medidores de corriente de los secundarios de los trasformadores de la corriente
IL
I1
e
I2
, así como el medidor
. Si los devanados están debidamente faseados, no habrá
ninguna corriente de carga, ni corrientes en los secundarios. b) Ajuste el voltaje de la fuente de alimentación 120V c-d según lo indica el voltímetro conectado a través del vatímetro.
RL
5. a) Aumente gradualmente la carga
IL
, hasta que la corriente de la carga
sea igual a 500 mA c-d. Revise el circuito para comprobar que el voltaje
de entrada es exactamente 120V c-a b) Mida y anote el voltaje de carga, la corriente de carga, las corrientes en los secundarios de los transformadores y la potencia de entrada.
E L=200 V c−a I L =0,5 A c−a I 1 =0,28 A c−a
I 2 =0,24 A c−a Pentrada=100 w c) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. 6. a) Calcule la potencia en la carga.
E L 200Vx I L 0,5 A=100 w b) Calcule la eficiencia del circuito.
P salida 100 w x 100=100 P entrada 100 w c) Calcule las pérdidas del transformador.
Psalida 100 w
-
Pentrada 100 w=0 w
d) Calcule la potencia entregada por el transformador 1.
I 1 0,28 A x
E L 200V =56 w
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e) Calcule la potencia entregada por el transformador 2.
I 2 0,24 A x
E L 200V =48 w
7. ¿Está distribuida la carga, más o menos uniformemente entre los dos transformadores? Si, debido a que a los transformadores conectados en paralelo deben trabajar a una misma carga.
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 7.1. Conclusiones: Aprendimos cómo se conectan los transformadores en paralelo. Observamos como los transformadores reaccionan a diferentes valores de carga. Determinamos la eficiencia de los transformadores conectados en paralelo . 7.2. Recomendaciones: Fijarse muy bien en cada uno de los bornes conectores que no estén
obstruidos para una perfecta conexión entre ellos. Revisar que los cables de conexión no se encuentren en mal estado. Ubicar correctamente el rango adecuado tanto en el voltímetro como en el amperímetro para así evitar dañar las bobinas internas de los equipos de medida. Al momento de tomar las medidas entre los puntos de conexión del transformador tratar de tomar las medidas lo más pronto posible (5 segundos como máximo) para evitar que se sobrecarguen los elementos internos.
8. BIBLIOGRAFÍA
http://www.nichese.com/polar-trans.html Pérez Suárez, C. (2004). Principios de electrotecnia: circuitos monofásicos y trifásicos. Asturias: Universidad de Oviedo. UCO. (06 de mayo de 2014). Potencias en sistemas trifásicos equilibrados: activa. Obtenido de http://www.uco.es/grupos/giie/cirweb/teoria/tema_08/tema_08_01.pdf http://www.magnetron.com.co/magnetron/images/pdf/productos/monofasico.pdf http://www.prolecge.com/pdf/manuales/es/DT_postemonoytri_dtae%CC%81rea.pdf
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ANEXOS
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