MEDIR LA POLARIDAD Y RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN EN TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS (INFORME 4)
CURSO: Laboratorio de Máquinas Eléctricas I INTEGRANTES:
Alex Arocutipa
Gian Carlos Garcia Montalvo
Andrea …
PROFESOR: ….
AÑO: 2017
HP
I.
OBJETIVO Analizar en forma experimental la relación de transformación y la polaridad en los transformadores monofásicos utilizando los métodos más usuales en la determinación de la polaridad.
II.
MARCO TEÓRICO Dos o más terminales de los devanados (bobinas) tienen la misma polaridad cuando las corrientes que entran simultáneamente por los terminales producen flujos que son concurrentes. La polaridad de los devanados de un transformador es importante cuando se pretende asociar las fases entre ellos, para poder determinar la polaridad, colocamos dos o más bobinas en serie, dependiendo de cada una, tendremos la suma o diferencia de las tensiones instantáneas inducidas en ellos. Dos bobinas para producir flujos concordantes tienen que tener la misma polaridad. El método consiste en marcar un punto arbitrario, los otros puntos serán marcados a partir de la primera bobina. Los puntos indican los terminales por los cuales deben entrar las corrientes para producir flujos concordantes. En la determinación de los puntos, se pueden utilizar 3 métodos: - Por golpe inductivo. - Con una fuente AC conectando el transformador con un autotransformador. - Por comparación con un transformador cuyas marcas de polaridad sean conocidas.
III.
EQUIPOS Y MATERIALES 2 transformadores monofásicos (T1-T2) 1kVA, 220 – 115V. 1 autotransformador monofásico 0-220V, 5A. 2 interruptores monofásicos tipo cuchilla. 3 voltímetros AC (V1-V2-V3) 150-300V.
IV.
PROCEDIMIENTO 4.1. Armar el circuito de la figura (1) tales como se muestran a continuación.
4.2. Medir la relación de transformación y la polaridad con la ayuda de tres voltímetros (antes de la medida, se debe calcular la relación de transformación y medir la polaridad). 4.3. Energizar el circuito de la figura (1) estando en el cursor del autotransformador de cero voltios. Luego variar la salida del autotransformador hasta obtener en el voltímetro V1 la tensión normal. 4.4. Determinar la polaridad y calcular la relación de transformación a partir de las mediad realizadas; llenar el cuadro N°1. A=V1/V2 V3=V1+V2 Polaridad aditiva, los bornes puenteados no son homólogos. V3=V1-V2 Polaridad sustractiva, los bornes puenteados son homólogos.
CUADRO N°1 V(entrada)
V1
V2
RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
POLARIDAD + -
V3
50
50
22.5
0.45
+
27.5
70
70
36.5
0.5214
+
33.5
90
89
47
0.5281
+
42
110
108
57
0.5278
+
51
130
128
67
0.5234
+
61
150
148
78
0.5270
+
70
170
168
89
0.5298
+
79
190
186
98
0.5269
+
88
210
206
109
0.5291
+
97
220
217
114.5
0.5276
+
102.5
4.5. Conectar el circuito de la figura (2) usando un transformador T1 de polaridad conocida. 4.6. Repetir los pasos 3 y 4 para el circuito de la figura (2). 4.7. Una vez probada la polaridad del transformador monofásico de la figura (2), se debe comparar con su polaridad conocida. 4.8. Conectar el circuito de la figura (C) usando un transformador T1 de polaridad conocida.
V.
CUESTIONARIO: 1. ¿Cómo determino la polaridad de cada uno de los transformadores? La polaridad indica los polos positivos o negativos de los terminales del transformador en un determinado instante.
Para un transformador monofásico, estos se marcan con H1, H2 en el primario y X1, X2, X3 en el secundario. Si es trifásico se marca H1, H2, H3 en el primario y X1, X2, X3, X0 en el secundario, siendo X0 el neutro.
Existen dos tipos de polaridades que puede tener el transformador: polaridad aditiva y sustractiva. En la aditiva H1 y X1 marcan de forma diagonal entre primario y secundario. En la sustractiva H1 y X1 se marcan de forma adyacente. Para poder determinar la polaridad de los transformadores se conecta una fuente en el primario. Luego un cable puente entre los terminales adyacentes de primario y secundario. Mientras que en los terminales adyacentes restantes se conecta un voltímetro. Se considera polaridad aditiva si el voltaje registrado es mayor que la fuente, y sustractivo si es menor.
La importancia de marcar la polaridad, es para poder conectar los transformadores en paralelo (esto evita cortocircuitos por flujo contrarios de corriente) o para poder utilizarlos adecuadamente como autotransformadores. 2. ¿Conoce usted algún otro método para determinar la polaridad de un transformador? Otro método podría ser por golpe inductivo: Una batería y un amperímetro para corriente continua con cero en el centro.
Se toma la batería y el amperímetro y se conecta el polo positivo de la misma a uno de los dos bornes del instrumento, con el propósito de determinar o verificar el positivo del instrumento. Si al conectar la batería a un determinado borne la aguja o puntero deflexiona a la derecha, es positivo, en caso contrario es negativo.
Hecho esto, se procede a desarrollar la prueba, que es conectar el instrumento a las dos terminales del transformador. Si la aguja de flexiona hacia la derecha, la terminal conectada al positivo es positivo Se conecta la batería a TS como en el diagrama siguiente:
Se conecta al amperímetro en tres posiciones a las terminales de TΙ.
1ª Posición: X1X2 (Positivo del instrumento X1) 2ª Posición: X1X3 (Positivo del instrumento X1) 3ª Posición: X2X3 (Positivo del instrumento X2)
Se cierra el interruptor en TS haciendo de esta manera H1(+) y H2(-) y se verifican estas conexiones de TΙ de las terminales X1X2, X1X3 y X2X3.
3. Al realizar la medición de transformación, de los transformadores, que tipos de circuitos utilizó, y ¿por qué? Se hizo las mediciones en circuito abierto (sin carga) para evitar el efecto de carga en el voltímetro. 4. Se podría realizar la misma experiencia para transformadores trifásicos, ¿por qué? Si, pues para la puesta en paralelo se debe saber la polaridad del secundario. En los transformadores trifásicos el desfase entre las tensiones secundarias de ambos puede ser cualquier ángulo múltiplo de 30º, dependiendo de las conexiones de los mismos, según sean las conexiones empleadas en el primario y en el secundario de un transformador trifásico, se obtienen distintos desfases, múltiplos de 30º, entre las tensiones del mismo. Los transformadores que producen el mismo desfase se dicen que pertenecen al mismo grupo de conexión y tienen la misma cifra de hora. Por lo dicho, la verificación de la coincidencia de fase entre las tensiones secundarias de los transformadores trifásicos, es un tanto más compleja. En la figura se muestran esquemáticamente dos transformadores trifásicos con sus primarios alimentados de la misma red y con un puente entre dos terminales secundarios, que se supone deberían corresponderse. Al hacer el puente anterior, quedan cuatro bornes libres, si entre ellos se encuentran dos tensiones nulas, esos bornes se pueden unir entre sí y los transformadores quedarán en paralelo.
Si entre los cuatro terminales libres no se encuentran dos tensiones nulas, se debe cambiar el puente y unir otros dos terminales, como se indica en la figura con una línea de trazos. Si entre los nuevos cuatro terminales no se encuentran dos tensiones nulas se debe volver a cambiar el puente al tercer terminal del segundo transformador y repetir las mediciones. Si el procedimiento anterior no da resultados satisfactorios de deben permutar dos conexiones primarias de uno de los transformadores, como se muestra en la figura y repetir todas las mediciones anteriores. Si tampoco se tienen dos tensiones nulas entre los bornes libres de los secundarios, se deben permutar otras dos conexiones de un primario, como se indica con líneas de trazos en la figura, y
si esto no da los resultados esperados, se prueba permutando las últimas dos conexiones primarias y se repiten todas las mediciones.
5. Comentar el cuadro desarrollado para medir las polaridades y el cálculo de las relaciones de transformación. El cuadro demuestra que cuando V3 es la diferencia del voltaje del primario menos el segundario (polaridad sustractiva) los bornes son homólogos, quiere decir que están en fase y se puede conectar en paralelo. Caso contrario si V3 es la suma del voltaje del primario más el segundario (polaridad aditiva) los bornes no son homólogos y no se puede conectar en paralelo, pues estarías ocasionando un cortocircuito. En el cuadro se observa que cuando vamos incrementado el voltaje en el primario la relación de transformación va incrementando levemente.
VI.
OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES
La polaridad de los transformadores es una de las condiciones más importantes para la puesta en paralelo de transformadores por ello se usa el varios métodos para hallar su polaridad, se demostró con el método anterior que cuando V3 es la diferencia del voltaje del primario menos el segundario (polaridad sustractiva) los bornes son homólogos, quiere decir que están en fase y se puede conectar en paralelo. Otra forma de obtener la polaridad de los transformadores seria que pertenecieran a la misma familia o grupo. La relación de transformación va incrementando levemente cuando vamos incrementado el voltaje en el primario.
BIBLIOGRAFIA Máquinas electromecánicas y electromagnéticas Mit staff – circuitos magnéticos y transformadores Máquinas eléctricas
Leander Jhon Wiley Fitzgewrald, Kingsley
